面向海洋技術專業本科生培養的海洋遙感課程教改初探

孫德勇　王勝強　丘仲鋒

摘 要 針對海洋技術專業本科生的海洋遙感課程教學，本文提出了該課程的合理安排和教學內容的優化，同時對教學方法的改進提出了思路，強調了項目教學法的使用和加大實踐實習教學的力度，以激發學生學習海洋遙感課程的興趣，顯著提高該課程的教學效果。

關鍵詞 項目教學法 實習實踐 教學方法 海洋遙感

Abstract For remote sensing of ocean marine technology professional undergraduate course teaching， this paper put forward the reasonable arrangements for the optimization of the curriculum and teaching content， and puts forward some ideas to improve teaching methods， emphasizes the use of the project teaching method and strengthening practice teaching to stimulate the students' interest in the course of marine remote sensing， significantly improved the teaching effect of the course.

Keywords project teaching method； learning practice； teaching methods； marine remote

十八大報告首次明確提出“提高海洋資源開發能力，堅決維護國家海洋權益，建設海洋強國”的戰略部署，海洋強國目標的確定對于我國今后的發展具有重大積極的意義。同時，海洋能源資源的開發與利用、海洋與全球變化研究、海洋環境與生態研究等是人類維持自身的生存與發展，拓展生存空間的最為切實可行的途徑。海洋開發需要獲取大范圍、精確的海洋環境數據，需要進行海底勘探、取樣、水下施工等，需要一系列的海洋開發支撐技術，如海水淡化、深海探測、深潛、海洋導航、海洋遙感等。其中，海洋遙感以其全天時、全天候、大面積、同步、連續觀測等工作優勢，已成為海洋技術中不可或缺的重要組成部分。①②③④因此，為培養適應國家海洋戰略需求的海洋技術專業本科人才，海洋遙感是不可或缺的專業基礎課程之一。

國內多所高校開設海洋技術本科專業，并設置海洋遙感課程，為本科生講解海洋遙感方面的知識。傳統的海洋遙感教學多以課堂教學為主，通過老師的課堂講解，對海洋遙感的基本理論、技術體系、應用領域等內容進行逐一梳理，傳授給學生相關知識。雖然傳統課堂教學方式可以從整體對海洋遙感知識體系進行把握和講解，對學生知識結構框架的搭建具有一定效果，但仍然存在著一定的不足和缺陷。例如，對深奧費解的相關理論等內容進行直接的講解，很難讓學生真正有所理解，即使當時理解，印象不深刻，也很容易遺忘，達不到較好的教學效果。因此，需要對海洋遙感課程教學進行不斷的創新和改革，以實現更好的教學效果和目標。近些年來，筆者一直從事海洋遙感課程的教學和相關科研工作，對于該課程教學改革進行過一些探索和實踐，總結出一些看法和心得體會。

1 海洋遙感課程教學內容的改革

海洋遙感教學的主要目標是培養和提高學生利用遙感技術在海洋領域中的應用水平，而課程教學內容是直接影響教學質量和達到培養目標的重要依托和載體，所以通過合理安排和優化教學內容至關重要。同時，海洋遙感教學需適應國家戰略社會需求，將專業教育和實踐相結合，重視素質教育，擯棄傳統的灌輸式教學法，實行知識、能力、素質并重的人才培養模式。

此外，需注意到海洋遙感學科自身的特點。由于其是涉及數學、物理學、地理學、海洋學、遙感科學、計算機科學、傳感器技術等領域的綜合性極強的學科，而往往受課時安排限制，很難進行較為全面的授課，所以需要格外重視突出重點、主次分明、取舍有序，對教學內容進行合理設置。

根據這些目標和需求，筆者在多年的教學實踐中，總結了針對該門課程教學內容的改革主要如下：

（1）考慮到海洋技術專業的學生對遙感背景知識的缺乏，增加2個課時介紹遙感基本概念、理論、技術系統等方面的內容，特別重點介紹電磁波基礎理論知識；

（2）系統介紹海洋衛星傳感器遙感平臺特點、類別、技術參數和主要用途，重點選擇代表性海洋衛星傳感器數據進行講解，著重介紹衛星數據的光譜分辨率、空間分辨率、輻射分辨率、時間分辨率等特征；

（3）介紹反射波段和發射波段的電磁波與海水相互作用機制，重點講解水-氣輻射傳輸模型、海洋水體波譜特征、水體固有和表觀光學特性等教學內容；

（4）重點講解海洋水色遙感機理、大氣校正算法、水體固有光學量遙感反演算法、水體組分濃度遙感反演算法；結合具體實例，重點講解水色衛星遙感數據處理基本流程、講解水色遙感數據處理軟件的相關操作步驟，并對水色遙感系列產品進行介紹；

（5）重點講解海洋溫度遙感機理、海水溫度遙感反演算法、講解不同探測方式獲取的海溫產品之間的差異性；結合具體實例，重點講解海水溫度衛星遙感數據處理基本流程；

（6）重點講解海面風場和海洋表面動力地形遙感機理，介紹微波散射計和SAR反演海表風場的遙感原理和算法步驟，講解衛星高度計測高原理，介紹衛星測量有效波高的原理方法；結合具體實例，講解衛星遙感在海洋風場和動力環境觀測中的應用。

通過對課程教學內容的改革，會使學生對這門課程的知識結構系統在整體上有所了解和掌握，同時使學生對重點知識有更為深刻的理解。通過海洋遙感原理、反演算法、數據產品、實例等一系列教學內容環節的設計，將原本零散的知識內容串聯在一起，使學生更加有效加深對所學知識的理解，獲得較好的教學效果。

2 海洋遙感課程教學方法的改革

除對教學內容改革之外，在海洋遙感課程教學方法層面也需要進行相應的改革，筆者在平時的教學實踐中，開展一些探索，主要包括以下方面：

2.1加強項目教學法的應用

項目教學法是一種以項目為核心的切實有效的教學方法，是將教學過程與具體的項目任務充分融為一體，圍繞具體項目構建教學內容體系，組織實施教學。該方法追求的目標不再是把教師掌握的現成知識技能傳遞給學生，而是在教師的指導下，讓學生自己主動尋找完成項目任務的方法途徑，在這個過程中，學生鍛煉并提高了各種能力，自然而然地就學習到了相關知識。

在項目教學法的實施過程中，學生所進行的研究專題必須是項目主題明確，任務結構思路清晰，并與實際生產過程密切相關，能解決實際生產中的具體問題。為學生所設定的項目任務要以教學內容為依托，選擇適當的生產實踐內容為主題，在充分包含基本教學知識點的基礎上，增強對各知識點之間聯系的展示，使得學生在完成項目任務的過程中，加深對理論知識的理解，牢固把握各知識點之間的聯系。

對于選擇的項目任務，其能把理論知識和實踐技能緊密結合在一起。一方面，這可以將單調枯燥的理論知識變得鮮活有趣；另一方面，又可以使得略顯機械的技能操作得到了理論支撐，夯實了學生的理論知識。在項目教學法的實施過程中，教師通常會要求學生在一定的時間內完成某一項目任務。在規定的時間內，學生成為任務解決的主導者，這會給學生提供更大的獨立思考空間，自主學習、積極探索就成為學生學習的內在動力。在這種反復訓練的過程中，學生自主學習的積極性就得到了很大程度的強化。

項目教學法更注重學生學習過程以及學生在學習過程中的體驗、感受和啟發。學生通過查找資料、野外調查、實驗操作、分析整理、結果驗證及評價等工作，可以獲得直接體驗和感受，了解生產實踐過程的一般流程及方法。

項目教學法主要包括以下幾個步驟：（1）合理將教學的內容設置成項目任務；（2）將項目任務分解成多個子任務，每項子任務中蘊含教學內容中的各知識點；（3）制定并實施項目教學計劃；（4）對項目教學成果進行評價。這里以海洋遙感中水體組分濃度地面遙感建模教學內容為例，介紹項目教學法的使用。根據相應教學內容，先設定好教學項目名稱、項目內容、項目目標、項目實施過程，并制定實施計劃表格，具體如表1所示：

表1 項目教學法實施計劃表

各子項目內容環環相扣、層層遞進，在預先規定好時間節點的基礎上，按照實施計劃執行項目教學過程，每完成一個子項目，需讓學生保存備份相應的結果資料，以便用于后續的成果評估過程。

在完成一個教學項目之后，要求每位學生提交項目的所有成果。教師在批閱每位學生的成果之后給出成績，并做必要的成績展示。對于成績優秀的學生，需給予表揚，但要注意引入競爭機制，盡量避免只表揚一位或一組同學，應選出至少兩位或兩組同學加以表揚，以免學生產生自我滿足感而影響后續學習。對于成績落后的學生，應在提出問題和不足的同時，以鼓勵為主，增強其后續學習的信心。

除教師單方面的成果評價之外，需開展學生自評和學生互評。教師可以根據時間安排，組織一個項目成果討論交流會。一方面，給學生介紹自己成果的機會，要求其不但將自己的方法、技巧、收獲、心得體會說出來，又要將遇到的問題困惑說出來。其他同學可以隨機發言，提出解決方法，這樣可以發揮集體的智慧，幫助大家共同進步。另一方面，增加學生相互學習的機會，使得學生在分析他人項目成果的過程中做到取長補短，在給他人提出有益建議的同時，自己也能取其精華，去其糟粕。

2.2增強學生實踐動手能力的培養

針對海洋遙感課程而言，其實驗性與理論性并重，實驗教學對海洋遙感課程教學，特別是針對海洋技術專業的學生而言，具有積極重要的意義，有助于培養學生的實踐動手能力。⑤實驗教學需有針對性，在結合相應理論基礎知識講授的基礎上，帶領學生參加各種科研實踐活動。在這些活動中，使學生更能深入理解基本概念、原理方法、測量步驟和現實應用。為更好地提升實驗教學效果，需從以下方面開展工作：

（1）加強海洋遙感相關儀器設備的購置和實驗室的改造。例如，便攜式野外光譜儀、水體剖面光譜儀、水體吸收衰減測量儀、水體后向散射測量儀、水體顆粒物粒徑分析儀、紫外-可見分光光度計、水體熒光測量儀、波浪騎士浮標、地波雷達等儀器設備的準備，并購置相應的海洋遙感軟件系統，如HYDROLIGHT、SeaDAS、ENVI等，還有用于處理海量遙感數據的大型服務器系統等。

（2）增加一定學時的實習課，提高其在總學時中的比重，建議實習課時的占比以2/5為宜。一方面注重加強對基本的儀器操作實驗技能的培訓，另一方面注意增強學生綜合實驗能力的培養。例如，在講解到水體光譜反射觀測時，教師設計好實驗目標、實驗內容、實驗方案等，在對主要步驟進行教學演示之后，需留更多的時間給學生，讓學生完成儀器的安裝和調試，最終實現一定數量的光譜數據的搜集。最后，通過總結交流，對實驗實習課的結果進行分析，提升學生對該教學內容的掌握和理解程度。

（3）加強野外調查實訓，積極與涉海相關部門開展聯系（如江蘇省海洋環境監測預報中心等），設立實習實踐基地。借助于海洋觀測平臺站，開展現場實踐調查，利用現有海洋觀測儀器設備，進行實地觀測，了解調查區域的海洋要素特征，分析數據撰寫相關實踐報告。

2.3 對已講授的課程內容設置定期回溯測驗機制

鑒于海洋遙感知識內容的龐雜性，對于已講授過的知識內容，學生會容易遺忘。因此為了增強學生對知識的掌握程度，設置定期回溯測驗機制。教師需制定詳細的回溯測驗時間進度表，如一個學期之中可采取“三輪”回溯測驗。具體實施過程可以學生為主導，教師起監督作用即可。例如，可以將學生分成幾個學習小組，每個小組5人左右，進行角色互換。針對以往講授的內容，一部分小組的同學以“教師”的身份出測驗題目，另一份小組的同學口頭回答，并提交紙質答案，最后由出題小組進行打分、解答和點評。通過豐富多樣的教學活動，可以充分激發學生的學習興趣，學生在參與這些活動的過程中，潛移默化地對所學內容有了更加深入的掌握和理解，會取得理想的教學效果。

3 結語

針對海洋遙感課程的特點，筆者結合多年實踐教學經驗，提出了課程教學改革，包括教學內容和教學方法上的改革。實踐證明，所采用的海洋遙感課程教學改革方法是成功的，不僅取得了較好的教學效果，提升了教學質量，同時還增強了學生對海洋遙感的學習興趣，加深學生對知識的理解程度，拓寬了視野。

注釋

① 蔣興偉.海洋遙感導論[M].海洋出版社，2008.

② 劉玉光.衛星海洋學[M].高等教育出版社，2009.

③ 孫家柄. 遙感原理與應用 [M].武漢：武漢大學出版社，2009.

④ 趙英時. 遙感應用分析原理與方法[M].北京：科學出版社，2003.

⑤ 丘仲鋒. 海洋遙感課程啟發式教學初探[J].高教學刊，2015.21：108-109.