“遙感數(shù)字圖像處理”智慧課堂教學(xué)改革探析

[摘 要] 針對高校遙感數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)中存在的問題，以“遙感數(shù)字圖像處理”課程為例，結(jié)合智慧課堂教學(xué)模式，探索測繪專業(yè)教學(xué)改革新思路，以期為豐富課堂內(nèi)容、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)遙感人才的專業(yè)素養(yǎng)提供借鑒。

[關(guān)鍵詞] 智慧課堂;遙感數(shù)字圖像處理;教學(xué)改革;人才培養(yǎng)

[基金項目] 2019年度桂林理工大學(xué)專項建設(shè)項目“測繪科學(xué)與技術(shù)（一流學(xué)科）”（SC19100009）

[作者簡介] 謝嘉麗（1992—），女，廣西梧州人，工學(xué)博士，桂林理工大學(xué)測繪地理信息學(xué)院講師，主要從事遙感圖像信息提取研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）30-0217-02? ? [收稿日期] 2019-12-31

一、引言

面向智慧城市、數(shù)字城市的建設(shè)，以及多學(xué)科交叉的現(xiàn)狀如土地管理、計算機科學(xué)、城市規(guī)劃、災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)，社會對遙感數(shù)據(jù)處理和分析作業(yè)人員的需求也與日俱增，對技術(shù)人員的質(zhì)量要求也不斷提升[1]。當(dāng)前，國內(nèi)高校中遙感圖像處理課程只要實行理論為主，實驗為輔的教學(xué)方法。但是隨著遙感數(shù)據(jù)采集模式，以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的日益更新，落后的課堂教材已無法滿足社會對專業(yè)人才能力的要求。為了拓寬學(xué)生的專業(yè)知識，夯實學(xué)生的實際動手能力，加強學(xué)生的應(yīng)用意識為目標，本文以遙感數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)為例，將智慧課堂教學(xué)理念融入高校專業(yè)課程教學(xué)方案中，希望可以為高校測繪教育改革提供新思路。

二、課堂教學(xué)現(xiàn)狀

遙感數(shù)字圖像處理是一門重視專業(yè)性、實踐性的課程，與遙感技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)理統(tǒng)計等多門學(xué)科交叉[2]。然而當(dāng)前高校的相關(guān)課程教學(xué)比較重視基礎(chǔ)理論，在培養(yǎng)學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力方面比較薄弱。隨著遙感圖像的廣泛應(yīng)用，社會迫切需要熟練掌握遙感數(shù)字圖像處理技能，以及具有最新相關(guān)知識儲備的專業(yè)人才。可見，高校教學(xué)與社會實際需求產(chǎn)生了明顯的斷層，原因有以下幾點。

（一）教材內(nèi)容滯后

目前，國內(nèi)有很多遙感數(shù)字圖像處理的書籍，也有許多高校根據(jù)教學(xué)成果匯編的教材。但是這些書籍和教材都存在滯后問題，沒有根據(jù)學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀及時更新教材中的內(nèi)容。遙感數(shù)字圖像處理技術(shù)的新進展、新方法未能及時編入教材，學(xué)生從課堂所獲取的專業(yè)知識就會滯后于學(xué)科發(fā)展前沿[1]，畢業(yè)后就難以快速融入專業(yè)對口的新興行業(yè)，為就業(yè)帶來壓力。

（二）實踐環(huán)節(jié)薄弱

遙感數(shù)字圖像處理是一門對實踐具有強依賴性的課程，但目前的實踐課時較少。此外，實踐內(nèi)容一般都是根據(jù)專業(yè)軟件使用指南編寫的實驗指導(dǎo)書[3]，驗證性的實驗任務(wù)過于機械化，缺乏創(chuàng)新性，使學(xué)生對知識的理解具有很大的局限性。此外，實踐的考核要求較低，對實驗的完成度和質(zhì)量都沒有嚴格要求。實驗報告中通常都是軟件操作過程的截圖，學(xué)生對實驗的感想與反思不夠深刻，教師通常不能及時反饋實驗效果，導(dǎo)致學(xué)生對相關(guān)知識點理解不透。

（三）教學(xué)手段和考核方式單一

當(dāng)前課堂教學(xué)大量采用多媒體教學(xué)技術(shù)，但講授法依舊是主要教學(xué)方式，學(xué)生被動接受專業(yè)知識，缺乏討論、探索、文獻檢索、報告展示等環(huán)節(jié)[4]。課堂中學(xué)生長期聽講和觀看演示，參與度低，對課堂的興趣被快速消耗，導(dǎo)致課堂的實質(zhì)性效果較差。此外，課程的最終考核主要為期末考試，平時散漫的學(xué)生到期末的時候集中復(fù)習(xí)也能取得較好的成績，導(dǎo)致教師無法準確把握教學(xué)成效。

三、教學(xué)改革探討

針對遙感數(shù)字圖像處理課程中教材內(nèi)容單一、實踐任務(wù)薄弱、教學(xué)手段和考核評價標準不全面等突出問題，本文主要從三個方面探討基于智慧課堂教學(xué)模式的課程改革方案。

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

高校的課堂應(yīng)以開放的姿態(tài)接納國內(nèi)外教學(xué)資源，教學(xué)內(nèi)容可匯集國內(nèi)外多本書籍，學(xué)科相關(guān)的中英文期刊，課程相關(guān)的熱點研究項目以及優(yōu)秀的在線教學(xué)視頻。教師在課堂中引用國內(nèi)外最新的理論、技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生更新落后的知識;在重點內(nèi)容講解時，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的新方法和新成果;在擴展閱讀或者課后作業(yè)部分讓學(xué)生自行了解學(xué)科前沿。在教學(xué)的各環(huán)節(jié)中引入新知識，縮小科研成果與教學(xué)內(nèi)容之間的斷層，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的興趣和認同感。

（二）革新教學(xué)方法

智慧課堂有別于傳統(tǒng)課堂，充分挖掘?qū)W生的好奇心和興趣點，利用大數(shù)據(jù)、學(xué)情分析、智慧校園平臺等現(xiàn)代技術(shù)豐富課堂體驗。智慧校園管理平臺可以方便地向?qū)W生推送學(xué)習(xí)資源、布置課后實踐任務(wù)，實時統(tǒng)計作業(yè)完成情況，讓教師及時把握學(xué)生學(xué)習(xí)進度。

在過去的20年里，多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)，直觀的圖片、視頻等學(xué)習(xí)資料的引入大幅度地激發(fā)學(xué)生興趣，大幅度提高了授課效率，但也產(chǎn)生了依賴。教師在關(guān)鍵的知識點或算法講解時，應(yīng)充分利用板書展示算法過程，再通過多媒體展示處理效果，為枯燥乏味的專業(yè)課堂注入趣味性元素[5]，使學(xué)生更積極主動地體會算法中的數(shù)學(xué)思維、邏輯思維。

另外，教師應(yīng)開展以學(xué)生為主題的教與學(xué)的互動。在教學(xué)過程中可以結(jié)合講授、探究、討論、直觀演示等多種教學(xué)方法，使學(xué)生逐步加深對教學(xué)重點、難點的理解與把握。如在進行圖像分割內(nèi)容的教學(xué)時，可以采用探究型教學(xué)方案設(shè)計，讓學(xué)生在充分體會科學(xué)探究的過程中，不但知其然，還能知其所以然。開展以學(xué)生為主體的師生互動性展示課堂，讓學(xué)生展示個人或小組通過自主文獻閱讀、實驗與實踐等途徑獲得的學(xué)習(xí)成果，提高課堂的生動性、參與性，同時鍛煉學(xué)生的演講技巧、演講能力和膽量，達到教學(xué)與實踐相結(jié)合的效果。

（三）豐富教學(xué)模式

高校課堂應(yīng)該具有創(chuàng)造性和開放性，教學(xué)模式不應(yīng)局限于傳遞—接受的模式。個性化教學(xué)可以通過對授課對象進行學(xué)情分析，提供可選擇的學(xué)習(xí)方法和策略，激發(fā)個性和能力最大化發(fā)展[3]。例如圖像分割的算法種類較多，在進行實驗時，學(xué)生可以根據(jù)不同算法難度以及興趣，選擇最想深入學(xué)習(xí)的特定算法，進行編程實驗和結(jié)果分析。

開展多元綜合性評價，降低期末考核占總成績的比例，減少學(xué)生臨陣磨槍的機會。例如將平時成績的比例提高到60%，小組學(xué)習(xí)匯報和實驗成績各占一半。通過學(xué)生互評—學(xué)生自評—教師總評的綜合評價模式，增加學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間的交流，強化學(xué)生對自己學(xué)習(xí)成果的認識。此外，根據(jù)實驗內(nèi)容的深度以及對學(xué)生專業(yè)能力的要求，開展驗證性實驗，利用專業(yè)軟件實現(xiàn)遙感圖像處理的基本操作，讓學(xué)生體會圖像處理的基本流程;再開展綜合性實驗，獨立完成一個具體的圖像處理任務(wù)，如利用MATLAB平臺編程實現(xiàn)某地區(qū)的多期影像土地利用變化檢測，使學(xué)生充分體驗從原始數(shù)據(jù)到實際應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理過程。

此外，學(xué)院、教研室等部門應(yīng)為學(xué)生提供豐富的第二課堂，鼓勵學(xué)生勇于創(chuàng)新，支持并組織學(xué)生參與專業(yè)相關(guān)的課題項目或者競賽活動。例如，開設(shè)專業(yè)比賽培訓(xùn)講座，對有意向參賽學(xué)生進行集中培訓(xùn)，減少學(xué)生對課題項目和競賽活動的距離感;為學(xué)生分配專業(yè)的指導(dǎo)老師，鼓勵學(xué)生參與課外學(xué)術(shù)作品競賽、測繪技能大賽、科技論文大賽等比賽，從而豐富學(xué)生閱歷，提高實踐能力、創(chuàng)新能力、組織協(xié)調(diào)能力，同時還能鍛煉團隊合作意識。

四、結(jié)語

本文結(jié)合智慧課堂教學(xué)模式給出了“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)改革的思路和方法，通過全面地改革，在知識與技能上提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力;在實踐與方法上提高學(xué)生探究能力;在情感態(tài)度和價值觀上，提高學(xué)生對專業(yè)的認同度，讓學(xué)生充分認識到遙感技術(shù)對測繪、地理、氣象、環(huán)境等領(lǐng)域提供的信息支撐作用，最終達到為社會輸送綜合能力和應(yīng)用水平較高的遙感專業(yè)人才的目的。

參考文獻

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[2]袁媛，李文梅，陳一祥，等.面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的“遙感圖像處理”課程教學(xué)改革初探[J].教育現(xiàn)代化，2019（53）.

[3]王鵬.“新工科”背景下數(shù)字圖像處理實驗延展探索[J].工業(yè)和信息化教育，2018（9）.

[4]劉麗娟，李登秋，董毅光.通過主題式學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生遙感類課程的自主學(xué)習(xí)能力[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016（14）.

[5]陳鋒銳，喬家君，閆衛(wèi)陽，等.“遙感數(shù)字圖像處理”教學(xué)改革初探[J].計算機時代，2013（6）.

Analysis on the Teaching Reform of the Course on Remote Sensing Digital Image Processing Based on the Model of Smart Classroom Teaching

XIE Jia-li

（College of Geomatics and Geoinformation，Guilin University of Technology，Guilin，Guangxi 541004，China）

Abstract：Aiming at the teaching reform of the course on Remote Sensing Digital Image Processing in colleges，we proposed the teaching reform idea of this course.Combined with the smart classroom teaching model，new ideas for teaching reform were explored.It is expected that these strategies can provide reference for enriching teaching content，improving students' interest in learning，and training students' professional ability.

Key words：smart classroom;Remote Sensing Digital Image Processing;teaching reform;talent cultivation