《高光譜遙感》三部曲授課方式初探

梁 亮

（1.江蘇師范大學 測繪學院， 江蘇 徐州 221116）

遙感科學與技術是測繪、信息、地球以及計算機科學等學科相互滲透融合而發展起來的一門新型的交叉學科[1]，并在眾多高校得以開設[2,3]。一些高校教師對遙感科學與技術的基礎與實踐課程的教學方法進行了一系列的探討[4-7]。《高光譜遙感》是遙感科學與技術的專業課程，擔任著進一步深化學生理論基礎與提高其實踐能力的重任。不同于《遙感概論》等基礎課程，也不同于《數字圖像處理》等實踐操作課，它既要求對遙感科學的相關理論進一步深化，又具有較明確的應用指向。因此，如何針對這一課程的特點采用適當的教學方法，是尚待研究的問題。本文將從心理學的角度出發，對如何設計《高光譜遙感》的創新型教學方式進行了探討。

1 學生心理預期分析

《高光譜遙感》是專業課，一般在大學三年級開設。此前，學生已完成了《遙感概論》等專業基礎課程的學習，對遙感理論有了一定程度的掌握。隨著畢業的臨近，學生對走向社會的憂慮感逐步增強，更迫切希望老師傳授的知識能夠應用于社會實踐。遙感科學與技術是應用性很強的學科，在筆者調查的50名大三學生中，超過了95%的學生表示即使理論性較強的學科，他們也傾向于能明確所學的理論能用于生產生活的哪些方面；并且在講授如何將理論應用于實踐時，他們會表現出更強的聽課意愿。因此，根據學生心理預期分析的結果，《高光譜遙感》的授課模式應以將理論應用于實踐為切入點。

2 三部曲授課方式

針對學生的心理預期，筆者提出了“提出問題—基礎知識儲備—解決問題”的三部曲授課方式。

1）提出問題。學生在某種強烈的動機、愿望、目的及需要的促使下，可產生超常的記憶力、想象力與思維能力，其學習效率可得到明顯的提高[8]。因此，授課前為了滿足學生的心理預期，可根據講課內容提出某一相關的實際任務，引起學生的求知欲。例如，在高光譜定量反演的相關章節可先提出：“如何用遙感的手段監測農作物的長勢？”此時學生心理處于一種在已有知識體系中進行探求的狀態。如果這種探求沒有得到答案，將激發起其好奇心與求知欲，這正是理論基礎教學時所需要的。值得指出的是，提出的問題應該盡量貼近學生生活，從而構建一個“任務承擔”情境，使學生在教師的心理暗示下進入“任務承擔者”的角色，充分調動學生的興趣。

2）基礎知識儲備。這一環節是解決問題所需知識的積累過程。在遙感教學中，通常的教學方法是先介紹相關原理、理論與算法，然后羅列理論的應用方向。學生在迷茫狀態下學習理論基礎知識，容易產生厭煩與排斥心理，尤其對工科而言，多數學生學習目的定位的不是學術研究，而是工程應用，相比純理論的探討，他們更關心所探討的理論是否能夠以及怎樣應用于社會實踐，即解決具體的任務。因此，在這一環節，首先可分析解決問題所需要的條件與知識，然后一一解析各條件與知識詳細情況的教學思路。例如，要解決上文“如何用遙感的手段監測農作物的長勢”的問題，可告訴學生：①需要獲得作物的各種理化參量，因為作物理化參量可反映其生理狀態；②需要建立各理化參量的反演模型，因為遙感數據只提供了光譜、空間信息，而無法直接提供作物理化參量的信息；③建立反演模型的途徑有3種：統計反演、物理模型反演與綜合反演法。采用這種抽絲剝繭的方法，既可使學生有清晰的思路，使知識的接受處于一個順暢的渠道，又能促使其不斷暗示自己：現在所學的，正是解決實際問題所需要的基礎知識。這種心理暗示的激發使學生從被動接受的過程轉化為主動探索的覓知過程，將獲得更好的學習效果。

3）解決問題。這一環節的主要任務系運用所學的知識解決課堂開始所提出的任務。在理論講解的過程中，學生已在不斷思考如何利用所學的基本原理、算法等知識解決提出的問題；而到理論講解完成后，對大部分學生而言，問題的答案已呼之欲出。因此，在講解完相關理論知識后，可讓學生分組討論5 min，在討論的過程中進一步完善自己的思路并畫出解決問題的框架圖；隨后可抽出5～10 min時間讓學生分組發言，闡述其思路，并讓其他組的同學補充完善；最后，在鼓勵學生的基礎上，針對其存在的盲點進行指點，使學生處于一種知識收獲的欣喜中，加深對理論的理解。

3 三部曲教學的基本要求

三部曲教學模式能否獲得成功，能否營造出良好的課堂氣氛至關重要。因此，成功實施三部曲教學法須滿足以下要求：

1）課堂應愉悅而不緊張。只有消除了心理以及生理上的緊張，處于愉快、自然與輕松的學習氛圍中，學生的思維活動才能處于活躍狀態。因此，在運用三部曲教學法時，教師應設法消除學生生理與心理上的緊張、恐懼以及疲勞，創造出濃厚的求知氣氛，使學生掌握知識的動力不是來自于老師的強行要求，而是被激發起來的強烈求知欲。

2）課堂應有良好的互動。在教學過程中，教師與學生之間的影響也是相互的。實施三部曲教學法時，教師應為課堂氣氛的引導者，而學生應為課堂氣氛的推動者。這就要求教師在平時與學生建立起相互信任、相互尊重的關系，這樣師生之間才能敞開心扉，形成良好的互動關系，將知識與感情的交流融為一體。

3）教師必須對課程知識理解通透。教師只有做到對課程知識理解通透，沒有認識上的盲點，課程內容的安排才能做到思路清晰，條理分明，講課時才能胸有丘壑，游刃有余。最忌諱教師自己一知半解，為了藏拙，只好對一些內容擦邊而過，試圖“以其昏昏，使人昭昭”。

4）授課方式須貼近生活。一方面，講課的語言應明白暢曉，做到用生活化的語言來強調專業主題[9]。另一方面，課堂開始所提的問題，應為學生所熟悉的事件，只有如此，才能充分營造出 “任務承擔情境”，使學生以主動者的姿態去思考解決問題的方法。

4 結 語

采用“問題提出—基礎知識儲備—問題解決”的三部曲授課方式，可讓學生在求知欲的驅動下主動學習，以“有所思”驅動“所學”，并運用“所學”去解決“所思”，既可避免“學而不思則罔”的困境，又可避免“思而不學則殆”的徒勞，可實現理論與實際相結合，達到培養理論功底扎實、實踐操作能力強的高素質人才之目的。本方法雖然在《高光譜遙感》的基礎上提出，但考慮到各學科之間的共性，也可在遙感專業其他課程中推廣應用，并可作為其他學科教學改革的參考。

[1]孫家抦. 遙感原理與應用[M]. 武漢: 武漢大學出版社, 2010

[2]張飛, 丁建麗. “遙感概論”精品課程教學探索與實踐[J].理工高教研究, 2009, 28(5): 116-120

[3]盛慶紅.“衛星遙感技術”課程的實驗教學改革研究[J]. 長春理工大學學報, 2011, 6(1): 133-134

[4]李卉, 鐘成. 城市遙感教學與實踐方法探討[J]. 教育教學論壇, 2011(35):152-153

[5]鄧磊, 胡德勇, 段福洲.《遙感原理與方法》實驗教學改革探索與思考[J]. 地理空間信息, 2013, 11(1): 170-171

[6]孔祥生, 錢永剛, 張安定,等. 《遙感概論實驗》課程教學改革與實踐[J]. 測繪科學, 2013, 38(1): 183-186

[7]韓瑞梅, 馬超, 成曉倩, 等. 遙感科學與技術專業創新型人才培養模式[J]. 地理空間信息, 2013, 11(3): 171-172

[8]彭運石, 燕良軾. 心理學原理與教育[M]. 北京: 航空工業出版社, 2000

[9][美]彼得·法林, 姚曉蒙，陳瓊瓊，李梅譯. 教學的樂趣[M].上海：華東師范大學出版社，2009