高校土地資源管理專業(yè)遙感課程教學(xué)改革

石淑芹　曹玉青　蔡為民　吳云青

摘要：為適應(yīng)培養(yǎng)實踐型、創(chuàng)新型人才需要，在分析高校土地資源管理專業(yè)遙感課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、增強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)、改進(jìn)教學(xué)環(huán)境等方面提出了具體的改革方案，旨在提高學(xué)生利用遙感技術(shù)解決土地科學(xué)領(lǐng)域問題的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：土地資源管理；遙感課程；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）17-0088-03

從1980年國家科委制訂遙感科技發(fā)展規(guī)劃以來，遙感信息技術(shù)逐步應(yīng)用于國家決策、土地資源調(diào)查、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害監(jiān)測、國防建設(shè)等各個領(lǐng)域，為人類認(rèn)識國土、開發(fā)資源、監(jiān)測環(huán)境、研究災(zāi)害以及分析全球變化提供了新的途徑。近年來，全國從事遙感的企事業(yè)單位發(fā)展勢頭迅猛，利用遙感技術(shù)開展科研及工程應(yīng)用類項目日益增多，各級測繪、土地、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利等相關(guān)企事業(yè)單位，對于遙感技術(shù)應(yīng)用及二次開發(fā)等人才結(jié)構(gòu)與人才素養(yǎng)的需求也在不斷快速增長。目前遙感專業(yè)的應(yīng)屆畢業(yè)生備受用人單位青睞，2015年本科應(yīng)屆生的就業(yè)率達(dá)到91.74%。此外，全國有120多所高等院校的農(nóng)學(xué)類、地理科學(xué)類、測繪類、土地資源管理類等專業(yè)均設(shè)置了與遙感相關(guān)的課程。隨著就業(yè)市場競爭日趨激烈，企事業(yè)單位致力于提高自身的技術(shù)與綜合水平，也不斷要求遙感技術(shù)人員需熟練掌握常用軟件信息處理技術(shù)（如Erdas，Envi、PCI及Matlab等），同時具備應(yīng)用和創(chuàng)新能力。因此迫切需要高校遙感課程向?qū)嵺`應(yīng)用和創(chuàng)新能力方向改革，以便滿足國家各個領(lǐng)域?qū)τ谶b感專業(yè)技術(shù)人才的需求。

一、土地資源管理類遙感課程教學(xué)存在的主要問題

遙感課程是高校土地資源管理專業(yè)本科生專業(yè)基礎(chǔ)課，致力于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)遙感圖像處理與應(yīng)用的基本理論與處理技術(shù)，熟練掌握圖像解譯與計算機(jī)分析的能力，能在國土、城建、農(nóng)業(yè)、房地產(chǎn)及相關(guān)領(lǐng)域從事土地調(diào)查與評價、土地利用規(guī)劃、地籍管理等領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人才。目前該課程的教學(xué)主要存在以下幾個方面的問題：

1.缺少與專業(yè)學(xué)科發(fā)展相融合、學(xué)生基礎(chǔ)相適應(yīng)、理論與實踐相結(jié)合的特色教材。目前，各高校沿用的理論教材中，陳述彭、趙英時及孫家抦主編的教材適合遙感專業(yè)，梅安新的遙感導(dǎo)論適合在非遙感專業(yè)中普及。近年來，相當(dāng)一部分土地資源管理專業(yè)教師借助遙感信息處理技術(shù)在全球變化、土地資源調(diào)查與評價、土地利用規(guī)劃、節(jié)約集約用地分析、土地整理與復(fù)墾、耕地保護(hù)、農(nóng)村居民點演變、宅基地退出機(jī)制、新型城鎮(zhèn)化、生態(tài)響應(yīng)機(jī)制等科研領(lǐng)域取得了良好進(jìn)展，但目前使用的教材在應(yīng)用方面的介紹尚沒有納入近年來的相關(guān)熱點與研究成果，沿用教材與本專業(yè)特色之間缺少銜接。

2.課程實踐方式單一，未能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性。遙感課程的主要特點在于理論與實踐高度結(jié)合，通過理論與實踐的結(jié)合可以使學(xué)生更好地掌握抽象的理論知識，并能夠較快地培養(yǎng)起軟件操作和實際應(yīng)用能力。由于學(xué)時所限，目前多數(shù)高校的遙感課程設(shè)置45學(xué)時，其中實踐課程15學(xué)時左右；理論教學(xué)內(nèi)容為實踐教學(xué)內(nèi)容的兩倍，實踐教學(xué)也以常規(guī)上機(jī)操作為主。遙感課程的實踐環(huán)節(jié)應(yīng)該同時包括上機(jī)操作和野外實地考察。通過一定課時的野外實踐，學(xué)生們可以更清楚地明了遙感圖像目視解譯與地物類別之間的內(nèi)在聯(lián)系。此外，遙感課程缺少與專業(yè)發(fā)展相結(jié)合的科研項目及實踐案例的講解與練習(xí)，使得學(xué)生大多停留在書本上理解知識點，即便學(xué)會了簡單的上機(jī)操作，也難以深入掌握理論知識并靈活運用到真實案例中，一定程度上抑制了學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。

3.實驗所用的遙感圖像數(shù)據(jù)不夠豐富，加大了實踐教學(xué)中圖像對比、融合及變化等分析的難度。部分高校購買了多種不同分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)并建立了影像數(shù)據(jù)庫。然而仍有一些學(xué)校的地學(xué)類專業(yè)缺少實驗科目所需要的遙感影像數(shù)據(jù)，大部分依舊采用地理空間數(shù)據(jù)云，USGS等網(wǎng)站的免費數(shù)據(jù)，這些免費遙感影像數(shù)據(jù)的精度達(dá)不到足夠的標(biāo)準(zhǔn)，難以讓學(xué)生充分認(rèn)識不同影像數(shù)據(jù)的特點及用途，不利于學(xué)生對于遙感圖像處理技術(shù)與方法的掌握。

綜上所述，遙感圖像處理在教學(xué)過程中需結(jié)合具體案例，從課程結(jié)構(gòu)、內(nèi)容體系、教學(xué)手段等方面進(jìn)行調(diào)整，使課本知識與實操緊密結(jié)合。同時，還可以通過安排學(xué)生們適當(dāng)學(xué)習(xí)相關(guān)的軟件二次開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新、自主學(xué)習(xí)與實際應(yīng)用能力。

二、遙感課程建設(shè)與改革探討

1.加強(qiáng)土地資源管理類遙感教材建設(shè)，更新遙感圖像處理與應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容體系。結(jié)合當(dāng)前社會對于遙感應(yīng)用領(lǐng)域人才需求進(jìn)一步更新教材，修訂完善教學(xué)大綱，開展基本原理教學(xué)內(nèi)容、體系和方法改革的討論和研究，編寫出版具有本專業(yè)特色的課程教材。教材可從緒論、理論基礎(chǔ)、應(yīng)用技術(shù)及實際應(yīng)用這四個部分編寫。緒論部分，在對遙感的基本概念、遙感系統(tǒng)進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外的熱點領(lǐng)域、方向、經(jīng)驗及成果展開敘述，并進(jìn)行對比分析，力求學(xué)生掌握遙感在土地資源管理領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢。理論基礎(chǔ)包括遙感的物理基礎(chǔ)（地物波譜原理；多光譜遙感、高光譜遙感、微波遙感數(shù)據(jù)的本質(zhì)區(qū)別）以及平臺概述與傳感器原理的介紹，通過問題引導(dǎo)及應(yīng)用舉例的方式，使學(xué)生熟悉地物電磁波譜特性并了解成像原理。應(yīng)用技術(shù)包括圖像預(yù)處理（圖像輻射校正、幾何校正、圖像增強(qiáng)及融合）、圖像目視解譯（目視解譯原理與方法、認(rèn)識圖像識別特征、遙感像片判讀）、圖像的計算機(jī)解譯（模式識別原理；監(jiān)督分類與非監(jiān)督分類；多種特征提取常用方法）及變化檢測四大部分，實習(xí)設(shè)計部分包括ENVI/ERDAS軟件在遙感圖像分類中的應(yīng)用、遙感與GIS、RS集成應(yīng)用等內(nèi)容。編寫教材時，應(yīng)注重各種方法的基本原理、特點、適用范圍等，強(qiáng)調(diào)掌握技術(shù)原理和方法及軟件實現(xiàn)手段。最后再將目前國內(nèi)外在土地資源管理領(lǐng)域的實際案例放進(jìn)遙感應(yīng)用章節(jié)中。

2.實施多樣化理論教學(xué)方式，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高理論教學(xué)效果?；A(chǔ)知識教學(xué)時，教師們應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)習(xí)慣，通過多媒體教學(xué)、互動式教學(xué)、課堂討論等多樣化理論教學(xué)方式的交叉使用，調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的實操能力，并構(gòu)建起一種師生良性互動的有效機(jī)制。加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)方法的關(guān)注與指導(dǎo)。在理論學(xué)習(xí)中引導(dǎo)學(xué)生自主思考，為學(xué)生營造有利于其自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)的課堂氛圍，提供生動而具體的材料，培養(yǎng)起學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生帶著興趣主動參與到課堂教學(xué)中去。新型的課堂教學(xué)應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生間的互動，可以給學(xué)生小組一定的時間就某個有價值的關(guān)鍵問題進(jìn)行討論，并在課堂上有各小組代表進(jìn)行交流，在積極與他人互動討論中加深對知識的理解。教師在此過程中主要扮演活動指導(dǎo)者的角色，同時也是活動平等的參與者，為遇到難點的學(xué)生提供幫助與建議。教改應(yīng)倡導(dǎo)一種“自主學(xué)習(xí)課堂”的教學(xué)模式，該模式下理想化的學(xué)生參與課程流程應(yīng)是“在預(yù)習(xí)中提出疑問—在交流中自主探究—在教師講解中反饋問題—在得出結(jié)論后重新消化知識”。在理論教學(xué)完成后，再對主要知識點進(jìn)行串講，并分析其中存在的問題及將來的解決土建，從而讓整個教學(xué)體系趨于完整，教學(xué)過程有的放矢。

3.增加上機(jī)實踐與野外實踐環(huán)節(jié)，促進(jìn)教學(xué)與科研的結(jié)合，實現(xiàn)理論與實際的對接。為了提高學(xué)生實操能力，實踐課程的安排應(yīng)遵循從簡單到復(fù)雜的原則，在遙感課程課堂教學(xué)中，穿插一定課時的上機(jī)操作與野外實踐課程，遙感數(shù)字圖像處理涉及的原理和算法很多，因此上機(jī)實踐環(huán)節(jié)需要教師將課堂教學(xué)中的理論知識與上機(jī)實驗教學(xué)中的軟件操作緊密結(jié)合，使學(xué)生真正理解并熟練掌握遙感圖像處理的重要功能。需要與課題講授的內(nèi)容相穿插的實踐操作部分包括：輻射校正與幾何矯正、圖像增強(qiáng)處理、目視解譯、計算機(jī)分類以及圖像變化檢測。實驗課通常使用Erdas或ENVI軟件作為平臺，并采用AVHRR、MODIS、TM、SPOT、QuickBird等多種分辨率的影像作為實驗數(shù)據(jù)，對應(yīng)不同的理論模塊逐一進(jìn)行各項實驗內(nèi)容的演示與操作，學(xué)生們在教師引導(dǎo)下完成實驗內(nèi)容，并及時收集學(xué)生們的實驗結(jié)果，了解學(xué)生對于實驗內(nèi)容的掌握程度，并及時其中存在的問題予以說明，為下一輪實驗教學(xué)總結(jié)經(jīng)驗。實踐表明，學(xué)生們參與上機(jī)操作的意愿較高，對于實驗過程中遇到的問題能夠及時向教師反饋，實驗效果良好。這種理論知識和實驗內(nèi)容相互交叉、反饋式學(xué)習(xí)的方法提高了學(xué)生們對于遙感圖像處理軟件的操作水平。

野外實踐教學(xué)重在培養(yǎng)學(xué)生正確認(rèn)識不同地物的反射光譜特征及其差異，幫助學(xué)生掌握地理學(xué)、土地資源學(xué)、地貌學(xué)、城市規(guī)劃等相關(guān)課程的原理，培養(yǎng)學(xué)生野外發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，掌握對考察地區(qū)的地理位置、自然條件、經(jīng)濟(jì)區(qū)位、地形地貌等內(nèi)容的綜合考察流程與方法，滿足現(xiàn)階段土地資源管理專業(yè)遙感課程、土壤地理學(xué)課程、地貌學(xué)課程等實踐教學(xué)的需要教學(xué)與科研需要。

在制訂野外實踐教學(xué)計劃時，要正確處理好理論教學(xué)、上機(jī)實踐與野外實踐教學(xué)之間的關(guān)系，將野外實踐教學(xué)作為遙感圖像處理課程中的有機(jī)部分予以統(tǒng)籌安排，制定相應(yīng)的野外實踐教學(xué)計劃，編寫野外實踐教學(xué)大綱，切實提高野外實踐教學(xué)的質(zhì)量與效率。

4.改進(jìn)教學(xué)環(huán)境資源，加大軟硬件的投資，進(jìn)一步完善師資隊伍建設(shè)。由于受到實驗教學(xué)條件和師資等因素的限制，遙感專業(yè)舊有的傳統(tǒng)教學(xué)模式與實踐課已不能滿足當(dāng)前教學(xué)發(fā)展的需要。因此教學(xué)環(huán)境的更新建設(shè)將是教學(xué)改革的新重點，也會成為傳統(tǒng)教學(xué)的有力補(bǔ)充。具體來看，教學(xué)環(huán)境的改革應(yīng)主要集中在加大軟硬件的投資建設(shè)與加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)兩個方面。軟硬件條件的好壞是取得良好教學(xué)效果的基礎(chǔ)，對于優(yōu)化教學(xué)設(shè)施與環(huán)境，提高學(xué)生實踐操作的興趣及重視程度都起著至關(guān)重要的作用。因此，學(xué)校應(yīng)重視遙感圖像處理專業(yè)實驗室的建設(shè)，配備大容量、高性能的計算機(jī)硬件以及Erdas、ENVI、Arcgis、PCI等專業(yè)處理軟件，為實踐教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。另外，部分院校土地資源管理專業(yè)缺少遙感精品課程，可以通過盡快組織精品課程申報與建設(shè)，整合土地資源管理專業(yè)實驗室的課件資料、教師隊伍、遙感數(shù)據(jù)、科研成果、實際案例及硬件設(shè)施等各項資源，搭建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，推廣發(fā)展網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，保證教師與學(xué)生之間及時有效地進(jìn)行信息交流和共享，大大提高教學(xué)效率。

對任何課程來說，師資隊伍關(guān)系著教學(xué)改革成敗以及教學(xué)效果的好壞。學(xué)校應(yīng)提高教師的準(zhǔn)入門檻，一線教師應(yīng)達(dá)到研究方向緊跟學(xué)科前沿，授課方面不枯燥乏味，授課過程中能與學(xué)生積極互動，對實踐課中出現(xiàn)的問題能夠快速解決等基本條件。學(xué)校還應(yīng)努力提高在職教師的專業(yè)知識水平，秉持“請進(jìn)來、走出去”的工作思路，為教師參與科研項目提供更多的機(jī)會，以期拓展教師培訓(xùn)渠道，為課程改革提供支持，提高本課程教學(xué)隊伍的整體水平，形成一流的教師團(tuán)隊。除此以外，可以繼續(xù)加強(qiáng)教研教改的研究，通過教改促進(jìn)教學(xué)水平的提高，提高教學(xué)質(zhì)量，深化教育教學(xué)改革。還應(yīng)加強(qiáng)科研與教學(xué)的相互促進(jìn)，并引導(dǎo)學(xué)生開展大學(xué)生創(chuàng)新課題申報，使學(xué)生以小組團(tuán)隊方式共同研究土地資源管理領(lǐng)域的熱點問題，達(dá)到以項目促學(xué)習(xí)的目標(biāo)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力。

三、總結(jié)

遙感圖像處理是當(dāng)前國土資源、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域的重要應(yīng)用技術(shù)之一。在新技術(shù)日新月異的今天，航天技術(shù)的快速發(fā)展為遙感發(fā)展與應(yīng)用帶來了難得的黃金階段，遙感業(yè)務(wù)所服務(wù)的對象也因此不斷得到擴(kuò)展。遙感課程作為時下最熱門的學(xué)科之一，各大高校應(yīng)更新教學(xué)手段與方法，致力于培養(yǎng)適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需要的遙感專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用人才。高校遙感課程教學(xué)改革應(yīng)立足于常年教學(xué)經(jīng)驗與科研成果，結(jié)合院校的專業(yè)特點，針對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方式進(jìn)行探索。我們應(yīng)對傳統(tǒng)理論與實踐教學(xué)脫節(jié)的教學(xué)方式予以改進(jìn)，通過課堂教學(xué)、上機(jī)操作與野外實驗教學(xué)有機(jī)結(jié)合、相互交叉、及時反饋的方式指導(dǎo)學(xué)生掌握理論知識與操作技能；采用教學(xué)傳授與科學(xué)研究聯(lián)合培養(yǎng)的模式，指導(dǎo)學(xué)生參與具體的科研與實驗項目，使學(xué)生能具備一定的程序開發(fā)素養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新能力。在未來的教學(xué)實踐中，遙感課程的教學(xué)將不斷予以調(diào)整與完善，豐富教學(xué)手段，適應(yīng)遙感學(xué)科的發(fā)展，并能夠基于當(dāng)前社會與市場對遙感技術(shù)人才的需求，不斷為社會培養(yǎng)理論知識與實踐能力都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的全面型人才。

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