高校土地資源管理專業(yè)遙感課程教學改革

石淑芹　曹玉青　蔡為民　吳云青

摘要：為適應培養(yǎng)實踐型、創(chuàng)新型人才需要，在分析高校土地資源管理專業(yè)遙感課程教學現(xiàn)狀的基礎上，從優(yōu)化教學內容、增強實踐環(huán)節(jié)、改進教學環(huán)境等方面提出了具體的改革方案，旨在提高學生利用遙感技術解決土地科學領域問題的創(chuàng)新能力。

關鍵詞：土地資源管理；遙感課程；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）17-0088-03

從1980年國家科委制訂遙感科技發(fā)展規(guī)劃以來，遙感信息技術逐步應用于國家決策、土地資源調查、環(huán)境保護、災害監(jiān)測、國防建設等各個領域，為人類認識國土、開發(fā)資源、監(jiān)測環(huán)境、研究災害以及分析全球變化提供了新的途徑。近年來，全國從事遙感的企事業(yè)單位發(fā)展勢頭迅猛，利用遙感技術開展科研及工程應用類項目日益增多，各級測繪、土地、林業(yè)、農業(yè)、水利等相關企事業(yè)單位，對于遙感技術應用及二次開發(fā)等人才結構與人才素養(yǎng)的需求也在不斷快速增長。目前遙感專業(yè)的應屆畢業(yè)生備受用人單位青睞，2015年本科應屆生的就業(yè)率達到91.74%。此外，全國有120多所高等院校的農學類、地理科學類、測繪類、土地資源管理類等專業(yè)均設置了與遙感相關的課程。隨著就業(yè)市場競爭日趨激烈，企事業(yè)單位致力于提高自身的技術與綜合水平，也不斷要求遙感技術人員需熟練掌握常用軟件信息處理技術（如Erdas，Envi、PCI及Matlab等），同時具備應用和創(chuàng)新能力。因此迫切需要高校遙感課程向實踐應用和創(chuàng)新能力方向改革，以便滿足國家各個領域對于遙感專業(yè)技術人才的需求。

一、土地資源管理類遙感課程教學存在的主要問題

遙感課程是高校土地資源管理專業(yè)本科生專業(yè)基礎課，致力于培養(yǎng)學生學習遙感圖像處理與應用的基本理論與處理技術，熟練掌握圖像解譯與計算機分析的能力，能在國土、城建、農業(yè)、房地產及相關領域從事土地調查與評價、土地利用規(guī)劃、地籍管理等領域的專業(yè)技術人才。目前該課程的教學主要存在以下幾個方面的問題：

1.缺少與專業(yè)學科發(fā)展相融合、學生基礎相適應、理論與實踐相結合的特色教材。目前，各高校沿用的理論教材中，陳述彭、趙英時及孫家抦主編的教材適合遙感專業(yè)，梅安新的遙感導論適合在非遙感專業(yè)中普及。近年來，相當一部分土地資源管理專業(yè)教師借助遙感信息處理技術在全球變化、土地資源調查與評價、土地利用規(guī)劃、節(jié)約集約用地分析、土地整理與復墾、耕地保護、農村居民點演變、宅基地退出機制、新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)響應機制等科研領域取得了良好進展，但目前使用的教材在應用方面的介紹尚沒有納入近年來的相關熱點與研究成果，沿用教材與本專業(yè)特色之間缺少銜接。

2.課程實踐方式單一，未能充分發(fā)揮學生學習的積極主動性。遙感課程的主要特點在于理論與實踐高度結合，通過理論與實踐的結合可以使學生更好地掌握抽象的理論知識，并能夠較快地培養(yǎng)起軟件操作和實際應用能力。由于學時所限，目前多數(shù)高校的遙感課程設置45學時，其中實踐課程15學時左右；理論教學內容為實踐教學內容的兩倍，實踐教學也以常規(guī)上機操作為主。遙感課程的實踐環(huán)節(jié)應該同時包括上機操作和野外實地考察。通過一定課時的野外實踐，學生們可以更清楚地明了遙感圖像目視解譯與地物類別之間的內在聯(lián)系。此外，遙感課程缺少與專業(yè)發(fā)展相結合的科研項目及實踐案例的講解與練習，使得學生大多停留在書本上理解知識點，即便學會了簡單的上機操作，也難以深入掌握理論知識并靈活運用到真實案例中，一定程度上抑制了學生創(chuàng)新能力的提升。

3.實驗所用的遙感圖像數(shù)據(jù)不夠豐富，加大了實踐教學中圖像對比、融合及變化等分析的難度。部分高校購買了多種不同分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)并建立了影像數(shù)據(jù)庫。然而仍有一些學校的地學類專業(yè)缺少實驗科目所需要的遙感影像數(shù)據(jù)，大部分依舊采用地理空間數(shù)據(jù)云，USGS等網(wǎng)站的免費數(shù)據(jù)，這些免費遙感影像數(shù)據(jù)的精度達不到足夠的標準，難以讓學生充分認識不同影像數(shù)據(jù)的特點及用途，不利于學生對于遙感圖像處理技術與方法的掌握。

綜上所述，遙感圖像處理在教學過程中需結合具體案例，從課程結構、內容體系、教學手段等方面進行調整，使課本知識與實操緊密結合。同時，還可以通過安排學生們適當學習相關的軟件二次開發(fā)，培養(yǎng)學生的技術創(chuàng)新、自主學習與實際應用能力。

二、遙感課程建設與改革探討

1.加強土地資源管理類遙感教材建設，更新遙感圖像處理與應用教學內容體系。結合當前社會對于遙感應用領域人才需求進一步更新教材，修訂完善教學大綱，開展基本原理教學內容、體系和方法改革的討論和研究，編寫出版具有本專業(yè)特色的課程教材。教材可從緒論、理論基礎、應用技術及實際應用這四個部分編寫。緒論部分，在對遙感的基本概念、遙感系統(tǒng)進行闡述的基礎上，結合當前國內外的熱點領域、方向、經(jīng)驗及成果展開敘述，并進行對比分析，力求學生掌握遙感在土地資源管理領域的應用趨勢。理論基礎包括遙感的物理基礎（地物波譜原理；多光譜遙感、高光譜遙感、微波遙感數(shù)據(jù)的本質區(qū)別）以及平臺概述與傳感器原理的介紹，通過問題引導及應用舉例的方式，使學生熟悉地物電磁波譜特性并了解成像原理。應用技術包括圖像預處理（圖像輻射校正、幾何校正、圖像增強及融合）、圖像目視解譯（目視解譯原理與方法、認識圖像識別特征、遙感像片判讀）、圖像的計算機解譯（模式識別原理；監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類；多種特征提取常用方法）及變化檢測四大部分，實習設計部分包括ENVI/ERDAS軟件在遙感圖像分類中的應用、遙感與GIS、RS集成應用等內容。編寫教材時，應注重各種方法的基本原理、特點、適用范圍等，強調掌握技術原理和方法及軟件實現(xiàn)手段。最后再將目前國內外在土地資源管理領域的實際案例放進遙感應用章節(jié)中。

2.實施多樣化理論教學方式，充分調動學生學習興趣，提高理論教學效果。基礎知識教學時，教師們應改變傳統(tǒng)的教學習慣，通過多媒體教學、互動式教學、課堂討論等多樣化理論教學方式的交叉使用，調動起學生的學習積極性，培養(yǎng)學生的實操能力，并構建起一種師生良性互動的有效機制。加強對學生學習方法的關注與指導。在理論學習中引導學生自主思考，為學生營造有利于其自主創(chuàng)新學習的課堂氛圍，提供生動而具體的材料，培養(yǎng)起學生自主學習的積極性，使學生帶著興趣主動參與到課堂教學中去。新型的課堂教學應強調學生間的互動，可以給學生小組一定的時間就某個有價值的關鍵問題進行討論，并在課堂上有各小組代表進行交流，在積極與他人互動討論中加深對知識的理解。教師在此過程中主要扮演活動指導者的角色，同時也是活動平等的參與者，為遇到難點的學生提供幫助與建議。教改應倡導一種“自主學習課堂”的教學模式，該模式下理想化的學生參與課程流程應是“在預習中提出疑問—在交流中自主探究—在教師講解中反饋問題—在得出結論后重新消化知識”。在理論教學完成后，再對主要知識點進行串講，并分析其中存在的問題及將來的解決土建，從而讓整個教學體系趨于完整，教學過程有的放矢。

3.增加上機實踐與野外實踐環(huán)節(jié)，促進教學與科研的結合，實現(xiàn)理論與實際的對接。為了提高學生實操能力，實踐課程的安排應遵循從簡單到復雜的原則，在遙感課程課堂教學中，穿插一定課時的上機操作與野外實踐課程，遙感數(shù)字圖像處理涉及的原理和算法很多，因此上機實踐環(huán)節(jié)需要教師將課堂教學中的理論知識與上機實驗教學中的軟件操作緊密結合，使學生真正理解并熟練掌握遙感圖像處理的重要功能。需要與課題講授的內容相穿插的實踐操作部分包括：輻射校正與幾何矯正、圖像增強處理、目視解譯、計算機分類以及圖像變化檢測。實驗課通常使用Erdas或ENVI軟件作為平臺，并采用AVHRR、MODIS、TM、SPOT、QuickBird等多種分辨率的影像作為實驗數(shù)據(jù)，對應不同的理論模塊逐一進行各項實驗內容的演示與操作，學生們在教師引導下完成實驗內容，并及時收集學生們的實驗結果，了解學生對于實驗內容的掌握程度，并及時其中存在的問題予以說明，為下一輪實驗教學總結經(jīng)驗。實踐表明，學生們參與上機操作的意愿較高，對于實驗過程中遇到的問題能夠及時向教師反饋，實驗效果良好。這種理論知識和實驗內容相互交叉、反饋式學習的方法提高了學生們對于遙感圖像處理軟件的操作水平。

野外實踐教學重在培養(yǎng)學生正確認識不同地物的反射光譜特征及其差異，幫助學生掌握地理學、土地資源學、地貌學、城市規(guī)劃等相關課程的原理，培養(yǎng)學生野外發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，掌握對考察地區(qū)的地理位置、自然條件、經(jīng)濟區(qū)位、地形地貌等內容的綜合考察流程與方法，滿足現(xiàn)階段土地資源管理專業(yè)遙感課程、土壤地理學課程、地貌學課程等實踐教學的需要教學與科研需要。

在制訂野外實踐教學計劃時，要正確處理好理論教學、上機實踐與野外實踐教學之間的關系，將野外實踐教學作為遙感圖像處理課程中的有機部分予以統(tǒng)籌安排，制定相應的野外實踐教學計劃，編寫野外實踐教學大綱，切實提高野外實踐教學的質量與效率。

4.改進教學環(huán)境資源，加大軟硬件的投資，進一步完善師資隊伍建設。由于受到實驗教學條件和師資等因素的限制，遙感專業(yè)舊有的傳統(tǒng)教學模式與實踐課已不能滿足當前教學發(fā)展的需要。因此教學環(huán)境的更新建設將是教學改革的新重點，也會成為傳統(tǒng)教學的有力補充。具體來看，教學環(huán)境的改革應主要集中在加大軟硬件的投資建設與加強師資隊伍建設兩個方面。軟硬件條件的好壞是取得良好教學效果的基礎，對于優(yōu)化教學設施與環(huán)境，提高學生實踐操作的興趣及重視程度都起著至關重要的作用。因此，學校應重視遙感圖像處理專業(yè)實驗室的建設，配備大容量、高性能的計算機硬件以及Erdas、ENVI、Arcgis、PCI等專業(yè)處理軟件，為實踐教學打下良好的基礎。另外，部分院校土地資源管理專業(yè)缺少遙感精品課程，可以通過盡快組織精品課程申報與建設，整合土地資源管理專業(yè)實驗室的課件資料、教師隊伍、遙感數(shù)據(jù)、科研成果、實際案例及硬件設施等各項資源，搭建網(wǎng)絡學習平臺，推廣發(fā)展網(wǎng)絡學習，保證教師與學生之間及時有效地進行信息交流和共享，大大提高教學效率。

對任何課程來說，師資隊伍關系著教學改革成敗以及教學效果的好壞。學校應提高教師的準入門檻，一線教師應達到研究方向緊跟學科前沿，授課方面不枯燥乏味，授課過程中能與學生積極互動，對實踐課中出現(xiàn)的問題能夠快速解決等基本條件。學校還應努力提高在職教師的專業(yè)知識水平，秉持“請進來、走出去”的工作思路，為教師參與科研項目提供更多的機會，以期拓展教師培訓渠道，為課程改革提供支持，提高本課程教學隊伍的整體水平，形成一流的教師團隊。除此以外，可以繼續(xù)加強教研教改的研究，通過教改促進教學水平的提高，提高教學質量，深化教育教學改革。還應加強科研與教學的相互促進，并引導學生開展大學生創(chuàng)新課題申報，使學生以小組團隊方式共同研究土地資源管理領域的熱點問題，達到以項目促學習的目標，增強學生學習創(chuàng)新能力。

三、總結

遙感圖像處理是當前國土資源、環(huán)境監(jiān)測、災害預警等領域的重要應用技術之一。在新技術日新月異的今天，航天技術的快速發(fā)展為遙感發(fā)展與應用帶來了難得的黃金階段，遙感業(yè)務所服務的對象也因此不斷得到擴展。遙感課程作為時下最熱門的學科之一，各大高校應更新教學手段與方法，致力于培養(yǎng)適應國民經(jīng)濟發(fā)展所需要的遙感專業(yè)技術創(chuàng)新與應用人才。高校遙感課程教學改革應立足于常年教學經(jīng)驗與科研成果，結合院校的專業(yè)特點，針對教學內容、教學環(huán)境、教學方式進行探索。我們應對傳統(tǒng)理論與實踐教學脫節(jié)的教學方式予以改進，通過課堂教學、上機操作與野外實驗教學有機結合、相互交叉、及時反饋的方式指導學生掌握理論知識與操作技能；采用教學傳授與科學研究聯(lián)合培養(yǎng)的模式，指導學生參與具體的科研與實驗項目，使學生能具備一定的程序開發(fā)素養(yǎng)和技術創(chuàng)新能力。在未來的教學實踐中，遙感課程的教學將不斷予以調整與完善，豐富教學手段，適應遙感學科的發(fā)展，并能夠基于當前社會與市場對遙感技術人才的需求，不斷為社會培養(yǎng)理論知識與實踐能力都達到標準的全面型人才。

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