新工科背景下“遙感概論”課程教學(xué)改革探索

趙天成

（南京曉莊學(xué)院環(huán)境科學(xué)學(xué)院 江蘇 南京 211171）

1 課程基本情況及教學(xué)團(tuán)隊(duì)介紹

1.1 課程基本情況

1.1.1 課程說明

遙感是人們獲取地球資源信息的重要手段，“遙感概論”是一門綜合性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，涉及的知識(shí)面廣，應(yīng)用的領(lǐng)域很多，要求學(xué)生具備一定的物理知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)、計(jì)算機(jī)知識(shí)和相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。本課程從理論上講授遙感數(shù)字圖像處理的基本概念、基本原理與方法。

1.1.2 課程性質(zhì)

“遙感概論”是地理信息科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，主要內(nèi)容包括遙感基本概念、遙感的物理基礎(chǔ)、遙感成像原理與圖像特征、遙感圖像處理、遙感圖像的解譯與應(yīng)用等。通過教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生掌握遙感的基本概念、基本原理、基本方法，了解遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，熟悉常用遙感軟件的操作，具備一定的利用遙感技術(shù)解決實(shí)際問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

1.1.3 課程目標(biāo)

通過教學(xué)使學(xué)生掌握遙感的基本概念、基本原理、基本方法，了解遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，熟悉常用遙感軟件的操作，具備一定的綜合利用遙感技術(shù)創(chuàng)造性解決實(shí)際問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

1.2 教學(xué)團(tuán)隊(duì)

學(xué)院在地理信息科學(xué)教研室內(nèi)成立了遙感課程組，成員由四位中青年教師構(gòu)成，其中博士三名，碩士一名。教學(xué)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)地理信息科學(xué)專業(yè)“遙感概論”“遙感數(shù)字圖像處理”“數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué)”及地理科學(xué)專業(yè)“遙感概論”等課程的授課工作，并適時(shí)開設(shè)“定量遙感”“遙感綜合應(yīng)用”等高階課程。

2 教學(xué)改革背景、問題與目標(biāo)

2.1 教學(xué)改革背景

習(xí)近平總書記在中央人才工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要培養(yǎng)大批卓越工程師，努力建設(shè)一支愛黨報(bào)國(guó)、敬業(yè)奉獻(xiàn)、具有突出技術(shù)創(chuàng)新能力、善于解決復(fù)雜工程問題的工程師隊(duì)伍。總書記關(guān)于教育的重要論述為人才培養(yǎng)指明了方向[1]。

我國(guó)高度重視遙感領(lǐng)域的開發(fā)與應(yīng)用，遙感產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，本省依托高校和科研院所的優(yōu)勢(shì)資源，遙感及地理信息產(chǎn)業(yè)也處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。這既是開展教學(xué)創(chuàng)新的土壤和平臺(tái)，也對(duì)我們的人才培養(yǎng)提出了更高的要求。

2.2 學(xué)情分析

近三年地信專業(yè)學(xué)生全部為全國(guó)高考統(tǒng)招學(xué)生，高中選課類型存在差異，大部分學(xué)生的地理基礎(chǔ)薄弱，高考選考地理科目的學(xué)生占比不足30%。因此，學(xué)生對(duì)于遙感這類高起點(diǎn)新技術(shù)類課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)不清、信心不足；另外，學(xué)生習(xí)慣了教師講、學(xué)生聽的教學(xué)方式，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足，自主學(xué)習(xí)能力欠缺。

2.3 面對(duì)的問題

①現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)方式不能很好地滿足遙感領(lǐng)域?qū)?chuàng)新人才培養(yǎng)的要求；②學(xué)生的自主學(xué)習(xí)態(tài)度和能力不能滿足遙感技術(shù)快速發(fā)展對(duì)知識(shí)更新能力的要求；③教師的教學(xué)還不能充分體現(xiàn)以學(xué)生為中心的理念；④教學(xué)資源不能滿足培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的要求；⑤即使有少數(shù)具備實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的雙師雙能型教師，其所掌握的工程技術(shù)和能力也沒有跟隨行業(yè)技術(shù)進(jìn)步及時(shí)更新[2]。

2.4 教學(xué)改革目標(biāo)

針對(duì)上述問題，圍繞“新工科”的內(nèi)涵——“五個(gè)新”：工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系[3]，教學(xué)團(tuán)隊(duì)深入用人單位和深造學(xué)校開展調(diào)研，在反復(fù)研討的基礎(chǔ)上，確定秉承以學(xué)生為中心的理念采取多種措施實(shí)施教學(xué)綜合性改革，以期達(dá)到以下教學(xué)改革目標(biāo)：

①以培養(yǎng)學(xué)術(shù)應(yīng)用型和技術(shù)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)，統(tǒng)籌遙感類課程的教學(xué)內(nèi)容，緊跟國(guó)家科技戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展前沿，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和自豪感，幫助學(xué)生完成基礎(chǔ)知識(shí)到行業(yè)前沿的銜接。

②以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和意識(shí)，讓學(xué)生進(jìn)入情景，在遙感領(lǐng)域能自主發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，跟上學(xué)科發(fā)展的步伐。

③結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)校特點(diǎn)，在課程教學(xué)過程中有機(jī)融入課程思政元素，在國(guó)家戰(zhàn)略、科學(xué)精神、個(gè)人三觀等方面促進(jìn)學(xué)生的成長(zhǎng)。

④深化人才培養(yǎng)模式是新工科建設(shè)的核心問題，校企合作模式作為深化人才培養(yǎng)的模式之一[4]，教師應(yīng)充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)和企業(yè)資源，將課前—課中—課后有機(jī)聯(lián)系起來，通過多樣化的手段，促進(jìn)各類學(xué)生的發(fā)展。

⑤開展評(píng)價(jià)體系改革，將考核過程分散到教學(xué)的各個(gè)階段，引入增值評(píng)價(jià)，更客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、勇于創(chuàng)新。

3 教學(xué)改革探索

為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革目標(biāo)，課程組采取了多元并舉的措施，具體實(shí)施方式如下。

3.1 教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)與思政目標(biāo)相結(jié)合

從對(duì)學(xué)生去向單位的方面調(diào)研情況來看，各單位對(duì)學(xué)生不僅有知識(shí)和技能方面的需求，同時(shí)還要求學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)前沿和國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃有足夠的了解。課程組在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合國(guó)家和社會(huì)需求，開闊學(xué)生的眼界和提升學(xué)生的戰(zhàn)略思維能力。優(yōu)化課程思政教育的路徑有助于當(dāng)代大學(xué)生跳出傳統(tǒng)以歐美為中心的理論體系，從國(guó)家實(shí)際需求出發(fā)、通過實(shí)踐調(diào)查、聯(lián)系國(guó)家和地方的發(fā)展需求和條件，以此來修正過去教學(xué)中“理論聯(lián)系實(shí)際不足”的問題[5]。

3.2 教學(xué)內(nèi)容：理論基礎(chǔ)與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合

對(duì)于用人部門和深造學(xué)校單位提出的各種需求，結(jié)合國(guó)家總體戰(zhàn)略和國(guó)家GIS 專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為遙感課程要使學(xué)生了解我國(guó)及世界遙感學(xué)科的發(fā)展歷程及未來可能的發(fā)展方向。因此，遙感類課程在教學(xué)內(nèi)容上需要打通設(shè)計(jì)、統(tǒng)籌安排，既注重對(duì)遙感基本理論的學(xué)習(xí)，也注重對(duì)先進(jìn)技術(shù)的掌握，滿足不同需求和能力學(xué)生發(fā)展的需要。

3.3 教學(xué)方法：教師講授與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合

教學(xué)內(nèi)容豐富、教學(xué)難度提升，要求學(xué)生改變被動(dòng)學(xué)習(xí)習(xí)慣，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。因此，教師在教學(xué)方法上強(qiáng)調(diào)課前、課中與課后結(jié)合，課前引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)、課中積極互動(dòng)、課后加強(qiáng)思考和實(shí)踐。在各種實(shí)踐活動(dòng)中突出以學(xué)生為中心，學(xué)生自行選擇方向設(shè)計(jì)內(nèi)容，組織團(tuán)隊(duì)開展活動(dòng)，教師主要起到引導(dǎo)和指導(dǎo)的作用。

3.4 教學(xué)資源：線上與線下相結(jié)合和學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合

3.4.1 線下教學(xué)與線上教學(xué)相結(jié)合

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)無法滿足遙感創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。課程團(tuán)隊(duì)在教學(xué)過程中積極使用線上平臺(tái)及各種資源，加強(qiáng)師生互動(dòng)，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣、了解學(xué)科發(fā)展，并且鼓勵(lì)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課程中心平臺(tái)上建設(shè)有“遙感概論”及“遙感數(shù)字圖像處理”兩個(gè)課程網(wǎng)站，分別對(duì)應(yīng)遙感的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作學(xué)習(xí)的需要，上傳了包括課件、教材、資料、實(shí)驗(yàn)操作視頻等在內(nèi)的大量課程資源。

3.4.2 學(xué)校教育與企業(yè)培訓(xùn)相結(jié)合

遙感作為發(fā)展迅速的對(duì)地觀測(cè)手段，如何讓學(xué)生緊跟科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前沿，這對(duì)授課教師和學(xué)生都提出了很高的挑戰(zhàn)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，會(huì)安排豐富的前沿案例，并且在關(guān)鍵環(huán)節(jié)邀請(qǐng)行業(yè)龍頭企業(yè)開展講座和培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容設(shè)計(jì)合理，又具有一定的高階性，幫助學(xué)生緊跟行業(yè)前沿。

3.5 教學(xué)評(píng)價(jià)：水平評(píng)價(jià)與增值評(píng)價(jià)相結(jié)合

為了充分發(fā)揮評(píng)價(jià)在學(xué)生發(fā)展中的重要作用，本課程采用水平評(píng)價(jià)與增值評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，在以水平評(píng)價(jià)為標(biāo)準(zhǔn)的過程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，設(shè)置了以增值性評(píng)價(jià)為標(biāo)準(zhǔn)的獎(jiǎng)勵(lì)性評(píng)價(jià)。本課程采用過程性考核與階段性期中考核、期末終結(jié)性考核相結(jié)合的方式（表1，表2）。

表1 課程目標(biāo)達(dá)成情況

表2 課程目標(biāo)達(dá)成情況評(píng)價(jià)方式

4 教學(xué)改革成果

自遙感課程課程組建立以來，積極開展教學(xué)改革工作，探索出“綜合改革、多元并舉、學(xué)生中心、結(jié)果導(dǎo)向”的新路子，取得了很好的效果。

4.1 學(xué)習(xí)效果好，學(xué)生評(píng)價(jià)高

用人單位和深造院校對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)很高。他們認(rèn)為，在畢業(yè)實(shí)習(xí)和就業(yè)后的工作中，學(xué)生體現(xiàn)出遙感知識(shí)基礎(chǔ)扎實(shí)、軟件操作熟練等特點(diǎn)。考研學(xué)生在遙感類專業(yè)課考試中均獲得較高分?jǐn)?shù)，學(xué)生認(rèn)可度高。

4.2 課程思政建設(shè)取得豐厚成果

課程參與地理信息科學(xué)專業(yè)課程思政建設(shè)，獲2019 年全國(guó)高校GIS教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、2020 年校教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，入選高校GIS 思政實(shí)驗(yàn)案例庫建設(shè)項(xiàng)目?！爸脖贿b感及其應(yīng)用”專題被遴選為校課程思政示范公開課，兩次參加學(xué)校教風(fēng)學(xué)風(fēng)建設(shè)課程思政專題觀摩活動(dòng)，獲得好評(píng)。

4.3 學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐教學(xué)碩果累累

過去幾年中，團(tuán)隊(duì)教師指導(dǎo)的大學(xué)生科研項(xiàng)目共獲省級(jí)項(xiàng)目4 項(xiàng)，其中省級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目1 項(xiàng)，參與科研活動(dòng)的學(xué)生比例超過70%；連續(xù)兩年在GIS 專業(yè)教指委主辦的“全國(guó)大學(xué)生GIS 技能大賽”中獲二等獎(jiǎng)；指導(dǎo)的學(xué)生在第三屆空間地球科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)上做分會(huì)場(chǎng)專題報(bào)告，與會(huì)專家評(píng)價(jià)為“成果完成度很高，是在校本科生所能完成的非常優(yōu)秀的成果”。

5 結(jié)語

新工科背景下“遙感概論”的課程改革探索出“綜合改革、多元并舉、學(xué)生中心、結(jié)果導(dǎo)向”的新路徑，通過實(shí)施，取得了顯著的成效。