“遥感原理与应用”实践教学的“案例教学模式”探索

依力亚斯江?努尔麦麦提 买买提?沙吾提 张飞

摘 要：“遥感原理与应用”课程作为高校“遥感科学”专业本科生的专业必须课之一，其相关实践教学模式也不断进行改革与完善。以“遥感原理与应用”课程特点作为出发点，有效结合实验室现有条件，充分发挥学生自身操作能力，将案例教学模式引入“遥感原理与应用”课程实践教学，从而取得更好的教学成效。在教学过程中通过案例教学模式的实施，能够充分激发学生对遥感专业学习兴趣、提高学生自学能力、实践操作能力、明确学习目标，进而可以极大促进大学生的主体地位、提高学生想象力、唤起学生创新能力。本文就对“遥感原理与应用”实践教学中如何有效运用“案例教学模式”展开探讨。

关键词：遥感原理与应用；实践教学；案例教学模式

中图分类号：G633文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）06-0102-02

一、引 言

遥感技术可以说是当代信息科学时代的核心技术手段之一，在促进我国国民经济发展以及国防事业的发展起到了十分重要的作用[1，2]。在国内诸多高等教育机构都开展了以遥感技术为基础的多领域课程。例如：地球资源遥感、农业遥感、环境遥感、气象遥感、城市遥感以及海洋遥感技术等[3，4]。许多行业在发展的过程中都开设了与遥感有关的培训，如测绘工程、地理信息系统、全球定位系统以及土地资源管理等[5-7]。“遥感原理与应用”是遥感科学专业学习的最基本及核心课程之一。随着遥感技术不断发展与更新，知识结构的更新速度也很快。“案例教学模式”的教学特点就是能够选取一些具有代表性、典型性以及实时性的案例开展实践教学活动。所以，案例教学模式在“遥感原理与应用”实践教学中的引入，不仅对大学生的有效掌握遥感原理有着一定的促进作用，而且可以提高学生自身实践操作能力和对遥感课程学习兴趣[8]。

本文以新疆大学资源与环境科学学院“遥感科学”专业本科生的“遥感原理与应用”课程实践教学为例，进一步探讨了“案例教学模式”的特点及其具体实施过程。

二、案例教学模式介绍

案例教学模式也称作实例教学模式。通常来说在学生掌握了最基本的知识以及相关的理论知识基础上，能够在教师根据每堂课程所学习的知识以及教学目标作为指导，设置一些具有指导性作用的典型案例，让学生自主选择案例，对于这些案例存在的问题有针对性的进行分析、讨论与总结的一种实践教学模式[9，10]。该模式能够有效发挥学生的主观能动作用，让他们总结出不同的结论，从而有效地培养学生综合能力的一种教学手段[11，12]。在上个世纪八十年代我国才开始引入案例教学模式，逐渐的在教育机构中得以推广。随着1991年MBA教育的萌发，我国高等教育机构开始将案例分析法进一步施行并扩展，现如今已经过去二十几年的发展，在许多实践性较强的专业教学课程中案例教学模式都得到了较为广泛的应用[13]。

案例教学模式无论在遴选教材，还是给学生传授课程以及教师与学生之间在教学中角色定位与所需承担责任等方面都打破了传统意义上的教学常规[14]。案例教学模式要求教师作为一名教学课程的策划及设计者，需要将教学目标与教学内容能够巧妙地隐藏在每一项案例中，让学生在对案例的互相讨论及剖析的过程中逐渐发现问题，加以讨论与总结。通过该方法，能够让学生主动在自己的思维中形成对知识结构与知识体系的理解，进一步激发学生的对相关专业课的学习兴趣，充分调动大学生的学习自主性。同时有助于大学生对理论知识与实践操作训练相结合，增强师生之间的感情交流，学生能够学会如何与人合作，加强他们的团队协作能力，增强大学生团队精神[15]。

新疆大学资源与环境科学学院针对“遥感科学”专业本科生的教学方案开设了“遥感原理与应用”课程，课程类型为专业必须课，本课程共64学时，其中理论课为48学时、实践课为16学时，理论与实践课比例为3：1，因此实践课的有效开展，对“遥感原理与应用”课程教学质量的提高作用重大。本校资源与环境科学学院实践教学的主要教学设备包括：联想台式机70台、ASD Field Spec（FR 350-2500nm）地物光谱仪、GPS、滚动式绘图仪、投影仪、A0数字化仪等仪器设备，PCI、ENVI、ArcGIS、SPSS等遥感图像处理、地理信息系统及统计分析软件。实践教学主要采用数据资料包括历年统计资料，MODIS、Landsat、Aster、PALSAR-1/-2、Radarsat-1/-2等光学与微波遥感影像数据，实地考察实测的土壤、植被和水体采样数据和光谱数据等。

三、案例教学法的具体应用

根据实践教学目标和每一项案例的特点以及存在的不同之处，教师在设计案例以及班级成员分配过程中都需要考虑不同班级实际情况。也就是说，需要根据案例的特点、班级的实际人数，主要采用小组分工协作以及组长协调负责等方式进行部署安排。学生可以按照不同案例自由选择搭配并组成小组，每组成员都不应过多也不宜太少，大概每次案例实践小组成员保证在三到五人左右，每个小组选出一名组长，进行内部分工协调，尽量保障每个小组成员都承担着具体责任。通过小组协作完成案例实践课堂教学活动，教师在实践活动中进行总体指导并启发学生主动性、鼓励学生灵活思考。学生最终做出分析及总结，进行实践成果以实验报告形式上报。

案例教学具体的实施过程中包括案例资料的收集与整理、数据预处理、构建遥感反演模型以及总结报告等四个内容，具体流程图请见图1。

1. 资料收集与整理阶段

基本资料的收集与整理包括两项内容，其一，是对历年收集的统计资料和实地考察测量的土壤、植被、水体采样数据与光谱数据进行收集、归类及整理；其二，是对光学与微波遥感影像的收集。其中野外采样数据不仅包括实测数据收集与整理还应该包括野外采集数据的实验室测量与分析。

野外考察实测数据的主要来源是学生在对遥感技术实际的应用过程中在实地所获得一些地表参数采集数据信息。学生可以针对这些数据在实际测量中利用GPS进行精确定位与采样点景观拍照，从而对于他们日后遥感应用实验奠定基础。

在实验数据准备完毕以后，需要对学生进行相关资料查阅工作的安排，让学生以小组为单位进行互相交流、交换意见，从而充分调动每位学生的积极性，启发与引导学生思维，鼓励学生进行必要的讨论与观点的创新。

图1 “遥感原理与应用”实践课的案例教学模式应用流程图

2. 数据预处理阶段

学生通过学习并利用ENVI、ArcGIS、SPSS等软件，针对光学遥感图像预处理过程包括：辐射定标、求算反射率、去噪处理、图像增强、几何精校正、图像裁剪及重采样、图像融合、分类特征分析与分类参数优化以及进行室内预判读等；对微波遥感影像预处理主要包括：原数据的聚焦处理、轨道校准处理、多视处理、图像噪声滤波处理、图像辐射定标和辐射归一化处理、地理编码、数据空间裁剪和图像重采样处理等。学生还可以针对实测数据和统计资料进行统计分析及归一化处理。

3. 构建遥感反演模型阶段

收集资料数据，光学与微波遥感影像经过相应预处理以后，对所获取的不同的信息进行分类、选择特征波段以及进行相应波段运算，将应用不同遥感光学指数提取各类地表定量参数，如：归一化植被指数（NDVI）、地表辐照度（Albedo）、地表温度（LST）等，除此之外，还应用微波遥感土壤水分反演模型提取表层土壤水分。在次过程中需要尽可能的发挥学生的主观能动性。首先针对每次案例的目标，让学生自主地进行实测数据和遥感影像地表参数之间构建定量反演模型，最终由每组组长将遥感反演应用结果给教师报告。虽然这种教学的模式增加了实践课难度，但是有助于学生自己发现问题并主动解决，明确实验目标和意义，更好地促进了他们的自我学习及解决问题能力，让遥感专业本科生充分发挥他们的想象力和创造力。

学生构建遥感反演模型以后，可以开展专题图的制作工作。在绘制专题图的过程中学生需要注意专题图的比例尺尺寸、指北针方向、地理坐标、图例等等，在保证精确的前提下，让整个专题图更加自然美观，对信息的表达更加准确。

最终，每个小组需要结合参考地图资料以及野外实测数据，针对他们所获得的遥感反演应用结果进行对比分析与验证。

4. 总结报告并提交

完成案例结果的分析与验证后，需要每个小组提交与展示他们的遥感应用成果，并需要让每个小组选一名代表进行讲评。教师对学生的辛勤劳动与付出给予评价与鼓励，从而能够增强学生心理上的满足感与成就感，可以进一步培养学生对遥感专业的兴趣，使得充分挖掘案例教学模式的应用前景。同时，针对遥感反演结果良好的学生进行表扬，进而树立一定的榜样，起到表率作用。此外，还需要针对一些案例成果，指出其中存在的问题与不足之处，让学生能够揭开自身问题的本源，及时做好记录，避免类似问题的再次发生。

四、结束语

针对新疆大学资源与环境科学学院“遥感科学”专业本科生的“遥感原理与应用”实践课程，作者应用“案例教学模式”取得了良好的教学成效。首先，能够提高学生的学习热情，充分发挥学生主观能动性作用；其次，可以集中体现学生的主体作用，从而取得良好的教学效果；再次，有助于提高学生实际操作能力和想象力，唤起学生创新能力；最后，“案例教学模式”有待于进一步研究及推广其在相关专业实践教学中的应用前景。

（作者单位：1.新疆大学资源与环境科学学院； 2.新疆绿洲生态教育部重点实验室）

基金项目：新疆大学2012校级精品课程“遥感地学分析”资助（2012-76-10）

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