高校土地资源管理专业遥感课程教学改革

石淑芹　曹玉青　蔡为民　吴云青

摘要：为适应培养实践型、创新型人才需要，在分析高校土地资源管理专业遥感课程教学现状的基础上，从优化教学内容、增强实践环节、改进教学环境等方面提出了具体的改革方案，旨在提高学生利用遥感技术解决土地科学领域问题的创新能力。

关键词：土地资源管理；遥感课程；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）17-0088-03

从1980年国家科委制订遥感科技发展规划以来，遥感信息技术逐步应用于国家决策、土地资源调查、环境保护、灾害监测、国防建设等各个领域，为人类认识国土、开发资源、监测环境、研究灾害以及分析全球变化提供了新的途径。近年来，全国从事遥感的企事业单位发展势头迅猛，利用遥感技术开展科研及工程应用类项目日益增多，各级测绘、土地、林业、农业、水利等相关企事业单位，对于遥感技术应用及二次开发等人才结构与人才素养的需求也在不断快速增长。目前遥感专业的应届毕业生备受用人单位青睐，2015年本科应届生的就业率达到91.74%。此外，全国有120多所高等院校的农学类、地理科学类、测绘类、土地资源管理类等专业均设置了与遥感相关的课程。随着就业市场竞争日趋激烈，企事业单位致力于提高自身的技术与综合水平，也不断要求遥感技术人员需熟练掌握常用软件信息处理技术（如Erdas，Envi、PCI及Matlab等），同时具备应用和创新能力。因此迫切需要高校遥感课程向实践应用和创新能力方向改革，以便满足国家各个领域对于遥感专业技术人才的需求。

一、土地资源管理类遥感课程教学存在的主要问题

遥感课程是高校土地资源管理专业本科生专业基础课，致力于培养学生学习遥感图像处理与应用的基本理论与处理技术，熟练掌握图像解译与计算机分析的能力，能在国土、城建、农业、房地产及相关领域从事土地调查与评价、土地利用规划、地籍管理等领域的专业技术人才。目前该课程的教学主要存在以下几个方面的问题：

1.缺少与专业学科发展相融合、学生基础相适应、理论与实践相结合的特色教材。目前，各高校沿用的理论教材中，陈述彭、赵英时及孙家抦主编的教材适合遥感专业，梅安新的遥感导论适合在非遥感专业中普及。近年来，相当一部分土地资源管理专业教师借助遥感信息处理技术在全球变化、土地资源调查与评价、土地利用规划、节约集约用地分析、土地整理与复垦、耕地保护、农村居民点演变、宅基地退出机制、新型城镇化、生态响应机制等科研领域取得了良好进展，但目前使用的教材在应用方面的介绍尚没有纳入近年来的相关热点与研究成果，沿用教材与本专业特色之间缺少衔接。

2.课程实践方式单一，未能充分发挥学生学习的积极主动性。遥感课程的主要特点在于理论与实践高度结合，通过理论与实践的结合可以使学生更好地掌握抽象的理论知识，并能够较快地培养起软件操作和实际应用能力。由于学时所限，目前多数高校的遥感课程设置45学时，其中实践课程15学时左右；理论教学内容为实践教学内容的两倍，实践教学也以常规上机操作为主。遥感课程的实践环节应该同时包括上机操作和野外实地考察。通过一定课时的野外实践，学生们可以更清楚地明了遥感图像目视解译与地物类别之间的内在联系。此外，遥感课程缺少与专业发展相结合的科研项目及实践案例的讲解与练习，使得学生大多停留在书本上理解知识点，即便学会了简单的上机操作，也难以深入掌握理论知识并灵活运用到真实案例中，一定程度上抑制了学生创新能力的提升。

3.实验所用的遥感图像数据不够丰富，加大了实践教学中图像对比、融合及变化等分析的难度。部分高校购买了多种不同分辨率的遥感影像数据并建立了影像数据库。然而仍有一些学校的地学类专业缺少实验科目所需要的遥感影像数据，大部分依旧采用地理空间数据云，USGS等网站的免费数据，这些免费遥感影像数据的精度达不到足够的标准，难以让学生充分认识不同影像数据的特点及用途，不利于学生对于遥感图像处理技术与方法的掌握。

综上所述，遥感图像处理在教学过程中需结合具体案例，从课程结构、内容体系、教学手段等方面进行调整，使课本知识与实操紧密结合。同时，还可以通过安排学生们适当学习相关的软件二次开发，培养学生的技术创新、自主学习与实际应用能力。

二、遥感课程建设与改革探讨

1.加强土地资源管理类遥感教材建设，更新遥感图像处理与应用教学内容体系。结合当前社会对于遥感应用领域人才需求进一步更新教材，修订完善教学大纲，开展基本原理教学内容、体系和方法改革的讨论和研究，编写出版具有本专业特色的课程教材。教材可从绪论、理论基础、应用技术及实际应用这四个部分编写。绪论部分，在对遥感的基本概念、遥感系统进行阐述的基础上，结合当前国内外的热点领域、方向、经验及成果展开叙述，并进行对比分析，力求学生掌握遥感在土地资源管理领域的应用趋势。理论基础包括遥感的物理基础（地物波谱原理；多光谱遥感、高光谱遥感、微波遥感数据的本质区别）以及平台概述与传感器原理的介绍，通过问题引导及应用举例的方式，使学生熟悉地物电磁波谱特性并了解成像原理。应用技术包括图像预处理（图像辐射校正、几何校正、图像增强及融合）、图像目视解译（目视解译原理与方法、认识图像识别特征、遥感像片判读）、图像的计算机解译（模式识别原理；监督分类与非监督分类；多种特征提取常用方法）及变化检测四大部分，实习设计部分包括ENVI/ERDAS软件在遙感图像分类中的应用、遥感与GIS、RS集成应用等内容。编写教材时，应注重各种方法的基本原理、特点、适用范围等，强调掌握技术原理和方法及软件实现手段。最后再将目前国内外在土地资源管理领域的实际案例放进遥感应用章节中。

2.实施多样化理论教学方式，充分调动学生学习兴趣，提高理论教学效果。基础知识教学时，教师们应改变传统的教学习惯，通过多媒体教学、互动式教学、课堂讨论等多样化理论教学方式的交叉使用，调动起学生的学习积极性，培养学生的实操能力，并构建起一种师生良性互动的有效机制。加强对学生学习方法的关注与指导。在理论学习中引导学生自主思考，为学生营造有利于其自主创新学习的课堂氛围，提供生动而具体的材料，培养起学生自主学习的积极性，使学生带着兴趣主动参与到课堂教学中去。新型的课堂教学应强调学生间的互动，可以给学生小组一定的时间就某个有价值的关键问题进行讨论，并在课堂上有各小组代表进行交流，在积极与他人互动讨论中加深对知识的理解。教师在此过程中主要扮演活动指导者的角色，同时也是活动平等的参与者，为遇到难点的学生提供帮助与建议。教改应倡导一种“自主学习课堂”的教学模式，该模式下理想化的学生参与课程流程应是“在预习中提出疑问—在交流中自主探究—在教师讲解中反馈问题—在得出结论后重新消化知识”。在理论教学完成后，再对主要知识点进行串讲，并分析其中存在的问题及将来的解决土建，从而让整个教学体系趋于完整，教学过程有的放矢。

3.增加上机实践与野外实践环节，促进教学与科研的结合，实现理论与实际的对接。为了提高学生实操能力，实践课程的安排应遵循从简单到复杂的原则，在遥感课程课堂教学中，穿插一定课时的上机操作与野外实践课程，遥感数字图像处理涉及的原理和算法很多，因此上机实践环节需要教师将课堂教学中的理论知识与上机实验教学中的软件操作紧密结合，使学生真正理解并熟练掌握遥感图像处理的重要功能。需要与课题讲授的内容相穿插的实践操作部分包括：辐射校正与几何矫正、图像增强处理、目视解译、计算机分类以及图像变化检测。实验课通常使用Erdas或ENVI软件作为平台，并采用AVHRR、MODIS、TM、SPOT、QuickBird等多种分辨率的影像作为实验数据，对应不同的理论模块逐一进行各项实验内容的演示与操作，学生们在教师引导下完成实验内容，并及时收集学生们的实验结果，了解学生对于实验内容的掌握程度，并及时其中存在的问题予以说明，为下一轮实验教学总结经验。实践表明，学生们参与上机操作的意愿较高，对于实验过程中遇到的问题能够及时向教师反馈，实验效果良好。这种理论知识和实验内容相互交叉、反馈式学习的方法提高了学生们对于遥感图像处理软件的操作水平。

野外实践教学重在培养学生正确认识不同地物的反射光谱特征及其差异，帮助学生掌握地理学、土地资源学、地貌学、城市规划等相关课程的原理，培养学生野外发现问题、分析问题和解决问题的能力，掌握对考察地区的地理位置、自然条件、经济区位、地形地貌等内容的综合考察流程与方法，满足现阶段土地资源管理专业遥感课程、土壤地理学课程、地貌学课程等实践教学的需要教学与科研需要。

在制订野外实践教学计划时，要正确处理好理论教学、上机实践与野外实践教学之间的关系，将野外实践教学作为遥感图像处理课程中的有机部分予以统筹安排，制定相应的野外实践教学计划，编写野外实践教学大纲，切实提高野外实践教学的质量与效率。

4.改进教学环境资源，加大软硬件的投资，进一步完善师资队伍建设。由于受到实验教学条件和师资等因素的限制，遥感专业旧有的传统教学模式与实践课已不能满足当前教学发展的需要。因此教学环境的更新建设将是教学改革的新重点，也会成为传统教学的有力补充。具体来看，教学环境的改革应主要集中在加大软硬件的投资建设与加强师资队伍建设两个方面。软硬件条件的好坏是取得良好教学效果的基础，对于优化教学设施与环境，提高学生实践操作的兴趣及重视程度都起着至关重要的作用。因此，学校应重视遥感图像处理专业实验室的建设，配备大容量、高性能的计算机硬件以及Erdas、ENVI、Arcgis、PCI等专业处理软件，为实践教学打下良好的基础。另外，部分院校土地资源管理专业缺少遥感精品课程，可以通过尽快组织精品课程申报与建设，整合土地资源管理专业实验室的课件资料、教师队伍、遥感数据、科研成果、实际案例及硬件设施等各项资源，搭建网络学习平台，推广发展网络学习，保证教师与学生之间及时有效地进行信息交流和共享，大大提高教学效率。

对任何课程来说，师资队伍关系着教学改革成败以及教学效果的好坏。学校应提高教师的准入门槛，一线教师应达到研究方向紧跟学科前沿，授课方面不枯燥乏味，授课过程中能与学生积极互动，对实践课中出现的问题能够快速解决等基本条件。学校还应努力提高在职教师的专业知识水平，秉持“请进来、走出去”的工作思路，为教师参与科研项目提供更多的机会，以期拓展教师培训渠道，为课程改革提供支持，提高本课程教学队伍的整体水平，形成一流的教师团队。除此以外，可以继续加强教研教改的研究，通过教改促进教学水平的提高，提高教学质量，深化教育教学改革。还应加强科研与教学的相互促进，并引导学生开展大学生创新课题申报，使学生以小组团队方式共同研究土地资源管理领域的热点问题，达到以项目促学习的目标，增强学生学习创新能力。

三、总结

遥感图像处理是当前国土资源、环境监测、灾害预警等领域的重要应用技术之一。在新技术日新月异的今天，航天技术的快速发展为遥感发展与应用带来了难得的黄金阶段，遥感业务所服务的对象也因此不断得到扩展。遥感课程作为时下最热门的学科之一，各大高校应更新教学手段与方法，致力于培养适应国民经济发展所需要的遥感专业技术创新与应用人才。高校遥感课程教学改革应立足于常年教学经验与科研成果，结合院校的专业特点，针对教学内容、教学环境、教学方式进行探索。我们应对传统理论与实践教学脱节的教学方式予以改进，通过课堂教学、上机操作与野外实验教学有机结合、相互交叉、及时反馈的方式指导学生掌握理论知识与操作技能；采用教学传授与科学研究联合培养的模式，指导学生参与具体的科研与实验项目，使学生能具备一定的程序开发素养和技术创新能力。在未来的教学实践中，遥感课程的教学将不断予以调整与完善，丰富教学手段，适应遥感学科的发展，并能够基于当前社会与市场对遥感技术人才的需求，不断为社会培养理论知识与实践能力都达到标准的全面型人才。

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