基于創新能力培養的研究生課程教學改革
——以“植被指數設計”為例

趙珍珍 馮建迪

（山東理工大學建筑工程學院 山東淄博 255049）

研究生階段的課程學習特點有別于本科階段。前者為精英教育階段，以主動學習為主，授課教師和指導老師主要發揮引導作用，旨在培養學生獨立研究能力與創新能力。而本科為大眾化教育階段，本科生獲取知識的主要途徑以各授課教師講授的知識為主，完成專業基礎課程學習，旨在掌握本專業的基礎知識。研究生課程學習主要集中在第一年，這一年是研究生學習方式轉變和創新能力培養的重要時期。在這一時期，除了學生自身思想上的轉變、學習習慣的轉變和生活習慣的轉變外[1]，教師的教學目的和教學方式也要隨之發生轉變[2]。傳統本科課程教育的主要目的一般還停留在專業課程基本概念、原理和方法的掌握上。學生通過課前預習和課后總結的方式，以教師、課本和課堂為中心，被動接受教師傳授的知識。這造成了重理論和輕實踐的普遍現象。研究生時期的教學目的是在學生掌握本專業堅實的基礎理論之上，使其具有基礎性或理論性科學研究的能力以及工程實踐能力[3，4]。

因兩者教學目的不同，研究生階段的課程教學應在本科生教學的基礎上進行完善和改革，以促進教學與科學研究相結合、理論知識與工程實踐相結合，進而培養創新型、務實型和復合型的人才。本文以面向測繪科學與技術、攝影測量與遙感、地圖學與地理信息系統、地圖制圖學與地理信息工程等與測繪地理信息相關的研究生，所開設的《高光譜遙感》課程進行教學改革，并以“植被指數設計”為例，體現課程的系統性、整體性、前沿性以及開放性，引導學生獨立研究，培養其創新能力。

一、課程教學改革

《高光譜遙感》課程在研究生第一學年下學期開設，其先修課程即為本科期間的《遙感原理與應用》《地理信息系統軟件應用》等課程。高光譜遙感是遙感的一個分支，本科期間只是對其進行簡短介紹，并未展開。但兩者的物理理論基礎相同，不同之處主要在于數據獲取和處理技術，以及應用領域。理論是技術創新和應用領域擴展的基石。本課程依然重視理論教學，并在此基礎上深入開展實踐教學，進而達到理論與實踐相互促進和增強的目的。

本文以“植被指數設計”為例進行詳細闡述。植被是地球表層重要的資源，也是遙感影像獲取的重要內容。基于高光譜遙感影像的植被研究一直是遙感領域的熱點。

第一，學習遞進式教學模式。教師以學習遞進式教學模式開展“植被指數設計”教學，詳細解析植被光譜特征，讓學生掌握植被遙感的物理理論基礎，由此引出植被指數的概念，理解植被指數存在的意義。結合植被光譜特征和植被指數概念，學生可以把握植被指數設計的關鍵問題，從而全方位了解植被遙感領域最基礎、最常用的植被指數——歸一化差值植被指數（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）。

第二，融合任務驅動式教學。學生通過授課教師安排實驗或完成各自導師與植被遙感相關的科研項目，或依據個人興趣，或未來發展方向，個性化設置與課程內容和課程目標相關的任務。教師把學生需要掌握的知識和技能進行有效組織，強化研究生對植被光譜規律和NDVI的理解，培養學生的工程實踐能力。最終形成與植被指數相關的比較系統與全面的實驗報告。該報告綜合了技術流程設計、數據下載與處理、基于ArcGIS或ENVI等相關軟件的NDVI計算、結果分析等內容。

第三，問題導入式教學。在研究生完成以實驗或科研項目形式的植被指數實踐訓練后，教師鼓勵學生總結NDVI的優點和缺點。在問題導入式教學方法實施過程中，“問題”的引入至關重要。NDVI為測繪、遙感、地信等相關專業研究生最常接觸的知識點。該知識點難易程度適中，且能體現《高光譜遙感》課程的重點，不同層次的學生都能較為容易地接受和掌握。因此，該課程在完成基礎理論教學后，首先以NDVI作為打開研究生智慧大門的金鑰匙，由NDVI的缺點為問題突破口，進行植被指數改進設計，發展出解決不同問題或適應特定應用領域的植被指數。以問題為中心，以學生為主體，形成一套發現、提出、分析和解決問題的科學的學習模型。其倡導學生學會提問、因問而學和問學交融，培養學生獨立思考和批判性思維能力，發揮學生的主觀能動性，引領學生探索知識、細化和深入挖掘問題，提升學生的創新意識。

將《高光譜遙感》課程改革應用到2019級研究生，調查發現：1.研究生思想觀念漸漸地從課程基礎知識獲取到理論與現象或事物的綜合運用發生改變；2.研究生學習習慣從被動接受課堂內容轉變為主動探索；3.研究生研究能力提高，在夯實理論知識的基礎上，開始利用多渠道資源，不斷探索和發現新事物、新規律或者新技術。

二、結論

創新能力的培養是研究生培養模式的發展趨勢，也是高校研究生培養模式改革的主要方向。本文以《高光譜遙感》課程中“植被指數設計”為例，通過轉變教師自身對研究生教育的觀念，由本科時期的“半灌輸”式教學轉變為“引導”式教學，并結合課程進行改革，綜合運用學習遞進式教學、任務驅動式教學和問題導入式教學方法，引導研究生主動學習，實現研究生科研創新、技術創新以及知識應用的再創造。