基于成果導向的地方應用型本科院校遙感課程教學改革實踐

郭孝玉 劉健 李增祿 李樹生

摘 要：為了適應地方應用本科院校在轉型發(fā)展中辦學需求，在分析遙感課程教學改革理論依據(jù)，闡述遙感課程教學存在問題，提出提升教學質(zhì)量的對策，提出以成果導向為目標的教學改革思路：反向設計、正向實施，重構遙感課程體系、教學全程化融合、完善目標考核制度等。教學改革成果可為資源環(huán)境專業(yè)培養(yǎng)方案制定提供參考借鑒。

關鍵詞：遙感；成果導向；教改；應用型人才

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）11-0140-04

Abstract： In order to adapt to transformation and development for local application-oriented undergraduate colleges， we analysis the educational reform theory basis for remote sensing course teaching， points out the existing problems， poses the solutions to improve the teaching quality and puts forward teaching reform base on outcomes-based education： reverse design， forward implementation， the reconstruction of the knowledge system of curriculum， comprehensive integration of teaching， perfection of target assessment system. The results of teaching reform can provide references for the formulation of training programs for resources and environment majors.

Keywords： remote sensing； outcome-based education； educational reform； applied talent

遙感在資源環(huán)境觀測研究發(fā)揮重要作用，作為新興的交叉應用性科學，最早民用于氣象預報，現(xiàn)在廣泛應用于林業(yè)、農(nóng)業(yè)、災害評估、國土資源、城市規(guī)劃等領域的科學決策[1，2]。遙感影像作為地理空間信息獲取的主要形式，可快速、大面積獲得資源環(huán)境各種要素的時空信息采集、評估[3]。普通地方本科高校向應用型轉過程中，需重構課專業(yè)程體系、建立課程地圖，改革教學模式、優(yōu)化課程模塊，加強實踐教學，培養(yǎng)專業(yè)應用型人才。遙感課程作為資源環(huán)境科學核心專業(yè)課，傳統(tǒng)的遙感課程教學模式已經(jīng)很難適應應用型人才培養(yǎng)的需求，因此，亟待探索符合資源環(huán)境科學專業(yè)遙感課程改革模式，對遙感課程理論、實踐等方面進行課程優(yōu)化配置。筆者針對三明學院資源環(huán)境科學專業(yè)遙感教學存在的問題，提出教學改革對策與思路，可供相關地方應用型本科院校參考。

一、課程教學改革的理論依據(jù)

依據(jù)教育部《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》中提出 “人才培養(yǎng)模式改革不斷深化，自主、合作、探究的學習方式與啟發(fā)、討論、參與的教學方式不斷推廣，育人的針對性、實效性進一步增強”、“研究提出各學段學生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學生應具備的適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力”等要求，教學改革主要依據(jù)以下幾個方面：1. 學習效率金字塔理論（Cone of Learning），開發(fā)在線課程，混合教學等[4]；2.教育目標金字塔分類：記憶、理解、 應用、 分析、評估、創(chuàng)新，想要達到越高階的教育目標，理論基礎就要扎實，重點培養(yǎng)在應用與分析能力[5]；3. 學習動機激發(fā)理論，課堂組織教學活動應依據(jù)學生學習的狀態(tài)進行教學策略調(diào)整，依據(jù)“認知發(fā)現(xiàn)理論”、“建主義的學習理論”，學習最好的動機是發(fā)現(xiàn)所學材料的興趣，學習也是認知結構的重組過程。所以在遙感教學中，以生活中環(huán)境污染、三農(nóng)、城市執(zhí)法等熱點問題為導向，以學習者為主體，教師的指導提前，用探索法、發(fā)現(xiàn)法要求學生主動收集有關信息并分析，培養(yǎng)學習者在真實情景中進行問題解決，即采用項目任務驅動法教學，開展“真題真做”實驗。

二、遙感教學存在的問題與對策

傳統(tǒng)課堂教學主要是以“教師主講+學生被動聽”滿堂灌式教學，教學效果比較差由于培養(yǎng)對象的專業(yè)、教學支撐條件及師資條件的不同，需分析原因、因地制宜、分類施策，目前課程的教學主要存在以下幾個方面的問題。

（一）教學中存在的問題

1. 課程知識結構不合理、學習動力不足低

“遙感”是一門多學科交叉綜合應用型的一門課程，原有資源環(huán)境科學專業(yè)培養(yǎng)方案在課程結構上偏重環(huán)境工程方面的專業(yè)基礎課，專業(yè)課程設置上沒有遙感相關基礎課，如地球資源環(huán)境要素認識的《自然地理學》、涉及各種算法應用與比較《數(shù)字圖像處理》，《測量學》或《地圖制圖學》等，遙感的物理基礎是電磁波原理，但《大學物理》課中“電磁波”這一章節(jié)沒有講授。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學生在學習遙感這門新課時普遍認為難，主要是因為遙感圖像處理很多涉及的算法、原理，內(nèi)容比較抽象，不易理解。學生差異明顯，文理科生均勻、多數(shù)學生中西部地區(qū)學生；很難調(diào)動學生開展討論式教學，缺乏學習的主動性和自覺性，多數(shù)男生自主學習能力弱、學習動力不足，多數(shù)女生對空間抽象理解能力相對較弱。

2. 沒有適合的應用型教材

適宜的應用型人才培養(yǎng)的教學教材缺乏。很多遙感概念、原理等理論教學比較抽象，遙感教學是一門實踐性很強的教學活動，但很多教材要么是純理論課，要么純實驗教程，理論與實驗配套的教材非常少。如陳述彭1990年編著的《遙感地學分析》，針對自然資源分析應用，王橋2006年編著的《環(huán)境遙感》，這些內(nèi)容較早，遙感技術更新日新月異，很多內(nèi)容比較陳舊。目前選擇教材有尹占娥主編寫的《現(xiàn)代遙感導論》，內(nèi)容比較豐富，涉及遙感的原理、方法及應用，但應用型不強，以及孫家炳主編的《遙感原理與方法》，內(nèi)容層次清晰、原理介紹比較深，書中很多數(shù)學公式推理較難理解，涉及資源環(huán)境監(jiān)測方面應用具體案例少。

3. 遙感課時少，實踐能力培養(yǎng)弱

培養(yǎng)學生利用遙感技術解決資源、環(huán)境監(jiān)測問題，加強實踐能力培養(yǎng)是應用型人才培養(yǎng)的關鍵。2015年之前資源環(huán)境科學專業(yè)中培養(yǎng)方案將《遙感概論》作為專業(yè)選修課，學時為48學時，理論32學時、實踐16學時；為了加強實踐教學，2016年調(diào)整培養(yǎng)方案后總學時不變，實踐課占32學時。理論課重點講解經(jīng)典內(nèi)容、原理與方法，采用“在線學習+課堂討論” 翻轉混合式教學，提高教學效果。

4. 師資力量單薄

教學質(zhì)量的高低很大程度上取決于教師隊伍的能力建設，但很多地方新建本科院校的師資力量相對薄弱、缺乏團隊，教師的授課任務也比較重，很多情況是一位老師獨立授課2～3門專業(yè)課。地方本科院校遙感教學的教師往往來自研究林業(yè)、農(nóng)業(yè)、測繪等資源監(jiān)測背景的博士，研究往往各有側重點，很難利用身邊的研究案例反哺教學，有些案例講授時缺乏“自信度”、“親身感”。

（二）教學改革對策

1. 激發(fā)學生興趣

因此，課堂教學改革與設計上要注意：（1）要排解學生畏難情緒，利用學生的容易理解的案例進行教學；（2）利用圖形、圖像、甚至動畫視頻演示等講解遙感的相關原理、方法。（3）形象化的語言便于學生理解，如在介紹遙感概念時，采集目標圖像的過程，用人的眼睛比喻遙感傳感器。

2. 完善教學支撐條件

由于遙感影像處理軟件購買成本高、更新快，對計算機性能要求高，需加大資金投入，與虛擬仿真教學平臺共建遙感實驗室，建立實踐教學素材庫、實驗考查試題庫、教學視頻庫等，利用網(wǎng)絡資源平臺優(yōu)化教學環(huán)境。如針對難點、重點的遙感原理、方法方面的知識，制作介紹遙感原理的動畫、或錄制實踐教學視頻，如講解遙感物理學基礎原理方面，學生對看不到、摸不著的“電磁波”缺乏認知，內(nèi)容比較抽象，通過動畫比“文字+圖片”能達到更好的教學效果；如介紹遙感的物理學基礎過程，開發(fā)一些典型遙感信息采集過程的動畫，能夠更好展示遙感的整個信息采集過程。建立教學實驗數(shù)據(jù)庫，有效利用免費的遙感數(shù)據(jù)，購買一批學校所在城市的多光譜、高空間解析度的遙感數(shù)據(jù)用于圖像判讀與目視解譯等，增加學生做實驗項目的貼近感。另外利用“實物”展示能提高學生的注意力，比如介紹光學遙感（即可見光成像遙感），借用智能手機進行拍照采集圖像說明遙感的過程（漆黑的空間里，沒有閃關燈就不能獲取圖像、對象）；介紹熱輻射遙感時，用“紅外線額溫槍耳溫槍溫度計”說明熱紅外的機理，用X片影像成像原理說明電磁波與“目標物”的相互作用關系等。

3. 加強實踐能力培養(yǎng)

實踐課以案例教學法、項目任務驅動法進行講授，提前布置任務后讓學生提前練習，課堂上在線考核測試軟件操作解決實際問題的能力；增加“3S技術”綜合實習，“遙感技術應用”、“GIS技術應用”與《環(huán)境監(jiān)測》、《環(huán)境規(guī)劃》等專業(yè)課融合，利用遙感、地理信息系統(tǒng)技術開展大綜合實習項目。通過科研平臺，以項目化形式加強學生課程結束后的培養(yǎng)；通過遙感與GIS“大賽”培養(yǎng)學生解決實際問題的創(chuàng)新能力。完善實踐教學體系，以問題導向的案例教學法、任務驅動的項目模塊化教學、以“技能競賽+畢業(yè)設計”的實驗創(chuàng)新。

4. 加快“內(nèi)培外引”人才機制

教師隊伍亟待加強建設，一方面是授課老師“走出去”與相關院校交流學習，培養(yǎng)“雙師型”人才，吸取優(yōu)秀典型的案例，通過教學研究提高教學質(zhì)量；積極爭取科研項目，讓學生參與真實課題，通過科研項目反哺教學。另一方面是“請進來”， 結合“產(chǎn)業(yè)學院”、“一課雙師”制度吸取企事業(yè)優(yōu)秀人才到高校給大學生授課，在實驗項目開展中提高“真題真做”的比例。近年來，與福建大學、福建農(nóng)林大學等高校合作，通過兼職碩士生導師，融入?yún)^(qū)域遙感研究團隊，加強師資隊伍能力建設，為應用型專業(yè)型碩士點建設提供經(jīng)驗。

三、遙感課程教學改革實踐

遙感技術應用課程針對資源環(huán)境專業(yè)培養(yǎng)方案基礎與現(xiàn)狀，確定課程改革的主要思路：“以學生為中心”的教育理念，激發(fā)學生的好奇心、興趣，培養(yǎng)學生自助學習能力；以生為本、分類指導，構建以能力培養(yǎng)的課程體系；以產(chǎn)出導向（Outcomes-based Education，OBE）為目標充分調(diào)動學生積極性，充分思考組織教學活動后學生最后“學到了什么、學會了什么、學好了什么”作為中心；優(yōu)化遙感課程學習地圖，將遙感技術與《環(huán)境監(jiān)測》、《環(huán)境規(guī)劃》等專業(yè)課需求融合，探索綜合實踐教學模式，注重對學生實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（一）遙感課程教學內(nèi)容重構

理論教學內(nèi)容僅僅圍繞為實踐教學服務，依據(jù)遙感課程教學需求，通過相關選修課方式讓基礎差的學生補修“前課”，明確需理解地理測繪基礎知識、圖像處理基礎，將電磁波納入《大學物理》課程的教學內(nèi)容。以問題為導向，對遙感課程知識體系進行全面梳理，重點講授核心內(nèi)容和關鍵解決問題，構建一個突出應用能力的理論教學體系，見表1。

（二）教學全程化融入

依據(jù)構建主義理論，以實踐能力培養(yǎng)為目標導向，采用全程化的教學培養(yǎng)模式，改變傳統(tǒng)遙感教學“一學期制”，遙感教學融合資源環(huán)境全程化設計見表2，主要涉及《專業(yè)課導論》介紹遙感技術基本原理及應用，《資源學科》、《環(huán)境科學概論》等遙感技術及應用專業(yè)基礎課，《遙感技術應用》、《地理信息系統(tǒng)》等空間信息采集、管理、制圖等遙感技術核心課，面向《環(huán)境監(jiān)測》《環(huán)境規(guī)劃》等專業(yè)課資源、環(huán)境遙感監(jiān)測評價需求，通過綜合實習提升工程化應用能力。

（三）課程考核多樣化

完善考核方式，采用階段性與終期性考核相結合的考核評價體系。為了避免傳統(tǒng)期末“一張試卷”考核方式，減少學生為了考試而“期末突擊背誦知識點”學習的行為，增加階段性考核，引入超星網(wǎng)絡課程學習平臺，將教學視頻庫定期開發(fā)給學生學習，將課程學習情況痕跡化管理，建立過程化考核實驗項目。過程考核實驗項目優(yōu)良率在75%以上者，可以參加終期考試。課程考核權重設置為過程階段考核占40%（階段性實驗項目）、終期考核占60%（其中理論考試試卷占60%+上機實驗操作技能40%），理論考試以主要考查對遙感原理、方法及具體應用的分析問題、解決問題等，上機實驗操作在有限的時間內(nèi)完成一道綜合題目，考察學生對基本技能的熟練掌握程度。完善激勵政策，引導學生參加創(chuàng)新班、競賽小組等“第二課堂”實踐活動，建立科研創(chuàng)新實踐第二課程認證附加分。

四、結束語

遙感是當前國土資源、環(huán)境監(jiān)測、災害預警等領域的重要應用技術之一，隨著空間技術快速發(fā)展，遙感所服務的對象不斷得到擴展[6]。在應用型本科高校轉型發(fā)展過程，以提高教學質(zhì)量為宗旨，深化課程教學改革與實踐能力培養(yǎng)，以成果產(chǎn)出為導向，重構課程知識體系、改善教學支撐環(huán)境、應用混合式教學模式、提高師資教學能力，完善考核體系，有利于培養(yǎng)適應社會發(fā)展所需要的遙感技術應用與創(chuàng)新人才[7]。課程教學能充分調(diào)動學生積極性、發(fā)揮學生的主體學習作用，讓學生有目標感、任務感、成果產(chǎn)出有成就感。

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