海洋類高等教育中遙感GIS課程群建設(shè)的探索與舉措

馮永玖　高峰　劉瑜　魏永亮

【摘 要】遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）是海洋技術(shù)專業(yè)的特色課程，培養(yǎng)學(xué)生空間數(shù)據(jù)采集、處理和分析的能力，為海洋信息探測與應(yīng)用打下基礎(chǔ)。目前上海海洋大學(xué)的遙感GIS課程群具有良好的基礎(chǔ)，但仍需在體系、內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)等方面進(jìn)行完善。本文就上海海洋大學(xué)遙感GIS課程群現(xiàn)狀和目標(biāo)等進(jìn)行系統(tǒng)的探討，并提出改革提高的詳細(xì)舉措，為其他高校相關(guān)課程群提供有益的參考。

【關(guān)鍵詞】遙感；地理信息系統(tǒng)；課程群；教改探索；改革舉措

0 引言

上海海洋大學(xué)海洋技術(shù)專業(yè)創(chuàng)建于2007年，已經(jīng)走過了10年的歷程。截止2017年，畢業(yè)7屆近420名本科生，在校生240名。自2007年以來，在上海市085工程、第四期教育高地的支持下，海洋技術(shù)共計(jì)投入1000余萬元用于建設(shè)海洋信息方向的師資、課程及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，并初步建成遙感GIS專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，有力保障了海洋技術(shù)專業(yè)的教學(xué)工作和人才培養(yǎng)，進(jìn)一步支持了我國海洋信息探測事業(yè)的發(fā)展和科學(xué)研究。目前，海洋技術(shù)信息工程方向在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、人才培養(yǎng)、科學(xué)研究等方面均取得了一定的成績。

遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）是我校海洋技術(shù)專業(yè)的特色，集中強(qiáng)大的師資力量，培養(yǎng)的人才既能夠適應(yīng)海洋技術(shù)的工作，也能夠上岸適應(yīng)陸地3S的工作。但是，我們遙感GIS的教學(xué)體系、內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)等仍需要進(jìn)一步完善。本文就上海海洋大學(xué)遙感GIS課程群現(xiàn)狀和目標(biāo)等進(jìn)行系統(tǒng)的探討，并提出改革提高的舉措。

1 遙感GIS課程群現(xiàn)狀與建設(shè)目標(biāo)

1.1 遙感GIS專業(yè)實(shí)驗(yàn)室功能進(jìn)一步完善

上海海洋大學(xué)遙感GIS專業(yè)實(shí)驗(yàn)室投入了大量經(jīng)費(fèi)用于計(jì)算機(jī)、工作站、服務(wù)器、專業(yè)軟件、專業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器的建設(shè)，為遙感原理課程設(shè)計(jì)、地理信息系統(tǒng)、海洋GIS、可視化程序設(shè)計(jì)、數(shù)字圖像處理、WebGIS原理與應(yīng)用、GIS開發(fā)與應(yīng)用等課程提供了良好的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，保障了海洋技術(shù)專業(yè)（及其他相關(guān)專業(yè)）實(shí)踐教學(xué)，包括日常教學(xué)、課后作業(yè)、編程實(shí)踐、軟件應(yīng)用、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、畢業(yè)論文等。

1.2 師資質(zhì)量不斷提升，國際交流進(jìn)一步增強(qiáng)

上海海洋大學(xué)海洋技術(shù)專業(yè)師資數(shù)量穩(wěn)定，包括實(shí)驗(yàn)人員在內(nèi)100%擁有博士學(xué)位，滿足了海洋技術(shù)專業(yè)的本科教學(xué)需求。作為本課程群的教師，在職稱組成上以教授和副教授為主，同時(shí)也包括實(shí)驗(yàn)系列的教師。本專業(yè)教師人均承擔(dān)2門專業(yè)課，每人重點(diǎn)打造1門核心課程，每一門課的負(fù)責(zé)人，均考慮了每個(gè)教師的專長，力圖通過科研給本科教學(xué)補(bǔ)充國際前沿的內(nèi)容。

通過國外進(jìn)修提升了教師的能力，30%的教師具有國外工作或訪學(xué)經(jīng)歷；一些教師具有高等教育從教20年經(jīng)歷。同時(shí)，在上海市教學(xué)激勵(lì)計(jì)劃的實(shí)施下，大家也非常愿意實(shí)質(zhì)性地花時(shí)間在教學(xué)輔導(dǎo)、教學(xué)改革上，大力促進(jìn)教育教學(xué)質(zhì)量的提升。

1.3 大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高

大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目是課堂教學(xué)之外的有效的教學(xué)手段，尤其對于培養(yǎng)他們的實(shí)踐動(dòng)手能力非常有幫助，也能有效幫助學(xué)生獲得進(jìn)一步深造的機(jī)會(huì)。遙感GIS專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的投入使用，也為該項(xiàng)目增加了更多的軟硬件保障。每年海洋技術(shù)專業(yè)新增上海市級大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目5-8項(xiàng)。在現(xiàn)有項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，我專業(yè)擬開展地圖制圖大賽和GIS建模開發(fā)大賽等新的競賽項(xiàng)目。海洋技術(shù)專業(yè)的教師一直積極參與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，帶領(lǐng)大學(xué)生實(shí)質(zhì)性地參與到前沿課題的研究中，每年都投入大量時(shí)間通過大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)。

2 教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)任務(wù)和措施

2.1 課程群內(nèi)容分析與梳理

本課程群包括海洋技術(shù)專業(yè)的核心課程：遙感原理、地理信息系統(tǒng)、GIS開發(fā)與應(yīng)用、以及衛(wèi)星海洋學(xué)。

（1）遙感原理包含遙感基礎(chǔ)、電磁輻射與地物光譜特征、遙感成像原理與遙感成像特征、遙感圖像處理、遙感圖像目視解譯、遙感數(shù)字圖像計(jì)算機(jī)解譯、遙感應(yīng)用、遙感圖像處理軟件介紹以及RS、GIS、GPS綜合應(yīng)用等知識點(diǎn)。

（2）地理信息系統(tǒng)包含GIS的基礎(chǔ)知識、空間參照系統(tǒng)、地圖投影、空間數(shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、空數(shù)據(jù)組織與管理、空數(shù)據(jù)采集與處理、空間查詢與空間度量、GIS空間分析等知識點(diǎn)。

（3）GIS開發(fā)與應(yīng)用包含GIS應(yīng)用的特點(diǎn)、GIS系統(tǒng)分析、需求分析，ArcGIS開發(fā)系列軟件、GIS總體設(shè)計(jì)、GIS數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、GIS實(shí)施與維護(hù)，ArcGIS Engine 開發(fā)、GIS算法、編寫GIS應(yīng)用程序等技術(shù)性內(nèi)容。

（4）衛(wèi)星海洋學(xué)包含海洋遙感的物理基礎(chǔ)、水的光學(xué)性質(zhì)、散射與吸收、界面對電磁輻射影響、大氣對電磁波傳播的影響及校正、海洋水色遙感（葉綠素等）、溫度遙感、鋒面與渦的提取、初級生產(chǎn)力遙感估算、赤潮遙感等知識點(diǎn)。

在綜合應(yīng)用方面，GIS開發(fā)課程將遙感原理與GIS基礎(chǔ)的內(nèi)容編寫成為計(jì)算機(jī)程序，在衛(wèi)星海洋學(xué)中進(jìn)行應(yīng)用，不僅解決了水體、葉綠素、溫度、鹽度等海洋參數(shù)的解算問題，還解決了海洋初級生產(chǎn)力、赤潮遙感等海洋資源環(huán)境問題。

2.2 構(gòu)建互補(bǔ)體系，開展課程群建設(shè)整合

海洋遙感GIS課程群的建設(shè)，其體制與機(jī)制必須是動(dòng)態(tài)、開放的，而且必須滿足國家對海洋人才的需求和要求。海洋遙感GIS課程群的課程體系不僅形成互補(bǔ)關(guān)系，還體現(xiàn)對海洋人才培養(yǎng)的針對性、先進(jìn)性和實(shí)用性。因此，需要根據(jù)專業(yè)特征和學(xué)生的興趣，既提供豐富的專業(yè)課程群，提高學(xué)生專業(yè)能力，同時(shí)又要考慮專業(yè)特色，我校海洋技術(shù)專業(yè)海洋信息方向的特色便是遙感與GIS，并將這些理論與方法用于海洋空間信息的探測。鑒于課程群的相關(guān)性和整合性，海洋遙感GIS課程群的建設(shè)必須立足于整個(gè)課程群體，應(yīng)對課程群的所有內(nèi)容進(jìn)行整合。在課程組織上對整個(gè)課程群進(jìn)行整體規(guī)劃，突出每門課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)課程的關(guān)聯(lián)性，避免課程之間內(nèi)容的重復(fù)。

因此，有必要建設(shè)海洋遙感GIS的跨課程群組織，以加強(qiáng)課程群之間的橫向聯(lián)系。例如，以人才培養(yǎng)為目標(biāo)導(dǎo)向，建立跨系科海洋遙感GIS課程群；以重大海洋項(xiàng)目和海洋規(guī)劃為結(jié)合點(diǎn)，建立海洋遙感GIS課程群的教學(xué)團(tuán)隊(duì)；舉辦跨課程的海洋技術(shù)教學(xué)實(shí)踐，優(yōu)化海洋遙感GIS課程之間的相互關(guān)系，從而形成縱橫交織、優(yōu)勢互補(bǔ)和靈活開放的海洋遙感GIS本科課程群。

2.3 加大實(shí)踐教學(xué)力度，建立實(shí)踐教學(xué)新方式和新基地

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)，海洋技術(shù)專業(yè)一直非常重視實(shí)踐教學(xué)，重點(diǎn)打造遙感GIS專業(yè)機(jī)房及其配套的衛(wèi)星接收中心、遙感圖像智能處理室、海洋GIS數(shù)據(jù)智能處理室等本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室。但在本科教學(xué)基地方面，我們需要更進(jìn)一步加強(qiáng)。

1）目前海洋信息方向在校企合作方面有所欠缺，而海洋遙感GIS課程群中，遙感、GIS技術(shù)均有面向企業(yè)輸出人才，因此我們在課程群的改革中力圖突破校企合作的瓶頸，與相關(guān)遙感GIS企業(yè)建立一定的合作關(guān)系，通過校企平臺(tái)為學(xué)生建立相關(guān)實(shí)踐機(jī)會(huì)。相關(guān)遙感、GIS和信息技術(shù)企業(yè)可以提出具體任務(wù)或科研問題，要求學(xué)生完成或解決，學(xué)生通過解決這些任務(wù)或問題，提高掌握海洋技術(shù)能力和解決問題的能力。

2）學(xué)生參與科技產(chǎn)品競賽、科研項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與上海市級和校級大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、高校ArcGIS地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)競賽、挑戰(zhàn)杯等科技作品競賽，加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，提高利用遙感GIS技術(shù)解決問題的能力。

2.4 借鑒發(fā)達(dá)國家先進(jìn)的教學(xué)理念，提升本專業(yè)國際化程度

通過派出教師到發(fā)達(dá)國家（美國、歐洲或澳大利亞）考察交流，學(xué)習(xí)他們先進(jìn)的教學(xué)理念、方法與課程體系，從而改善教學(xué)體系的設(shè)置、并提高教師的教學(xué)能力；考察國外類似專業(yè)的學(xué)生是如何進(jìn)行學(xué)習(xí)的，從而更好的引導(dǎo)我們的本科生進(jìn)行學(xué)習(xí)。教師在考察的時(shí)候，最好從頭到尾完整地聽完某一門課程，更好地吸收發(fā)達(dá)國家的教育教學(xué)模式和經(jīng)驗(yàn)。從教師、課程、方法和學(xué)生等角度多管齊下，將能取得良好的效果。

3 結(jié)論

本文系統(tǒng)地梳理了遙感與GIS類課程，確定遙感GIS課程群的教學(xué)內(nèi)容與體系，力圖為完善多媒體教案提供有益的參考；提出了完成本課程群的途徑和方法，為教學(xué)改革提供有效的舉措。通過內(nèi)部潛力挖掘和國外進(jìn)修吸收新的知識，統(tǒng)一遙感GIS類課程的教學(xué)程序語言，便于學(xué)生接受和提高。在課程目標(biāo)達(dá)成度的向?qū)拢瑘F(tuán)隊(duì)教師逐漸完善教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)效果、創(chuàng)建一個(gè)厚度深度和精度均在較高水平上的遙感GIS課程群。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]