研究生遙感處理類課程的創(chuàng)新改革與實踐研究

馮婕 馮雪亮 李陽陽 張丹 焦李成 張向榮

摘要：結(jié)合遙感處理類課程的特點和我校研究生教學的實際需求，本文基于我校研究生《SAR圖像處理與解譯》課程建設(shè)開展改革探索，從教學內(nèi)容更新、教學方式改革、教學資源優(yōu)化等方面出發(fā)，有機融合課堂研討式教學、實踐開發(fā)式教學、教學資源優(yōu)化、科研成果分享等多元教學模式，在實踐中取得了較好的效果，能夠激發(fā)學生學習和研究的興趣，提高學生的主動性和創(chuàng)新能力，充分滿足遙感技術(shù)的發(fā)展及研究型專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。

關(guān)鍵詞：研究生教育；研討式教學；實踐教學；教學資源優(yōu)化

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）16-0069-03

國務(wù)院《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》將“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”列為16個重大專項之一[1]，遙感技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)規(guī)劃、防災(zāi)救災(zāi)、資源保護、軍事偵察、氣候變化、公共安全等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。隨著信息化技術(shù)的日益發(fā)展，對遙感領(lǐng)域的創(chuàng)新人才具有更加迫切的需求。高校研究生教育作為培養(yǎng)高層次人才的主要渠道，在國民經(jīng)濟發(fā)展中有著不可估量的作用。本文通過指出研究生教育中遙感處理類課程存在的問題，然后結(jié)合研究生教學要求和特點，提出一系列教學改革措施，以資參考。

一、遙感處理類課程研究生教學中存在的問題

遙感處理技術(shù)集中了近代物理學、光學、電子學、計算機科學、空間科學和地球科學的最新成就[2]，涉及范圍廣泛，內(nèi)容眾多。在研究生教學過程中，選取適合研究生教學的課程內(nèi)容，制定合理的教學方法，目前主要存在以下問題：課程教學體系不夠完善，教學內(nèi)容針對性弱，難以抓住學生各自專業(yè)領(lǐng)域的側(cè)重點；隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，部分研究內(nèi)容更新較快，教材內(nèi)容時效性低，教學內(nèi)容不夠穩(wěn)定；傳統(tǒng)課程教學多采用PPT教學，教學方式單一，致使學生積極性不高；課程教學材料匱乏，網(wǎng)絡(luò)資源良莠不齊，學生課下學習效率低下。因此，開展遙感處理類課程教學和實踐內(nèi)容改革，對提高高校研究生遙感類課程教學質(zhì)量與人才培養(yǎng)水平具有重要意義。

二、遙感處理類課程教學改革的具體措施

1.遙感處理類課程內(nèi)容改革。針對研究生的教學實際，借鑒開設(shè)遙感類特色課程的國內(nèi)外高校，例如北京大學、國防科學技術(shù)大學、杜克大學等的經(jīng)驗，對照省級、國家級遙感處理類精品課程標準，邀請校內(nèi)外該領(lǐng)域的教學研究專家一起研討，對課程重新開發(fā)，使課程以研究生培養(yǎng)目標為基礎(chǔ)，以研究生教學目標為主體，以知識結(jié)構(gòu)為組織形式，覆蓋遙感圖像處理方面的內(nèi)容。以西安電子科技大學開設(shè)的“SAR圖像處理與解譯”課程為范例，教學內(nèi)容主要包括兩方面，一方面是理論教學，一方面為實踐教學。其中理論教學不設(shè)固定教材，主要知識結(jié)構(gòu)包括SAR圖像課程基礎(chǔ)知識及應(yīng)用、SAR圖像相干斑抑制、SAR圖像分割、SAR圖像融合、SAR圖像分類與目標識別、SAR圖像變化檢測[3]六個專題模塊，涵蓋SAR圖像處理中基本的重要算法及其應(yīng)用。實踐教學則為對應(yīng)的六個專題的實踐，通過將學生們分成不同的小組，例如對SAR圖像分割則選擇與圖像分割專業(yè)或方向相關(guān)的學生，采用不同的方式，比如實例展示，小組討論等，可以讓學生提前準備PPT、展板、討論資料等方法加以展示，這樣可以讓學生不斷地對自己學習的內(nèi)容進行復(fù)習和總結(jié)，通過這種展示和交流加深對問題的理解，促進學生不斷地思考和探索。

2.遙感處理類課程理論教學改革。針對研究生自身的性質(zhì)，以及研究生教育的特點和要求，教學方法改革主要包括兩方面。一方面借鑒“翻轉(zhuǎn)課堂”理論，將傳統(tǒng)的教師傳授知識的方式改為由學生講解，從以教師為主變?yōu)橐詫W生為主。選修遙感處理類課程的學生，其研究方向或多或少都與該類課程有關(guān)聯(lián)，通過將學生按專業(yè)或方向相關(guān)度分為多個小組，在每一次專題講解中，由相關(guān)小組收集整理相關(guān)材料，進行基礎(chǔ)知識講解，以及對前沿發(fā)展進行報告，教師對其講解的內(nèi)容加以補充和完善，對其不妥的地方進行糾正并引導學生進行探討和思考，強化學生課堂上思考和交流的積極性[4]。最后由教師進行補充、總結(jié)和點評。另一方面，在每一專題的講授中，邀請本校相關(guān)專業(yè)研究者，如教師、博士生、碩士生等，進行自己團隊的科研成果實例展示和分享，加深學生對科研的理解和該模塊的應(yīng)用，以及創(chuàng)新方式的認知。針對學生發(fā)展方向的側(cè)重點不同，我們安排18次課共計36個課時進行理論研討式教學，其中安排5次課共計10個課時并邀請相關(guān)研究者進行科研成果展示和分享，以及小組討論并分享討論結(jié)果。

3.遙感處理類課程實踐環(huán)節(jié)改革。實踐環(huán)節(jié)分為專題實踐和綜合實踐兩個部分。通過實踐環(huán)節(jié)，鞏固和加深學生對講授內(nèi)容的理解和思考深度，督促和促進學生進行自主學習。

專題實踐，先由教師講解一些算法應(yīng)用實例，并設(shè)置相關(guān)的實例思考題，按小組進行討論并協(xié)作完成實踐任務(wù)。實踐過程包括：基礎(chǔ)部分和創(chuàng)新部分，基礎(chǔ)部分是指實現(xiàn)簡單的遙感圖像處理的基本操作，如利用某算法實現(xiàn)圖像分割。創(chuàng)新部分則是通過基本操作解決一些具體的問題，然后小組利用相關(guān)的教學工具報告相關(guān)專題的實踐成果，針對報告內(nèi)容中存在的疑點或值得討論的地方，學生或教師均可向報告人進行提問，可提出自己的意見，也可要求報告人對報告中的某些不太清楚或者存在疑問的內(nèi)容進行解釋或者答疑[5]。最后，由教師對報告內(nèi)容以及該專題前沿發(fā)展進行點評，對討論和實踐結(jié)果進行總結(jié)。針對該實踐環(huán)節(jié)，我們安排5次課共計10個課時進行專題實踐研討式教學，結(jié)合遙感信息處理新技術(shù)領(lǐng)域的教學內(nèi)容，針對該專題前沿發(fā)展引出相關(guān)文獻的閱讀側(cè)重點，包括其研究方法和研究問題等，不僅進行課程的理論知識講解，同時也強化學生的科研意識[6]。

綜合實踐，學期末每個學生提交一份實踐報告，要求學生在通過專題學習和實踐的基礎(chǔ)上能夠熟練掌握各項基本操作并將其聯(lián)系起來，為工業(yè)應(yīng)用中遇到的實際問題提出解決方案并進行實驗仿真驗證，完成一個綜合性的實踐訓練。這部分內(nèi)容主要通過學生進行自主思考和實驗驗證得到結(jié)論[7]，教師可以講解一些可以解決問題的思路，也可以不作講解，結(jié)題之后，學生提交一份包含實踐過程以及實驗仿真結(jié)果的實踐報告，作為學期末考核評分的一個重要指標。實際問題由教師給出，根據(jù)學生的專業(yè)和興趣可以提供多個問題，學生可進行自主選擇其中的一個和多個進行完成。

4.遙感處理類課程考核機制改革。傳統(tǒng)的考核主要依靠期末考試，學生大多都是以考前突擊形式進行課程學習，與開設(shè)該課程的目的相悖，因此制定相應(yīng)的考核評價機制顯得尤為重要：即由以往的60%學期末筆試+40%平時成績，如圖1（a）所示，改為：平時成績10%+理論考核40%+實踐50%，三部分組成，如圖1（b）所示，實踐包括5次專題實習+1次綜合實習，其中5次專題實習占25%，根據(jù)課堂表現(xiàn)和實習報告打分，1次綜合實習占25%，根據(jù)綜合實習的實驗結(jié)果分析以及實習報告打分。

5.遙感處理類課程教學資源優(yōu)化。針對教學過程中網(wǎng)絡(luò)資源良莠不齊、課程教學材料匱乏的問題，提出對教學資源進行優(yōu)化的改革舉措。主要包括：通過學生對于每一專題收集的資料和前沿發(fā)展的報告，不斷更新專題模塊的相關(guān)資料，通過邀請的相關(guān)研究人員的工作實例報告更新科研實例，利用學生的討論結(jié)果更新相關(guān)問題，以及收集學生的實踐結(jié)果豐富實踐案例，擇優(yōu)作為之后的實踐參考案例，并對收集到的較好的網(wǎng)絡(luò)課程進行整理，學生、教師可進行課堂討論或者利用郵件、QQ、微信等工具進行線下討論。利用上述方式，不斷更新教學內(nèi)容，并制作相應(yīng)的光盤學習資料，建設(shè)課程資料收集網(wǎng)站，如開設(shè)專門的網(wǎng)絡(luò)云盤收集課程學習資料，建立網(wǎng)絡(luò)遙感處理類慕課教程，建設(shè)校內(nèi)課程網(wǎng)站，進行相關(guān)專業(yè)人員或?qū)W生資源共享和學術(shù)交流，并上傳課程相關(guān)資料，通過不斷地資料收集進行實時更新，為學生以及相關(guān)教師提供充分的學習資料，在教學過程中進行不斷地補充和完善，與開設(shè)課程的目的更加符合，為研究生教學提供更完善的服務(wù)。

三、結(jié)語

本教學改革方案通過設(shè)計課程體系，實現(xiàn)研究與應(yīng)用并重，改革教學形式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，強化學生解決實際問題的能力，優(yōu)化課程資源，解決教材更新速度慢、網(wǎng)絡(luò)資源魚龍混雜問題。教學實踐證明，通過該方案可以構(gòu)建一套標準、規(guī)范的遙感圖像處理類課程機制，能實時得知領(lǐng)域前沿發(fā)展及相關(guān)問題，不僅補充學生的課余知識，提升專業(yè)知識的運用能力，且相關(guān)教師和研究人員均可受益，不僅可以服務(wù)于學校，也可服務(wù)于社會。因此，該教學改革方案成果將有極大的推廣應(yīng)用前景，對推進研究生教學改革、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義。

參考文獻：

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