《遙感原理與應用》啟發式案例教學方法實踐

莊齊楓

摘?要：《遙感原理與應用》課程主要講授遙感科學技術的基本概念、原理和應用，由于課程涉及電磁波理論、計算機圖像處理與地理學等內容，交叉知識點繁雜，傳統的零散灌輸式教學方法不能讓學生真正做到知識融會貫通，理論應用水平較差，難以達到工程教育預期教學效果。本文以工程教育專業認證的核心理念為指導，通過對課程教學過程中的案例實踐研究，論證了采用啟發式案例教學方法，可以有效提高學生課程學習的主觀能動性，鍛煉解決復雜工程問題的能力，從而明顯提高教學效果。

關鍵詞：遙感;啟發式;案例教學方法

一、緒論

《遙感原理與應用》課程是測繪地理信息類專業學生的必修課，主要講述航天、航空與地面平臺的遙感技術與應用，主要涉及的知識包括電磁輻射理論、計算機圖像處理、地理生態等，是一門具有明顯交叉學科特點的課程。2016年6月，中國正式加入《華盛頓協議》，各高校投入空前熱情參與工程教育專業認證，以提升專業建設水平、人才培養質量與國際認可度（郭兵和姜琳，2020;李剛和萬幼川，2015）。工程教育專業認證的三大核心理念是“以學生為中心”“以成果為導向”和“持續改進”。“以學生為中心”體現了教學過程中重視學生的主體作用;“以成果為導向”體現了通過課程學習，學生所能取得的成果;“持續改進”體現了教學過程的與時俱進與不斷完善（傅雅琴等，2021;孫力帆等，2021）。在工程教育認證背景下，課程的核心目標之一是培養學生應用理論知識解決復雜工程問題的能力。然而，受制于課程交叉知識點繁雜的特點，采用傳統的碎片化零散知識灌輸的教學方式，學生普遍反應學習枯燥，學習興趣不高（丘仲鋒，2015），即使按要求完成課程學習，其理論與應用水平也完全脫節，無法滿足工程教育認證要求。本文通過對課程教學過程中的案例實踐研究，分析了啟發式案例教學方法在《遙感原理與應用》課程教學中的成效。

二、如何運用啟發式案例教學方法

在教學過程中，以工程教育專業認證三大核心理念為基礎，充分發掘先進理念的內在指導意義，促進學生主動思考、努力創新，在知識學習過程中提高技能應用水平，鼓勵學生不斷加強取得優秀學習成果的動力。同時，通過學生的表現評估，不斷改善教學過程，可以有效提高教學效果，從而培養出更優秀的本科人才。啟發式案例教學法可以貫穿以上整個教學過程，使得三大核心理念相輔相成，促進學生學習過程進入良性循環，具體措施如下：

（一）以學生為中心，提高其主觀能動性

教學應該給予學生更多的思考過程。填鴨式教學方法往往讓教學過程變得乏味，而學生也失去對專業的獨立思考能力，逐漸產生“我學這個有什么用”的想法，最終導致對專業學習缺乏興趣，學習過程進入惡性循環。解決這一問題，需要教師更多的耐心啟發，提出各種實際的熱點工程案例，引導學生獨立思考解決工程問題的方法。學生思考過程中，穿插著不同教學知識重點內容的反復回味與推敲，從而提高知識的掌握水平。

在掌握理論知識基礎上，通過啟發式案例教學，提高學生實踐能力。優秀的理論知識掌握水平，是學生應用理論知識解決專業復雜工程問題的前提。經過思考階段的鍛煉，學生理論知識水平得到提升，這時候教師需要進一步引導學生實現心中所想，不斷嘗試，努力去解決復雜工程問題。在嘗試過程中，學生實踐水平得到提升，能有效提高學習興趣，增強學習信心。

（二）以成果為導向，不斷加強學生學習動力

通過第一階段的鍛煉，學生理論水平與實踐能力得到較大提高，學習興趣也得到提升。為保持學習上升勁頭，需要合理的激勵措施，而最好的方式是給予其學習成果的肯定。結合啟發式案例教學，鼓勵學生尋找專業問題的創新點，通過參加各類學科競賽、大學生創新訓練等，將所學知識應用到解決專業問題上，提高自身創新能力，力爭取得競賽榮譽，從而不斷加強學習動力，永遠保持前進的步伐。

（三）持續改進，不斷完善啟發式案例教學過程

任何教學方法都有優缺點，唯有發揚優點，改正缺點，才能真正做到因材施教，啟發式案例教學也不例外。在采用啟發式案例教學過程中，由于個體差異，有的學生很難真正做到獨立思考，努力創新;或者對取得優秀學習成果動力不足。針對這一問題，教師應該及時介入，更多地關注此類學生的學習過程，更細致地講解工程案例，努力發現學生興趣點，鼓勵學生大膽思考，敢于創新，促使學生更好地掌握理論知識與提高實踐能力。

三、啟發式案例教學方法實踐

通過《遙感原理與應用》課程的學習，學生可以掌握遙感數據處理與遙感信息系統開發技術。本文通過教學過程中的實踐案例，分析了啟發式案例教學方法在教學過程中的指導作用。

（一）遙感技術在踐行“綠水青山就是金山銀山”理念中的應用

在授課過程中，結合課程思政元素，引出“綠水青山就是金山銀山”這一生態文明理念，啟發學生主動思考，遙感技術在踐行這一理念過程中可以起到什么作用。經過激烈討論，學生們成立了不同的興趣小組，并提出了各種遙感應用案例。通過對各組學生討論的應用案例進行深入分析，進一步引導學生如何從多源遙感數據獲取、數據處理與分析、模型模擬、系統開發幾個角度去實現應用案例。在這一工程案例中，許多學生對專業知識學習產生了濃厚的求知欲。

其中，一組學生認識到近年來江蘇省濕地生態公園保護越來越受到政府重視，提出了采用遙感技術進行江蘇省濕地生態公園發展態勢評估，并進行了軟件系統研發。該信息系統采用C#與PIE平臺軟件進行開發，選取五年的江蘇省濕地公園陸地資源衛星Lansat8影像，在經過輻射定標和大氣校正后計算濕地公園的綠度、濕度、熱度、干度等指數，通過主成分分析得到不同指數的權重，最后計算出綜合的生態環境指數（RSEI），并利用這一指數對濕地公園的生態環境進行評估。學生所開發系統的主要功能模塊包括：圖像瀏覽、遙感影像數據預處理、植被監測、水體識別、生態指數評價與專題制圖等功能（圖1）。經測試發現，軟件處理時間相對較快，工作效率較高，以此達到減少人工判讀的工作量，很大程度上給遙感數據處理人員帶來便利，為生態環境建設提供有效的依據和佐證，減少大量的人力物力的目的。