項目教學法在專業(yè)遙感課程教學中的應(yīng)用

孫德勇，徐永明，陳 健

（南京信息工程大學遙感學院，江蘇南京210044）

項目教學法在專業(yè)遙感課程教學中的應(yīng)用

孫德勇，徐永明，陳 健

（南京信息工程大學遙感學院，江蘇南京210044）

以海洋遙感專業(yè)課程為例，展示項目教學法在遙感應(yīng)用領(lǐng)域課程教學中的應(yīng)用，教學實踐表明該方法能取得較好的教學效果。通過項目教學法，不但順利有效地完成了教學任務(wù)，更是在充分激發(fā)學生學習興趣的基礎(chǔ)上，提高了學生分析問題解決問題的能力，達到了該類課程的教學目的。

項目教學法；專業(yè)遙感課程；教學設(shè)計；實踐能力

遙感，即遙遠的感知，是在不直接接觸的情況下，對目標或自然現(xiàn)象遠距離探測和感知的一種技術(shù)，但目前人們所說的遙感是指電磁波遙感[1]。本質(zhì)上而言，遙感是以電磁波與地球表面物質(zhì)相互作用為基礎(chǔ)，探測、分析和研究地球資源與環(huán)境，揭示地球表面各要素的空間分布特征與時空變化規(guī)律的一門科學技術(shù)[2]。作為一種高效能的獲取、分析和處理空間信息的技術(shù)手段，其廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境保護、災(zāi)害監(jiān)測、土地規(guī)劃管理、城市空間擴張等多個領(lǐng)域。因此，遙感應(yīng)用領(lǐng)域課程，如農(nóng)業(yè)遙感、城市遙感、海洋遙感等，以必修課或以選修課列入了遙感專業(yè)的教學計劃之中。這些課程的開設(shè)對學生深入理解遙感的基本理論、技術(shù)方法和實踐應(yīng)用都具有積極重要的意義。然而，由于這類課程本身的一些特點，很多學生在學習的過程中時常感到內(nèi)容生硬晦澀，難以理解。為了改變這種現(xiàn)狀，筆者嘗試將項目教學法引入到這類遙感課程的教學中，進行了初步的教學實踐。

1 項目教學法的含義及特征

項目教學法是一種以項目為核心的切實有效的教與學的方法，是將教學過程與具體的項目任務(wù)充分融為一體，圍繞具體的項目構(gòu)建教學內(nèi)容體系，組織實施教學。該教學法要求教學設(shè)計者把教學內(nèi)容和教學目標巧妙地隱含在一個個任務(wù)之中，即教學進程由任務(wù)來驅(qū)動，而不是對教材內(nèi)容的羅列陳述和講解，并且把理論知識與實踐技能進行較為完美的整合，使理論知識的學習與實踐技能的訓練完全融合。這種教學法的理論基礎(chǔ)是職業(yè)教學課程的結(jié)構(gòu)觀[3]，它改變了傳統(tǒng)的“三個中心”，即以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心，以教材為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂椖繛橹行模哉n堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫嶋H經(jīng)驗為中心[4]。

顯然，該教學法突破了傳統(tǒng)的教學模式，其通過解決一些工程實踐中現(xiàn)實問題，來達到對學生進行知識傳播和教育的目的，使得學生自覺主動地在自己的腦海中實現(xiàn)對知識的構(gòu)建和對應(yīng)用的了解。因此，該教學法有利于激發(fā)學生的學習興趣，能充分調(diào)動學生學習的自覺性、主動性和積極性[5]。同時，其表現(xiàn)出如下特征：主題明確性、教學內(nèi)容的依托性、理論和實踐的結(jié)合性、學生自主的強化性、學習過程的注重性等。

2 項目教學法在專業(yè)遙感課程教學中的實踐

從上述項目教學法的特點而言，對于遙感專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程，該方法具有明顯的教學優(yōu)勢，符合遙感專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程的教學目標。本文以《海洋遙感》這門課程為例，展示項目教學法在遙感專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程中的應(yīng)用。

2.1 確定項目任務(wù)

在項目教學法中，項目任務(wù)的選擇和確定是首要的關(guān)鍵步驟。項目的選擇要結(jié)合課程的教學任務(wù)，要求能突出專業(yè)課程的重點和難點，能較好地展示知識的層次性，以便逐步提高學生分析和解決問題的能力[6]?？梢赃x用一個綜合類的項目貫穿整個課程，就《海洋遙感》課程而言，如基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的太湖水體葉綠素濃度遙感動態(tài)監(jiān)測、基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的太湖水體藍藻遙感動態(tài)監(jiān)測、基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的太湖水體溫度遙感動態(tài)監(jiān)測等項目任務(wù)均可。通過下達任務(wù)書的方式給學生提出任務(wù)要求，讓學生明確該項目任務(wù)的目的，以及在海洋遙感領(lǐng)域中的重要作用，其實也就是讓學生了解學習這門課程的主要目的。

2.2 分解項目

分解項目是通過將一個完整的項目分解成若干個分項目，再將分項目繼續(xù)往下分解成更多個小項目，直到每個小任務(wù)可操作或可執(zhí)行為止。學生在完成項目的過程中，不僅可以在每個小項目的完成時了解個別知識點，而且還可以將零散的知識點有機的串聯(lián)起來，形成系統(tǒng)的知識體系。拿“基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的太湖水體葉綠素濃度遙感動態(tài)監(jiān)測”項目舉例，筆者可以將其分解成多個子項目：

項目一，數(shù)據(jù)資料的準備。

對整個項目所需要的各種數(shù)據(jù)資料進行準備，包括地面實測高光譜遙感數(shù)據(jù)、室內(nèi)分析的水體葉綠素濃度數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)等。同時，對每一部分數(shù)據(jù)進行介紹，闡明它們各自在項目中的作用。由于所需要的一些數(shù)據(jù)是通過野外試驗調(diào)查獲取的，而課堂上沒有充足的時間去野外試驗調(diào)查采集，因此，針對每一種數(shù)據(jù)要和學生講述它們的獲取方法，可以結(jié)合一些野外試驗照片，進行說明。如：對于衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，本項目中利用的是我國自主研發(fā)的環(huán)境一號多光譜影像數(shù)據(jù)，于2008年9月成功發(fā)射[7]，首先向同學們介紹該遙感影像數(shù)據(jù)的特點，接著介紹該數(shù)據(jù)獲取方法等。最后，在介紹完所需數(shù)據(jù)的獲取方法之后，給出示例數(shù)據(jù)，使學生們對數(shù)據(jù)有所熟悉。

項目二，葉綠素濃度地面遙感反演模型的建立。

葉綠素濃度地面遙感反演模型的建立是整個項目中最重要的步驟之一，向同學講述其重要性的原因：由于星地同步數(shù)據(jù)獲取的困難性，所以需要地面實測高光譜數(shù)據(jù)作為媒介，以聯(lián)系衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)與水體葉綠素濃度數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，因此就需要構(gòu)建葉綠素濃度地面遙感反演模型。在這個子項目完成的過程中，要向同學們闡明幾個關(guān)鍵的操作步驟：①地面實測高光譜遙感數(shù)據(jù)模擬環(huán)境衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的方法；②葉綠素濃度的光譜敏感波段的選擇；③遙感反演模型最優(yōu)函數(shù)形式的確定。

項目三，衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的預處理。

本項目所利用的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)是環(huán)境一號衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)，在將反演模型用于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)之前，需要對衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進行預處理，大致可以分為以下步驟向同學們進行闡述：首先，向?qū)W生介紹獲取的原始的環(huán)境衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)的文件構(gòu)成，讓學生了解各個文件的作用；接著，向?qū)W生介紹輻射定標這項工作，說明其內(nèi)在意義和做輻射定標的理由，并讓學生自己動手實踐操作；然后，介紹大氣校正工作，同樣說明大氣校正的意義和原理，介紹代表的幾種大氣校正方法，并針對一種方法進行詳細闡述，指導學生實踐操作，使得學生掌握該方法；最后，向?qū)W生介紹幾何糾正工作，主要講解地面控制點的選擇、像元誤差的控制等。

項目四，專題圖的制作。

在得到水體葉綠素濃度遙感反演模型和預處理后的影像數(shù)據(jù)之后，接下來的工作就是制作一定時間序列的葉綠素濃度分布專題圖。首先，介紹水體區(qū)域提取方法，為了精確起見，優(yōu)先向?qū)W生介紹利用水體邊界矢量數(shù)據(jù)文件裁切影像數(shù)據(jù)，大致步驟為：描繪矢量圖層->保存*.evf文件->subsetdataviaROIs。然后，向?qū)W生介紹反演模型用于影像數(shù)據(jù)反演的相關(guān)操作。最后，介紹專題圖的制作，注意專題圖基本要素的填加，如比例尺、指北針、圖例等，在保證準確性的前提下，使得專題圖自然、美觀、信息表達性強。

2.3 制定計劃

項目任務(wù)的順利實施需要有一個詳細周密的項目實施計劃，該計劃是教師和學生學生開展項目教學與實施的指導性文件。因此，在教師制定項目實施進度表的同時，需保證整體的項目進度按照此計劃執(zhí)行，以確保按時完成相應(yīng)的教學內(nèi)容。具體而言，項目實施計劃需包括項目名稱、項目內(nèi)容、項目目標、項目實施過程、項目時間節(jié)點等。

2.4 實施計劃

①教學設(shè)備：60臺局域網(wǎng)聯(lián)接的計算機、遙感圖像數(shù)據(jù)處理軟件ENVI、M icrosoft Office軟件、投影儀等。②分析項目：在項目實施的過程中，教師應(yīng)帶領(lǐng)學生對每個子項目任務(wù)進行分析，一方面是為了提煉凝結(jié)在其中的理論知識，另一方面是為了培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，幫助學生樹立起對專業(yè)領(lǐng)域問題解決的思路，這遵循了提出問題、分析問題、解決問題的科學邏輯思維，使得項目教學法能充分發(fā)揮作用。③示范操作：示范操作在項目教學法實施的過程中具有十分重要的作用。教學過程中，教師不但要用言語講述相關(guān)的理論及知識要點，更要對項目實施的步驟進行示范操作。④ 實施項目：在項目實施階段，教師應(yīng)與學生在一起，隨時觀察學生的進展情況，隨時幫助學生解決項目實施過程中的問題。

2.5 成果評估

項目完成之后，教師要求每位學生將成果提交上來，并進行適當?shù)恼故?。教師需肯定學生所付出的勞動和獲得的項目成果，以增強學生心理上的成就感，這樣不僅可以培養(yǎng)學生的學習興趣，更有利于項目教學法的可持續(xù)應(yīng)用。同時，對優(yōu)秀成果進行表揚，適當樹立標桿，突出榜樣的力量。此外，不能一味的加以肯定和表揚，應(yīng)針對某些項目成果，提出缺陷和不足，使學生清楚問題所在，并讓學生做好記錄，在下次類似的實踐項目中避免犯同樣的問題。除了老師對項目成果的評價之外，也可以積極開展學生自評和學生互評。

3 結(jié) 語

針對遙感專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程（本文以海洋遙感為例），筆者利用項目教學法開展了相關(guān)教學實踐工作，取得了良好的應(yīng)用效果。一方面，學生表現(xiàn)出較高的學習熱情，學習積極性和主動性得到了較大的提高，多數(shù)學生反映利用項目教學法使得他們具有明確的學習目標性，對理論知識具有更加深刻的理解，增強了學生的動手實踐能力。另一方面，項目教學法的實踐過程不僅體現(xiàn)了教師的主導作用，同時又發(fā)揮了學生的主體作用，它符合遙感專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程的教學特點，適合該方面的課程教學。因此，項目教學法在遙感專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程的教學中值得大力提倡。

[1] 孫家柄.遙感原理與應(yīng)用[M].武漢：武漢大學出版社，2009

[2] 趙英時.遙感應(yīng)用分析原理與方法[M].北京：科學出版社，2003

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[5] 冷淑君.關(guān)于項目教學法的探索與實踐[J].江西教育科研，2007（7）：121-122

[6] 于冬梅.研究性學習在遙感教學中的應(yīng)用 [J].青島大學師范學院學報，2003（3）：68-71

[7] 王橋，吳傳慶，厲青.環(huán)境一號衛(wèi)星及其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].遙感學報，2010（14）：104-121

Application of Project Study to Teaching of Remote Sensing Major Courses

by SUN Deyong

This paper takes ocean remote sensing as an example,and shows the application of project study in remote sensing major courses.Teaching practice resultsdemonstrate that thismethod can obtain good teaching effect.Students'learning interest can be stimulated, and their capability in problem analysis and solving can be greatly improved.

Project study;Remote sensing major courses;Teaching design;Practical ability

2011-05-18

項目來源：南京信息工程大學校科研啟動基金資助項目（20100410）；南京信息工程大學教學改革一般研究課題（09JY0060）；國家自然科學基金資助項目（40901239）。

P237.9

B

1672-4623(2011)06-0148-02

孫德勇，博士，主要從事水環(huán)境遙感方面的研究。