資環專業《遙感》課程創新教學探索

張彥麗，李澤湖

（1. 西北師范大學，甘肅 蘭州 730070）

本研究立足于西北師范大學資環專業多年的遙感教學經驗，從現行教學中存在的問題出發，圍繞教學目標，結合理論教學和實踐教學，積極探索適合該專業的創新教學模式。

1 存在的問題

1）專業招生文、理兼收，文科背景的學生往往占到50%以上。然而，遙感課程理論、邏輯性較強，其中涉及的遙感物理基礎、數字圖像處理等內容非常抽象，使得具有文科背景的同學在學習上存在一定的困難。在第一章緒論講解中，通過多媒體直觀教學，由各種遙感圖像引入遙感概念、特點及其應用時，學生往往積極性很高。但從第二章電磁輻射與地物光譜特征開始，面對不熟悉的物理、空間等知識，同學們漸漸產生了畏懼心理，部分同學學習情緒陷入低谷。

2）教學計劃中遙感課程較少。資源環境與城鄉規劃管理專業的必修課囊括了地質學、自然地理學、經濟地理學、城市總體規劃等十多門課程。在專業教學計劃中，遙感類課程較少，必修課往往只有一門。要在54課時的課堂教學中，使學生掌握繁雜的遙感知識，靈活運用理論與實踐性較強的遙感技術實屬不易。

3）遙感實驗教學欠缺。遙感實驗教學是理論教學的深化和有益補充，是較為復雜和高深的遙感理論與具體應用相結合的有效途徑。通過野外實驗和上機實習等環節，易于學生將抽象的理論學習轉化為實踐知識，拓寬遙感應用思路。然而，由于本校教學資源等因素，各專業《遙感技術基礎》僅設置理論教學54學時。與國內其他院校相比，不僅總課時數少，而且實驗課欠缺，如表1。

表1 國內幾個高校遙感理論與實踐教學課時安排表

2 面臨的挑戰

1）資環專業綜合實踐應用能力需求較強。本校資環專業的發展方向和優勢是城市與區域規劃、土地利用規劃及旅游開發與規劃。主要專業基礎課程有規劃設計技術、市政設施規劃、資源科學導論、城市地理學、環境規劃與管理、區域分析與規劃、旅游開發與規劃、城市規劃原理、控制性詳細規劃和土地類型與評價等。這些課程具有較強的綜合實踐能力，而遙感技術無疑要為這些理論與實踐課程提供技術支撐。

2）遙感教學效果不佳。本校地理科學、地理信息系統和資源環境與城鄉規劃管理3個本科專業均將遙感技術基礎作為專業核心課程。以本人講授的2009級GIS、資環和地科3個平行班為例，其中，資源環境與城鄉規劃管理專業60人，地理科學專業49人，地理信息系統專業34人。由于資環專業遙感教學中存在的前面幾個問題，在各平行班中采取相同教學方法時，教學效果普遍不理想，高分數段人數比例較小。如圖1，在3個班級試卷分析中，GIS和地科在89～80分段學生人數均占30%左右，而資環學生只達到20%。

3 創新教學模式

3.1 教學體系的創新

1）教材及教學目標定位。對于高校教學來說，講授的是一門課程而非某一本教材。目前，有多種版本的遙感教材可供選擇,每種教材各有特色,也各有其局限性，本校選擇了教學體系結構比較合理的面向21世紀課程教材《遙感導論》。參考教材可選擇胡著智的《遙感技術與地學應用》、陳述彭的《遙感地學分析》、趙英時的《遙感應用分析原理與方法》以及趙軍的《環境遙感應用基礎》等。

在教材基礎上，針對資環專業遙感教學中存在的問題，圍繞教學大綱，合理選取教學內容、課時數。針對專業特點，在課時量相同情況下，縮短理論知識的講授，適當擴大知識消化和遙感應用教學環節。根據不同的教學內容，靈活設計授課方式，在課堂教學主渠道，理論教學與實踐教學相得益彰，激發學生的學習興趣，拓寬思路，提高學習的主動性。

2）章節安排及考核制度的改革。遙感導論教材共分8章，根據資環專業遙感教學實際，將課本分為三部分：詳講、略講和不講。章節課時安排需要調整，重新安排各章節學習要求及學習重點，如適當加大第一章緒論的課時量、略講第二章前兩節內容等。同時，對考核制度也要進行一些改革，通過提高平時成績權重，適當減小閉卷考試難度。將成績因子分解為4部分：課堂表現、課外作業、課外實踐及期末閉卷考試，每種成績因子權重分別為0.2、0.1、0.1和0.6，期末總成績則為各因子加權和。

3）理論教學與實踐教學相結合。針對遙感課程的特點，進一步突出教學的現實性與實踐性。依照以上章節安排，將不同的教學內容分為理論教學為主與實踐教學為主，如圖2。需要說明的是，這里的實踐教學與教學實驗不同，是一種學生重點參與的多樣化教學方式，包括課堂練習、上機實習等。

圖1 各專業遙感考試成績分布圖

圖2 理論教學與實踐教學相結合的教學設計

3.2 教學手段、方法的創新

1）理論教學中，實施多媒體課件+遙感數字圖像處理軟件+黑板教學法。多媒體教學有很多優勢。以圖像形式顯示教學信息， 形象、直觀、生動，易于激發學生的學習動機、求知欲，活躍學生思維。但是，單純多媒體教學仍存在“難以消化”等弊病，有必要將多媒體與傳統黑板教學相結合，將圖像以多媒體展示，公式推理及相關原理用粉筆在黑板上講解。遙感數字圖像處理軟件是課堂教學的有益補充，將剛剛講授的理論及方法用軟件直觀再現，既使得理論知識融會貫通，又極大地提高了學習興趣。

2）實施通俗語言教學法。應注重使用通俗語言解釋遙感技術中涉及的專業術語。例如，為了說明“尺度”，可引入“不識廬山真面目，只緣身在此山中”。

3）問題式教學法。無論在上新課前回顧已學內容，還是在上新課的過程中，巧設各種思考題，一方面活躍課堂氣氛，另一方面也讓同學們自己得出結論，激發學習熱情。如為了區分均值平滑與中值平滑在現實中的應用，設立這樣一個問題：“如果照片上我的臉頰有一個黑點，該用哪種濾波方法效果最佳？”不僅幫助同學們靈活掌握空間濾波知識，同時感悟到圖像處理的用途。

4）引入全新的教學工具。第四章第一節光學原理與光學處理教學，均由北京師范大學開發的計算機輔助教學軟件“遙感原理”來完成。借助該教學工具自帶的聲音、圖像、動畫等，將色彩特性、顏色立體、色度圖、彩色相片的生成等理論知識形象生動地傳授給學生。

5）積極利用Internet網絡輔助教學手段。除了利用互聯網絡提供的各種信息，解惑各類疑難知識外，在遙感教學中，互聯網的應用主要體現在如下幾個方面：開發網絡精品課程，進行網絡教學、師生交流，利用互聯網上的一些軟件工具實施在線網絡教學、遙感影像庫等。

6）國內外重大遙感事件貫穿教學始末。在教學中，需要時時關注國內外遙感最新的發展動態，將一些重大的遙感事件貫穿于教學始末。例如，從嫦娥一號衛星2007年10月24日成功發射，到11月20日開始傳回探測數據，再到11月26日北京航天飛行控制中心發布中國首次月球探測工程第一幅月面圖像。根據相關資料，將我國空間技術領域的新突破和中國衛星技術的四大創新點進行總結，取得了很好的教學效果。

3.3 積極開拓各種實踐教學

1）設置合理的課堂練習環節。有些遙感基礎知識實踐性非常強，僅靠聽課達不到教學效果，通過課堂練習，可以增強對知識的理解。例如，在學習中心投影像點位移規律之前，要求同學們繪制山頂和洼地在一中心投影像片上的投影位置。同學們利用剛學過的概念，不僅繪制了山頂與洼地的中心投影，同時總結了像點位移規律，提高了創新探索能力。

2）課外調繪實訓與上機實習。遙感圖像目視解譯是各專業遙感應用必不可少的一項基本技能。針對資環專業特點，選擇入手較容易的學校周圍航片進行目視解譯實習，以小組為單位進行。在室內判讀基礎上組織課外調繪實訓，使其了解目視解譯的方法及步驟。對于圖像的計算機解譯，因課時限制，一般在ERDAS、ENVI、ER Mapper等專業軟件環境下，選擇2課時進行計算機監督分類與非監督分類上機演練。目視解譯與計算機解譯的實訓，使枯燥的遙感圖像解譯理論與形象震撼的實踐操作相結合，增強了學生解決實際問題的能力。

3）組建遙感應用興趣小組，提供展現實踐、科研能力舞臺。在講授完第四遙感圖像處理后，開始組建若干個遙感應用小組。一般以6人為一組，按照第七章遙感應用分組，如植被組、水體組等，同學們則根據個人興趣愛好自由選擇小組。小組組建后，在各組長的組織協調下，同學們在課外共同完成遙感應用的選題、查找資料、結果輸出與分析等工作，并制作成果及課件等待課堂答辯。最后，授課教師對各小組進行評分與總結。

4）指導大學生學術科研活動。在遙感應用興趣小組基礎上，鼓勵同學們參加學校科研、“挑戰杯”和GIS開發大賽等學術活動，培養和提高學生創新思維及解決實際問題的能力。

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