“遥感地学应用”课程内容与教学方法研究

明冬萍，刘湘南，刘美玲

中国地质大学（北京）信息工程学院，北京 100083

一、课程设置的目的和教学目标

随着传感器技术的不断发展，遥感技术已经成为空间数据获取的主要手段，所获取的遥感数据也向着高空间分辨率、高光谱分辨率和雷达立体观测的方向发展。但归根结底，遥感技术的最终目的就是从影像上提取信息服务于地学应用。因而针对遥感数据获取技术发展的新局面，基于各遥感传感器系统成像机理，系统地开展不同数据源的遥感信息提取理论、方法和实践的教学，对于进一步提升教学质量，拓宽遥感技术教学领域，培养学生利用各种遥感影像进行地学处理、分析和应用的基本技能和创新思维具有非常重要的现实意义。

为更好地体现地学特色，2010年中国地质大学（北京）地理信息系统专业本科学生教学计划修订时，“遥感地学应用”被作为GIS专业本科生在修完“遥感原理与方法”、“数字遥感图像处理”等前导课程之后的另一门专业必修课。该课程教学的目的是通过课程的讲授和实验，使学生掌握各遥感传感器系统成像基本原理及其图像特性，了解不同数据源的遥感信息提取理论、方法和技术，掌握几类典型遥感地学信息提取及分析建模方法体系，结合综合实验开展研究型学习，从而激发学生的自主学习、技术创新能力，培养学生全面专业素质，提高学生的就业竞争力。

二、课程教学的特点和教学现状

“遥感地学应用”课程在强调多源遥感传感器成像原理及图像特性的同时，还涵盖了多源遥感信息提取理论和方法技术等重要内容。从理论和实践教学两方面考虑，“遥感地学应用”课程的教学存在以下特点。

（1）多学科交叉融合性强。“遥感地学应用”课程涉及遥感物理、图像及信号处理、模式识别和地学建模等相关交叉知识,学科之间的集成和有机融合对“遥感地学应用”课程教学提出了较高的要求。

（2）理论性和应用性并重。遥感的根本目的是从影像中提取信息服务于地学应用。“遥感地学应用”课程教学既是涉及遥感地学相关知识（如自然、植被、水文等）的基础性理论课程，又是一门应用性较强的技术性课程。因此，在“遥感地学应用课程”教学中必须理论与应用并重。

（3）技术发展和更新速度快。伴随着传感器数据获取技术和相关交叉学科技术的快速发展，遥感技术的发展也尤为迅速，表现为应用领域不断扩大，其应用技术手段不断发展和进步，其应用效果逐渐向定量化、精细化和立体化方向发展。“遥感地学应用”课程的教学也应及时将先进的理论和技术渗透到教学中，这对其课程教学的内容、方法和手段也提出了更高的要求。

目前这门课程的建设情况还很薄弱，教学内容从广度和深度上与当今遥感技术发展的新局面不相适应。这种情况不仅体现在我校，从目前国内其他高校GIS专业遥感教学的现状来看，也都存在这个问题。即使国内有几所高校开设了“遥感地学分析”或者“遥感地学应用”课程[1-2]，但是从其教学目标和教学体系来看，其教学的重心过于偏重遥感数据（尤其是中低空间分辨率和中低光谱分辨率遥感数据）在土壤、地质、水体等方面的应用，忽略了遥感数据获取的多源性和遥感信息处理应用的多手段性，也没能形成课程教学的主线。此外，从教材建设方面，也缺少相应合适的配套教材，很多学校基本上仍以遥感原理性的教材作为教学内容和资料。

因此，在“遥感地学应用”课程教学活动中，应该根据该课程教学的特点和教学现状，确定具体系统的教学内容，采取合适的教学手段，着力解决和完善课程建设的关键环节，这对于遥感和GIS人才的培养具有重要的意义。

三、课程教学内容

遥感地学应用课程在高校GIS相关专业教学中并不是一个新事物，然而随着遥感技术发展，遥感地学应用课程教学内容的安排还应遵循以下原则。

（1）教学内容的开放性。大学课程教学内容的安排应该突破教材的界限，其他优秀教材、学科的重要理论和行业前景都可纳入课堂教学[2]，以多学科交叉与多领域应用为特点的“遥感地学应用”课程教学内容应该是开放式的。

（2）教学内容的导向性。“遥感地学应用”课程教学的最终目的是指导学生将遥感技术服务于地学应用，因此其教学内容还应该是具有导向性的，要突出该课程的重点及与其遥感原理与方法基础课程的区别。

（3）教学内容的外延性。遥感技术发展日新月异，“遥感地学应用”课程教学内容还应该是外延式的，课堂的内容不仅追求既有理论技术的全面涵盖，还要突出该课程的重点及与遥感原理与方法基础课程的区别，提出本领域中尚待解决的问题，留给学生思考。

进而，遵行以上原则，为进一步提升教学质量，全面培养学生专业技能和创新思维，本校的“遥感地学应用”课程拟从理论方法和实践应用两大方面，以“不同数据源—不同信息提取手段—不同应用领域”为教学主线，设置课程教学内容体系（总48学时，其中讲课32学时，实习16学时）。表1示意了“遥感地学应用”课程理论和实践教学的基本内容体系。

表1 “遥感地学应用”课程教学内容体系

需要指出的是，实际上“遥感地学应用”课程的体系和应用领域非常庞大，如何在有限的课时下将不同遥感技术的理论、方法和应用的基本思路传授给学生，激发学生自主学习和自由运用遥感技术的能力是本课程教学需要注意和强调的问题。因此该课程内容更应注重教学主线，以应用案例和实践教学来加深和巩固学生对知识的理解和掌握。

四、课程教学方法与手段

以有利于课程内容的学习、培养学生自主开放思维能力和取得良好的教学效果为原则，同时充分体现互动教学的特点，可以从以下几方面对“遥感地学应用”课程的教学方法与教学手段进行有针对性的改革。

1.现代化与传统教学方式相结合

“遥感地学应用”课程的很多教学内容都需要结合直观的图像展示或者图像对比的方式进行，多媒体教学方式体现的信息容量大，表现形式多种多样、可声像并举、动静结合、能较好体现遥感技术的特点[4]，从而激发学生兴趣并促进学生对知识的理解。尤其在实践教学中，多媒体教学更显示出其不可替代的作用，教师可将操作步骤投影在大屏幕上，对于一些复杂的操作，还可以使用屏幕录像软件制作实践操作步骤教学视频，以节约教师反复教学的时间，提高教学效率[4]。

然而除了多媒体课件的制作要美观精良条理清楚外，采用多媒体教学方式还要求教师要注重与学生的互动，激发学生积极思维，变被动接受式的学习为交互式学习，克服课堂教学的单一化和模式化。

2.多种教学法相结合

改变以往完全由教师为主导的“讲授式”教学方式，采用多种教学方式，鼓励学生尽可能地参与到教学活动中，理论与实践相结合。

（1）分组讨论式教学。遥感地学应用课程强调遥感技术在地学中的综合应用，在教学形式设计中应给予学生充分的自主学习、自主归纳总结的学习空间，比如可以采用让学生选择某一应用技术或应用领域广泛查阅资料后“分组讨论”等教学形式，具体实施过程是让学生提前准备，查阅文献资料，撰写报告或者报告提纲，并制作演示文档在课堂上进行演讲，讲解完毕,台下同学以辩论、提问等方式进行讨论，最后由教师给出点评、总结。

（2）提问式教学。其次，遥感地学应用课程是集方法和应用为一体的特色性课程，教学过程中还需要强化策略意识[5]，可以采用“提问式”教学方式。由教师在课上给定一段内容，要求学生在课堂上阅读，而后进行提问以检查学生的掌握情况，这两种方式都能有效地活跃课堂的学习气氛、增强学生的实践机会，提高自信心，将学生的被动学习情绪转变为主动学习的意识。

（3）案例式教学。“遥感地学应用”课程的最终落脚点在应用上，所以案例教学是该课程需要采用的另一主要教学法。加强理论和应用的本末贯通，避免两个环节的脱节，即在课堂教学中使学生真正理解实现某个目的要做什么，而在案例教学中要让学生真正理解这么做是为了什么，实际的教学经验证明这个问题在“遥感基础原理”课中也是同等重要。

3.加强综合型和研究型实验环节

通常从教学内容的类型上，遥感实践课程内容分成三种类型，即知识验证型实验、综合型实验和研究型实验[6]（后两者以充分培养学生主动性与创新性能力为主要目标）。“遥感原理”课程教学内容以知识验证型实验为主，而“遥感地学应用“课程重点在于培养学生综合应用和分析能力，应该加强综合性和研究性实验环节，增加综合自选实习，突出地学特色，鼓励学生自主思维、激发发散式学习，培养学生的实践创新能力，适应未来社会对于高素质人才的需求趋势。

然而研究型实验对学生和教师都具有较高的要求，不仅要求学生要具有较高的理论结合实践以及较强的进一步自我学习的能力，还要求教师视野开阔，有充分的数据和其他准备，能开出有探索价值的实验项目，具有能够正确引导学生学会分析和解决问题的能力，以满足创新教育的要求。同时还要加强实验教学评价，对于有效检验实验教学目标是否实现[7]，激发学生学习积极性具有积极的意义[8]。

4.结合学校背景突出专业特色

我校的教学科研以地质、资源、环境、地学工程技术为主要特色，我校地理信息系统专业以其独特的地学特色入选第七批国家高校特色专业建设名单，很多该专业的学生毕业后在地质矿产相关单位就业。因此，我校“遥感地学应用”课程的教学还要结合学校背景与专业特色，充分考虑学生的就业，加强遥感地质应用的理论方法与实践教学。所以表1所示的实践教学内容安排中，着重考虑了遥感技术在地质灾害（地质沉降）与能源矿产资源监测和调查中的应用实践，以适应21世纪地球科学发展和国家在资源、环境、灾害及其他相关领域对地学信息技术人才的需求。

五、总结

“遥感地学应用”课程对于培养GIS专业学生的全面专业技能，激发学生的自主学习、技术创新能力，提高学生的就业竞争力具有重要的意义，进行遥感地学应用教学改革十分必要。本文就“遥感地学应用”教学的目标、教学内容和教学方法提出了相关的经验总结和改革建议。然而“遥感地学应用”课程的教学目前仍处于不断地探索和完善阶段，还没有完全得到实践的检验，随着教学的不断深入，还有很多具体教学问题如教学过程中的教学质量保证及建立合理的评价机制等问题尚需进一步深入研究。

[1]南京师范大学地理科学学院网络课程.[2012-08-10].http：//kc.njnu.edu.cn/dky/9/index.htm.

[2]同济大学课程中心-海洋与地球科学学院.[2012-08-10].http：//cc.tongji.edu.cn/Able.acc2.web/Page_CourseSystemDetail.aspx?ID=446

[3]黄光东.“数学建模”教学方法研究[J].中国地质教育，2011，(4)：71-73.

[4]高超，金高洁，王心源.传统教学与多媒体教学融合—以“遥感导论”课程为例[J].中国地质教育， 2007，(4)：118-122.

[5]徐元进.关于“资源遥感实验”课程教学中学生自主学习能力的研究[J].中国地质教育，2010，(4)：79-82.

[6]张运.遥感实践课程教学内容与方法改革探索[J].科技信息，2011，(12)：512-513.

[7]黄秋燕.GIS专业遥感概论课程实验教学改革探索[J].科技信息，2008，(27)：352-353.

[8]叶勤，关泽群，邵永社，等.测绘工程专业摄影测量学实验教学改革探索[J].测绘通报，2010，(6)：74-77.