以實(shí)踐能力培養(yǎng)為取向的遙感軟件應(yīng)用課程教學(xué)改革

杜會(huì)石　楊越

摘要：針對(duì)遙感軟件應(yīng)用課程自身特點(diǎn)和目前教學(xué)現(xiàn)狀，以實(shí)踐能力培養(yǎng)為取向，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)手段、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、注重實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行教學(xué)改革和探索，以期培養(yǎng)創(chuàng)新型GIS專(zhuān)業(yè)人才，滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)遙感應(yīng)用型人才的需求。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐能力培養(yǎng)；GIS；教學(xué)改革；遙感軟件應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）29-0089-02

一、引言

遙感是20世紀(jì)中后期發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科，現(xiàn)已在社會(huì)生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要作用。遙感科學(xué)具有理論性和實(shí)踐性聯(lián)系緊密的特點(diǎn)，而其關(guān)鍵技術(shù)之一是遙感軟件應(yīng)用，它是地理學(xué)科學(xué)類(lèi)、測(cè)繪科學(xué)類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要實(shí)踐課程，主要涉及地理學(xué)、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理等多學(xué)科理論和方法，為培養(yǎng)遙感圖像處理及利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地學(xué)分析人才而服務(wù)的。

隨著我國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值快速提升，社會(huì)對(duì)遙感應(yīng)用型人才需求量迅速增加，因此，高校培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)的創(chuàng)新型專(zhuān)業(yè)人才意義重大?！吨腥A人民共和國(guó)高等教育法》中明確提出高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才，發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化，促進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。但在課程實(shí)踐教學(xué)以及學(xué)生實(shí)習(xí)見(jiàn)習(xí)（如易智瑞（中國(guó)）信息技術(shù)有限公司、北京超圖軟件股份有限公司等GIS公司）過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)人才培養(yǎng)情況與實(shí)際社會(huì)需求之間尚有差距。具體表現(xiàn)為學(xué)生在遙感圖像處理方法與遙感軟件應(yīng)用技能等方面的滯后性，不能勝任工作崗位，從而導(dǎo)致學(xué)生就業(yè)壓力大、就業(yè)困難等問(wèn)題。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即掌握基本概念、到深入了解理論知識(shí)、最后再到實(shí)踐和應(yīng)用，要求老師必須按照課程教學(xué)大綱完成教學(xué)任務(wù)，在教學(xué)內(nèi)容上不能有任何遺漏，而且還要人為劃出重點(diǎn)和難點(diǎn)，過(guò)于追求全面和標(biāo)準(zhǔn)化，存在一定弊端。同時(shí)遙感與相關(guān)學(xué)科交叉領(lǐng)域的發(fā)展，促使新的遙感技術(shù)和方法不斷涌現(xiàn)，這也決定遙感課程的教學(xué)內(nèi)容需要不斷更新。

為培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)的實(shí)用人才，提高學(xué)生就業(yè)能力，遙感軟件應(yīng)用課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等方面都亟需進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)改革。因此，筆者結(jié)合所在學(xué)校GIS專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，立足培養(yǎng)學(xué)生的遙感軟件實(shí)踐操作能力，在遙感軟件（ERDAS IMAGE）應(yīng)用課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行改革和探索。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革

（一）教材內(nèi)容選排

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有教材（如楊昕等編著，科學(xué)出版社的《ERDAS遙感數(shù)字影像處理實(shí)驗(yàn)教程》；黨安榮等編著，清華大學(xué)出版社的《ERDAS IMAGINE遙感數(shù)字圖像方法》等）內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析，選擇最優(yōu)章節(jié)內(nèi)容，并對(duì)其進(jìn)行合并和調(diào)整（表1）。

（二）前沿知識(shí)與技術(shù)擴(kuò)充

遙感科學(xué)與技術(shù)發(fā)展快速，不斷出現(xiàn)新的技術(shù)和方法，但是現(xiàn)有教材或參考書(shū)不能及時(shí)更新和追蹤最新前沿技術(shù)，其部分知識(shí)已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要，然而學(xué)生又有了解最新知識(shí)的迫切要求。因此，適時(shí)將遙感數(shù)字圖像處理緊密相關(guān)的國(guó)內(nèi)外前沿論文和研究案例引入到教學(xué)過(guò)程中，能夠很好地激發(fā)學(xué)生探索知識(shí)的欲望。此外，將教師自身科研過(guò)程和成果融入課堂教學(xué)中，能夠做到基礎(chǔ)理論與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合、系統(tǒng)性和前瞻性相結(jié)合，起到以身示范的作用，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)其進(jìn)行遙感地學(xué)分析的能力。

（三）教學(xué)內(nèi)容改革中需注意的問(wèn)題

在授課過(guò)程中，避免按軟件的功能模塊來(lái)講授，而是以解決實(shí)際遙感地學(xué)分析問(wèn)題為導(dǎo)向。將接近或?qū)儆谕粚?zhuān)題分析的功能模塊組織成有機(jī)的整體，按遙感圖像處理的流程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)多個(gè)功能模塊或菜單的綜合系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠解決具體的遙感地學(xué)分析問(wèn)題。如遙感圖像的導(dǎo)入、多波段合成、幾何精校正、投影變換等功能模塊，在教學(xué)過(guò)程中，可將上述操作內(nèi)容組織成一個(gè)整體進(jìn)行施教，用以分析學(xué)校所在城市的土地利用變化監(jiān)測(cè)案例問(wèn)題。

在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，可采用如下措施來(lái)完成教學(xué)改革嘗試和經(jīng)驗(yàn)積累，首先，將多媒體講授與啟發(fā)式討論相結(jié)合，教師進(jìn)行基本理論復(fù)習(xí)，并結(jié)合具體問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，躍課堂氣氛，提高學(xué)習(xí)積極性。其次，教師先演示軟件，并強(qiáng)調(diào)實(shí)踐過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，后讓學(xué)生自己動(dòng)手操作。再次，教師隨機(jī)指導(dǎo)并收集學(xué)生存在的問(wèn)題，下課前，對(duì)學(xué)生普遍存在的問(wèn)題，進(jìn)行總結(jié)和強(qiáng)調(diào)。最后，將教師自身科研中的典型例子數(shù)據(jù)，放置實(shí)驗(yàn)室FTP上，便于學(xué)生利用實(shí)例數(shù)據(jù)解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生科研興趣和創(chuàng)新能力。在上述實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，更要不斷總結(jié)和優(yōu)化，最終對(duì)該門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容和計(jì)劃進(jìn)行修訂和完善。

三、教學(xué)方法和手段的改革

（一）問(wèn)題為導(dǎo)向啟發(fā)學(xué)生，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

遙感軟件應(yīng)用的部分圖像處理算法理論較為抽象、學(xué)生難于理解，理論知識(shí)理解的不透徹致使學(xué)生在實(shí)際的軟件操作中受挫。授課時(shí)，教師應(yīng)以問(wèn)題為導(dǎo)向來(lái)啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生從多角度思考問(wèn)題，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，在興趣的基礎(chǔ)上提高其動(dòng)手操作的靈活性。例如，在講遙感影像分割時(shí)，先通過(guò)一個(gè)實(shí)例讓學(xué)生明白為什么要進(jìn)行影像分割，再引出遙感影像分割技術(shù)，最后介紹軟件實(shí)現(xiàn)方法。這樣做就可創(chuàng)造良好的教學(xué)情境，使學(xué)生以目標(biāo)為導(dǎo)向，在對(duì)比、類(lèi)比的過(guò)程中接受并消化知識(shí)。此外，把部分操作過(guò)程布置為作業(yè)，讓學(xué)生課下通過(guò)查閱資料、上網(wǎng)等途徑提出解決方案，經(jīng)課堂上討論后，再由老師作詳細(xì)的闡述，再對(duì)學(xué)生討論中的一些問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)充。對(duì)于課程內(nèi)容中關(guān)鍵性、重點(diǎn)性的問(wèn)題，教師不僅在理論知識(shí)講解時(shí)采用經(jīng)典的案例進(jìn)行解釋?zhuān)€要在實(shí)驗(yàn)課上與同學(xué)一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。也可通過(guò)測(cè)驗(yàn)、考試和鼓勵(lì)學(xué)生參加有關(guān)GIS比賽等形式提高學(xué)生對(duì)遙感軟件的興趣，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（二）注重實(shí)際操作能力提升

遙感軟件應(yīng)用課程要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力，能夠獨(dú)立解決地學(xué)問(wèn)題。因此必須通過(guò)實(shí)踐操作，使學(xué)生加深對(duì)遙感數(shù)字圖像基礎(chǔ)理論的理解，如遙感影像的輻射校正、幾何精校正、遙感影像增強(qiáng)、影像運(yùn)算以及遙感影像分類(lèi)等。在實(shí)踐操作中，驗(yàn)證并理解理論知識(shí)，深化學(xué)生對(duì)遙感科學(xué)的認(rèn)識(shí)，不斷提升遙感地學(xué)分析的能力，并且在實(shí)踐中逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，把學(xué)生塑造成為滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)需要的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才。

（三）加強(qiáng)編程能力培養(yǎng)

為使學(xué)生系統(tǒng)地掌握本學(xué)科的基本原理和典型算法，不僅要求學(xué)生掌握通用的商業(yè)軟件解決實(shí)際問(wèn)題，還要強(qiáng)調(diào)通過(guò)編寫(xiě)程序代碼進(jìn)行遙感數(shù)字圖像處理。以往教學(xué)實(shí)踐，常用MATLAB進(jìn)行輔助教學(xué)，并取得較明顯效果。此外，IDL是進(jìn)行二維或多維數(shù)據(jù)可視化、分析和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的理想軟件工具，IDL本身是集可視化、交互數(shù)據(jù)分析、大型商業(yè)開(kāi)發(fā)為一體的高級(jí)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，通過(guò)它可以很容易的構(gòu)建圖像處理與分析可視化的系統(tǒng)。因此，教學(xué)過(guò)程中，建議結(jié)合IDL語(yǔ)言靈活構(gòu)建圖像處理算法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)海量遙感數(shù)據(jù)的批處理等功能。

（四）強(qiáng)化應(yīng)用能力訓(xùn)練

為了提高學(xué)生就業(yè)能力，我校針對(duì)GIS專(zhuān)業(yè)本科生的實(shí)際情況，在學(xué)生已掌握GIS專(zhuān)業(yè)基本理論知識(shí)的情況下，專(zhuān)門(mén)安排一學(xué)期的時(shí)間到涉及GIS的企業(yè)或公司進(jìn)行實(shí)習(xí)（本校的實(shí)踐教學(xué)基地）。學(xué)生實(shí)習(xí)期間在GIS有關(guān)的應(yīng)用研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)管理和行政管理等領(lǐng)域觀摩見(jiàn)習(xí)，能夠檢驗(yàn)其所學(xué)知識(shí)的實(shí)用性、了解GIS專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)最新發(fā)展進(jìn)程，并將實(shí)習(xí)期間遇到的專(zhuān)業(yè)性問(wèn)題及時(shí)反饋給老師。如此一來(lái)不僅能夠增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，使其在實(shí)習(xí)工作中找到自我存在的價(jià)值、提高進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)教學(xué)相長(zhǎng)也能促進(jìn)教師教學(xué)水平的不斷提升。實(shí)習(xí)期結(jié)束后如果公司同意還可以直接簽約履職，從而緩解學(xué)生就業(yè)壓力。實(shí)現(xiàn)GIS專(zhuān)業(yè)從人才培養(yǎng)到實(shí)習(xí)就業(yè)的有機(jī)結(jié)合。

四、總結(jié)

針對(duì)遙感軟件應(yīng)用課程的自身特點(diǎn)和目前教學(xué)現(xiàn)狀，以實(shí)踐能力培養(yǎng)為取向，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)手段、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、注重實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行教學(xué)改革和探索，以期培養(yǎng)創(chuàng)新型GIS專(zhuān)業(yè)人才，滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)遙感應(yīng)用型人才的需求。但教學(xué)改革和探索還需要長(zhǎng)期的積累和不斷的總結(jié)，才能取得良好的教學(xué)效果，提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

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