資環(huán)專業(yè)《遙感》課程創(chuàng)新教學(xué)探索

張彥麗，李澤湖

（1. 西北師范大學(xué)，甘肅 蘭州 730070）

本研究立足于西北師范大學(xué)資環(huán)專業(yè)多年的遙感教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從現(xiàn)行教學(xué)中存在的問題出發(fā)，圍繞教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，積極探索適合該專業(yè)的創(chuàng)新教學(xué)模式。

1 存在的問題

1）專業(yè)招生文、理兼收，文科背景的學(xué)生往往占到50%以上。然而，遙感課程理論、邏輯性較強(qiáng)，其中涉及的遙感物理基礎(chǔ)、數(shù)字圖像處理等內(nèi)容非常抽象，使得具有文科背景的同學(xué)在學(xué)習(xí)上存在一定的困難。在第一章緒論講解中，通過多媒體直觀教學(xué)，由各種遙感圖像引入遙感概念、特點(diǎn)及其應(yīng)用時(shí)，學(xué)生往往積極性很高。但從第二章電磁輻射與地物光譜特征開始，面對不熟悉的物理、空間等知識，同學(xué)們漸漸產(chǎn)生了畏懼心理，部分同學(xué)學(xué)習(xí)情緒陷入低谷。

2）教學(xué)計(jì)劃中遙感課程較少。資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)的必修課囊括了地質(zhì)學(xué)、自然地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)、城市總體規(guī)劃等十多門課程。在專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中，遙感類課程較少，必修課往往只有一門。要在54課時(shí)的課堂教學(xué)中，使學(xué)生掌握繁雜的遙感知識，靈活運(yùn)用理論與實(shí)踐性較強(qiáng)的遙感技術(shù)實(shí)屬不易。

3）遙感實(shí)驗(yàn)教學(xué)欠缺。遙感實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的深化和有益補(bǔ)充，是較為復(fù)雜和高深的遙感理論與具體應(yīng)用相結(jié)合的有效途徑。通過野外實(shí)驗(yàn)和上機(jī)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)，易于學(xué)生將抽象的理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐知識，拓寬遙感應(yīng)用思路。然而，由于本校教學(xué)資源等因素，各專業(yè)《遙感技術(shù)基礎(chǔ)》僅設(shè)置理論教學(xué)54學(xué)時(shí)。與國內(nèi)其他院校相比，不僅總課時(shí)數(shù)少，而且實(shí)驗(yàn)課欠缺，如表1。

表1 國內(nèi)幾個(gè)高校遙感理論與實(shí)踐教學(xué)課時(shí)安排表

2 面臨的挑戰(zhàn)

1）資環(huán)專業(yè)綜合實(shí)踐應(yīng)用能力需求較強(qiáng)。本校資環(huán)專業(yè)的發(fā)展方向和優(yōu)勢是城市與區(qū)域規(guī)劃、土地利用規(guī)劃及旅游開發(fā)與規(guī)劃。主要專業(yè)基礎(chǔ)課程有規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)、市政設(shè)施規(guī)劃、資源科學(xué)導(dǎo)論、城市地理學(xué)、環(huán)境規(guī)劃與管理、區(qū)域分析與規(guī)劃、旅游開發(fā)與規(guī)劃、城市規(guī)劃原理、控制性詳細(xì)規(guī)劃和土地類型與評價(jià)等。這些課程具有較強(qiáng)的綜合實(shí)踐能力，而遙感技術(shù)無疑要為這些理論與實(shí)踐課程提供技術(shù)支撐。

2）遙感教學(xué)效果不佳。本校地理科學(xué)、地理信息系統(tǒng)和資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理3個(gè)本科專業(yè)均將遙感技術(shù)基礎(chǔ)作為專業(yè)核心課程。以本人講授的2009級GIS、資環(huán)和地科3個(gè)平行班為例，其中，資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)60人，地理科學(xué)專業(yè)49人，地理信息系統(tǒng)專業(yè)34人。由于資環(huán)專業(yè)遙感教學(xué)中存在的前面幾個(gè)問題，在各平行班中采取相同教學(xué)方法時(shí)，教學(xué)效果普遍不理想，高分?jǐn)?shù)段人數(shù)比例較小。如圖1，在3個(gè)班級試卷分析中，GIS和地科在89～80分段學(xué)生人數(shù)均占30%左右，而資環(huán)學(xué)生只達(dá)到20%。

3 創(chuàng)新教學(xué)模式

3.1 教學(xué)體系的創(chuàng)新

1）教材及教學(xué)目標(biāo)定位。對于高校教學(xué)來說，講授的是一門課程而非某一本教材。目前，有多種版本的遙感教材可供選擇,每種教材各有特色,也各有其局限性，本校選擇了教學(xué)體系結(jié)構(gòu)比較合理的面向21世紀(jì)課程教材《遙感導(dǎo)論》。參考教材可選擇胡著智的《遙感技術(shù)與地學(xué)應(yīng)用》、陳述彭的《遙感地學(xué)分析》、趙英時(shí)的《遙感應(yīng)用分析原理與方法》以及趙軍的《環(huán)境遙感應(yīng)用基礎(chǔ)》等。

在教材基礎(chǔ)上，針對資環(huán)專業(yè)遙感教學(xué)中存在的問題，圍繞教學(xué)大綱，合理選取教學(xué)內(nèi)容、課時(shí)數(shù)。針對專業(yè)特點(diǎn)，在課時(shí)量相同情況下，縮短理論知識的講授，適當(dāng)擴(kuò)大知識消化和遙感應(yīng)用教學(xué)環(huán)節(jié)。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，靈活設(shè)計(jì)授課方式，在課堂教學(xué)主渠道，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相得益彰，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬思路，提高學(xué)習(xí)的主動性。

2）章節(jié)安排及考核制度的改革。遙感導(dǎo)論教材共分8章，根據(jù)資環(huán)專業(yè)遙感教學(xué)實(shí)際，將課本分為三部分：詳講、略講和不講。章節(jié)課時(shí)安排需要調(diào)整，重新安排各章節(jié)學(xué)習(xí)要求及學(xué)習(xí)重點(diǎn)，如適當(dāng)加大第一章緒論的課時(shí)量、略講第二章前兩節(jié)內(nèi)容等。同時(shí)，對考核制度也要進(jìn)行一些改革，通過提高平時(shí)成績權(quán)重，適當(dāng)減小閉卷考試難度。將成績因子分解為4部分：課堂表現(xiàn)、課外作業(yè)、課外實(shí)踐及期末閉卷考試，每種成績因子權(quán)重分別為0.2、0.1、0.1和0.6，期末總成績則為各因子加權(quán)和。

3）理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合。針對遙感課程的特點(diǎn)，進(jìn)一步突出教學(xué)的現(xiàn)實(shí)性與實(shí)踐性。依照以上章節(jié)安排，將不同的教學(xué)內(nèi)容分為理論教學(xué)為主與實(shí)踐教學(xué)為主，如圖2。需要說明的是，這里的實(shí)踐教學(xué)與教學(xué)實(shí)驗(yàn)不同，是一種學(xué)生重點(diǎn)參與的多樣化教學(xué)方式，包括課堂練習(xí)、上機(jī)實(shí)習(xí)等。

圖1 各專業(yè)遙感考試成績分布圖

圖2 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)設(shè)計(jì)

3.2 教學(xué)手段、方法的創(chuàng)新

1）理論教學(xué)中，實(shí)施多媒體課件+遙感數(shù)字圖像處理軟件+黑板教學(xué)法。多媒體教學(xué)有很多優(yōu)勢。以圖像形式顯示教學(xué)信息， 形象、直觀、生動，易于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)、求知欲，活躍學(xué)生思維。但是，單純多媒體教學(xué)仍存在“難以消化”等弊病，有必要將多媒體與傳統(tǒng)黑板教學(xué)相結(jié)合，將圖像以多媒體展示，公式推理及相關(guān)原理用粉筆在黑板上講解。遙感數(shù)字圖像處理軟件是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充，將剛剛講授的理論及方法用軟件直觀再現(xiàn)，既使得理論知識融會貫通，又極大地提高了學(xué)習(xí)興趣。

2）實(shí)施通俗語言教學(xué)法。應(yīng)注重使用通俗語言解釋遙感技術(shù)中涉及的專業(yè)術(shù)語。例如，為了說明“尺度”，可引入“不識廬山真面目，只緣身在此山中”。

3）問題式教學(xué)法。無論在上新課前回顧已學(xué)內(nèi)容，還是在上新課的過程中，巧設(shè)各種思考題，一方面活躍課堂氣氛，另一方面也讓同學(xué)們自己得出結(jié)論，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。如為了區(qū)分均值平滑與中值平滑在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，設(shè)立這樣一個(gè)問題：“如果照片上我的臉頰有一個(gè)黑點(diǎn)，該用哪種濾波方法效果最佳？”不僅幫助同學(xué)們靈活掌握空間濾波知識，同時(shí)感悟到圖像處理的用途。

4）引入全新的教學(xué)工具。第四章第一節(jié)光學(xué)原理與光學(xué)處理教學(xué)，均由北京師范大學(xué)開發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件“遙感原理”來完成。借助該教學(xué)工具自帶的聲音、圖像、動畫等，將色彩特性、顏色立體、色度圖、彩色相片的生成等理論知識形象生動地傳授給學(xué)生。

5）積極利用Internet網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)手段。除了利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提供的各種信息，解惑各類疑難知識外，在遙感教學(xué)中，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：開發(fā)網(wǎng)絡(luò)精品課程，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、師生交流，利用互聯(lián)網(wǎng)上的一些軟件工具實(shí)施在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、遙感影像庫等。

6）國內(nèi)外重大遙感事件貫穿教學(xué)始末。在教學(xué)中，需要時(shí)時(shí)關(guān)注國內(nèi)外遙感最新的發(fā)展動態(tài)，將一些重大的遙感事件貫穿于教學(xué)始末。例如，從嫦娥一號衛(wèi)星2007年10月24日成功發(fā)射，到11月20日開始傳回探測數(shù)據(jù)，再到11月26日北京航天飛行控制中心發(fā)布中國首次月球探測工程第一幅月面圖像。根據(jù)相關(guān)資料，將我國空間技術(shù)領(lǐng)域的新突破和中國衛(wèi)星技術(shù)的四大創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，取得了很好的教學(xué)效果。

3.3 積極開拓各種實(shí)踐教學(xué)

1）設(shè)置合理的課堂練習(xí)環(huán)節(jié)。有些遙感基礎(chǔ)知識實(shí)踐性非常強(qiáng)，僅靠聽課達(dá)不到教學(xué)效果，通過課堂練習(xí)，可以增強(qiáng)對知識的理解。例如，在學(xué)習(xí)中心投影像點(diǎn)位移規(guī)律之前，要求同學(xué)們繪制山頂和洼地在一中心投影像片上的投影位置。同學(xué)們利用剛學(xué)過的概念，不僅繪制了山頂與洼地的中心投影，同時(shí)總結(jié)了像點(diǎn)位移規(guī)律，提高了創(chuàng)新探索能力。

2）課外調(diào)繪實(shí)訓(xùn)與上機(jī)實(shí)習(xí)。遙感圖像目視解譯是各專業(yè)遙感應(yīng)用必不可少的一項(xiàng)基本技能。針對資環(huán)專業(yè)特點(diǎn)，選擇入手較容易的學(xué)校周圍航片進(jìn)行目視解譯實(shí)習(xí)，以小組為單位進(jìn)行。在室內(nèi)判讀基礎(chǔ)上組織課外調(diào)繪實(shí)訓(xùn)，使其了解目視解譯的方法及步驟。對于圖像的計(jì)算機(jī)解譯，因課時(shí)限制，一般在ERDAS、ENVI、ER Mapper等專業(yè)軟件環(huán)境下，選擇2課時(shí)進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類上機(jī)演練。目視解譯與計(jì)算機(jī)解譯的實(shí)訓(xùn)，使枯燥的遙感圖像解譯理論與形象震撼的實(shí)踐操作相結(jié)合，增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

3）組建遙感應(yīng)用興趣小組，提供展現(xiàn)實(shí)踐、科研能力舞臺。在講授完第四遙感圖像處理后，開始組建若干個(gè)遙感應(yīng)用小組。一般以6人為一組，按照第七章遙感應(yīng)用分組，如植被組、水體組等，同學(xué)們則根據(jù)個(gè)人興趣愛好自由選擇小組。小組組建后，在各組長的組織協(xié)調(diào)下，同學(xué)們在課外共同完成遙感應(yīng)用的選題、查找資料、結(jié)果輸出與分析等工作，并制作成果及課件等待課堂答辯。最后，授課教師對各小組進(jìn)行評分與總結(jié)。

4）指導(dǎo)大學(xué)生學(xué)術(shù)科研活動。在遙感應(yīng)用興趣小組基礎(chǔ)上，鼓勵同學(xué)們參加學(xué)?？蒲?、“挑戰(zhàn)杯”和GIS開發(fā)大賽等學(xué)術(shù)活動，培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新思維及解決實(shí)際問題的能力。

[1]潘竟虎,趙軍.“以學(xué)生發(fā)展為本”教育新理念背景下的高師遙感課程實(shí)踐教學(xué)改革初探[J].臨滄師范高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2008,17(3):48-51

[2]張彥麗,潘竟虎.《遙感技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)策略探究[J]. 地理教育, 2008 (3):73-74

[3]李禹,黃進(jìn),黃春琳，等. 遙感技術(shù)教學(xué)過程中的問題式教學(xué)[J]. 高等教育研究, 2009,26(4):38-40

[4]王冬梅,潘潔晨.高職《遙感技術(shù)應(yīng)用》項(xiàng)目課程教學(xué)的實(shí)踐與探索[J]. 北京測繪, 2011 (2):91-93

[5]張安定,衣華鵬,崔青春.《遙感原理》研究性教學(xué)的探索與實(shí)踐[J]. 測繪通報(bào), 2005(12):59-61

[6]郭朝霞.項(xiàng)目教學(xué)法在《遙感基礎(chǔ)與應(yīng)用》教學(xué)中的嘗試——以土地資源管理專業(yè)為例[J]. 武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005,17(3):77-79

[7]張飛,丁建麗.《遙感概論》精品課程教學(xué)探索與實(shí)踐[J].理工高教研究, 2009,28(5):116-118

[8]趙小風(fēng), 黃賢金, 陸汝成. 資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)教學(xué)改革探討[J]. 高等農(nóng)業(yè)教育, 2009, 7(7): 58-60

[9]劉秀英,熊建利.遙感課程教學(xué)改革淺析[J]. 中國科技信息,2012 (22):218-219