高校地理科学专业遥感课程教学改革与实践探讨

梁保平 李 艺 李 晖

广西师范大学环境与资源学院 广西桂林 541004

高校地理科学专业遥感课程教学改革与实践探讨

梁保平 李 艺 李 晖

广西师范大学环境与资源学院 广西桂林 541004

随着高校教学改革的深入发展，传统的遥感课程教学模式已经很难适应高等教育人才培养要求，结合遥感课程教学的实际，从教材与教学内容的选择，教学方法的改革，实践性教学以及教学考核等方面进行了初步探索和研究，以期为相关院校的遥感课程教学改革提供参考。

遥感；教学改革；教学方法；实践教学

Abstract: With the further development of the teaching reform of higher education, the traditional teaching model of remote sensing course is hard to adapt to the talent training requirements of higher education. Combining with the teaching practice of remote sensing course, this paper carried out preliminary exploration and study from the teaching material and teaching content choice, the reform of teaching methods, practical teaching and teaching assessment. It is intended that these experiences will be shared by the scholars in relevant universities.

Key words: Remote Sensing; teaching reform; teaching method; practical teaching

遥感是20世纪60年代以来发展起来的一门新兴边缘学科,也是一门先进的、实用的探测技术。近十年来,伴随着地理信息系统（GIS）和全球卫星导航定位技术（GPS）的广泛应用,遥感在我国地方经济建设及社会发展中的作用日益显现,遥感应用技术素质成为对不同专业工作人员的基本要求。面对新的人才需求形势,国内众多高校都相继开设了遥感相关课程,遥感已被确定为高等教育中地理科学、地理信息系统、资源环境与城乡规划、测绘等学科专业的核心课程之一。作为一门技术性和实践性都很强的专业课程,高校传统的课程教学模式已不能适应“培养具有创新精神和实践能力的高级专业人才”的根本要求。尤其对于教学条件相对落后的地方本科院校来说,如何针对自身特点,加强遥感课程理论与实验教学改革, 提升学生的创新能力和实践能力,培养适应社会需求的知识技能型人才是课程教学中需要深思的问题。笔者根据多年来从事遥感科研、本科教学的经验,同时结合高校地理科学专业人才培养的要求,对我校遥感课程教学进行一系列改革与实践探索。

1 精选教材,整合教学内容

教材是根据教学大纲和实际需要,为师生教学之用而选编的,它系统地阐述教学大纲规定的内容要点,因此选择合适的教材和处理好教材内容至关重要。考虑到本课程教学是针对高师地理科学专业的本科学生,而目前国内一些教材内容过深,部分知识陈旧且滞后于遥感技术的快速发展现状。我们根据“注重理论与实际应用结合,基础知识与前沿技术兼顾”的原则。在实际教学过程中,选用了科学出版社的“十一五”国家级规划教材《现代遥感导论》（尹占娥,2008）和清华大学出版社出版的《遥感数字图像处理》（党安荣,2004）两本教材。前者偏重于基础理论与方法,对遥感技术的概念、物理基础、工作原理以及图像处理方法与应用都做了深入系统的论述。其特点在于阐述基础理论知识的同时,重点突出了遥感系统的工作原理,也关注了当前遥感技术发展的一些新趋势,因此具有较强的理论性和前沿性。后者则侧重于遥感图像处理方法与软件工具的具体使用,详细介绍了常用遥感处理软件的图像处理方法、基本功能和实现过程等,其实践性和可操作性很强。这2本教材符合普通高校遥感类课程的培养目标要求,适合作为地理科学专业本科生的教材。

由于遥感技术是一门新兴学科,知识更新速度很快,新理论、新方法、新的研究领域不断出现。在教学过程中,我们一方面强调学生基础理论的学习、基本技能的培养；另一方面联系学科发展的实际,让学生了解遥感技术发展的前沿动态与最新成果。为实现这一目标,我们对教材内容进行了适当调整与重新整合,设计了5大教学模块：(1)遥感绪论；(2)电磁辐射基础与传感器工作原理；(3)航空与航天影像数据目视判读；(4)遥感数字图像处理方法；(5)遥感技术在资源环境中的应用。这些教学模块的确定既考虑了教学时数的限制,同时也充分考虑了地理科学专业学生的知识背景与接受能力。在原教材的知识体系中,我们删除了有关航空相片立体观察与测量等陈旧内容,有选择地回避了数字图像处理方法章节中繁琐的数学推导过程。这样,能够保证地理科学学生在系统掌握本门课程知识精髓的基础上,可以将学习精力重点放在基本理论的理解与知识实际应用方面。

2 改革教学方法,调动教与学的积极性

2.1 采用启发式教学法,培养学生综合分析能力

启发式教学是以问题为中心,以培养学生发散思维和综合分析问题能力为目标的教学方法。教师应不断探索启发式教学的方法和技巧,在实际教学中,应依据教学目标、教学重点和难点,同时联系研究实际,将教学内容设计成1个或多个具体问题,通过提出需要解决的问题,然后让学生进行独立的思考,引导他们寻求解决问题的思路。例如,在给学生讲授遥感图像的假彩色合成内容时,首先介绍分光系统,再讲授彩色合成原理与过程,然后再提出“为什么要采用假彩色合成,而不用真彩色合成？它在影像信息提取中有何应用价值？”。最后,要求学生在课堂上结合TM遥感影像的图像处理进行讨论,并给出具体的研究案例。通过提出问题,教师积极引导、学生分析与讨论,使学生深刻地理解了影像假彩色合成的原理、特点与作用,同时对遥感图像处理方法也有初步的认识。因此,课堂上经常采用这种层次渐进的引导、启发学生思维的教学方式,不仅能使学生牢固掌握本课程的重点内容,而且对于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力也有很大的促进作用。

2.2 探索网络化教学,拓展师生的学习空间

在课程建设中,要充分利用现代网络技术,收集整合与教学相关的素材,丰富教学内容。如通过Google Earth免费浏览全球各地的高清晰度卫星图片,通过免费网站获取MSS,TM,ETM和MODIS遥感影像,用作教学影像资料或作为实验数据。为满足学生的课余学习需要,应完善各种网络教学资源库的建设,即网络课件、图像库、习题库以及实验数据库,要为学生的自主学习提供丰富的参考资料和教学指导。另外,设计与实现网络互动式教学,学生通过网络教学平台提出问题,教师可以及时回答问题,学生也可以相互之间展开讨论,发表意见。网络技术的应用有效地扩展了学生学习的空间,丰富了学习的方式,对调动学生学习兴趣与主动性起到了很好的作用。这种教学形式也使教学从课堂延伸到课外,实现了教师与学生之间的互动、传统教学与现代信息技术的有机融合,因此受到学生的普遍欢迎。

2.3 理论联系实际,积极引入“科研案例教学法”

科研是教学的基础,教学是科研成果的传播,两者相互依赖、相互促进。教师应通过不断吸纳科研成果来充实和改革教学内容,为此,我们在教学改革中对遥感课程教学内容进行了优化与精心设计,将自己发表的科研成果及时转化成教学内容、融入课堂教学之中。如在介绍遥感影像信息提取时,将桂林市植被覆盖度时空动态研究、桂林市城乡土地利用演变等科研成果引入到教学内容。在讲解热红外遥感一章时,给学生展示了南宁市城区的热红外影像,同时说明利用该影像开展“城市热岛效应”强度反演和监测研究的基本思路与流程。这些研究案例的讲解,实现了理论和研究实践的紧密结合,使教学内容更具有前沿性,学生的视野得到了拓展、对课本知识的理解进一步深化,并且从事科研的积极性也得到明显提高。

3 强化实践教学,培养学生创新能力

3.1 优化实验教学内容

为实现培养学生实验操作与创新能力的教学目标,教师要精心选择和设计实验内容。根据难易程度我们将实验划分为3个层次。验证性实验,以验证知识、帮助理解课程知识和实验技能为主,突出强调基础性和系统性,它是进行深入操作与分析研究的基础,要求学生必须理解和熟练掌握。这类实验应在保证基本课时数的前提下进行内容精简。综合性实验,属提高层次的实验,要求学生能熟练运用所学的知识和基本技能进行系统操作, 它有助于学生解决某一具体技术问题。此类实验要适当增加操作内容,任务应具有针对性。研究设计性实验,实验内容是以课题研究为导向的,要求学生在教师引导下,结合实际中某一研究问题,自己设计研究方案和实验操作步骤,最后达到分析、解决研究任务的目的。这类实验要求较高,真正起到培养学生的实践能力与科研创新能力的作用,一般安排在实验课的最后阶段进行。教师要给予充分重视,同时应结合自身科研实际合理设计实验内容,保证实验教学效果。

3.2 丰富实践教学形式

除了课程实验教学以外,实践教学还应采用参与科研实践、课外科研活动以及课程实习等多种组织形式。在研究实践方面,我们建议学生积极参加教师遥感方面的科研课题,通过教师悉心指导,学生能够利用所学知识和掌握的遥感技能,开展简单的课题研究,他们的操作技能和研究水平会有很大的提高。在课外活动实践方面,校内外研究活动为学生创新能力发展提供了广阔的空间。我们鼓励学生在课外建立课题研究小组,积极申报校内学生科技创新基金,踊跃参加“创新杯”学术科技作品竞赛等活动。通过参与一系列课外实践,充分发挥了本学科的技术优势,学生的实践能力与综合素质都得到很好的培养。

4 完善考核形式,科学评价教学效果

课程考核是检验和评价教学效果的重要手段,为保证考核的科学性和公正性,我们依据“夯实理论知识,强化操作技能以及培育创新能力”的指导思想,在课程考核中,注重应用多元化的考核方法客观评价学生的综合学习效果。其中,平时成绩占20%(包括考勤、平时作业、参与科研实践情况),理论知识占40%(以考卷的形式考核),实践操作成绩占40%(实验操作、实验报告)。在理论考试方面,除了考查学生对基础知识的掌握程度外,还有目的地增加了应用分析题,重点考核学生理论结合实际、综合分析问题的能力。实践操作考核方面,突出了能反映学生实践能力和创新思维能力的研究设计专题内容。考核方式与考核内容的改革,使学生摆脱了单纯依靠死记硬背的学习习惯,转变了部分学生平时不努力、考试突击过关的不良学风,较大地促进学生的学习积极性,改善了学生们的学习效果。

5 结束语

高校的课程教学改革是一项长期而艰巨的系统工程,涉及人才培养模式、教材建设、教学方法、实践教学以及教学评价等诸多方面内容。为适应我国新世纪人才培养的需要,顺利推进教改进程,教师必须牢牢把握“培养学生创新精神和实践能力”教育改革的主旋律,始终坚持“以学生发展为本”的育人理念,不断进行教学反思,认真总结教学规律,深入开展实践研究,努力实现学生实践能力与综合素质得到全面培养和提高。虽然我们对高校遥感教学改革进行了一些有益的探索与尝试,也取得了一些成绩。然而,仍有许多问题有待深入思考。展望未来,高校专业课程教学需要更好地结合社会经济发展需求,应充分发挥学科综合优势,要在实践中不断完善和提升,如此才能真正起到培养高级专业人才的作用。

[1] 党安.荣刘钊,贾海峰.而向应用的高校GIS教学探索与实践[J].地理信息世界,2007,2:9～14

[2] 郑文武.高师地理专业遥感课程实践教学改革研究[J].中国现代教育装备,2010,17:79～81

[3] 潘竟虎,赵军.高师遥感课程实践教学的改革[J].理工高教研究,2008,27(1):118～120

[4] 黄秋燕.教学型地方高校遥感课程教学与科研互动模式探索[J].高教论坛,2008,5:74～76

Exploration on teaching reform and practice of remote sensing course on university's geographical science major

Liang Baoping, Li Yi, Li Hui
Guangxi normal university, Guilin, 541004, China

2011-01-22 稿件编号：1101093

梁保平，硕士，讲师。