“環(huán)境遙感”課程改革與實(shí)踐

陳莉 胡靖瑤 夏燕秋 郭秦 張興輝

摘 要：本文以師范院?！碍h(huán)境遙感”方向課程為基礎(chǔ)，分析了該課程在教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，探討了課程改革及組織實(shí)施情況。實(shí)踐證明，“環(huán)境遙感”方向課程的各項(xiàng)改革能有效地提升學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：課程改革；環(huán)境遙感；實(shí)踐教學(xué)

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)高等教育培養(yǎng)了大批專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，社會(huì)整體素質(zhì)明顯提高，從精英教育向大眾化教育過(guò)渡，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)作用［1］。隨著我國(guó)對(duì)太空探索的成功，讓我們對(duì)地球內(nèi)外的情況有了更多、更深層次的了解［2］。人們對(duì)航天的興趣越來(lái)越大，激發(fā)了遙感學(xué)科的迅猛發(fā)展。

各大高校的培養(yǎng)方案從最開(kāi)始的遙感原理的基礎(chǔ)了解，逐漸加入深入的遙感方向課程。我校歷來(lái)重視課程教育，先后頒布了一系列的文件，促進(jìn)教師的教學(xué)水平、學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握能力。如何上好遙感方向課程對(duì)教師始終是一巨大考驗(yàn)。首先遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，要求教師對(duì)所授專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握要更準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)；其次，不同年級(jí)、不同時(shí)期對(duì)遙感方向課程的要求也在不斷擴(kuò)充、調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，如何更好地引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)好基礎(chǔ)課程的同時(shí)掌握遙感方向課程的內(nèi)容往往又是一大難點(diǎn)。

“環(huán)境遙感”是我校遙感專(zhuān)業(yè)的方向課程，在學(xué)生大三上學(xué)期開(kāi)設(shè)。本文以我校“環(huán)境遙感”課程的教學(xué)為例，在分析了遙感專(zhuān)業(yè)在方向課程學(xué)習(xí)時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)與問(wèn)題的基礎(chǔ)上，從課堂內(nèi)外探討了該課程教學(xué)改革的情況，從而探索出針對(duì)我校遙感專(zhuān)業(yè)不同學(xué)習(xí)能力、不同發(fā)展方向的學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)模式，提高學(xué)生的理論與實(shí)踐動(dòng)手能力。

1 課程設(shè)置及條件

1.1 遙感專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置

我校遙感專(zhuān)業(yè)在遙感方面設(shè)置的課程一般包括專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)核心課、專(zhuān)業(yè)方向課。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課為“遙感與地理信息科學(xué)導(dǎo)論”“地圖學(xué)”等，這些課程是后期遙感實(shí)驗(yàn)課程及遙感理論的基礎(chǔ)，因此，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的目標(biāo)是讓學(xué)生掌握最基礎(chǔ)的理論知識(shí)。專(zhuān)業(yè)核心課是在具有一定遙感專(zhuān)業(yè)理論的基礎(chǔ)上對(duì)遙感更深層次的理解，主要包括“遙感原理與應(yīng)用”“遙感數(shù)字圖像處理”“攝影測(cè)量學(xué)”“遙感地學(xué)分析與應(yīng)用”等。這些課程的設(shè)置讓學(xué)生更深入地了解遙感，培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)操作能力。方向課程主要涉及“環(huán)境遙感”“微波遙感”“土地利用遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)”“高光譜遙感”“生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)”“地理國(guó)情監(jiān)測(cè)原理與方法”“無(wú)人機(jī)測(cè)繪”等，這些課程讓學(xué)生從不同的方面了解遙感的發(fā)展，學(xué)習(xí)遙感各個(gè)方面的具體應(yīng)用及提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能，從之前的普適性方法，到專(zhuān)業(yè)問(wèn)題專(zhuān)業(yè)解決，實(shí)現(xiàn)對(duì)前期理論知識(shí)與專(zhuān)業(yè)能針對(duì)性地應(yīng)用。這些課程科學(xué)合理地讓學(xué)生循序漸進(jìn)地了解并掌握遙感的理論知識(shí)、實(shí)踐操作、具體應(yīng)用。明確解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)過(guò)程，進(jìn)一步掌握環(huán)境遙感方向應(yīng)用的理論基礎(chǔ)和分析方法，為從事遙感研究工作奠定知識(shí)基礎(chǔ)。

1.2 專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)條件

在實(shí)驗(yàn)條件方面，我校在構(gòu)建“環(huán)境遙感”校級(jí)一流課程時(shí)已建有遙感技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，具備相關(guān)的實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)及相關(guān)數(shù)量的Landsat衛(wèi)星影像、Quickbird影像、Modis影像和無(wú)人機(jī)航飛影像。學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、流域生態(tài)環(huán)境與地理信息技術(shù)中心等科研平臺(tái)，為學(xué)生參與教師科研課題和服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)提供了強(qiáng)力的支持。此外，我校還與多家科研院所和公司建有校地合作實(shí)踐基地，合作單位也在不斷增加。

2 課程教學(xué)中遇到的問(wèn)題

2.1 環(huán)境遙感教材欠缺

第一屆（17.5級(jí)）選用的是《環(huán)境遙感》（王橋等，2005年01版），專(zhuān)業(yè)方向針對(duì)性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)更新不及時(shí)。18級(jí)、19級(jí)教學(xué)時(shí)采用的是《遙感原理與應(yīng)用》（沙晉明等，2017年06月版），專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的講解占比過(guò)多，遙感在環(huán)境方面的應(yīng)用講解過(guò)少、不深入。20級(jí)的學(xué)生采用的是《環(huán)境遙感原理與應(yīng)用（第二版）》（賈海峰，2022年02月），該書(shū)理論與遙感在環(huán)境方向的講解占比適中。該書(shū)提供了遙感在環(huán)境方向的案例講解，不足的是，沒(méi)有配備對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。之前在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)時(shí)，是與同期的“遙感地學(xué)分析”課程共同使用“遙感地學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程”，再配以另外的實(shí)驗(yàn)。

2.2 理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)比例失調(diào)

遙感專(zhuān)業(yè)涉及遙感方向的課程偏多，如大一上學(xué)期的“遙感與地理信息科學(xué)導(dǎo)論”課程讓學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了初步了解；在大二上學(xué)期的時(shí)候，“遙感原理與應(yīng)用”課程的學(xué)習(xí)又讓學(xué)生進(jìn)行了理論的深入教學(xué)與軟件的初步教學(xué)；大二下學(xué)期“遙感數(shù)字圖像處理”課程加深了學(xué)生軟件的操作。而大三上學(xué)期時(shí)，專(zhuān)業(yè)課程“遙感地學(xué)分析與應(yīng)用”（52理論+24實(shí)驗(yàn)）與方向課程“環(huán)境遙感”（24理論+16實(shí)驗(yàn)）同時(shí)開(kāi)課?！斑b感地學(xué)分析與應(yīng)用”理論課時(shí)較多，且部分理論知識(shí)與“環(huán)境遙感”方向課程重復(fù)，在“環(huán)境遙感”課程學(xué)習(xí)時(shí)學(xué)生的實(shí)踐能力沒(méi)有得到充分的培養(yǎng)。此外，由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容局限于教材，難以保證學(xué)生對(duì)理論的理解和實(shí)踐技能的提升。了解此項(xiàng)問(wèn)題后，我們?cè)?0級(jí)調(diào)整了課時(shí)，變?yōu)?6學(xué)時(shí)的理論和48學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，在去年的教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生雖然對(duì)軟件的應(yīng)用能力得到較好提升，對(duì)于理論的掌握度不高。

2.3 授課內(nèi)容重復(fù)

在17級(jí)教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)盡管前期已經(jīng)開(kāi)設(shè)了很多遙感專(zhuān)業(yè)的課程，但在進(jìn)行“環(huán)境遙感”教學(xué)時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生理論知識(shí)遺忘嚴(yán)重，軟件學(xué)完沒(méi)多久很多操作就已經(jīng)忘記，有些操作只知道做，卻不知道為什么那樣做，這就會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間去補(bǔ)講之前的內(nèi)容，造成課程內(nèi)容的重復(fù)講解。歸根結(jié)底就是學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的問(wèn)題，雖然通過(guò)對(duì)20級(jí)、21級(jí)培養(yǎng)方案的解讀，以及多位教師聯(lián)動(dòng)，讓學(xué)生對(duì)后續(xù)課程有了初步了解，就目前29級(jí)的情況來(lái)看，成效并不理想。

2.4 龐雜的網(wǎng)絡(luò)資源

在構(gòu)建“環(huán)境遙感”校級(jí)一流課程時(shí)，采用的調(diào)整前的教學(xué)材料。后期培養(yǎng)方案調(diào)整，教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也發(fā)生了變化。前期的大部分內(nèi)容與其他課程銜接出現(xiàn)問(wèn)題，先修課程也不滿足教學(xué)要求。因此在課程網(wǎng)站不斷引入其他相關(guān)課程資源，相關(guān)的配套書(shū)籍也隨之增加。此外，“慕課”“愛(ài)課程”“網(wǎng)易公開(kāi)課”等也有很多遙感相關(guān)的課程資源也在逐漸更新引入中。對(duì)于如此多的課程資源，學(xué)生是否能很好地利用充滿了不確定性。

3 課程改革及組織實(shí)施情況

3.1 理論教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

以前的教學(xué)內(nèi)容主要涉及環(huán)境遙感技術(shù)體系介紹和土地遙感等7個(gè)專(zhuān)題遙感。在發(fā)現(xiàn)與“遙感地學(xué)分析與應(yīng)用”課程內(nèi)容出現(xiàn)重復(fù)、調(diào)整了理論與實(shí)驗(yàn)課時(shí)后，與“遙感地學(xué)分析與應(yīng)用”的授課教師商量后對(duì)課程進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后的課程主要涉及環(huán)境遙感概述、遙感數(shù)據(jù)的不確定性和尺度問(wèn)題［3］、大氣遙感、災(zāi)害遙感。新增數(shù)據(jù)的不確定性和尺度問(wèn)題是前幾屆授課時(shí)沒(méi)用重點(diǎn)講解的，也是學(xué)生最容易出錯(cuò)的地方。

3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整

與“遙感地學(xué)分析與應(yīng)用”課程教師合作，采用同一本實(shí)驗(yàn)教材（《遙感地學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程》），明確兩門(mén)課側(cè)重講解的實(shí)驗(yàn)部分，再根據(jù)調(diào)整后的課時(shí)來(lái)設(shè)計(jì)本門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)。調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)主要采用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)+專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)的形式，具體安排見(jiàn)下表。課程的設(shè)計(jì)采用小組分工合作+個(gè)人技能展現(xiàn)的模式，讓學(xué)生先通過(guò)小組合作的模式互通有無(wú)，再通過(guò)個(gè)人任務(wù)的設(shè)置來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

3.3 多教師、多課程聯(lián)動(dòng)教學(xué)

在具體的教學(xué)過(guò)程中，每年首先確定學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，再與“遙感地學(xué)分析與應(yīng)用”課程教師商榷，確定各自側(cè)重講解的理論與實(shí)驗(yàn)部分，制定兩門(mén)課具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確保課程出現(xiàn)重復(fù)性講解。其次，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程體系的構(gòu)建。在20級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)“遙感原理與應(yīng)用”課程時(shí)，就曾請(qǐng)“遙感地學(xué)分析與應(yīng)用”與“環(huán)境遙感”課程教師深入課堂，開(kāi)展1～2課時(shí)的講解，實(shí)現(xiàn)不同課程之間的聯(lián)動(dòng)，讓學(xué)生明白現(xiàn)階段課程的重要性，同時(shí)對(duì)以后課程的學(xué)習(xí)形成初步印象，端正學(xué)習(xí)態(tài)度。

3.4 教學(xué)模式的調(diào)整

倡導(dǎo)學(xué)習(xí)靈活教學(xué)。把一部分時(shí)間交給學(xué)生，讓學(xué)生自己解決問(wèn)題，自己解決不了再進(jìn)行小組討論、班級(jí)討論。把理論應(yīng)用于學(xué)生常見(jiàn)的問(wèn)題與生活實(shí)際，同時(shí)通過(guò)改變資料的表達(dá)形式、看電視、電影、討論及課程比賽等來(lái)豐富課程內(nèi)容。此外，通過(guò)讓學(xué)生學(xué)習(xí)用發(fā)展的觀點(diǎn)、局部與整體統(tǒng)一的觀點(diǎn)來(lái)面對(duì)生活學(xué)習(xí)。可以采用先進(jìn)的技術(shù)手段，如對(duì)分易公眾號(hào)，提前設(shè)置一些課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，如課堂隨機(jī)提問(wèn)、實(shí)時(shí)疑問(wèn)的彈幕等。不同認(rèn)知水平與不同視角下的學(xué)生采用不同的表現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)更鮮明的“個(gè)性化”能力建設(shè)。

3.5 教學(xué)方法的改善

在選擇教學(xué)方法時(shí)，切忌“一言堂”，教學(xué)要有激情，要能夠感染學(xué)生，讓他們能夠主動(dòng)地參與其中，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。其次，主動(dòng)與學(xué)生建立亦師亦友的關(guān)系。將自己定位為學(xué)生的教師和朋友，這種關(guān)系才能消除師生的隔膜，使雙方處于平等的地位?，F(xiàn)如今國(guó)內(nèi)大學(xué)生與教師的聯(lián)系僅僅是發(fā)生在課堂上，課后學(xué)生基本見(jiàn)不到教師，這很不利于教學(xué)。最后，課堂上的互動(dòng)不應(yīng)該只是簡(jiǎn)單問(wèn)答，而應(yīng)該就具體問(wèn)題與學(xué)生進(jìn)行討論，讓學(xué)生參與其中。學(xué)生思考過(guò)程中，穿插著不同教學(xué)知識(shí)重點(diǎn)內(nèi)容的反復(fù)回味與推敲，從而提高知識(shí)的掌握水平。

3.6 實(shí)踐體系的完善

在教學(xué)環(huán)節(jié)中，以學(xué)生為中心，小組相互演示，學(xué)生依照教師給出的實(shí)習(xí)手冊(cè)進(jìn)行操作。遇到問(wèn)題，教師暫時(shí)不解決，要求學(xué)生先自己解決，自己不能解決再進(jìn)行小組討論思考，小組不能解決就直接進(jìn)行班級(jí)內(nèi)部懸賞（平時(shí)成績(jī)加分），班級(jí)內(nèi)部還不能解決就進(jìn)行教師引導(dǎo)、分小組討論解決。經(jīng)過(guò)思考階段的鍛煉，學(xué)生理論知識(shí)水平得到提升，這時(shí)候再進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)心中所想，不斷嘗試，努力去解決復(fù)雜工程問(wèn)題。為保持學(xué)習(xí)上升勁頭，需要合理的激勵(lì)措施，而最好的方式是給予其學(xué)習(xí)成果的肯定。通過(guò)參加各類(lèi)競(jìng)賽，提高自身創(chuàng)新能力，力爭(zhēng)取得競(jìng)賽榮譽(yù)，從而不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力，永遠(yuǎn)保持前進(jìn)。

4 持續(xù)建設(shè)計(jì)劃

4.1 教材的建設(shè)

《環(huán)境遙感》（王橋等）的專(zhuān)業(yè)方向針對(duì)性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)更新不及時(shí)；《遙感原理與應(yīng)用》（沙晉明等）專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的講解占比過(guò)多，遙感在環(huán)境方面的應(yīng)用講解過(guò)少、不深入；《環(huán)境遙感原理與應(yīng)用（第二版）》（賈海峰）沒(méi)有配備對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)20級(jí)、21級(jí)培養(yǎng)方案的解讀，以及多位教師聯(lián)動(dòng)，后期可根據(jù)學(xué)生的具體情況，適當(dāng)采用自編教材，更貼合學(xué)生實(shí)際。

4.2 教學(xué)隊(duì)伍的建設(shè)

區(qū)域聯(lián)動(dòng)的教研，為提升教師核心素養(yǎng)，同時(shí)也為教師的發(fā)展和快速成長(zhǎng)提供了一個(gè)展示、學(xué)習(xí)和交流的平臺(tái)。但目前參與到“環(huán)境遙感”課程的只涉及部分從事遙感教學(xué)的教師，數(shù)量少；其次只是遙感方向，后期可加入地理信息系統(tǒng)、攝影測(cè)量學(xué)等其他專(zhuān)業(yè)課程教師，以及“大學(xué)物理”“線性代數(shù)”等公共課教師。充分利用教學(xué)團(tuán)隊(duì)的力量，為這門(mén)課的改革貢獻(xiàn)智慧，協(xié)調(diào)理論課教學(xué)與實(shí)踐課教學(xué)之間的關(guān)系，避免理論與實(shí)踐“兩張皮”。另外，教師要提高自身的職業(yè)修養(yǎng)、專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，以更好地與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)和溝通。

4.3 課程思政的融入

全國(guó)會(huì)議上反復(fù)強(qiáng)調(diào)政治思想課程的重要性，提醒廣大教師在給學(xué)生上課時(shí)，一定要讓學(xué)生樹(shù)立正確的三觀，把實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值與黨和國(guó)家的前途命運(yùn)緊密聯(lián)系在一起，真正成為社會(huì)主義事業(yè)的建設(shè)者和接班人，真正做到學(xué)有所成、學(xué)有所成。把理論與應(yīng)用和學(xué)生常見(jiàn)的問(wèn)題與生活實(shí)際相結(jié)合，同時(shí)通過(guò)改變資料的表達(dá)形式，看電視（《功勛》）、電影（《長(zhǎng)津湖》《飛天》等），討論及課程比賽等來(lái)豐富課程內(nèi)容。此外，通過(guò)讓學(xué)生學(xué)習(xí)用發(fā)展的觀點(diǎn)、局部與整體統(tǒng)一的觀點(diǎn)來(lái)面對(duì)生活學(xué)習(xí)。

4.4 調(diào)整理論與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

20級(jí)在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)不能將專(zhuān)題講得透徹，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)過(guò)多，在有限的范圍內(nèi)，學(xué)生可選的實(shí)驗(yàn)受到限制。建議在總的教學(xué)學(xué)時(shí)不變的情況下，理論學(xué)時(shí)與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)各32學(xué)時(shí)。在理論章節(jié)后即開(kāi)展章節(jié)相關(guān)的實(shí)踐操作，通過(guò)即時(shí)的實(shí)踐操作鞏固理論課的教學(xué)成果，期末再通過(guò)完整的項(xiàng)目將所有內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)，達(dá)到整體復(fù)習(xí)的效果。

結(jié)語(yǔ)

在后期的繼續(xù)改革中，將“怎樣才能真正促進(jìn)師生有效互動(dòng)、教學(xué)提質(zhì)之所想”“怎樣設(shè)計(jì)課程教學(xué)才能滿足學(xué)生工作、考研之所需”作為課程建設(shè)的基礎(chǔ)目標(biāo)。建立客觀而真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)觀察，讓學(xué)生從課堂連線、校企合作中去真正看見(jiàn)和聽(tīng)見(jiàn)，從中明白自己的不足，完善自己的人生規(guī)劃，同時(shí)也讓我們明白教育教學(xué)、隊(duì)伍發(fā)展之所需、所急與所痛，從而有效完善自身，為促進(jìn)學(xué)院和學(xué)校的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力。

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［3］柏延臣，王勁峰.遙感數(shù)據(jù)專(zhuān)題分類(lèi)不確定性評(píng)價(jià)研究：進(jìn)展、問(wèn)題與展望［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，2005（11）：6673.

項(xiàng)目來(lái)源：綿陽(yáng)師范學(xué)院校級(jí)一流課程建設(shè)項(xiàng)目（MnuJY220038）；綿陽(yáng)師范學(xué)院校級(jí)教學(xué)研究與改革項(xiàng)目（MnuJY210348）；綿陽(yáng)師范學(xué)院省級(jí)一流課程建設(shè)項(xiàng)目（MnuJY20266）

作者簡(jiǎn)介：陳莉（1989— ），女，漢族，四川簡(jiǎn)陽(yáng)人，博士研究生，講師，主要從事3S原理與應(yīng)用研究。