SAR遙感技術(shù)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新型人才研修培養(yǎng)研究

李 寧，毋 琳，郭拯危，趙建輝，閔 林

（1.河南大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院；2.河南省智能技術(shù)與應(yīng)用工程技術(shù)研究中心；3.河南大學(xué)信息化管理辦公室，河南開(kāi)封 475004）

0 引言

我國(guó)研究生教育以創(chuàng)新為核心，著力于能力培育和思維突破，為科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)與核心競(jìng)爭(zhēng)力提升提供新生力量。2020 年全國(guó)研究生教育會(huì)議指出，提升教育質(zhì)量，將研究作為基本素質(zhì)指標(biāo)，才能更好地引導(dǎo)研究生教育高質(zhì)量發(fā)展。

近年來(lái)，我國(guó)創(chuàng)新型教育改革不斷深入，優(yōu)秀成果不斷涌現(xiàn)。文獻(xiàn)［4-6］針對(duì)應(yīng)用型教育基礎(chǔ)課程、實(shí)踐環(huán)節(jié)等問(wèn)題，以滲透設(shè)計(jì)、交叉共建等方法，討論教育體系建設(shè)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)；文獻(xiàn)［7-9］以課程創(chuàng)新為基礎(chǔ)，從物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、林學(xué)等具體專(zhuān)業(yè)特色出發(fā)，對(duì)課程關(guān)系、專(zhuān)業(yè)發(fā)展和項(xiàng)目實(shí)踐相結(jié)合，研究創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方法；文獻(xiàn)［10-11］以專(zhuān)業(yè)交叉為契機(jī)，在不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)從導(dǎo)師隊(duì)伍、文化建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)等方面，對(duì)于創(chuàng)新人才的時(shí)代需求進(jìn)行闡述，并對(duì)培養(yǎng)路徑進(jìn)行規(guī)劃；文獻(xiàn)［12-13］基于“雙一流”戰(zhàn)略、地方高校等不同的視角，分別從教與學(xué)的維度為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)制提出新的思路。

縱觀以上研究，鮮有針對(duì)本科與研究生教育銜接培養(yǎng)開(kāi)展，大多是從一般教育結(jié)構(gòu)或特定專(zhuān)業(yè)課程上分析，未形成具有推廣價(jià)值的培養(yǎng)性成果。本文深入分析高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)關(guān)鍵問(wèn)題，以合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，SAR）遙感專(zhuān)業(yè)的創(chuàng)新培養(yǎng)為案例，瞄準(zhǔn)本科生科研思維培養(yǎng)，提出一套包括對(duì)象篩選、內(nèi)容設(shè)置、環(huán)節(jié)推動(dòng)及反饋評(píng)價(jià)等在內(nèi)的創(chuàng)新研修培養(yǎng)方案，并給出初步實(shí)踐后的良好反饋結(jié)果。

1 SAR遙感專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)關(guān)鍵問(wèn)題

高質(zhì)量創(chuàng)新人才和創(chuàng)新能力培養(yǎng)是研究生教育質(zhì)量的重要準(zhǔn)繩。SAR 遙感技術(shù)作為20 世紀(jì)最先進(jìn)的科技發(fā)明之一，在資源調(diào)查、生態(tài)監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)估產(chǎn)等方面都表現(xiàn)出突出的能力。SAR 遙感技術(shù)更偏向于工程化應(yīng)用研究，不僅需要開(kāi)展SAR 遙感信號(hào)機(jī)理、SAR 遙感數(shù)據(jù)解譯反演等理論基礎(chǔ)，更需要較強(qiáng)的實(shí)踐能力。但目前的教育體系中仍存在不可忽視的銜接問(wèn)題，具體表現(xiàn)在以下方面：

（1）本科教育中缺少領(lǐng)域前沿技術(shù)的延展環(huán)節(jié)。隨著教學(xué)改革的深入，信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)不同程度地拓展了領(lǐng)域前沿，但大多淺嘗輒止，并未給學(xué)生提供更加系統(tǒng)化深入了解、探索、發(fā)現(xiàn)的空間。譬如，通信原理、人工智能技術(shù)、圖像處理等專(zhuān)業(yè)課程都是SAR 遙感的必備基礎(chǔ)，但很少有針對(duì)性的延展環(huán)節(jié)將理論課程與SAR 遙感具體應(yīng)用相聯(lián)系。

（2）本科教育中工程實(shí)踐與科研需求結(jié)合不夠緊密。信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)中工程實(shí)踐環(huán)節(jié)多用于課堂知識(shí)練習(xí)，強(qiáng)化對(duì)理論知識(shí)的掌握。但不同的實(shí)踐課程相互獨(dú)立，沒(méi)有互通性，缺乏理論實(shí)踐結(jié)合的訓(xùn)練內(nèi)容設(shè)置，沒(méi)有將未來(lái)科研或工作相關(guān)內(nèi)容與實(shí)踐課程相結(jié)合，無(wú)法切實(shí)達(dá)成擴(kuò)展性動(dòng)手能力培養(yǎng)與鍛煉的目的。

（3）研究生選拔機(jī)制缺乏對(duì)科研實(shí)踐能力的考察?，F(xiàn)行研究生選拔更多地以本科期間課程成績(jī)?yōu)橐罁?jù)，入學(xué)考試/本科成績(jī)優(yōu)異，則進(jìn)入心儀院校的可能性更大。這導(dǎo)致具有深造意向的學(xué)生更加重視考試成績(jī)，而在動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)放低要求。缺少對(duì)實(shí)踐能力的考核，會(huì)延緩學(xué)生進(jìn)入科研工作的進(jìn)程，甚至影響其學(xué)習(xí)信心與成果。

2 SAR遙感技術(shù)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新人才研修培養(yǎng)方案

2.1 核心內(nèi)容

高層次創(chuàng)新型人才是SAR 遙感技術(shù)領(lǐng)域不可或缺的重要資源。創(chuàng)新研修教育模式摒棄了明確的年級(jí)差異，以具有一定背景知識(shí)的高年級(jí)本科生為主要培養(yǎng)對(duì)象，依托實(shí)際在研項(xiàng)目，緊跟領(lǐng)域熱點(diǎn)技術(shù)，采用專(zhuān)題式實(shí)踐模式，發(fā)展學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、科研創(chuàng)新等能力，激發(fā)其科研創(chuàng)新熱情，初步建立科研思維，為后續(xù)科研工作奠定基礎(chǔ)。

創(chuàng)新研修培養(yǎng)機(jī)制的核心內(nèi)容主要有：①培養(yǎng)本科生科研創(chuàng)新意識(shí)，加強(qiáng)專(zhuān)項(xiàng)工程開(kāi)發(fā)能力訓(xùn)練，為后續(xù)研究生教育提供優(yōu)質(zhì)預(yù)備軍；②將科學(xué)研究的前沿問(wèn)題與技術(shù)方法與現(xiàn)有的本科教學(xué)相結(jié)合，建立靈活多變的實(shí)踐活動(dòng)機(jī)制，打造具有探索性的新型學(xué)習(xí)機(jī)制；③形成本碩博一體化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，提升信息技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

2.2 培養(yǎng)目標(biāo)

創(chuàng)新研修培養(yǎng)機(jī)制有別于傳統(tǒng)的“課堂講解+模擬實(shí)驗(yàn)”教學(xué)方式，而是將具有差異化專(zhuān)業(yè)背景的培養(yǎng)對(duì)象有機(jī)地融合于研修團(tuán)隊(duì)，采用無(wú)固定課堂的彈性培養(yǎng)活動(dòng)，多階段、分情景、重過(guò)程地將因材施教、循序漸進(jìn)、逐步引導(dǎo)等教育理念貫穿于項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，最大化地挖掘?qū)W生潛質(zhì)，培養(yǎng)滿(mǎn)足社會(huì)需求、具有科研與工程能力的創(chuàng)新型人才。

（1）傳統(tǒng)教學(xué)到新型研修模式有效轉(zhuǎn)換。研修教育體系的創(chuàng)建建立在學(xué)生自主探索的意愿與行動(dòng)中。如何有效地轉(zhuǎn)換學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣與方式，促進(jìn)其主動(dòng)獲取知識(shí)、探索未知，是執(zhí)行研修培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)問(wèn)題。

（2）學(xué)生創(chuàng)新能力激發(fā)與引導(dǎo)。新時(shí)代的本科生并不缺乏創(chuàng)新的想法與可能性，將其轉(zhuǎn)化為實(shí)際能力則需要一整套完整的機(jī)制與方案。如何在新型教育模式下通過(guò)教師引導(dǎo)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作，將學(xué)生的最大潛力激發(fā)出來(lái)，是研修培養(yǎng)方案發(fā)揮作用的關(guān)鍵問(wèn)題。

（3）科學(xué)研究問(wèn)題適用性。真實(shí)科研項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容與本科學(xué)習(xí)內(nèi)容大多相去甚遠(yuǎn)，如何從科研項(xiàng)目中凝練與提取適合于本科生的研究課題，也是實(shí)現(xiàn)研修培養(yǎng)方案目標(biāo)的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.3 實(shí)施方案

基于如上因素，創(chuàng)新研修培養(yǎng)方案大致需從以下4 個(gè)方面開(kāi)展：

（1）篩選培養(yǎng)對(duì)象。具有一定相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的高年級(jí)本科學(xué)生是主要培養(yǎng)對(duì)象。在SAR 遙感技術(shù)創(chuàng)新研修培養(yǎng)中，信息、地理、通信等專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)學(xué)生具備必要的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，是首要篩選范圍。同時(shí)，學(xué)生個(gè)人的實(shí)踐能力和科研意愿都是篩選的必要條件，應(yīng)充分面談溝通，雙向選擇，將固定人數(shù)的目標(biāo)學(xué)生作為重點(diǎn)培養(yǎng)對(duì)象。

（2）確定研修教學(xué)課題。課題來(lái)源于在研項(xiàng)目，但不是原樣照搬研究?jī)?nèi)容，而應(yīng)將培養(yǎng)對(duì)象的實(shí)際接受能力與研究?jī)?nèi)容相結(jié)合，重新凝練提取與之知識(shí)層次水平相當(dāng)?shù)男抡n題，形成不同情景的項(xiàng)目實(shí)例。SAR 遙感技術(shù)創(chuàng)新研修培養(yǎng)中，電磁機(jī)理、數(shù)據(jù)解譯、分類(lèi)識(shí)別等基礎(chǔ)知識(shí)常用作研究伊始內(nèi)容。在學(xué)生建立SAR 遙感基礎(chǔ)概念后，將遙感技術(shù)的新理論、新方法、新技術(shù)貫穿于整個(gè)課程中，使學(xué)生產(chǎn)生迫切的實(shí)踐意愿，逐步領(lǐng)悟科研要義，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

（3）改革教學(xué)組織形式。創(chuàng)新研修培養(yǎng)方案的教學(xué)組織應(yīng)注重目標(biāo)導(dǎo)向與問(wèn)題導(dǎo)向相結(jié)合，采用小班制組織教學(xué)過(guò)程，嚴(yán)格以科研流程靈活安排，野外考察現(xiàn)場(chǎng)、教室、會(huì)議室、機(jī)房等地都是有效的執(zhí)行場(chǎng)所。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)交流、定期總結(jié)、專(zhuān)項(xiàng)匯報(bào)，采用階段式推進(jìn)的方式完成知識(shí)儲(chǔ)備。組建不同的研習(xí)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，配備研探討顧問(wèn)，以學(xué)生團(tuán)隊(duì)為主導(dǎo)開(kāi)展項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)，讓每一個(gè)閃光的想法被放大，用團(tuán)隊(duì)的力量實(shí)踐所有可能的想法。

（4）構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系。研修培養(yǎng)方案從實(shí)踐過(guò)程、創(chuàng)新程度、科研產(chǎn)出、思維鍛煉等方面構(gòu)建多元化的有效評(píng)價(jià)體系。重過(guò)程、輕結(jié)果是評(píng)價(jià)體系的重要原則。研修階段中是否積極開(kāi)展有目的的實(shí)踐活動(dòng)，是否能夠靈活應(yīng)用已有知識(shí)、打破學(xué)科壁壘大膽嘗試，是否能夠很好地承擔(dān)團(tuán)隊(duì)責(zé)任、堅(jiān)持科研過(guò)程等，都是評(píng)價(jià)體系中的重要指標(biāo)。

3 遙感技術(shù)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新研修案例

就筆者所在院?！幽洗髮W(xué)而言，截至2020 年底，共建有國(guó)家級(jí)創(chuàng)新試驗(yàn)區(qū)/教育基地3 個(gè)、校外專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)基地886 個(gè)。僅2019-2020 學(xué)年河南大學(xué)獲批國(guó)家級(jí)和省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目150 項(xiàng)，本科生通過(guò)創(chuàng)新研修課程等形式參與教師科研項(xiàng)目172項(xiàng)。

SAR 成像原理及信息提取技術(shù)應(yīng)用課程開(kāi)設(shè)3 年來(lái)，圍繞“SAR 信號(hào)采集模擬”“地表水SAR 遙感應(yīng)用”“農(nóng)業(yè)SAR 遙感監(jiān)測(cè)”“地表形變SAR 遙感監(jiān)測(cè)”等專(zhuān)題，分別在2019 年、2020 年、2021 年不同學(xué)期開(kāi)設(shè)4 次，完成子課題訓(xùn)練10 余項(xiàng)，共培養(yǎng)學(xué)生101 人。目前已畢業(yè)的34 名學(xué)生中，共有12 人進(jìn)入北京交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等知名高校遙感相關(guān)專(zhuān)業(yè)繼續(xù)學(xué)習(xí)深造，其學(xué)習(xí)能力也獲得在校導(dǎo)師們的一致肯定。

該方案執(zhí)行過(guò)程中，對(duì)完成研修課程的學(xué)生進(jìn)行反饋調(diào)研，針對(duì)課程涉及的概念和知識(shí)掌握情況、通過(guò)本課程學(xué)習(xí)對(duì)科研工作理解與自我能力鍛煉情況、對(duì)于課程教學(xué)形式與開(kāi)設(shè)環(huán)節(jié)的喜愛(ài)程度，以及對(duì)于SAR 遙感技術(shù)領(lǐng)域的認(rèn)同情況等方面進(jìn)行摸底了解，部分問(wèn)題如表1 所示。圖1 是學(xué)生對(duì)于科研工作的理解情況反饋，使學(xué)生理解科研工作的基本特點(diǎn)與方法是本創(chuàng)新研修培養(yǎng)方案的主要目的，結(jié)果表明，幾乎全部學(xué)生能夠通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)訓(xùn)練達(dá)成目標(biāo)。圖2 是課程執(zhí)行過(guò)程中各環(huán)節(jié)的學(xué)生滿(mǎn)意程度，結(jié)果表明，對(duì)于本課程設(shè)置的教學(xué)環(huán)節(jié)能夠較好地滿(mǎn)足學(xué)生親身參與科研活動(dòng)的主觀意愿，能夠充分激發(fā)學(xué)生積極性，獲得更好的實(shí)踐效果。

Table 1 Part of problems of curriculum feedback survey表1 課程反饋調(diào)研部分問(wèn)題

Fig.1 Feedback of understanding of scientific research圖1 對(duì)科研工作的理解情況反饋

Fig.2 Feedback of favorite course section圖2 最喜歡的課程環(huán)節(jié)反饋

4 結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新能力與創(chuàng)新思維作為研究生教育的核心和靈魂，培養(yǎng)過(guò)程不是一蹴而就的，需要教育管理與實(shí)施者從基礎(chǔ)教育入手，在多個(gè)教育環(huán)節(jié)進(jìn)行長(zhǎng)期深入的引導(dǎo)。本文所提的創(chuàng)新型人才研修培養(yǎng)方案，若能在高等學(xué)校多個(gè)專(zhuān)業(yè)中充分應(yīng)用，則可有效提升本科學(xué)生對(duì)于研究性工作的興趣和熱情，發(fā)掘更多潛在的高層次人才。同時(shí)也應(yīng)注意到，本方案需耗費(fèi)教師較多的時(shí)間與精力，僅憑教師個(gè)人參與難以長(zhǎng)期實(shí)踐，需要整個(gè)教育行業(yè)的關(guān)注與支持，使之進(jìn)入良性循環(huán)軌道，真正為我國(guó)高層次人才培養(yǎng)作出貢獻(xiàn)。