海洋類高等教育中遙感GIS課程群建設的探索與舉措

馮永玖　高峰　劉瑜　魏永亮

【摘 要】遙感（RS）、地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）是海洋技術專業的特色課程，培養學生空間數據采集、處理和分析的能力，為海洋信息探測與應用打下基礎。目前上海海洋大學的遙感GIS課程群具有良好的基礎，但仍需在體系、內容、實驗等方面進行完善。本文就上海海洋大學遙感GIS課程群現狀和目標等進行系統的探討，并提出改革提高的詳細舉措，為其他高校相關課程群提供有益的參考。

【關鍵詞】遙感；地理信息系統；課程群；教改探索；改革舉措

0 引言

上海海洋大學海洋技術專業創建于2007年，已經走過了10年的歷程。截止2017年，畢業7屆近420名本科生，在校生240名。自2007年以來，在上海市085工程、第四期教育高地的支持下，海洋技術共計投入1000余萬元用于建設海洋信息方向的師資、課程及實驗室建設，并初步建成遙感GIS專業實驗室，有力保障了海洋技術專業的教學工作和人才培養，進一步支持了我國海洋信息探測事業的發展和科學研究。目前，海洋技術信息工程方向在實驗室建設、教學團隊建設、人才培養、科學研究等方面均取得了一定的成績。

遙感（RS）、地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）是我校海洋技術專業的特色，集中強大的師資力量，培養的人才既能夠適應海洋技術的工作，也能夠上岸適應陸地3S的工作。但是，我們遙感GIS的教學體系、內容、實驗等仍需要進一步完善。本文就上海海洋大學遙感GIS課程群現狀和目標等進行系統的探討，并提出改革提高的舉措。

1 遙感GIS課程群現狀與建設目標

1.1 遙感GIS專業實驗室功能進一步完善

上海海洋大學遙感GIS專業實驗室投入了大量經費用于計算機、工作站、服務器、專業軟件、專業實驗儀器的建設，為遙感原理課程設計、地理信息系統、海洋GIS、可視化程序設計、數字圖像處理、WebGIS原理與應用、GIS開發與應用等課程提供了良好的實踐教學環境，保障了海洋技術專業（及其他相關專業）實踐教學，包括日常教學、課后作業、編程實踐、軟件應用、大學生創新項目、畢業論文等。

1.2 師資質量不斷提升，國際交流進一步增強

上海海洋大學海洋技術專業師資數量穩定，包括實驗人員在內100%擁有博士學位，滿足了海洋技術專業的本科教學需求。作為本課程群的教師，在職稱組成上以教授和副教授為主，同時也包括實驗系列的教師。本專業教師人均承擔2門專業課，每人重點打造1門核心課程，每一門課的負責人，均考慮了每個教師的專長，力圖通過科研給本科教學補充國際前沿的內容。

通過國外進修提升了教師的能力，30%的教師具有國外工作或訪學經歷；一些教師具有高等教育從教20年經歷。同時，在上海市教學激勵計劃的實施下，大家也非常愿意實質性地花時間在教學輔導、教學改革上，大力促進教育教學質量的提升。

1.3 大學生創新項目進一步促進學生綜合能力的提高

大學生創新項目是課堂教學之外的有效的教學手段，尤其對于培養他們的實踐動手能力非常有幫助，也能有效幫助學生獲得進一步深造的機會。遙感GIS專業實驗室的投入使用，也為該項目增加了更多的軟硬件保障。每年海洋技術專業新增上海市級大學生創新項目5-8項。在現有項目的基礎上，我專業擬開展地圖制圖大賽和GIS建模開發大賽等新的競賽項目。海洋技術專業的教師一直積極參與大學生創新項目，帶領大學生實質性地參與到前沿課題的研究中，每年都投入大量時間通過大學生創新項目對學生進行培養。

2 教學團隊建設任務和措施

2.1 課程群內容分析與梳理

本課程群包括海洋技術專業的核心課程：遙感原理、地理信息系統、GIS開發與應用、以及衛星海洋學。

（1）遙感原理包含遙感基礎、電磁輻射與地物光譜特征、遙感成像原理與遙感成像特征、遙感圖像處理、遙感圖像目視解譯、遙感數字圖像計算機解譯、遙感應用、遙感圖像處理軟件介紹以及RS、GIS、GPS綜合應用等知識點。

（2）地理信息系統包含GIS的基礎知識、空間參照系統、地圖投影、空間數據模型、空間數據結構、空數據組織與管理、空數據采集與處理、空間查詢與空間度量、GIS空間分析等知識點。

（3）GIS開發與應用包含GIS應用的特點、GIS系統分析、需求分析，ArcGIS開發系列軟件、GIS總體設計、GIS數據庫設計、GIS實施與維護，ArcGIS Engine 開發、GIS算法、編寫GIS應用程序等技術性內容。

（4）衛星海洋學包含海洋遙感的物理基礎、水的光學性質、散射與吸收、界面對電磁輻射影響、大氣對電磁波傳播的影響及校正、海洋水色遙感（葉綠素等）、溫度遙感、鋒面與渦的提取、初級生產力遙感估算、赤潮遙感等知識點。

在綜合應用方面，GIS開發課程將遙感原理與GIS基礎的內容編寫成為計算機程序，在衛星海洋學中進行應用，不僅解決了水體、葉綠素、溫度、鹽度等海洋參數的解算問題，還解決了海洋初級生產力、赤潮遙感等海洋資源環境問題。

2.2 構建互補體系，開展課程群建設整合

海洋遙感GIS課程群的建設，其體制與機制必須是動態、開放的，而且必須滿足國家對海洋人才的需求和要求。海洋遙感GIS課程群的課程體系不僅形成互補關系，還體現對海洋人才培養的針對性、先進性和實用性。因此，需要根據專業特征和學生的興趣，既提供豐富的專業課程群，提高學生專業能力，同時又要考慮專業特色，我校海洋技術專業海洋信息方向的特色便是遙感與GIS，并將這些理論與方法用于海洋空間信息的探測。鑒于課程群的相關性和整合性，海洋遙感GIS課程群的建設必須立足于整個課程群體，應對課程群的所有內容進行整合。在課程組織上對整個課程群進行整體規劃，突出每門課程的重點和難點，強調課程的關聯性，避免課程之間內容的重復。

因此，有必要建設海洋遙感GIS的跨課程群組織，以加強課程群之間的橫向聯系。例如，以人才培養為目標導向，建立跨系科海洋遙感GIS課程群；以重大海洋項目和海洋規劃為結合點，建立海洋遙感GIS課程群的教學團隊；舉辦跨課程的海洋技術教學實踐，優化海洋遙感GIS課程之間的相互關系，從而形成縱橫交織、優勢互補和靈活開放的海洋遙感GIS本科課程群。

2.3 加大實踐教學力度，建立實踐教學新方式和新基地

實踐教學是培養技術應用型人才的重要環節，海洋技術專業一直非常重視實踐教學，重點打造遙感GIS專業機房及其配套的衛星接收中心、遙感圖像智能處理室、海洋GIS數據智能處理室等本科教學實驗室。但在本科教學基地方面，我們需要更進一步加強。

1）目前海洋信息方向在校企合作方面有所欠缺，而海洋遙感GIS課程群中，遙感、GIS技術均有面向企業輸出人才，因此我們在課程群的改革中力圖突破校企合作的瓶頸，與相關遙感GIS企業建立一定的合作關系，通過校企平臺為學生建立相關實踐機會。相關遙感、GIS和信息技術企業可以提出具體任務或科研問題，要求學生完成或解決，學生通過解決這些任務或問題，提高掌握海洋技術能力和解決問題的能力。

2）學生參與科技產品競賽、科研項目實踐，培養創新型人才。鼓勵學生積極參與上海市級和校級大學生創新項目、高校ArcGIS地理信息系統應用開發競賽、挑戰杯等科技作品競賽，加深學生對專業知識的理解，培養學生學習的興趣和熱情，提高利用遙感GIS技術解決問題的能力。

2.4 借鑒發達國家先進的教學理念，提升本專業國際化程度

通過派出教師到發達國家（美國、歐洲或澳大利亞）考察交流，學習他們先進的教學理念、方法與課程體系，從而改善教學體系的設置、并提高教師的教學能力；考察國外類似專業的學生是如何進行學習的，從而更好的引導我們的本科生進行學習。教師在考察的時候，最好從頭到尾完整地聽完某一門課程，更好地吸收發達國家的教育教學模式和經驗。從教師、課程、方法和學生等角度多管齊下，將能取得良好的效果。

3 結論

本文系統地梳理了遙感與GIS類課程，確定遙感GIS課程群的教學內容與體系，力圖為完善多媒體教案提供有益的參考；提出了完成本課程群的途徑和方法，為教學改革提供有效的舉措。通過內部潛力挖掘和國外進修吸收新的知識，統一遙感GIS類課程的教學程序語言，便于學生接受和提高。在課程目標達成度的向導下，團隊教師逐漸完善教學方法和手段，提高教學效果、創建一個厚度深度和精度均在較高水平上的遙感GIS課程群。

【參考文獻】

[1]梅安新.遙感導論[M].高等教育出版社，2001.

[2]湯國安.地理信息系統教程[M].高等教育出版社，2007.

[3]吳信才.地理信息系統設計與實現[M].電子工業出版社，2002.

[4]張豐.GIS程序設計教程[M].浙江大學出版社，2012.

[5]劉玉光.衛星海洋學[M].高等教育出版社，2009.

[責任編輯：朱麗娜]