面向實踐能力培養的“遙感圖像分析”教學探索

［摘 要］ 在踐行新時代教育方針及信息化、智能化技術發展對人才新要求的背景下，“遙感圖像分析”課程在教學內容、教學模式、教學條件等方面存在實踐能力培養不足等問題。從實踐化多維度課程內容構建、實踐化混合式教學創新、實踐化全方位教學條件建設、實踐化形成性考核探索四個方面，重點對遙感圖像分析理論模塊及實操部分分別采用BOPPPS混合式教學和課堂實驗、課外競賽、崗位實習全方位加以改革實踐，經過不斷迭代檢驗，收到了較好的教學效果。

［關鍵詞］ 遙感圖像分析；實踐化；教學

［作者簡介］ 馬 蘭（1980—），女，湖北南漳人，博士，國防科技大學國際關系學院副教授，主要從事遙感圖像處理分析研究；俞 明（1976—），男，安徽來安人，學士，國防科技大學國際關系學院副教授，主要從事遙感圖像分析研究；符雪飛（1989—），男，江蘇如東人，碩士，國防科技大學國際關系學院講師，主要從事遙感圖像分析研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2025）09-0026-04 ［收稿日期］ 2023-12-26

當前，院校正在深化課程實踐化改革與創新，在教學理念、教學內容、教學模式方法、教學條件、教研能力等方面向能力培養上靠攏，努力踐行新時代教育方針，培養能解決實際問題的人才，提高實踐能力水平。遙感圖像分析是在遙感圖像處理基礎上的升華，更貼近崗位任職實際。本文結合“遙感圖像分析”課程教學特點，探討其實踐化改革做法與成效，為相關教研人員提供參考借鑒。

一、現狀與研究背景

經過多年建設，“遙感圖像分析”課程已基本形成“教學內容較為充實、任職崗位對接緊密、學生能力拓展明顯”的特色。學生須具備結合現實背景從遙感圖像中分析出有價值的觀點，并根據掌握的資料生成圖文結合成果的能力。根據上述教學目標，課程內容主要有遙感圖像分析概念與任務、原則與要求、遙感圖像分析方法、遙感圖像產品制作與應用等。但隨著高分辨率遙感成像能力的提升，以及智能化、大數據分析技術的發展，對遙感圖像分析方向人才培養提出了新要求。原有課程內容和教學模式已難以適應未來遙感圖像分析人才培養需要，亟須進行改革：（1）教學內容貼合實踐化要求還不足，先前主要側重對遙感圖像分析理論的講解，缺乏針對性的教學案例等配套資源，學生的實踐化技能鍛煉不夠；（2）教學模式單一，以講授為主，學生主動學習潛能發揮不足；（3）教學條件與遙感智能化等技術結合有欠缺，相關科研成果向教學和應用單位轉化還有待提升，學生應用能力拓展不夠。

二、面向實踐能力培養的教學改革

引入成果導向教育（outcome-based education，OBE）理念［1］，針對上述學生能力培養方面存在的問題，從教學內容、教學模式、教學條件、課程考核組織等方面進行改革，并在課程教學實踐中進行了檢驗。

（一）重構實踐化多維度課程內容

根據實踐化對遙感圖像分析的需求，從知識、技能、情感三方面提煉學生的能力需求，進而設計理論與實踐相結合的課程內容體系。一是建設了課程配套教材，并針對遙感圖像分析概念、方法、成果生產等理論模塊，制作了系列慕課、微課，方便學生自學。二是根據課程崗位實踐性強的特點，建設與應用結合度較高的系列教學案例，包括單項案例和綜合案例。通過案例教學，讓學生直觀地體驗遙感圖像分析在實際業務工作中的應用。三是在原有遙感圖像分析方法模塊偏定性的內容框架上，融合“算法+”“軟件+”的設計理念，加強定量分析相關內容比重。如通過算法設計、軟件應用等方式，增加典型定量分析方法、統計分析與預測等定量分析方法及深度學習算法在圖像分析中的創新應用，使遙感圖像定性分析與定量分析有機結合，以豐富“遙感圖像分析”課程內容的技術含量。

（二）創新實踐化混合式教學

針對課程理論部分以教師講授為主導致學生參與度較低、教學效果較差、實踐能力培養不足等問題，引入BOPPPS混合式教學［2］，并根據“遙感圖像分析”課程實際進行創新性應用。由于教師課堂講授和學生課后學習始終無法較好地聯系起來，雖然通過課外活動、課后大作業等方式進行了改進，但學生的學習主動性仍然不夠高漲。此外，課堂上的“即時討論”缺乏學生對知識點的內化學習和吸收，無法較好地進行討論，從而影響了課堂教學效果。在遙感圖像分析理論模塊課堂教學中，設計BOPPPS混合式教學，課前利用教材、慕課等教學資源，通過相關章節內容預習和課程配套慕課展開（由于學生課外自學時間較少，該環節設計內容較少，預留時間較短，可在課堂教學中進行強化）。在課堂教學中，通過課堂導入，激發學生興趣，明確本堂課的教學目標。通過前測獲取學生對課前知識點學習的理解程度，針對性進行本堂課知識點精講（壓縮約一半的講解時間）。在深度參與式環節，教師設置問題場景，學生利用上述知識點分組進行討論，解決相關問題。要注意的是，本環節所設置的問題要與知識點結合起來，教師要指導學生防止討論偏離預設方向或中斷等。在交流、講評階段，學生分組簡要交流主要觀點，組內補充完善，組間提問，教師講評和小結。課后教師布置課外作業，完成小組互評及課程拓展等。

以遙感圖像分析概念、任務內容為例。首先，課前分發本部分慕課視頻（10分鐘以內）及配套測試題，并布置課前預習教材中的章節內容；學生安排約半小時的時間進行上述教學準備工作。接下來進入課堂教學環節（以90分鐘一堂課為例），教師通過幾張圖像分析產品的展示，引導學生思考圖像分析的概念及任務，從而明確本堂課教學知識、技能及情感目標（5分鐘左右）。其次，通過問卷星等工具分發前測題目，考查學生課前自主學習的效果，并根據答題準確度進行本堂課知識點精講（約25分鐘）。再次，設計熱點事件中遙感圖像分析案例，讓學生分組圍繞場景搜集資料，回答與圖像分析概念任務相關的問題。學生分組進行準備（約30分鐘）。考慮時間因素，每組回答的問題具有互補性，此外各組間也可學習借鑒。最后，進行分組匯報，組間交流，教師講評和小結（約30分鐘）。課后利用問卷星等工具對課堂各組表現進行投票，形成閉環。此外，教師布置作業，學生通過完成作業鞏固所學內容，并進行拓展提升，完成一個教學內容。經過教學模式改進，直觀上反映出學生增強了對理論課程的學習主動性，課堂氛圍更加活躍，課堂作業完成的質量較高。

（三）打造實踐化全方位教學條件

針對“遙感圖像分析”課程崗位性強這一特點，實操環節是改革的重點，主要從實操性課堂教學中分層級實驗、課外實踐活動中教研相長型比賽、崗位任職實踐中能力素養檢驗三方面發力，打造緊貼實踐的全方位教學條件。

1.課堂實驗保障。探究數字信息技術學科與遙感圖像處理學科交叉融合，構建遙感圖像分析人才培養與科研相結合的新范式。通過引入或自研遙感圖像處理分析各類軟件系統，模擬學生崗位工作遙感圖像處理平臺。通過單人軟件實操、小組分模塊實驗、大組分任務作業的方式，在建設教學科研相關數據的同時，提升學生遙感圖像分析全方位技能。

以遙感圖像智能解譯系統為例。首先，教師在講解遙感圖像智能解譯理論的前提下，分組布置各類別目標樣本庫建設任務；組內學生討論目標識別特征并針對性確定分類標準，為后續建設樣本數據提供基準。其次，組內分工協作，通過智能解譯工具中的樣本標注功能建設目標樣本數據；各組將標注好的樣本錄入樣本庫進行訓練，并根據精度調整訓練模型、參數或改進樣本數據。最后，各組匯報、組間交流、教師講評。學生在強化自身人工解譯技能的同時，鍛煉了智能解譯軟件操作技能，體會到其助力遙感圖像分析業務的能力，也充實完善了軟件數據。

2.專業競賽助力。以學生課外創新實踐基地為平臺，激勵學生參與遙感圖像分析相關科研項目，積極推動科研成果向教學能力轉化，形成“教學驅動科研，科研服務教學”的良性循環。針對課內實驗時間有限、參與學生有限、無法形成系統化成果等問題，依托已成立的學生課外創新實踐基地，從管理制度建設、承訓項目設計、保障條件支撐等方面，通過設立各類遙感圖像分析與應用相關興趣小組，鼓勵各年級學生通過實驗室設備環境開展地方及相關比賽活動。在管理制度建設上，從組織管理、實驗室運行管理、人員管理、項目管理和競賽管理等方面制訂基地運行和管理計劃，在制度機制上為開展課外實踐活動提供規范化的政策支撐。在承訓項目設計上，從遙感圖像分析與應用創新訓練項目、承擔校級競賽活動、參加省級以上競賽等方面制訂年度工作計劃、預期成果和考核指標；選題與教學課程和科研任務相結合，保證了活動的持續進行及為教研發展提供助力；各興趣小組任務方向與各課程模塊實驗部分相結合，形成了課內課外一體化設計聯動展開的運轉模式。在保障條件支撐上，首先依托現有各專業教室和實驗室軟硬件環境，為開展基地實踐活動提供了穩定的場地支持；其次并依托校院關于學科競賽的管理辦法等教學文件制度（規定了獎項激勵、教學工作量和學分認定等），保障了師生參與專業競賽具有穩定的動力源泉；最后根據基地建設經費支持，確保了競賽活動所需的經費需求。

以遙感圖像分析與應用創新訓練項目為例。根據課程學期安排，低年級學生由于專業課程知識積累較少，可根據個人興趣報名參加基礎類興趣小組；鼓勵高年級學生參加綜合性強的興趣小組。學生在參加小組活動中，任務內容與課程實驗相結合；此外，鼓勵表現突出的學生跨年級組隊參加院級甚至省級以上學科競賽。從基地運行實踐可得，學生對課程的認同感增強，對“圖像分析”課程的學習積極性顯著提升；部分學生在院級甚至省級以上學科競賽中取得了較好的成績；在專業競賽活動開展的同時，相關科研數據積累明顯增加。

3.任職能力檢驗。根據任職能力檢驗標準，建立覆蓋現地教學、崗位任職等典型的實習實踐基地群。現地教學方面，為便于對典型目標形成直觀認識，選擇有代表性的單位，定期開展現地目標調研，與相應的遙感圖像、照片等形成對應關系，不斷加深對目標的理解。崗位實習方面，學生定期赴相關單位認知實踐，體會業務單位崗位流程，現場開展基于特定任務場景的遙感圖像分析工作，為后續課程學習提供方向指導，為畢業后勝任崗位要求提供預演場景支持。

（四）設計實踐化形成性考核方式

針對原有課程考核更多側重課終筆試，而未全面考核學生遙感圖像分析與應用實踐能力的問題，為使評價方式多元化、能全面覆蓋課程模塊（特別是實操環節），采用了課終筆試與平時形成性評價相結合的考核方式。

根據課程教學計劃要求，“遙感圖像分析”課程考核主要包括平時和課終兩部分，分別占比60%和40%。平時主要檢測學生對“遙感圖像分析”課程各模塊理論與實操的掌握程度，包括慕課、理論部分課堂案例、單項實驗（寫作、制圖）、綜合實驗（定量分析、智能分析）等，采用個人與分組相結合的計分方式。其中，慕課更多考核課前學生對知識點的理解程度，理論部分課堂案例考核學生對知識運用的能力，實驗區分了單項和綜合2個層次，上述設計基本覆蓋了平時課程模塊的教學內容。課終考核注重個人課后理論理解和對臨場遙感圖像分析能力的運用，以筆試方式進行，客觀題與主觀材料分析題相結合，有效地保證了考核的科學性。

原有的課程考核，課堂教學對考核結果的影響不大，導致學生更多的是在結課前一周對課程知識點的突擊式復習而忽視了平時課程學習。改革后的課程考核貫穿課程的課前、課中、課后階段，不僅提升了學生對課程平時教學特別是課堂教學的重視度，也是與崗位任職相結合的理念在考核中的具體運用，還提升了考核的全面性、針對性、科學性，較好地實現了“遙感圖像分析”課程的實踐化改革閉環。

三、教學效果分析

通過上述“遙感圖像分析”課程實踐化改革與實踐做法，師生的實踐化能力素養和專業的實踐化教學條件都得到了顯著加強。一是提升了學生的遙感圖像分析實踐化能力。通過案例、實驗的設計，使學生將所學理論知識和實操應用進行有機融合，較好地保證了知識目標、能力目標、情感目標的統一性，提升了學生遙感圖像分析的實踐化能力。學生結合課程發表學術論文，并參加相關學科競賽獲獎；用人單位普遍反映，畢業生能較快地勝任崗位工作，大多數能成為本領域骨干力量。二是提高了實踐化遙感圖像分析教學條件水平。通過建設教材、案例、慕課等實踐化教學資源，以及遙感圖像分析各流程軟件系統，形成了教研相長的教學生態，鍛煉了教師的實踐化能力，提升了教學實踐化條件水平。三是收到了較好的課程考核成績。從平時表現和綜合實踐匯報情況可知，學生對作業較為重視，成果完成認真且質量較高。從課終筆試成績可知，學生除個別概念理解有偏差之外，總體掌握較好。通過對比可知，經過實踐化改革迭代，考核成績更加符合正態分布，證明了考核方式更加科學；平時成績、課終筆試成績和總評成績中除了最高分有細微的差異，其他部分特別是平均分和優良率都有了較大的提升，這進一步證明了改革的成效。四是獲得了各層級的正向評價。督導專家和領導對“遙感圖像分析”授課教師團隊評價較好；課前進行問卷時，學生對課程期望是能提升遙感圖像分析能力，課程結束后學生普遍反映課程能更好地提高學習的針對性和興趣，較好地達到預期目標，自身的遙感圖像分析能力得到了較大的提升。

結語

針對遙感圖像分析實踐化能力培養不足等問題，圍繞實踐化對遙感圖像分析與應用能力培養這一目標，堅持理技融合、能力導向的理念，團隊根據人才培養方案對“遙感圖像分析”課程的定位，在教學內容、方法、條件和考核評價等方面進行了積極探索，取得了初步成果：（1）根據用人單位需求不斷優化教學內容。建成以實踐化為主線的特色課程教材、案例、系列慕課微課，并根據崗位任職需求的發展進行迭代完善。（2）吸收借鑒案例式、BOPPPS、混合式等課程教學的有益經驗，將以教為主轉變為以學為主的實踐化教學模式方法。區分理論模塊和實操模塊，創新參與式教學在不同類型課程內容中的具體運用。教學團隊通過改進教學模式，在省、校級教學比賽中獲獎。（3）加快實踐化教學條件建設。利用各類項目完善了教學實踐條件；參加各類學科競賽并獲獎。（4）不斷完善實踐化形成性考核方式。根據課程內容模塊特點，在全面性、科學性和針對性上改革了課程考核方式。上述課程改革做法能較好地實現教學目標，保證教學成果聚焦崗位任職要求，為院校開展實踐化教學提供一定的參考和借鑒。

參考文獻

［1］李培振，張波，單伽锃，等.基于OBE理念的課程考試及其評價研究［J］.教育教學論壇，2019（13）：83-85.

［2］陳尾云.基于BOPPPS混合式教學模式的探索：以外經貿英語函電課程的“農產品貿易詢盤”為例［J］.福建輕紡，2023（11）：67-70，76.

Abstract： Under the background of practicing the education policy in the new era and the new requirements for talents from the development of information and intelligent technology， the remote sensing image analysis course has shortcomings in the aspects of teaching content， teaching mode and teaching conditions. From four aspects of construction of practice-oriented multi-dimensional course content， innovation of practice-oriented mixed teaching mode， construction of practice-oriented all-round teaching conditions， and exploration of practice-oriented assessment， BOPPPS mixed teaching mode， classroom experiment， extracurricular competition， and all-round practical reform and practice of training are adopted for remote sensing image analysis theory module and operation module respectively. Through continuous iteration test， the teaching effect is good.