基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究生課程教學(xué)改革
——以“植被指數(shù)設(shè)計”為例

趙珍珍 馮建迪

（山東理工大學(xué)建筑工程學(xué)院 山東淄博 255049）

研究生階段的課程學(xué)習(xí)特點有別于本科階段。前者為精英教育階段，以主動學(xué)習(xí)為主，授課教師和指導(dǎo)老師主要發(fā)揮引導(dǎo)作用，旨在培養(yǎng)學(xué)生獨立研究能力與創(chuàng)新能力。而本科為大眾化教育階段，本科生獲取知識的主要途徑以各授課教師講授的知識為主，完成專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)，旨在掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)知識。研究生課程學(xué)習(xí)主要集中在第一年，這一年是研究生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要時期。在這一時期，除了學(xué)生自身思想上的轉(zhuǎn)變、學(xué)習(xí)習(xí)慣的轉(zhuǎn)變和生活習(xí)慣的轉(zhuǎn)變外[1]，教師的教學(xué)目的和教學(xué)方式也要隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變[2]。傳統(tǒng)本科課程教育的主要目的一般還停留在專業(yè)課程基本概念、原理和方法的掌握上。學(xué)生通過課前預(yù)習(xí)和課后總結(jié)的方式，以教師、課本和課堂為中心，被動接受教師傳授的知識。這造成了重理論和輕實踐的普遍現(xiàn)象。研究生時期的教學(xué)目的是在學(xué)生掌握本專業(yè)堅實的基礎(chǔ)理論之上，使其具有基礎(chǔ)性或理論性科學(xué)研究的能力以及工程實踐能力[3，4]。

因兩者教學(xué)目的不同，研究生階段的課程教學(xué)應(yīng)在本科生教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善和改革，以促進(jìn)教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合、理論知識與工程實踐相結(jié)合，進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新型、務(wù)實型和復(fù)合型的人才。本文以面向測繪科學(xué)與技術(shù)、攝影測量與遙感、地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)、地圖制圖學(xué)與地理信息工程等與測繪地理信息相關(guān)的研究生，所開設(shè)的《高光譜遙感》課程進(jìn)行教學(xué)改革，并以“植被指數(shù)設(shè)計”為例，體現(xiàn)課程的系統(tǒng)性、整體性、前沿性以及開放性，引導(dǎo)學(xué)生獨立研究，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

一、課程教學(xué)改革

《高光譜遙感》課程在研究生第一學(xué)年下學(xué)期開設(shè)，其先修課程即為本科期間的《遙感原理與應(yīng)用》《地理信息系統(tǒng)軟件應(yīng)用》等課程。高光譜遙感是遙感的一個分支，本科期間只是對其進(jìn)行簡短介紹，并未展開。但兩者的物理理論基礎(chǔ)相同，不同之處主要在于數(shù)據(jù)獲取和處理技術(shù)，以及應(yīng)用領(lǐng)域。理論是技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展的基石。本課程依然重視理論教學(xué)，并在此基礎(chǔ)上深入開展實踐教學(xué)，進(jìn)而達(dá)到理論與實踐相互促進(jìn)和增強(qiáng)的目的。

本文以“植被指數(shù)設(shè)計”為例進(jìn)行詳細(xì)闡述。植被是地球表層重要的資源，也是遙感影像獲取的重要內(nèi)容。基于高光譜遙感影像的植被研究一直是遙感領(lǐng)域的熱點。

第一，學(xué)習(xí)遞進(jìn)式教學(xué)模式。教師以學(xué)習(xí)遞進(jìn)式教學(xué)模式開展“植被指數(shù)設(shè)計”教學(xué)，詳細(xì)解析植被光譜特征，讓學(xué)生掌握植被遙感的物理理論基礎(chǔ)，由此引出植被指數(shù)的概念，理解植被指數(shù)存在的意義。結(jié)合植被光譜特征和植被指數(shù)概念，學(xué)生可以把握植被指數(shù)設(shè)計的關(guān)鍵問題，從而全方位了解植被遙感領(lǐng)域最基礎(chǔ)、最常用的植被指數(shù)——歸一化差值植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）。

第二，融合任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)。學(xué)生通過授課教師安排實驗或完成各自導(dǎo)師與植被遙感相關(guān)的科研項目，或依據(jù)個人興趣，或未來發(fā)展方向，個性化設(shè)置與課程內(nèi)容和課程目標(biāo)相關(guān)的任務(wù)。教師把學(xué)生需要掌握的知識和技能進(jìn)行有效組織，強(qiáng)化研究生對植被光譜規(guī)律和NDVI的理解，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。最終形成與植被指數(shù)相關(guān)的比較系統(tǒng)與全面的實驗報告。該報告綜合了技術(shù)流程設(shè)計、數(shù)據(jù)下載與處理、基于ArcGIS或ENVI等相關(guān)軟件的NDVI計算、結(jié)果分析等內(nèi)容。

第三，問題導(dǎo)入式教學(xué)。在研究生完成以實驗或科研項目形式的植被指數(shù)實踐訓(xùn)練后，教師鼓勵學(xué)生總結(jié)NDVI的優(yōu)點和缺點。在問題導(dǎo)入式教學(xué)方法實施過程中，“問題”的引入至關(guān)重要。NDVI為測繪、遙感、地信等相關(guān)專業(yè)研究生最常接觸的知識點。該知識點難易程度適中，且能體現(xiàn)《高光譜遙感》課程的重點，不同層次的學(xué)生都能較為容易地接受和掌握。因此，該課程在完成基礎(chǔ)理論教學(xué)后，首先以NDVI作為打開研究生智慧大門的金鑰匙，由NDVI的缺點為問題突破口，進(jìn)行植被指數(shù)改進(jìn)設(shè)計，發(fā)展出解決不同問題或適應(yīng)特定應(yīng)用領(lǐng)域的植被指數(shù)。以問題為中心，以學(xué)生為主體，形成一套發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的科學(xué)的學(xué)習(xí)模型。其倡導(dǎo)學(xué)生學(xué)會提問、因問而學(xué)和問學(xué)交融，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和批判性思維能力，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，引領(lǐng)學(xué)生探索知識、細(xì)化和深入挖掘問題，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識。

將《高光譜遙感》課程改革應(yīng)用到2019級研究生，調(diào)查發(fā)現(xiàn)：1.研究生思想觀念漸漸地從課程基礎(chǔ)知識獲取到理論與現(xiàn)象或事物的綜合運用發(fā)生改變；2.研究生學(xué)習(xí)習(xí)慣從被動接受課堂內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鳎?.研究生研究能力提高，在夯實理論知識的基礎(chǔ)上，開始利用多渠道資源，不斷探索和發(fā)現(xiàn)新事物、新規(guī)律或者新技術(shù)。

二、結(jié)論

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是研究生培養(yǎng)模式的發(fā)展趨勢，也是高校研究生培養(yǎng)模式改革的主要方向。本文以《高光譜遙感》課程中“植被指數(shù)設(shè)計”為例，通過轉(zhuǎn)變教師自身對研究生教育的觀念，由本科時期的“半灌輸”式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙龑?dǎo)”式教學(xué)，并結(jié)合課程進(jìn)行改革，綜合運用學(xué)習(xí)遞進(jìn)式教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)和問題導(dǎo)入式教學(xué)方法，引導(dǎo)研究生主動學(xué)習(xí)，實現(xiàn)研究生科研創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新以及知識應(yīng)用的再創(chuàng)造。