農(nóng)業(yè)院校遙感類課程教學(xué)改革模式探討*

翟涌光

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

遙感是當(dāng)前對地觀測最重要的技術(shù)手段之一，隨著遙感傳感器時間分辨率、空間分辨率和光譜分辨率的不斷提高，獲得的對地觀測數(shù)據(jù)的種類越來越豐富、數(shù)量越來越多，“地球大數(shù)據(jù)”體系已經(jīng)形成[1-2]。這使得遙感技術(shù)在資源環(huán)境、生態(tài)建設(shè)、城市規(guī)劃、國土測繪、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、災(zāi)害評估等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用[3]。遙感技術(shù)的進(jìn)步也推動了遙感教育事業(yè)的發(fā)展，截至目前，我國開設(shè)遙感科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的高校超過50所，開設(shè)測繪工程本科專業(yè)的高校達(dá)150所，開設(shè)地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)的高校達(dá)170所，一些農(nóng)業(yè)類、地質(zhì)類、土地資源類學(xué)科及專業(yè)也開設(shè)了相關(guān)遙感類課程，形成了多層次共存、多架構(gòu)并行的遙感教育體系，遙感技術(shù)發(fā)展與遙感課程教育相互促進(jìn)、共同發(fā)展[4]。

在當(dāng)前地球大數(shù)據(jù)背景下，如何開展遙感類課程教學(xué)改革以加強(qiáng)前沿技術(shù)人才培養(yǎng)從而更好地服務(wù)于地球科學(xué)領(lǐng)域，是相關(guān)高校迫切需要思考和解決的問題[5]。為了滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對遙感類畢業(yè)生綜合能力的需求，同時為了加強(qiáng)不同學(xué)科間的交叉與融合，很多高校相關(guān)專業(yè)設(shè)置了遙感原理與應(yīng)用、遙感地質(zhì)學(xué)、遙感概論、環(huán)境遙感等教學(xué)與實(shí)踐課程，并開展各具特色的理論與實(shí)踐教學(xué)改革，取得了巨大的成效[6-8]。

本文以內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院測繪工程專業(yè)開設(shè)的遙感原理與應(yīng)用課程為例，探討當(dāng)前地球大數(shù)據(jù)背景下遙感類課程教學(xué)內(nèi)容改革與體系建設(shè)存在的問題、相關(guān)改革措施的特色與亮點(diǎn)。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

遙感原理與應(yīng)用是內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院測繪工程本科專業(yè)的核心課程，該專業(yè)已通過工程教育專業(yè)認(rèn)證。在認(rèn)證準(zhǔn)備過程中，該課程已進(jìn)行了初步的改革實(shí)驗(yàn)，取得了良好的效果。但縱觀當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，現(xiàn)有課程的教學(xué)及實(shí)踐還不能很好地適應(yīng)對應(yīng)用復(fù)合型遙感人才的需求，這種現(xiàn)象存在于國內(nèi)大部分高校的遙感課程教學(xué)及實(shí)踐中，主要問題如下：

1.1 教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容明顯滯后于遙感技術(shù)的快速發(fā)展

遙感是一門新興的綜合性學(xué)科，涉及航空航天、計算機(jī)技術(shù)、物理學(xué)、資源環(huán)境等眾多學(xué)科[9]。得益于科技進(jìn)步，遙感學(xué)科從衛(wèi)星發(fā)射、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、信息提取及多學(xué)科應(yīng)用等方面不斷改進(jìn)，但是相對應(yīng)的遙感課程教材則更新緩慢，學(xué)生從教材中獲取的知識點(diǎn)大多停留在五年甚至十年前，很多當(dāng)時準(zhǔn)確獲取的信息或數(shù)據(jù)因失去其時效性而可能成為錯誤，難以在當(dāng)前實(shí)際條件下應(yīng)用。盡管教師能夠及時更新自己的知識點(diǎn)，但無法系統(tǒng)地輸送給學(xué)生，會導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)理論知識明顯脫離實(shí)際，無法滿足學(xué)生對未來深造和工作發(fā)展的需求。換句話說，教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用存在脫節(jié)現(xiàn)象，學(xué)生學(xué)習(xí)了教材知識，但仍然不知道如何應(yīng)用和解決實(shí)際問題。

1.2 實(shí)習(xí)及實(shí)踐教材欠缺

我校遙感課程選用的是武漢大學(xué)出版社出版的國家精品課程教材《遙感原理與應(yīng)用》，但未有與之相匹配的實(shí)習(xí)及實(shí)踐教材。當(dāng)前遙感數(shù)據(jù)來源廣泛、處理手段豐富、成果形式多樣，同樣的任務(wù)可以采用不同平臺、不同數(shù)據(jù)、不同方法來實(shí)現(xiàn)，這對實(shí)習(xí)及實(shí)踐教材提出了相當(dāng)高的要求。因此，有必要基于我校的辦學(xué)定位及當(dāng)前的軟硬件設(shè)施條件，綜合考慮國內(nèi)外主要遙感軟件平臺，例如ENVI、ERDAS、易康和PCI等，編寫適合于我校實(shí)際情況的實(shí)習(xí)與實(shí)踐教材。

1.3 考核評價模式單一

現(xiàn)階段，遙感原理與應(yīng)用課程仍然采用理論考試的傳統(tǒng)考核評價模式。但顯然，傳統(tǒng)考核模式難以反映學(xué)生掌握遙感技術(shù)的真實(shí)水平，因?yàn)檫b感技術(shù)是用來解決實(shí)際問題的，理論考試僅體現(xiàn)學(xué)生對于基本概念、基礎(chǔ)理論知識的熟悉程度，如何將這些知識更好地應(yīng)用于實(shí)際則難以通過理論考試來評價，這使得很多學(xué)生僅注重理論知識學(xué)習(xí)，全部精力放在如何獲取較高的分?jǐn)?shù)上，而忽視了為什么要學(xué)習(xí)這些知識。因此，有必要設(shè)計新的考核模式來綜合評價學(xué)生對于遙感課程的掌握程度，包括考核學(xué)習(xí)能力、動手能力、科研能力和應(yīng)用能力等，目的是讓學(xué)生真正將所學(xué)到的專業(yè)知識運(yùn)用起來去解決實(shí)際問題，而不僅僅是應(yīng)付考試。

2 課程教學(xué)改革建議

2.1 加強(qiáng)課程理論性、實(shí)踐性與前沿性的統(tǒng)一

遙感技術(shù)與應(yīng)用是涵蓋理論、技術(shù)和應(yīng)用的綜合性學(xué)科，課程設(shè)置時有必要考慮這三者的有機(jī)結(jié)合與互相滲透，確保理論性、實(shí)踐性與前沿性相統(tǒng)一，形成完備的教學(xué)體系內(nèi)容。在實(shí)際教學(xué)工作中，根據(jù)遙感領(lǐng)域的新動態(tài)及社會需求，及時豐富課程內(nèi)容，調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)體系，適當(dāng)采用目的明確的項目式教學(xué)，充分發(fā)揮和擴(kuò)大我校測繪工程專業(yè)的優(yōu)勢，融入教師科研成果和本學(xué)科前沿性知識，不僅能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)想象力，而且前沿性知識有助于提升學(xué)生創(chuàng)新思維能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

2.2 面向地球大數(shù)據(jù)發(fā)展需求的教學(xué)體系構(gòu)建

在當(dāng)前地球大數(shù)據(jù)背景下，達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證建設(shè)要求的核心是深化教學(xué)及實(shí)踐模式改革，提高教學(xué)及實(shí)踐質(zhì)量[10]。模式改革要實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)課堂灌輸方式向課堂啟發(fā)方式的轉(zhuǎn)變、由以往的知識課堂向當(dāng)前的能力課堂轉(zhuǎn)變，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為本，提高學(xué)生對于知識的渴望及自主學(xué)習(xí)能力[11]。筆者在該課程教學(xué)過程中，引入真實(shí)應(yīng)用案例，讓學(xué)生全方位立體式地感受遙感大數(shù)據(jù)、空間大數(shù)據(jù)、社會屬性大數(shù)據(jù)和視頻流等媒體大數(shù)據(jù)（如圖1所示），了解不同類型大數(shù)據(jù)融合可能帶來的社會成效，從傳統(tǒng)的遙感數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)變?yōu)榈厍虼髷?shù)據(jù)融合多源其他類別大數(shù)據(jù)的綜合服務(wù)與處理。此外，筆者嘗試開展教學(xué)與科研互動教學(xué)模式，增強(qiáng)教學(xué)開放性，引導(dǎo)學(xué)生參與到科研項目中，提高學(xué)生對于學(xué)科熱點(diǎn)問題的認(rèn)知和實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生對于專業(yè)知識的渴望，從而提升教師教學(xué)水平和學(xué)生學(xué)習(xí)效率。鼓勵學(xué)生自主申請科研項目或大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，讓學(xué)生根據(jù)自身興趣來選擇合適的實(shí)踐課題，通過指導(dǎo)學(xué)生探索課題的研究思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

2.3 改革考核與評價機(jī)制

當(dāng)前，該課程的理論考試已經(jīng)難以有效反映教師的教學(xué)水平與學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，這是因?yàn)檫b感是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，理論考試僅能體現(xiàn)基本概念、基礎(chǔ)理論知識的掌握情況，而能否將所學(xué)理論知識用于解決實(shí)際問題則無法考核。學(xué)生面對理論考試時，也往往采用考前突擊的方式，這不利于學(xué)生扎實(shí)地掌握所學(xué)知識。顯然，該課程不能僅采用單一的理論考試，即平時成績和期末試卷成績來評價學(xué)生，而應(yīng)該設(shè)計一套能夠突出學(xué)生能力的考核與評價機(jī)制，筆者已經(jīng)嘗試開展多元化考核與評價機(jī)制，如圖2所示。該多元化考核機(jī)制包括階段性考核、實(shí)踐專項考核、分組答辯考核和情景模擬考核，力圖更加科學(xué)、合理地給出學(xué)生的課程成績。四項考核在最終總成績中的比重相同，各占25%。階段性考核重點(diǎn)考察學(xué)生平時的學(xué)習(xí)情況、課堂聽講情況、作業(yè)完成情況及最終的理論考試情況。實(shí)踐專項考核則是分解遙感原理與應(yīng)用課程中的關(guān)鍵知識點(diǎn)，讓學(xué)生從小問題、小環(huán)節(jié)入手，逐個擊破重點(diǎn)難點(diǎn)。分組答辯考核，則是要求學(xué)生在課堂之外搜集與課程有關(guān)的資料，豐富學(xué)生的知識體系，通過PPT宣講、知識問答、專題辯論等方式，將自己的知識分享給其他人，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。情景模擬考核，則是一個綜合性的遙感應(yīng)用測試，要求學(xué)生針對特定的科研項目、生產(chǎn)任務(wù)或設(shè)計實(shí)驗(yàn)，制定一套完整的技術(shù)流程，初步獲得所需結(jié)果，以此考察學(xué)生對整門課程的理解和掌握程度。這種多元化的考核機(jī)制很好地適應(yīng)了當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對遙感類專業(yè)人才的需求，真正讓考核成績與學(xué)生能力關(guān)聯(lián)起來，是一種有效的考核手段。

圖2 多元化考核機(jī)制

3 結(jié)束語

遙感原理與應(yīng)用作為一門有較強(qiáng)實(shí)踐性特征的課程，在當(dāng)前地球大數(shù)據(jù)背景下，對教學(xué)與實(shí)踐內(nèi)容都提出了更高的要求。通過該課程教學(xué)，學(xué)生不僅要具備完善的理論基礎(chǔ)，而且還應(yīng)掌握豐富的實(shí)踐技術(shù)，從而提升解決不同行業(yè)或不同領(lǐng)域復(fù)雜實(shí)際問題的能力。針對上述要求，筆者開展了相關(guān)教學(xué)改革嘗試，本文總結(jié)并探討了該課程教學(xué)改革過程中發(fā)現(xiàn)的問題和采取的解決措施，從教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核模式等多角度分析了當(dāng)前該課程需改進(jìn)的地方，并結(jié)合內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)際情況，提出了針對性的教學(xué)體系構(gòu)建及多元化課程考核方式，經(jīng)過實(shí)際操作，取得了良好的效果。近兩年受疫情影響，線下課程開展遇到了前所未有的困難，在今后的教學(xué)改革過程中，會考慮進(jìn)一步增加線上授課內(nèi)容與資源，線上線下教學(xué)混合開展，將遙感原理與應(yīng)用課程打造為省級甚至國家級精品課程。