高校地理科學(xué)專業(yè)遙感課程教學(xué)改革與實踐探討

梁保平 李 藝 李 暉

廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 廣西桂林 541004

高校地理科學(xué)專業(yè)遙感課程教學(xué)改革與實踐探討

梁保平 李 藝 李 暉

廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 廣西桂林 541004

隨著高校教學(xué)改革的深入發(fā)展，傳統(tǒng)的遙感課程教學(xué)模式已經(jīng)很難適應(yīng)高等教育人才培養(yǎng)要求，結(jié)合遙感課程教學(xué)的實際，從教材與教學(xué)內(nèi)容的選擇，教學(xué)方法的改革，實踐性教學(xué)以及教學(xué)考核等方面進行了初步探索和研究，以期為相關(guān)院校的遙感課程教學(xué)改革提供參考。

遙感；教學(xué)改革；教學(xué)方法；實踐教學(xué)

Abstract: With the further development of the teaching reform of higher education, the traditional teaching model of remote sensing course is hard to adapt to the talent training requirements of higher education. Combining with the teaching practice of remote sensing course, this paper carried out preliminary exploration and study from the teaching material and teaching content choice, the reform of teaching methods, practical teaching and teaching assessment. It is intended that these experiences will be shared by the scholars in relevant universities.

Key words: Remote Sensing; teaching reform; teaching method; practical teaching

遙感是20世紀60年代以來發(fā)展起來的一門新興邊緣學(xué)科,也是一門先進的、實用的探測技術(shù)。近十年來,伴隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)（GPS）的廣泛應(yīng)用,遙感在我國地方經(jīng)濟建設(shè)及社會發(fā)展中的作用日益顯現(xiàn),遙感應(yīng)用技術(shù)素質(zhì)成為對不同專業(yè)工作人員的基本要求。面對新的人才需求形勢,國內(nèi)眾多高校都相繼開設(shè)了遙感相關(guān)課程,遙感已被確定為高等教育中地理科學(xué)、地理信息系統(tǒng)、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃、測繪等學(xué)科專業(yè)的核心課程之一。作為一門技術(shù)性和實踐性都很強的專業(yè)課程,高校傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式已不能適應(yīng)“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專業(yè)人才”的根本要求。尤其對于教學(xué)條件相對落后的地方本科院校來說,如何針對自身特點,加強遙感課程理論與實驗教學(xué)改革, 提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力,培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的知識技能型人才是課程教學(xué)中需要深思的問題。筆者根據(jù)多年來從事遙感科研、本科教學(xué)的經(jīng)驗,同時結(jié)合高校地理科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的要求,對我校遙感課程教學(xué)進行一系列改革與實踐探索。

1 精選教材,整合教學(xué)內(nèi)容

教材是根據(jù)教學(xué)大綱和實際需要,為師生教學(xué)之用而選編的,它系統(tǒng)地闡述教學(xué)大綱規(guī)定的內(nèi)容要點,因此選擇合適的教材和處理好教材內(nèi)容至關(guān)重要?？紤]到本課程教學(xué)是針對高師地理科學(xué)專業(yè)的本科學(xué)生,而目前國內(nèi)一些教材內(nèi)容過深,部分知識陳舊且滯后于遙感技術(shù)的快速發(fā)展現(xiàn)狀。我們根據(jù)“注重理論與實際應(yīng)用結(jié)合,基礎(chǔ)知識與前沿技術(shù)兼顧”的原則。在實際教學(xué)過程中,選用了科學(xué)出版社的“十一五”國家級規(guī)劃教材《現(xiàn)代遙感導(dǎo)論》（尹占娥,2008）和清華大學(xué)出版社出版的《遙感數(shù)字圖像處理》（黨安榮,2004）兩本教材。前者偏重于基礎(chǔ)理論與方法,對遙感技術(shù)的概念、物理基礎(chǔ)、工作原理以及圖像處理方法與應(yīng)用都做了深入系統(tǒng)的論述。其特點在于闡述基礎(chǔ)理論知識的同時,重點突出了遙感系統(tǒng)的工作原理,也關(guān)注了當(dāng)前遙感技術(shù)發(fā)展的一些新趨勢,因此具有較強的理論性和前沿性。后者則側(cè)重于遙感圖像處理方法與軟件工具的具體使用,詳細介紹了常用遙感處理軟件的圖像處理方法、基本功能和實現(xiàn)過程等,其實踐性和可操作性很強。這2本教材符合普通高校遙感類課程的培養(yǎng)目標要求,適合作為地理科學(xué)專業(yè)本科生的教材。

由于遙感技術(shù)是一門新興學(xué)科,知識更新速度很快,新理論、新方法、新的研究領(lǐng)域不斷出現(xiàn)。在教學(xué)過程中,我們一方面強調(diào)學(xué)生基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)、基本技能的培養(yǎng)；另一方面聯(lián)系學(xué)科發(fā)展的實際,讓學(xué)生了解遙感技術(shù)發(fā)展的前沿動態(tài)與最新成果。為實現(xiàn)這一目標,我們對教材內(nèi)容進行了適當(dāng)調(diào)整與重新整合,設(shè)計了5大教學(xué)模塊：(1)遙感緒論；(2)電磁輻射基礎(chǔ)與傳感器工作原理；(3)航空與航天影像數(shù)據(jù)目視判讀；(4)遙感數(shù)字圖像處理方法；(5)遙感技術(shù)在資源環(huán)境中的應(yīng)用。這些教學(xué)模塊的確定既考慮了教學(xué)時數(shù)的限制,同時也充分考慮了地理科學(xué)專業(yè)學(xué)生的知識背景與接受能力。在原教材的知識體系中,我們刪除了有關(guān)航空相片立體觀察與測量等陳舊內(nèi)容,有選擇地回避了數(shù)字圖像處理方法章節(jié)中繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程。這樣,能夠保證地理科學(xué)學(xué)生在系統(tǒng)掌握本門課程知識精髓的基礎(chǔ)上,可以將學(xué)習(xí)精力重點放在基本理論的理解與知識實際應(yīng)用方面。

2 改革教學(xué)方法,調(diào)動教與學(xué)的積極性

2.1 采用啟發(fā)式教學(xué)法,培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力

啟發(fā)式教學(xué)是以問題為中心,以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和綜合分析問題能力為目標的教學(xué)方法。教師應(yīng)不斷探索啟發(fā)式教學(xué)的方法和技巧,在實際教學(xué)中,應(yīng)依據(jù)教學(xué)目標、教學(xué)重點和難點,同時聯(lián)系研究實際,將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成1個或多個具體問題,通過提出需要解決的問題,然后讓學(xué)生進行獨立的思考,引導(dǎo)他們尋求解決問題的思路。例如,在給學(xué)生講授遙感圖像的假彩色合成內(nèi)容時,首先介紹分光系統(tǒng),再講授彩色合成原理與過程,然后再提出“為什么要采用假彩色合成,而不用真彩色合成？它在影像信息提取中有何應(yīng)用價值？”。最后,要求學(xué)生在課堂上結(jié)合TM遙感影像的圖像處理進行討論,并給出具體的研究案例。通過提出問題,教師積極引導(dǎo)、學(xué)生分析與討論,使學(xué)生深刻地理解了影像假彩色合成的原理、特點與作用,同時對遙感圖像處理方法也有初步的認識。因此,課堂上經(jīng)常采用這種層次漸進的引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生思維的教學(xué)方式,不僅能使學(xué)生牢固掌握本課程的重點內(nèi)容,而且對于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的綜合能力也有很大的促進作用。

2.2 探索網(wǎng)絡(luò)化教學(xué),拓展師生的學(xué)習(xí)空間

在課程建設(shè)中,要充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),收集整合與教學(xué)相關(guān)的素材,豐富教學(xué)內(nèi)容。如通過Google Earth免費瀏覽全球各地的高清晰度衛(wèi)星圖片,通過免費網(wǎng)站獲取MSS,TM,ETM和MODIS遙感影像,用作教學(xué)影像資料或作為實驗數(shù)據(jù)。為滿足學(xué)生的課余學(xué)習(xí)需要,應(yīng)完善各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫的建設(shè),即網(wǎng)絡(luò)課件、圖像庫、習(xí)題庫以及實驗數(shù)據(jù)庫,要為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供豐富的參考資料和教學(xué)指導(dǎo)。另外,設(shè)計與實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互動式教學(xué),學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提出問題,教師可以及時回答問題,學(xué)生也可以相互之間展開討論,發(fā)表意見。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用有效地擴展了學(xué)生學(xué)習(xí)的空間,豐富了學(xué)習(xí)的方式,對調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與主動性起到了很好的作用。這種教學(xué)形式也使教學(xué)從課堂延伸到課外,實現(xiàn)了教師與學(xué)生之間的互動、傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的有機融合,因此受到學(xué)生的普遍歡迎。

2.3 理論聯(lián)系實際,積極引入“科研案例教學(xué)法”

科研是教學(xué)的基礎(chǔ),教學(xué)是科研成果的傳播,兩者相互依賴、相互促進。教師應(yīng)通過不斷吸納科研成果來充實和改革教學(xué)內(nèi)容,為此,我們在教學(xué)改革中對遙感課程教學(xué)內(nèi)容進行了優(yōu)化與精心設(shè)計,將自己發(fā)表的科研成果及時轉(zhuǎn)化成教學(xué)內(nèi)容、融入課堂教學(xué)之中。如在介紹遙感影像信息提取時,將桂林市植被覆蓋度時空動態(tài)研究、桂林市城鄉(xiāng)土地利用演變等科研成果引入到教學(xué)內(nèi)容。在講解熱紅外遙感一章時,給學(xué)生展示了南寧市城區(qū)的熱紅外影像,同時說明利用該影像開展“城市熱島效應(yīng)”強度反演和監(jiān)測研究的基本思路與流程。這些研究案例的講解,實現(xiàn)了理論和研究實踐的緊密結(jié)合,使教學(xué)內(nèi)容更具有前沿性,學(xué)生的視野得到了拓展、對課本知識的理解進一步深化,并且從事科研的積極性也得到明顯提高。

3 強化實踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

3.1 優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容

為實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生實驗操作與創(chuàng)新能力的教學(xué)目標,教師要精心選擇和設(shè)計實驗內(nèi)容。根據(jù)難易程度我們將實驗劃分為3個層次。驗證性實驗,以驗證知識、幫助理解課程知識和實驗技能為主,突出強調(diào)基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性,它是進行深入操作與分析研究的基礎(chǔ),要求學(xué)生必須理解和熟練掌握。這類實驗應(yīng)在保證基本課時數(shù)的前提下進行內(nèi)容精簡。綜合性實驗,屬提高層次的實驗,要求學(xué)生能熟練運用所學(xué)的知識和基本技能進行系統(tǒng)操作, 它有助于學(xué)生解決某一具體技術(shù)問題。此類實驗要適當(dāng)增加操作內(nèi)容,任務(wù)應(yīng)具有針對性。研究設(shè)計性實驗,實驗內(nèi)容是以課題研究為導(dǎo)向的,要求學(xué)生在教師引導(dǎo)下,結(jié)合實際中某一研究問題,自己設(shè)計研究方案和實驗操作步驟,最后達到分析、解決研究任務(wù)的目的。這類實驗要求較高,真正起到培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與科研創(chuàng)新能力的作用,一般安排在實驗課的最后階段進行。教師要給予充分重視,同時應(yīng)結(jié)合自身科研實際合理設(shè)計實驗內(nèi)容,保證實驗教學(xué)效果。

3.2 豐富實踐教學(xué)形式

除了課程實驗教學(xué)以外,實踐教學(xué)還應(yīng)采用參與科研實踐、課外科研活動以及課程實習(xí)等多種組織形式。在研究實踐方面,我們建議學(xué)生積極參加教師遙感方面的科研課題,通過教師悉心指導(dǎo),學(xué)生能夠利用所學(xué)知識和掌握的遙感技能,開展簡單的課題研究,他們的操作技能和研究水平會有很大的提高。在課外活動實踐方面,校內(nèi)外研究活動為學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展提供了廣闊的空間。我們鼓勵學(xué)生在課外建立課題研究小組,積極申報校內(nèi)學(xué)生科技創(chuàng)新基金,踴躍參加“創(chuàng)新杯”學(xué)術(shù)科技作品競賽等活動。通過參與一系列課外實踐,充分發(fā)揮了本學(xué)科的技術(shù)優(yōu)勢,學(xué)生的實踐能力與綜合素質(zhì)都得到很好的培養(yǎng)。

4 完善考核形式,科學(xué)評價教學(xué)效果

課程考核是檢驗和評價教學(xué)效果的重要手段,為保證考核的科學(xué)性和公正性,我們依據(jù)“夯實理論知識,強化操作技能以及培育創(chuàng)新能力”的指導(dǎo)思想,在課程考核中,注重應(yīng)用多元化的考核方法客觀評價學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)效果。其中,平時成績占20%(包括考勤、平時作業(yè)、參與科研實踐情況),理論知識占40%(以考卷的形式考核),實踐操作成績占40%(實驗操作、實驗報告)。在理論考試方面,除了考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度外,還有目的地增加了應(yīng)用分析題,重點考核學(xué)生理論結(jié)合實際、綜合分析問題的能力。實踐操作考核方面,突出了能反映學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新思維能力的研究設(shè)計專題內(nèi)容。考核方式與考核內(nèi)容的改革,使學(xué)生擺脫了單純依靠死記硬背的學(xué)習(xí)習(xí)慣,轉(zhuǎn)變了部分學(xué)生平時不努力、考試突擊過關(guān)的不良學(xué)風(fēng),較大地促進學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,改善了學(xué)生們的學(xué)習(xí)效果。

5 結(jié)束語

高校的課程教學(xué)改革是一項長期而艱巨的系統(tǒng)工程,涉及人才培養(yǎng)模式、教材建設(shè)、教學(xué)方法、實踐教學(xué)以及教學(xué)評價等諸多方面內(nèi)容。為適應(yīng)我國新世紀人才培養(yǎng)的需要,順利推進教改進程,教師必須牢牢把握“培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力”教育改革的主旋律,始終堅持“以學(xué)生發(fā)展為本”的育人理念,不斷進行教學(xué)反思,認真總結(jié)教學(xué)規(guī)律,深入開展實踐研究,努力實現(xiàn)學(xué)生實踐能力與綜合素質(zhì)得到全面培養(yǎng)和提高。雖然我們對高校遙感教學(xué)改革進行了一些有益的探索與嘗試,也取得了一些成績。然而,仍有許多問題有待深入思考。展望未來,高校專業(yè)課程教學(xué)需要更好地結(jié)合社會經(jīng)濟發(fā)展需求,應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)科綜合優(yōu)勢,要在實踐中不斷完善和提升,如此才能真正起到培養(yǎng)高級專業(yè)人才的作用。

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Exploration on teaching reform and practice of remote sensing course on university's geographical science major

Liang Baoping, Li Yi, Li Hui
Guangxi normal university, Guilin, 541004, China

2011-01-22 稿件編號：1101093

梁保平，碩士，講師。