高校GIS專業(yè)遙感類課程教學(xué)模式改革研究

楊樹文，孫建國，李軼鯤,韓 惠，段煥娥，劉 濤

（1. 蘭州交通大學(xué) 測(cè)繪與地理信息學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

各高校地理信息科學(xué)本科專業(yè)都開設(shè)了遙感類課程，并作為專業(yè)核心必修課列入培養(yǎng)計(jì)劃[1,2]。但是，遙感類課程具有非常強(qiáng)的技術(shù)性和實(shí)踐性，傳統(tǒng)的教學(xué)模式不能適應(yīng)“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專業(yè)人才”的根本要求[3]。

1 我校GIS專業(yè)遙感類課程設(shè)置及存在問題

我校地理信息科學(xué)本科專業(yè)雖在課程體系、課程設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)及科學(xué)研究等方面有了長足發(fā)展，但限于學(xué)時(shí)、專業(yè)結(jié)構(gòu)、歷史積淀和師資力量等原因，遙感類課程教學(xué)過程仍存在一些問題。

1）課程設(shè)置問題。由于學(xué)時(shí)有限，我校地理信息科學(xué)專業(yè)目前開設(shè)了3門遙感課程，即“遙感技術(shù)與數(shù)字圖像處理（64學(xué)時(shí)）”、“數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量（32學(xué)時(shí)）”及“遙感技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐（20學(xué)時(shí)）”。其中“遙感技術(shù)與數(shù)字圖像處理”內(nèi)容設(shè)置實(shí)際是“遙感原理及應(yīng)用（48學(xué)時(shí)）”和“遙感數(shù)字圖像處理（48學(xué)時(shí)）”2門課程的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)習(xí)的內(nèi)容多，難以深入，難以提高實(shí)踐能力。

2）缺乏完整的課程體系及配套的專業(yè)教材。由于遙感類課程的開設(shè)依托地理信息科學(xué)專業(yè)，因此側(cè)重于在GIS專業(yè)的應(yīng)用，不能使學(xué)生對(duì)遙感進(jìn)行全面而透徹的理解與應(yīng)用。

3）教學(xué)方法問題。目前的遙感教學(xué)多以灌輸式為主，互動(dòng)性不足，學(xué)生極易分散注意力[4]。同時(shí)，這種模式缺乏主動(dòng)探索意識(shí)，不利于學(xué)生自學(xué)能力、動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

4）考核評(píng)價(jià)方法的問題。目前執(zhí)行的考核方法（30%平時(shí)，70%理論）不能有效反映學(xué)生的真實(shí)能力和水平，更不利于科研水平、實(shí)際應(yīng)用能力的提高。因此，有必要研究旨在促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力、動(dòng)腦能力和提高理論聯(lián)系實(shí)際的考核模式。

5）實(shí)用性人才培養(yǎng)的問題。遙感類課程教學(xué)應(yīng)時(shí)刻跟蹤本專業(yè)的快速發(fā)展及社會(huì)需求，這就要求遙感課程在完成基本教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,必須緊盯前沿,及時(shí)讓學(xué)生了解遙感技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)[5]。然而，由于師資力量、軟硬件環(huán)境等影響，緊跟國際動(dòng)態(tài)實(shí)施拓展教育的力度不夠，相關(guān)講座及競(jìng)賽的數(shù)量和質(zhì)量還有待提高。

2 教學(xué)模式改革試驗(yàn)研究

針對(duì)GIS專業(yè)遙感類教學(xué)中存在的問題，筆者在早期教改試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，基于“遙感技術(shù)與數(shù)字圖像處理”（64學(xué)時(shí)）和“遙感技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐”（20學(xué)時(shí)）課程，進(jìn)一步對(duì)GIS08級(jí)、09級(jí)兩屆學(xué)生進(jìn)行了教學(xué)模式試驗(yàn)研究。

2.1 理論教學(xué)模式改革

理論教學(xué)是“遙感技術(shù)與數(shù)字圖像處理”課程非常重要的一環(huán)，所占比重為總課時(shí)的2/3。如何解決理論學(xué)習(xí)的枯燥與興趣問題，以及專業(yè)學(xué)習(xí)的高分低能問題，是教學(xué)模式改革研究的重點(diǎn)。

針對(duì)我校GIS專業(yè)遙感類課程存在的問題，課題組經(jīng)反復(fù)論證，在原有教改經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化及多樣化了教學(xué)模式，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

1）精心準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

上好第一堂課非常重要，通過第一堂課的學(xué)習(xí)，應(yīng)該激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)遙感的興趣，而不能因?yàn)閱渭兊亟榻B干澀難懂的專業(yè)詞匯使學(xué)生產(chǎn)生畏懼心理[6]。要啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，任課教師首先就要積極、精心地準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)90后大學(xué)生個(gè)性張揚(yáng)、思維敏捷、知識(shí)面寬廣等特征，教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)備需包括基本知識(shí)、拓展知識(shí)和敏感知識(shí)?；局R(shí)是指學(xué)生必須學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論、方法和技術(shù)。拓展知識(shí)是指學(xué)習(xí)內(nèi)容涉及的相關(guān)前沿科學(xué)動(dòng)態(tài)。敏感知識(shí)是指社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化、科技及軍事等領(lǐng)域的一些敏感問題中與所學(xué)內(nèi)容存在關(guān)聯(lián)的知識(shí)。

該部分教學(xué)中，基于多媒體方式，采用漸進(jìn)的教學(xué)模式，即先講敏感知識(shí)，吸引學(xué)生的眼球，引起學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的興趣。接著講拓展知識(shí)，簡明扼要地講述該部分內(nèi)容最新的前沿動(dòng)態(tài)，使學(xué)生了解國內(nèi)外對(duì)該部分內(nèi)容的關(guān)注程度、發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。至此，學(xué)生已經(jīng)有了想認(rèn)真學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容的想法，再詳細(xì)講述基礎(chǔ)理論、方法和技術(shù)，就能達(dá)到滿意的教學(xué)目的和學(xué)習(xí)目的。

2）合理設(shè)置討論題目，培養(yǎng)學(xué)生課內(nèi)外的理論、實(shí)踐學(xué)習(xí)能力。

鼓勵(lì)個(gè)性教學(xué)模式是我們教改研究的另一重點(diǎn)。在教學(xué)中我們更應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合自身的興趣愛好選擇適合自己的討論題目，進(jìn)行理論、實(shí)驗(yàn)研究。在此過程中，一方面根據(jù)課程內(nèi)容、學(xué)科前沿及敏感問題設(shè)置一系列討論題目，題目數(shù)量大于學(xué)生人數(shù)，供學(xué)生選擇；另一方面，若學(xué)生不滿意設(shè)定題目，也可根據(jù)興趣自行選定與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的題目進(jìn)行準(zhǔn)備。討論問題以論文方式撰寫，包括文獻(xiàn)綜述、實(shí)驗(yàn)過程、結(jié)論及總結(jié)。準(zhǔn)備時(shí)間為1個(gè)半月左右，在課程即將結(jié)束前進(jìn)行宣講，宣講結(jié)束后根據(jù)意見修改后上交。

2.2 實(shí)踐教學(xué)模式改革

目前的遙感類課程的實(shí)踐教學(xué)主要采用指導(dǎo)老師示范、學(xué)生學(xué)習(xí)模擬的方式。這種方式存在兩個(gè)方面的問題：

1）部分能力強(qiáng)的同學(xué)在較短時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，沒有進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，失去了實(shí)驗(yàn)的熱情和興趣，從而不能達(dá)到通過實(shí)驗(yàn)深化學(xué)習(xí)及發(fā)現(xiàn)問題的目的，至于培養(yǎng)創(chuàng)新能力更是難以企及。

2）僅模擬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書或老師示范的操作，沒有自己設(shè)定的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，按部就班地操作，學(xué)生學(xué)得快、忘得也快，更不會(huì)解決實(shí)際問題。

為此，近兩年來，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了改革，具體過程為：

1）學(xué)生必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)安排，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，明白要實(shí)驗(yàn)的科目有哪些用途，如何解決問題。如主成分分析，可以將多個(gè)波段90%以上的信息集中在第一主成分中，從而增大地物間的灰度值差異，便于地物的識(shí)別與提取。

2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)方案，該方案除了能完成既定內(nèi)容外，還要根據(jù)文獻(xiàn)方法解決某一實(shí)際問題。如利用主成分分析方法處理TM影像，增強(qiáng)斷裂構(gòu)造信息，并將結(jié)果與比值法進(jìn)行對(duì)比等。

3）實(shí)驗(yàn)及總結(jié)。設(shè)計(jì)的方案是否合理，只有實(shí)驗(yàn)過程中才能發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)不能如期完成，須在課余時(shí)間來完成，并提交實(shí)驗(yàn)電子報(bào)告。

通過上述嘗試，學(xué)生不但掌握了基本的實(shí)驗(yàn)技能，還能夠處理一些實(shí)際問題，為以后的學(xué)習(xí)和科研奠定良好的基礎(chǔ)。

2.3 考核模式改革

結(jié)合理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方法，我們對(duì)遙感類課程的考核模式也進(jìn)行了改革。

1）理論考試。早期的成績?cè)u(píng)定采用平時(shí)成績占30%（包括考勤和平時(shí)作業(yè)），期末考試成績占70%（理論）。作為實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，這種模式不能有效地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，為此采用了新的考核模式：①考勤作為基本素質(zhì)，不列入專業(yè)考核成績中；②平時(shí)成績占50%，考核方式為討論問題，即問題的宣講占20%、提問問題10%、總結(jié)報(bào)告20%；③期末理論考試成績占50%，以后還將進(jìn)一步減少，以加大平時(shí)成績的比重。

2）實(shí)踐考試。為了讓學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容掌握，考前將所學(xué)的實(shí)踐項(xiàng)目全部列出，供學(xué)生復(fù)習(xí)?？荚嚂r(shí)，制作便條，學(xué)生隨機(jī)抽題，便條上既有題目的要求，還有相關(guān)問題。既要做好題目，還要回答對(duì)應(yīng)的問題，才能得到滿意的成績。這種考核模式與平時(shí)的實(shí)踐課程相對(duì)應(yīng)，既培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際能力，又強(qiáng)化了理論學(xué)習(xí)。

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