測(cè)繪工程專業(yè)遙感課程教學(xué)方法的探討

徐志剛，高 鵬

（龍巖學(xué)院 資源工程學(xué)院，福建 龍巖 364012）

測(cè)繪工程專業(yè)遙感課程教學(xué)方法的探討

徐志剛，高 鵬

（龍巖學(xué)院 資源工程學(xué)院，福建 龍巖 364012）

結(jié)合測(cè)繪工程類專業(yè)遙感課程的目標(biāo)與任務(wù)，總結(jié)出了”循序漸進(jìn)、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)法.筆者結(jié)合”遙感導(dǎo)論”課程特點(diǎn)，闡述了”循序漸進(jìn)、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)法在課程教學(xué)中的內(nèi)涵、具體實(shí)施的方法及教學(xué)效果.

測(cè)繪工程；遙感；教學(xué)方法

1 遙感課程的特點(diǎn)

遙感，作為采集地球數(shù)據(jù)及其變化信息的重要技術(shù)手段，在世界范圍內(nèi)以及我國的許多政府部門、科研單位和公司得到廣泛的應(yīng)用.遙感課程是測(cè)繪工程類專業(yè)的主干課程.該課程的教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)是了解遙感技術(shù)與應(yīng)用、電磁波譜與地物的波譜特性、遙感衛(wèi)星與遙感平臺(tái)及其軌道特征；理解遙感傳感器及其成像基本原理、遙感圖像校正原理與方法；掌握遙感圖像處理與分析基本方法、以及遙感圖像處理軟件的使用.它是一門綜合應(yīng)用了地理、計(jì)算機(jī)科學(xué)、光學(xué)原理、系統(tǒng)論等其他學(xué)科知識(shí)，具有較強(qiáng)理論與實(shí)踐性的課程.[1]因此，學(xué)生要學(xué)好它，教師在教學(xué)的過程中必須講究一定的方法.在近年的教學(xué)中，作為該課程的主講老師，針對(duì)其特點(diǎn)，查閱了相關(guān)教學(xué)的大量資料，并結(jié)合學(xué)生對(duì)該門課教學(xué)提出的寶貴意見，總結(jié)出”循序漸進(jìn)、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)”這種教學(xué)法.此教學(xué)法在教學(xué)中得到了成功的應(yīng)用，教學(xué)效果明顯，學(xué)生反應(yīng)良好.

2 “循序漸進(jìn)、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法內(nèi)涵

一門學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)，一般是指該學(xué)科知識(shí)的邏輯演繹體系.”循序漸進(jìn)、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法的真正內(nèi)涵就是教師在教學(xué)過程中，理論部分教學(xué)采取”循序漸進(jìn)”法，即應(yīng)努力使學(xué)生通過已知的知識(shí)或具體一些實(shí)例學(xué)習(xí)未知的知識(shí)，使學(xué)生理所當(dāng)然的接受新知識(shí)，并把新舊知識(shí)進(jìn)行整合形成新的知識(shí)體系；實(shí)踐部分教學(xué)采取”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)”法，即以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課前告訴學(xué)生下次實(shí)驗(yàn)課的目標(biāo)及需要解決的問題，布置相關(guān)思考題，讓學(xué)生通過查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，獨(dú)立思考，引導(dǎo)學(xué)生尋求解決問題的答案.

3 該教學(xué)法的具體實(shí)施

在進(jìn)行遙感課程講授時(shí)，“循序漸進(jìn)、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法主要按以下三個(gè)步驟實(shí)施[3]：

（1）講究課堂教學(xué)的連貫性，其中重要一點(diǎn)是盡量使新知識(shí)與先導(dǎo)知識(shí)或?qū)W生已有的基礎(chǔ)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)建立順暢的、實(shí)質(zhì)的聯(lián)系.如講”遙感應(yīng)用”中的”地質(zhì)遙感”時(shí)，可以先講講地質(zhì)中的不同巖石的色調(diào)、形狀、成分等，從而與不同巖石的反射光譜特征聯(lián)系起來.

（2）盡量使章節(jié)與章節(jié)、學(xué)科與學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)之間建立科學(xué)的過渡.如在講”遙感應(yīng)用”時(shí)，一定要先講遙感的成像原理、圖像特征及解譯原理.

（3）復(fù)習(xí)鞏固、螺旋提高，形成知識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu).如在講完“遙感圖像的目視解譯”和“遙感圖像的計(jì)算機(jī)解譯”后，可以對(duì)這兩章進(jìn)行階段性復(fù)習(xí)，把它們進(jìn)行對(duì)比、聯(lián)系、組合，從而形成新的知識(shí)系統(tǒng).

（4）理論部分講解完，緊接著安排相關(guān)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)踐教學(xué)鞏固、提高所學(xué)知識(shí)，形成知識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生做到學(xué)與用結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力.如在講完”遙感圖像處理”后，及時(shí)安排”遙感圖像增強(qiáng)”實(shí)驗(yàn).

前三點(diǎn)主要強(qiáng)調(diào)對(duì)理論知識(shí)講授的要求，后一點(diǎn)突出及時(shí)安排實(shí)踐教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)方法的重要性.因此，我們可以將該教學(xué)法的具體實(shí)施方法，歸分為理論與實(shí)踐的教學(xué)方法兩部分來論述.

3.1 理論知識(shí)的教學(xué)

“循序漸進(jìn)”教學(xué)法具體應(yīng)用到遙感課程的教學(xué)中就是教師在理論教學(xué)的過程中，當(dāng)課程中要應(yīng)用到其他學(xué)科的知識(shí)或涉及到一些與感性認(rèn)識(shí)的東西時(shí)，教師在教學(xué)之前就要準(zhǔn)備好其他學(xué)科的知識(shí)及其感性認(rèn)識(shí)的素材.如在講“電磁輻射與地物光譜特征”的課時(shí)，可以先給同學(xué)們講解一些電磁學(xué)相關(guān)的知識(shí)，然后自然過渡到本課程要講的知識(shí)；又如在講“遙感圖像的目視解譯”時(shí)，先準(zhǔn)備好一些遙感圖像，上課的時(shí)候結(jié)合圖像進(jìn)行講解.當(dāng)學(xué)生接受了新知識(shí)后，教師再把原來的知識(shí)與新知識(shí)重新整合，讓學(xué)生形成新的知識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu).這樣使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，由未知到已知，由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)，循序漸進(jìn)、形成每個(gè)人特有的知識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)興趣.

理論知識(shí)的教學(xué)，一般包括準(zhǔn)備教學(xué)材料、學(xué)習(xí)新知識(shí)、歸納、總結(jié)新知識(shí)和應(yīng)用新知識(shí)四個(gè)部分.在教授新知識(shí)時(shí)，每個(gè)部分都有其相應(yīng)的作用與要求.[4]

3.1.1 準(zhǔn)備教學(xué)材料

學(xué)習(xí)理論知識(shí)必須以與課程內(nèi)容相關(guān)的先導(dǎo)知識(shí)、理論基礎(chǔ)或?qū)W生已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ).讓學(xué)生通過已知快速地掌握未知.因此，根據(jù)學(xué)生實(shí)際提出一些實(shí)際問題，不僅是為了創(chuàng)設(shè)“問題情境”，而且是為了形成學(xué)習(xí)新知識(shí)的必需的感性知識(shí)基礎(chǔ)，如在講“遙感的成像原理”時(shí)可以制作一些攝影機(jī)、衛(wèi)星及遙感圖像的幻燈片，讓同學(xué)們可以直觀地了解遙感的成像原理；或者根據(jù)要講的課程需要用到該課程前面所講或其他已修課程所講的一些理論進(jìn)行簡單的復(fù)習(xí)，如在講遙感的圖像處理時(shí)，可以先給大家講講以前學(xué)過的光學(xué)原理、對(duì)比度、濾波原理等.這樣不僅是為了讓學(xué)生復(fù)習(xí)已知的內(nèi)容，而且更是為了讓學(xué)生形成學(xué)習(xí)新知識(shí)的必需的理性知識(shí)基礎(chǔ).通過課程內(nèi)容相關(guān)先導(dǎo)知識(shí)、理論基礎(chǔ)的講解，結(jié)合學(xué)生已有的相關(guān)知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，使他們都不會(huì)發(fā)生由于沒有學(xué)過與本課程相關(guān)的先導(dǎo)知識(shí)、理論基礎(chǔ)或?qū)W過的知識(shí)和技能存在缺陷而造成學(xué)習(xí)新知識(shí)的困難.這是使學(xué)生對(duì)知識(shí)“循序漸進(jìn)”掌握的必要條件之一，也是建立章節(jié)與章節(jié)、學(xué)科與學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)之間序列關(guān)系的第一步.

3.1.2 學(xué)習(xí)新知識(shí)

學(xué)習(xí)新知識(shí)，這時(shí)要隨時(shí)注意與先導(dǎo)知識(shí)、相關(guān)理論基礎(chǔ)知識(shí)或舊知識(shí)建立聯(lián)系，這樣可以使學(xué)生順理成章地理解新知識(shí)，建立起良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，把新舊知識(shí)整合起來，形成新的知識(shí)結(jié)構(gòu)，而不是為聯(lián)系而聯(lián)系.如在講“電磁波譜”時(shí)，應(yīng)先將原來物理中的學(xué)過的電磁學(xué)理論，然后由它過渡到遙感中應(yīng)用到的電磁波譜的特點(diǎn)、應(yīng)用的領(lǐng)域，再把它們整合成新的知識(shí)體系.

聯(lián)系方式有以先導(dǎo)知識(shí)、相關(guān)理論基礎(chǔ)知識(shí)或舊的知識(shí)來引出新的知識(shí)，新舊知識(shí)的對(duì)比，在新知識(shí)的推導(dǎo)、運(yùn)算過程中用到先導(dǎo)知識(shí)、相關(guān)理論基礎(chǔ)知識(shí)或舊知識(shí)等等.這里需要注意的是要根據(jù)學(xué)習(xí)遷移的原理，區(qū)別先導(dǎo)知識(shí)、相關(guān)理論基礎(chǔ)知識(shí)或舊的知識(shí)與新知識(shí)間認(rèn)知結(jié)構(gòu)的不同狀況，如知識(shí)間的相類似性、差異大性、易混淆性、相關(guān)性等，針對(duì)學(xué)生具體狀況，確定教學(xué)措施.這是課程準(zhǔn)備過程中要著意研究的問題.

3.1.3 歸納、總結(jié)新知識(shí)

準(zhǔn)備、學(xué)習(xí)完新知識(shí)后，應(yīng)該首先整理新知識(shí)，恰當(dāng)指出與舊知識(shí)的聯(lián)系與區(qū)別，以幫助學(xué)生新舊知識(shí)的整理與融合，并使學(xué)生各自建立起自己的新的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)，形成自己新的知識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu).

3.1.4 應(yīng)用新知識(shí)

理論部分的教學(xué)主要是在老師主導(dǎo)，學(xué)生參與并與老師互動(dòng)的情況下完成.學(xué)生在課堂上聽懂或理解了老師講解的內(nèi)容，并不代表學(xué)生對(duì)課本的所有知識(shí)完全理解或能夠利用已經(jīng)學(xué)的知識(shí)解決一些實(shí)際問題.這個(gè)時(shí)候，所學(xué)的知識(shí)在大部分學(xué)生的腦海中還是一個(gè)比較膚淺的印記.要使學(xué)生扎實(shí)地鞏固所形成的知識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這時(shí)還需要在學(xué)生基本理解了新知識(shí)之后進(jìn)行例、習(xí)題教學(xué).這時(shí)，要區(qū)分例習(xí)題的不同作用，如加深理解知識(shí)，或訓(xùn)練技能或應(yīng)用知識(shí)解決問題，處理好知識(shí)間的聯(lián)系.應(yīng)用知識(shí)解決問題的例習(xí)題，要根據(jù)學(xué)生水平因材施教，給出不同的綜合運(yùn)用知識(shí)的題目.如在上完“遙感圖像的目視解譯”后，可以把一些遙感攝影像片、遙感掃描影像、微波影像分別給同學(xué)們進(jìn)行判別，這樣就能夠加深學(xué)生對(duì)學(xué)過的知識(shí)認(rèn)識(shí)；由于各種圖像的目視特征不一樣，又能使學(xué)生處理好知識(shí)間的聯(lián)系與區(qū)別.

3.2 實(shí)踐教學(xué)

通過實(shí)踐教學(xué)，主要是對(duì)理論知識(shí)的鞏固及使之系統(tǒng)化，形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，有利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的深刻理解、永久記憶及合理的應(yīng)用.實(shí)驗(yàn)有驗(yàn)證性及綜合性之分.[5]

3.2.1 驗(yàn)證性實(shí)踐教學(xué)包含基本原理和基本方法的實(shí)驗(yàn)，具體為對(duì)主要的遙感圖像處理軟件（如：ENV I、Erdas、PC I等）的了解與簡單應(yīng)用，理解遙感軟件應(yīng)具備的基本功能，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)遙感圖像處理的方法從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)換，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí).

3.2.2 綜合性實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容主要集中在遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理、遙感圖像綜合處理、遙感圖像分類，側(cè)重于學(xué)生對(duì)整體概念和方法的掌握和綜合運(yùn)用遙感圖像處理的能力，同時(shí)給學(xué)生足夠的主動(dòng)性空間，使其綜合應(yīng)用這些方法解決實(shí)際問題，如進(jìn)行植被、水體和土地等專題信息的能力增強(qiáng).

“目標(biāo)驅(qū)動(dòng)法”是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，它認(rèn)為知識(shí)不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)方式而獲得的.[6]實(shí)踐教學(xué)采用該方法就是在實(shí)驗(yàn)部分教學(xué)的過程中，先給學(xué)生說明一個(gè)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)、布置相關(guān)的思考題、提供實(shí)驗(yàn)所需知識(shí)的相關(guān)參考資料，做實(shí)驗(yàn)前先花十幾分鐘的時(shí)間，由老師主導(dǎo)，學(xué)生共同參與討論本實(shí)驗(yàn)相關(guān)問題，然后由學(xué)生上機(jī)操作.比如在做”遙感圖像增強(qiáng)——空間濾波”實(shí)驗(yàn)前，讓學(xué)生了解本實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是”空間濾波的操作過程和空間濾波對(duì)圖像產(chǎn)生的效果”，提出如”空間濾波技術(shù)的基本思路有那幾條？、傳統(tǒng)的空間濾波方法有那些的地方？”等，要求學(xué)生利用課余時(shí)間完成這些問題,實(shí)驗(yàn)前大家在一起討論相關(guān)問題.這樣不僅使學(xué)生理解空間濾波的原理、方法及目標(biāo).這種目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的方法引導(dǎo)、啟發(fā)同學(xué)獨(dú)立思考問題，主動(dòng)解決問題，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本課程的了解，而且更能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)的積極性，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo).

《遙感導(dǎo)論》這門課程牽涉的理論知識(shí)較多、實(shí)踐性強(qiáng)，實(shí)踐教學(xué)時(shí)必須根據(jù)所學(xué)課程的內(nèi)容，給學(xué)生布置相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)、圖書館查找相關(guān)資料，加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)及實(shí)踐性知識(shí)的練習(xí).

4 教學(xué)法運(yùn)用效果分析

近年來，“循序漸進(jìn)、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)”的遙感課程教學(xué)方法的應(yīng)用，已取得了一些階段性成果，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

4.1 學(xué)生對(duì)本課程教學(xué)效果的評(píng)價(jià)

學(xué)校教務(wù)處每學(xué)期末都組織學(xué)生對(duì)全部課程進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，要求學(xué)生在網(wǎng)上查詢自己的成績前，先對(duì)教師的教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià).自實(shí)施該教學(xué)方法以來，歷次教學(xué)評(píng)價(jià)成績均在90分以上，比以前提高十多個(gè)百分點(diǎn).院（系）每學(xué)期都舉行教師之間相互聽評(píng)課，該教學(xué)方法的實(shí)施得到院領(lǐng)導(dǎo)及其他課程的任課教師的廣泛認(rèn)可及高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為該教學(xué)法可以使學(xué)生更好地掌握知識(shí)，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，使他們完成由被動(dòng)地接受知識(shí)到主動(dòng)尋求知識(shí)的轉(zhuǎn)變.

4.2 教學(xué)效果明顯

我校測(cè)繪工程專業(yè)從2010年才開始有本科畢業(yè)生.2010和2011年，以遙感方向作為畢業(yè)論文方向的學(xué)生占總學(xué)生數(shù)的30%；在優(yōu)秀論文為數(shù)不多的情況下，先后都有遙感方向的畢業(yè)論文獲得院優(yōu)秀論文獎(jiǎng)，指導(dǎo)老師獲得畢業(yè)論文”優(yōu)秀指導(dǎo)教師”稱號(hào)；在已考研的學(xué)生中，全部報(bào)考遙感方向研究生，平均錄取率達(dá)80%.

4.3 學(xué)生獲得的科研成果

測(cè)繪工程專業(yè)老師，近三年獲遙感方向的各類科研項(xiàng)目4項(xiàng)，今年結(jié)題一項(xiàng)、即將結(jié)題兩項(xiàng)，本科生參與科研項(xiàng)目的人數(shù)有12人.這些學(xué)生在項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集、實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)、軟件調(diào)試、成果的檢查中做了大量工作，并參與發(fā)表相關(guān)論文3篇.這些成果的取得與遙感課程的良好教學(xué)效果是分不開的，課后老師對(duì)學(xué)生的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)這種教學(xué)方法非常認(rèn)同，認(rèn)為“循序漸進(jìn)”的理論教學(xué)方法使他們對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)非常輕松，讓他們?cè)诳鞓分袑W(xué)生，不但鞏固了舊的知識(shí)，而且很好地學(xué)習(xí)了新知識(shí)，使知識(shí)形成了系統(tǒng)，便于理解及記憶；實(shí)踐教學(xué)中的“目標(biāo)驅(qū)動(dòng)法”，讓他們?cè)谕瓿扇蝿?wù)的過程中能夠不斷地獲得成就感，從而增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的自信心，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高解決實(shí)際問題的能力，為進(jìn)一步培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ).

5 結(jié)束語

當(dāng)今的世界是信息的世界，是知識(shí)快速更新的世界.作為高校的教師，我們要讓學(xué)生跟上時(shí)代或者超越時(shí)代，就應(yīng)該教會(huì)學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)扎實(shí)掌握相對(duì)較多的知識(shí)，并且使他們?cè)跊]有老師輔導(dǎo)的情況下，很好地形成一套扎實(shí)可行的自學(xué)方法.“循序漸進(jìn)、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法在遙感課程教學(xué)中的具體應(yīng)用，它適合人的思維習(xí)慣，利于學(xué)生掌握所學(xué)習(xí)的知識(shí)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，學(xué)以致用，形成自己的知識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并能使學(xué)生對(duì)自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)不斷更新，從而有利于他們的自學(xué)本課程及形成一套學(xué)習(xí)其他知識(shí)的自學(xué)方法.

〔1〕梅安新.遙感導(dǎo)論[M].北京:高等教育出版社,2006.

〔2〕教育部人事司.高等教育學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2003.

〔3〕薛秋.高師地理實(shí)踐教學(xué)改革與創(chuàng)新的幾點(diǎn)思考[J].地理教育,2006(3):75-76.

〔4〕潘竟虎.高師遙感課程實(shí)踐教學(xué)的改革[J].理工高教研究,2008,27(1):118–120.

〔5〕Thomas mlillesand,Ralph WKiefer.遙感與圖像解譯[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.

〔6〕王景陽.《建筑 CAD》課程教學(xué)改革探討[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2007（2）.

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