高等院校遙感課程教學(xué)探析

劉秀英++熊建利

摘要 大學(xué)專業(yè)課程各教學(xué)環(huán)節(jié)的深入探索和分析對(duì)于本科教學(xué)質(zhì)量的提高非常重要。本文針對(duì)資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)的遙感課程，從教材的選取、教學(xué)內(nèi)容的取舍及講解的詳略程度、PPT教學(xué)與學(xué)生為主體參與教學(xué)相結(jié)合、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)增設(shè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4個(gè)方面進(jìn)行了深入的分析和探討，旨在增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣，提高學(xué)生掌握遙感技術(shù)解決環(huán)境問(wèn)題的能力，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞 高等院校；遙感課程；教學(xué)；教材；教學(xué)方法；實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào) G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）07-0288-02

遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起并迅速發(fā)展起來(lái)的一門綜合性探測(cè)技術(shù)，它是建立在現(xiàn)代物理學(xué)（光學(xué)、紅外線技術(shù)、微波技術(shù)、激光技術(shù)、全息技術(shù)等）、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)學(xué)方法和地學(xué)規(guī)律基礎(chǔ)之上的一門新興科學(xué)技術(shù)[1]。遙感是現(xiàn)代空間信息獲取與更新最重要的技術(shù)手段之一，已被廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、地球科學(xué)、國(guó)土、城市建設(shè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境、氣象、海洋等諸多政府部門和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域[2-3]。隨著遙感技術(shù)越來(lái)越廣泛而深入的應(yīng)用，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)各高等院校紛紛開(kāi)設(shè)相關(guān)專業(yè)和課程[4]，引導(dǎo)學(xué)生利用遙感技術(shù)解決自身專業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)問(wèn)題[5]。資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)了遙感概論課程，作為一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，該課程的內(nèi)容在本專業(yè)其他課程上均有涉及或應(yīng)用，比如土地利用規(guī)劃學(xué)、土壤地理學(xué)、地理信息系統(tǒng)、普通地質(zhì)學(xué)等[6]，本課程的學(xué)習(xí)效果直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)乃至學(xué)生將來(lái)的就業(yè)，其重要性不言而喻。但是在課時(shí)有限、教學(xué)資源相對(duì)短缺的情況下，如何教好并讓學(xué)生學(xué)好這樣一門理論性和技術(shù)性都很強(qiáng)的課程，需要對(duì)教學(xué)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行探析。

1 遙感課程教學(xué)探析

1.1 教材選擇

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，遙感作為一門新興的科學(xué)得到快速發(fā)展。目前，有關(guān)遙感方面的教材很多，但是各類教材內(nèi)容和重點(diǎn)各具特色，又各有其局限性，并且由于出版周期等的限制，其內(nèi)容始終與最新的遙感衛(wèi)星發(fā)展有一定的差距[7]。本專業(yè)一直選擇《遙感導(dǎo)論》[8]作為教材進(jìn)行講授，該教材是由高教出版社出版的面向21世紀(jì)課程教材。但是該教材自出版后并未再版，因而存在對(duì)實(shí)際應(yīng)用和學(xué)術(shù)前沿關(guān)注不夠的弊端，故根據(jù)資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生的就業(yè)領(lǐng)域精選了幾本輔助教材，并整合教材內(nèi)容進(jìn)行講授。輔助教材選擇的是《高光譜遙感-原理、技術(shù)與應(yīng)用》[9]《環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)與應(yīng)用》[10]《遙感基礎(chǔ)與應(yīng)用》[11]等。最新出版的教材《遙感原理與應(yīng)用》[12]讀者評(píng)價(jià)很高，也可以作為輔助教材。以上教材與專著的出版時(shí)間相對(duì)較晚，基本涵蓋了遙感技術(shù)的最新發(fā)展及應(yīng)用的最新領(lǐng)域，并結(jié)合了資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)主講教材起到了有益的補(bǔ)充。當(dāng)然備課時(shí)還需要到相關(guān)網(wǎng)站查閱最新的參考信息，了解遙感衛(wèi)星的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)[7]。

1.2 教學(xué)內(nèi)容

資源環(huán)境專業(yè)并沒(méi)有設(shè)置很多關(guān)于計(jì)算機(jī)知識(shí)、測(cè)繪知識(shí)以及空間科學(xué)、信息科學(xué)等方面內(nèi)容的課程，這就給遙感課程的教學(xué)帶來(lái)相當(dāng)大的困難[13]。資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)遙感課程的目的主要是要求學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)該門課程能夠掌握遙感基礎(chǔ)知識(shí)，并學(xué)會(huì)將這一先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于資源環(huán)境領(lǐng)域，比如資源調(diào)查與環(huán)境監(jiān)測(cè)等。因此，根據(jù)遙感課程教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的實(shí)際情況，對(duì)涉及較多物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、測(cè)繪和空間科學(xué)的電磁輻射、遙感成像原理及圖像處理的各種算法等純理論的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)化、精講。而對(duì)于學(xué)生感興趣，并與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合緊密的資源環(huán)境遙感專題應(yīng)用方面的內(nèi)容適當(dāng)增加課時(shí)，結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行剖析，將理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合進(jìn)行詳細(xì)講解，并進(jìn)行實(shí)時(shí)演示，讓學(xué)生掌握遙感技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的流程，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，并為后續(xù)遙感實(shí)驗(yàn)課程的順利開(kāi)設(shè)做鋪墊。比如講解土地利用遙感監(jiān)測(cè)專題時(shí)可以結(jié)合科研課題，以洛陽(yáng)市的土地利用遙感監(jiān)測(cè)為案例，從數(shù)據(jù)收集、資料整理、技術(shù)路線與方法、結(jié)果分析幾個(gè)方面進(jìn)行講解和演示，讓學(xué)生對(duì)于遙感圖像處理方法及信息提取，比如幾何精校正、波段組合、增強(qiáng)處理、圖像融合、圖像分類等有進(jìn)一步的了解，并對(duì)前期所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，對(duì)于遙感技術(shù)的專題應(yīng)用有切身體會(huì)，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.3 教學(xué)方法

作為現(xiàn)代教學(xué)方法之一的多媒體教學(xué)法，具有信息容量大、表現(xiàn)形式多樣、圖文并茂、聲像并舉、直觀明了等傳統(tǒng)板書無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)[6]。但是，教學(xué)過(guò)程中存在教師過(guò)分依賴多媒體教學(xué)的情況，比如將教材內(nèi)容原版搬至PPT，沒(méi)有進(jìn)行取舍，然后教師對(duì)著PPT進(jìn)行“滿堂灌”式的講授；而學(xué)生在教師這種方式的教導(dǎo)下，被動(dòng)地接收，缺乏思考，存在教學(xué)內(nèi)容難以被消化、吸收的現(xiàn)象。要改變教師“眉飛色舞滿堂灌”、學(xué)生“呆若木雞聽(tīng)”的現(xiàn)狀，就必須在利用課件教學(xué)時(shí)，創(chuàng)造性地運(yùn)用教師與學(xué)生“雙向互動(dòng)式”和“討論式”的教學(xué)法，設(shè)法讓學(xué)生參與教學(xué)過(guò)程，發(fā)揮其主體性作用[14]。比如進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理內(nèi)容講解之前，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行分組，課后以小組為單位通過(guò)教師提供的網(wǎng)站免費(fèi)下載學(xué)?；蛘咂渌煜^(qū)域的遙感圖像，然后查閱資料以多種增強(qiáng)方法對(duì)同一遙感圖像進(jìn)行處理，比較各種增強(qiáng)處理后遙感圖像的變化及特征，并進(jìn)行總結(jié)，準(zhǔn)備好PPT課堂匯報(bào)和討論。在教師課堂講解“圖像增強(qiáng)處理”內(nèi)容時(shí)，可以選擇一組制作美觀且內(nèi)容較全面的PPT由學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)匯報(bào)，然后全班學(xué)生和教師一起參與討論，之后教師總結(jié)存在的問(wèn)題，有針對(duì)性地進(jìn)行詳細(xì)分析、講解，這樣不但調(diào)動(dòng)了學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的能動(dòng)性，也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主動(dòng)性，并且通過(guò)學(xué)生自己查閱資料解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)過(guò)程，最終的教學(xué)效果遠(yuǎn)優(yōu)于被動(dòng)式接收知識(shí)。

1.4 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不但是遙感課程教學(xué)的重要組成部分，而且是學(xué)生實(shí)踐技能培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[15]。目前，國(guó)內(nèi)缺乏普適性較強(qiáng)的遙感上機(jī)實(shí)驗(yàn)課程教材，這是各大院校遙感課程教師普遍的感覺(jué)，因而各大院校使用的實(shí)驗(yàn)教材多為自編[16]。資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教材是教師根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件、學(xué)生的實(shí)際情況自編的。對(duì)于驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，教師只需要將必要的步驟在實(shí)驗(yàn)教材中體現(xiàn)出來(lái)，而沒(méi)必要將每一個(gè)步驟細(xì)化，這樣實(shí)驗(yàn)教程既起到了提綱挈領(lǐng)的作用，也給學(xué)生提供了思考的余地。實(shí)驗(yàn)課設(shè)置的時(shí)間最好在理論課講授完之后的1～2周進(jìn)行，這樣學(xué)生既可以對(duì)上課講授的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，又可以通過(guò)上機(jī)操作對(duì)遙感圖像處理過(guò)程加深理解。最后必須增設(shè)一個(gè)綜合性專題實(shí)驗(yàn)，將遙感預(yù)處理、增強(qiáng)處理、分類及野外調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)解譯、專題制圖等知識(shí)串聯(lián)起來(lái)。鼓勵(lì)學(xué)生課外查找資料，自己確定具體的專題實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后在教師的輔導(dǎo)和各小組成員通力合作下完成資料的收集、技術(shù)路線和方法的確定、野外調(diào)查和解譯、專題圖的制作。通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)的完成，學(xué)生不但對(duì)所學(xué)的遙感知識(shí)有了更多的了解和理解，而且可以掌握遙感技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的流程。最后，教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給予中肯的評(píng)價(jià)與鼓勵(lì)。

2 結(jié)語(yǔ)

遙感是一門涉及多學(xué)科知識(shí)的綜合性課程，其理論性、技術(shù)性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。本文僅對(duì)資源環(huán)境科學(xué)專業(yè)遙感課程教學(xué)的4個(gè)核心環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入的探討，對(duì)于本課程的教學(xué)方法今后還將繼續(xù)在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，以便進(jìn)一步提高學(xué)生的積極主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

3 參考文獻(xiàn)

[1] 周廷剛，何勇，楊華，等.遙感原理與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2016.

[2] 湯國(guó)安，張友順，劉詠梅，等.遙感數(shù)字圖像處理[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[3] 秦文俊.《遙感圖像處理》課程教學(xué)在地理學(xué)專業(yè)中的探索與實(shí)踐[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2007，30（6）：45-48.

[4] 陳述彭，趙英時(shí).遙感地學(xué)分析[M].北京：測(cè)繪科學(xué)出版社，1989.

[5] 劉繼琳，萬(wàn)幼川，馬吉平，等.遙感系列課程輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26（3）：78-80.

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

[7] 陳星彤，童潔，劉春紅.遙感原理在測(cè)繪專業(yè)教學(xué)改革探索[J].礦山測(cè)量，2008（2）：79-80.

[8] 梅安新.遙感導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，2001.

[9] 童慶禧，張兵，鄭蘭芬.高光譜遙感-原理、技術(shù)與應(yīng)用[M].1版.北京：高等教育出版社，2006.

[10] 王文杰，蔣衛(wèi)國(guó)，王維，等.環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)與應(yīng)用[M].1版.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2011.

[11] 鄧良基.遙感基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2009.

[12] 周廷剛.遙感原理與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2016.

[13] 鄧榮鑫.資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)《遙感》課程教學(xué)探討[J].地理空間信息，2013，11（1）：156-157.

[14] 林卉，胡晉山.《遙感原理及應(yīng)用》課程開(kāi)展雙語(yǔ)教學(xué)的體會(huì)與思考[J].海洋測(cè)繪，2005，25（1）：76-78.

[15] 張飛，買買提·沙吾提，丁建麗.《遙感概論》精品課程的“教學(xué)與科研互動(dòng)模式”探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（3）：174.

[16] 張運(yùn).遙感實(shí)踐課程教學(xué)內(nèi)容與方法改革探索[J].科技信息，2011（12）：512-513.