應(yīng)用型本科高校遙感課程教學(xué)改革研究

[摘? ? ? ? ? ?要]? 在界定應(yīng)用型本科院校的基礎(chǔ)上，概括了遙感的特點(diǎn)，分析目前遙感課程教學(xué)中存在的問題，并有針對性地提出改革的措施。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 應(yīng)用型本科高校;遙感;教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）19-0168-02

應(yīng)用型本科院校指以應(yīng)用型為辦學(xué)定位，而不是以科研為辦

學(xué)定位的本科院校。應(yīng)用型本科教育對滿足中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對高層次應(yīng)用型人才需要以及推進(jìn)中國高等教育大眾化進(jìn)程起到積極的促進(jìn)作用。

一、遙感的特點(diǎn)

（一）宏觀性

遙感平臺(tái)越高，視角越寬廣，可以同步觀測到的地面范圍越大，越容易發(fā)現(xiàn)地球表面一些重要目標(biāo)物空間分布的宏觀規(guī)律。一幀美國的陸地衛(wèi)星影像，可以覆蓋地球表面34225 km2，在5～6分鐘即可完成掃描;一幀地球同步氣象衛(wèi)星影像可覆蓋1/3的地球表面，實(shí)現(xiàn)更加宏觀的同步觀測。

（二）及時(shí)性

遙感探測可以在短時(shí)間內(nèi)對同一地區(qū)進(jìn)行重復(fù)探測，及時(shí)發(fā)

現(xiàn)地球表面事物的動(dòng)態(tài)變化。地球同步軌道衛(wèi)星可以每隔半小時(shí)對地觀測一次（FY-2氣象衛(wèi)星）;太陽同步軌道衛(wèi)星（NOAA氣象衛(wèi)星和FY-1氣象衛(wèi)星）可以每天兩次對同一地區(qū)觀測。而傳統(tǒng)的地面調(diào)查需要花費(fèi)大量的人力、物力，用幾年甚至幾十年的時(shí)間才能獲得地球上大范圍地區(qū)的動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)。

（三）數(shù)據(jù)的綜合性

遙感所獲取的影像綜合反映了地球表面的自然、人文信息。紅外遙感可晝夜探測，微波遙感可全天時(shí)全天候探測，Landsat和CBERS衛(wèi)星影像可以綜合反映地質(zhì)、地貌、土壤、植被、水文等特征，供各個(gè)部門來應(yīng)用。

（四）經(jīng)濟(jì)性

遙感的投入產(chǎn)出比高，與傳統(tǒng)方法相比可以節(jié)省大量人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，據(jù)估計(jì)，Landsat衛(wèi)星的投入產(chǎn)出比可達(dá)1∶80。

20世紀(jì)中葉以來，遙感技術(shù)出現(xiàn)了新的發(fā)展態(tài)勢，許多科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展越來越依賴于遙感技術(shù)的進(jìn)步和遙感數(shù)據(jù)的獲取能力。地球科學(xué)諸多研究領(lǐng)域的發(fā)展，越來越離不開遙感等新技術(shù)。

因此，我國高校遙感課程的開設(shè)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要和時(shí)

代的要求。由于遙感課程具有專業(yè)性和綜合性等特點(diǎn)，要求學(xué)習(xí)對象具有良好的基礎(chǔ)和較為廣泛的知識(shí)，課程開設(shè)的順序應(yīng)從

簡到難，循序漸進(jìn)。

二、遙感課程教學(xué)中目前存在的問題

（一）缺乏體系完整、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、內(nèi)容難易適當(dāng)?shù)膶I(yè)教材

遙感課程的開設(shè)往往依托各高校原有專業(yè)，側(cè)重于在各自相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用，不能使學(xué)生對遙感進(jìn)行全面而透徹的理解。不合理的課程體系導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)。此外，有關(guān)遙感的書籍很多，由于過于專業(yè)或科普性過強(qiáng)，適合作為教材的并不多。

（二）教學(xué)方法單一，教學(xué)效果不好

教學(xué)過程基本是“以學(xué)科為中心，知識(shí)為重點(diǎn)”，側(cè)重于理論知識(shí)的講授，使學(xué)生投入過多的精力在基本概念和邏輯框架的

記憶上，忽略遙感理論與實(shí)際應(yīng)用的相互關(guān)系，導(dǎo)致分析問題和解決問題的能力薄弱。課堂上仍然采用傳統(tǒng)的“滿堂灌”的教學(xué)方法，調(diào)動(dòng)不起學(xué)生的積極性。遙感課程是典型的“理科”，如果學(xué)生只靠死記硬背教材中的結(jié)論，只能是事倍功半且容易被遺忘。學(xué)生對遙感課程中許多原理不僅要知其然而且要知其所以然，這就需要教師花費(fèi)心思，設(shè)計(jì)教法，思考如何使知識(shí)內(nèi)化于心。

（三）實(shí)踐環(huán)節(jié)有待加強(qiáng)

遙感是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。例如數(shù)字圖像處理、航片的立體觀察、地物反射波譜的測量、航片衛(wèi)片的判讀等，僅僅從概念上理解了是不夠的，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)才能加深認(rèn)識(shí)并加以應(yīng)用。由于長期受教育的影響，實(shí)驗(yàn)教學(xué)附屬于理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只是為了強(qiáng)化學(xué)生對理論的理解和掌握，真正完整、系統(tǒng)的遙感概論實(shí)驗(yàn)幾乎沒有，考核也只是流于形式，大多只是平衡本門課程成績的一種手段。以基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，教師在講臺(tái)上演示，學(xué)生跟著在下面做，至于為什么這樣做，下一步該怎么做，學(xué)生心中完全沒數(shù)，一節(jié)課結(jié)束后，學(xué)生才知道是干什么，而不是針對一個(gè)具體問題，學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)主動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。這樣做，主要是教師傳授一些專業(yè)軟件的具體操作步驟，而不是充分發(fā)揮學(xué)生的積極性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)課的考核也是流于形式，只要學(xué)生每一步都跟著教師做下來，就會(huì)自然而然生成實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績。這樣的考核，不能衡量學(xué)生的主觀能動(dòng)性，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起不到促進(jìn)作用。

（四）師資力量相對薄弱

遙感課程教師往往依托本單位的相近專業(yè)，大多數(shù)高校沒

有完善的系列遙感類專業(yè)教師。除少數(shù)中青年教師外，多數(shù)教師是由其他專業(yè)改行或半改行而來的。在當(dāng)前日益加劇與繁復(fù)的評(píng)定職稱重壓下，他們往往在原專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)撰寫論著，難以全力以赴地從事應(yīng)用性專業(yè)科研與教學(xué)。由于大多數(shù)高校師資隊(duì)伍普遍缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為了保證完成教學(xué)任務(wù)，勢必以多開專業(yè)課程、縮減實(shí)踐課程作為暫時(shí)維持現(xiàn)狀的對策。

三、遙感課程主要的改革措施

（一）改革教學(xué)內(nèi)容

目前本科院校大多使用彭望琭老師的《遙感概論》或梅安新老師的《遙感導(dǎo)論》。《遙感概論》特點(diǎn)是內(nèi)容層次安排合理，概念清晰易懂，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以目視解譯為基礎(chǔ)，易于開展，但部分內(nèi)容老化;而《遙感導(dǎo)論》是教育部面向21世紀(jì)課程教材，內(nèi)容豐富，涉及技術(shù)原理較多、較深，對初次接觸遙感的本科生而言，內(nèi)容上顯得過深。為此，將兩本教材相結(jié)合，形成如下的教學(xué)內(nèi)容：緒論;遙感的物理基礎(chǔ);傳感器;航空遙感;航天遙感;遙感圖像處理;遙感圖像目視解譯;遙感應(yīng)用和3S集成九章的內(nèi)容。

（二）改革教學(xué)方法

教學(xué)內(nèi)容確定后，如何使其在授課過程中能被學(xué)生接受，很大程度上取決于教學(xué)方法。因此，選用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法是完成教學(xué)任務(wù)、提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.巧妙設(shè)問，運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法

在講授課程過程中，以問題為導(dǎo)向，通過啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生深層次、多角度地思考問題，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引起他們對課程的重視。針對遙感中一些比較難以理解的概念和原理，采用啟發(fā)式教學(xué)法。比如在講到物體的反射時(shí)，學(xué)生在中學(xué)都學(xué)過光學(xué)，具備相關(guān)的知識(shí)基礎(chǔ)。先讓學(xué)生回顧中學(xué)里學(xué)過的鏡面反射和漫反射，然后再引出第三種反射：實(shí)際物體的反射，并比較它們之間的異同。這樣學(xué)生就容易理解實(shí)際物體的反射亮度既與入射的方位角和天頂角有關(guān)，也與反射方向的方位角和

天頂角有關(guān)。

2.結(jié)合遙感課程的特點(diǎn)，采用多媒體教學(xué)

在遙感課程的教學(xué)過程中，包含大量的遙感圖像信息，運(yùn)用多媒體技術(shù)具有表現(xiàn)形式多樣、圖文并茂、聲像并舉、直觀明了的優(yōu)勢，符合這門課的教學(xué)需求。多媒體教學(xué)更能激發(fā)學(xué)生的興趣、發(fā)揮學(xué)生的積極主動(dòng)性、提高效率，豐富課堂信息。例如，在講到空間分辨率的概念時(shí)，用兩張空間分辨率不同的圖像就很能

說明問題。

3.并列比較法

把分別獨(dú)立的幾個(gè)比較對象并列起來進(jìn)行比較的方法稱為并列比較法，例如加色法彩色合成和減色法彩色合成的比較。前者是指三個(gè)亮度可以調(diào)節(jié)的光源，分別通過紅、綠、藍(lán)濾光片，在暗室投射在白色屏幕上。當(dāng)三個(gè)光源的亮度相同時(shí)，在三束光重疊的地方可以看到白光;后者則是讓一束白光先通過藍(lán)色濾光片，再通過黃色濾光片，最后在白色屏幕上得到綠光。

不同點(diǎn)是：當(dāng)白光透過紅、綠、藍(lán)濾光片后得到三色光，由于紅、綠、藍(lán)是三原色，三種色光等量混合得到白光，是加色法原理;當(dāng)白光依次通過藍(lán)、黃濾光片時(shí)，得到綠光，是減色法原理。

加色法示意圖和減色法示意圖十分相似，需要在學(xué)習(xí)中仔細(xì)

區(qū)別。通過比較可以了解這兩種成像方法的共性與個(gè)性，從而達(dá)到區(qū)分與理解。其他內(nèi)容如真彩色合成和假彩色合成、中心投影與垂直投影等，都可以使用這種教學(xué)方法進(jìn)行。

（三）強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)

遙感是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。例如數(shù)字圖像處理的內(nèi)容，僅僅理解各種數(shù)字圖像處理的方法達(dá)不到教學(xué)目的，必須落實(shí)到應(yīng)用ERDAS、ENVI等軟件處理圖像上，這就要求必須強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，除了有基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)外，還應(yīng)該安排一定數(shù)量的綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，例如在學(xué)生學(xué)習(xí)了遙感圖像的校正、增強(qiáng)和分類后，可以結(jié)合太原市的實(shí)際，應(yīng)用太原市2005、2010、2015年的TM影像分析太原市十年來的土地利用變化情況。這就要求學(xué)生不僅要掌握遙感影像分類監(jiān)督分類的知識(shí)，而且對太原市土地的利用類型有一定的了解，最后還要通過數(shù)據(jù)分析找出太原市土地利用的變化趨勢和規(guī)律。實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證并理解理論知識(shí)，進(jìn)一步增加學(xué)生對遙感數(shù)字圖像處理的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。“遙感數(shù)字圖像處理”部分要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力，只有通過適時(shí)實(shí)驗(yàn)課的安排，讓學(xué)生盡可能多地動(dòng)手操作，方可達(dá)到最佳的教學(xué)效果。在學(xué)生親自動(dòng)手操作的過程中，不僅要增強(qiáng)他們對理論知識(shí)的理解，而且要提高他們對該門課的興趣，同時(shí)培養(yǎng)他們獨(dú)立解決問題的能力。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生參加高規(guī)格的全國性專業(yè)賽事，在大賽中鍛煉成長;可以讓學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，在實(shí)際工作中增長經(jīng)驗(yàn)和見識(shí);成績評(píng)定時(shí)，提高實(shí)踐環(huán)節(jié)的占比。

（四）充分利用國內(nèi)甚至國外教育資源，引進(jìn)優(yōu)秀人才，充實(shí)師資力量

在未來幾年內(nèi)，吸引各類人才，形成較合理的教師梯隊(duì)，推進(jìn)遙感教學(xué)研究蓬勃發(fā)展。但隨著逐年招生規(guī)模的擴(kuò)大，許多高校編制仍然短缺，大部分骨干教師科研任務(wù)繁重，在教學(xué)第一線的教師均以年輕教師為主。解決辦法除了積極引進(jìn)高層次人才外，加速年輕教師的培養(yǎng)迫在眉睫，學(xué)校必須增加年輕教師培養(yǎng)投資，通過采取進(jìn)修、培訓(xùn)、讀學(xué)位等相結(jié)合的辦法，提高年輕教師的知識(shí)水平和學(xué)歷層次。從教師的自身的發(fā)展來看，第一線上課的教師應(yīng)積極主動(dòng)地參與科學(xué)研究，提高學(xué)術(shù)水平，除了自身努力外，學(xué)校也應(yīng)盡可能地為教師營造寬松的學(xué)術(shù)環(huán)境。

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