项目驱动式《遥感地质学》案例教学法研究

孔春芳+翁正平+张志庭+汪校锋

摘 要：遥感地质学作为空间信息与数字技术专业的主干核心课程之一，采用项目驱动式案例教学法，通过设置“遥感在区域矿产地质调查中的应用”案例，给学生营造一种近似真实的项目环境，开展项目驱动式案例教学改革。通过设置项目的需求分析、详细设计、关键技术流程、结果分析等环节，让学生亲历项目的构思、资料收集与信息源的选择、遥感数据预处理、遥感影像判读与解译、野外验证等完整的项目过程。提高学生运用遥感科学与技术的知识解决地质问题的动手能力与创新能力，为社会培养既精通遥感科学与技术，又具有深厚地学知识的复合创新人才。

关键词：项目驱动 案例教学 遥感地质学 复合创新人才

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0193-03

遥感科学与技术作为对地观测的综合性技术，是构筑“数字地球”与“大数据”不可或缺的强大核心技术，已经形成从地面到空间、从信息获取处理到分析应用、从地表资源调查到全球探测的多层次、多视角、多领域的立体观测体系[1]。遥感地质学作为中国地质大学（武汉）计算机学院空间信息与数字技术专业的重要核心课程之一，其目的是培养学生掌握遥感科学与地质科学的基本知识、基本理论、基本方法和基本技能，提高学生运用遥感科学与技术解决地质问题的实际工程能力，培养能从事遥感科学与技术及地质学相关领域的科学研究、开发与设计、教学与生产管理等方面的工作，并具有较强科学研究能力与实际工程能力的复合创新人才。

1 项目驱动式案例教学法

项目驱动教学法是以学生为中心，教师组织与指导学生利用情境、协作、会话等学习环境要素，积极主动地完成一个完整的项目工作，从而使学生有效地掌握当前所学知识的教学活动。在这种模式中，教师的主要任务是根据已有的知识、经验、水平和兴趣来选取适合学生的项目，使学生置身于探索知识的情景之中，即在真实世界中运用知识解决问题。从根本上将传统课堂中老师满堂灌转变为“学生为主体，教师为主導”的教学模式[2]。

案例教学则是以案例为基本教学素材，将学生引入教育实践的案例场景，通过师生之间、生生之间的讨论或者研讨来进行学习的一种教学方法[3]。教学过程中可以通过分析研究各种成功和失败的经验，从中抽象出一般性的科学原理和结论，也可以让学生通过思考拓宽视野，学习掌握相关知识，目的是培养学生解决问题的动手能力与创新能力。

该文提出项目驱动式案例教学法集中以上两种方法的优势，是以“项目为主线、教师为引导、学生为主体”的教学相长的一种教学方法，教学过程中以项目为主线，构建一个能覆盖课程主干知识体系内容的项目，并把这个项目分解为包含若干个知识点的案例，通过引导学生完成案例与项目任务的形式来完成知识体系的学习，鼓励学生能够主动提出问题，分析问题，解决问题，利用探究式的学习方式来主动获得知识[4]。

2 项目驱动式《遥感地质学》案例教学的设置

中国地质大学（武汉）“空间信息与数字技术”专业是是国家特色专业、重点学科，其办学宗旨与国家地矿行业发展的主战略衔接，为国家和区域地质矿产行业发展及产业需求提供技术支撑、人才服务，为国土资源大调查输送遥感地质创新复合人才[5]。遥感地质学作为空间信息与数字技术专业的主干核心课程之一，将项目需求与案例教学结合，采用“遥感在区域矿产地质调查中的应用”案例进行课程教学改革。按照“项目研究”模式，完成项目需求分析、资料收集与信息源的选择、技术路线设计、遥感影像处理与信息提取、结果分析、野外验证等环节，将系统性和理论性较强的遥感科学的基础理论融入到案例中，让学生通过完成实际项目案例，掌握系统的遥感科学与技术的理论知识与关键技术，提高学生应用遥感科学与技术解决地质问题的动手能力与创新能力。

2.1 遥感在区域矿产地质调查中的应用项目案例的引入

遥感在区域矿产地质调查中的应用工作是地矿部门的一项综合性工程项目，该项目充分利用遥感技术宏观、综合、快速以及多层次的技术优势，摸清研究区地质体的分布特征与规律、矿化蚀变带的分布范围，查明矿产资源的种类、数量、质量与分布，为编制成矿规律图提供基础信息与资料，也为制定矿产资源规划提供重要依据[6]。同时，将遥感科学与技术应用于区域矿产地质调查中，涉及到测量学、数据库原理、图像处理与分析、地理信息系统、普通地质学、构造地质学、矿物岩石学等空间信息与数字技术专业的大部分基础学科和专业学科的课程内容。因此，根据多年教学与实践工作经验，选择地质工程项目“遥感在区域矿产地质调查中的应用”作为遥感在地质领域应用中的核心案例，以遥感数据收集、遥感数据预处理与处理、影像判读与目视解译、地质特征提取、蚀变信息初步提取、光谱匹配、蚀变矿物提取、遥感蚀变异常提取、结果分析、地质专题图的制作10个实验案例为主线，案例内容覆盖《遥感地质学》课程各章节知识点。学生通过完成“遥感在区域矿产地质调查中的应用”这个项目，以及和项目相关的10个案例，完成遥感地质学课程的学习，从实践中提高自己的各项技能。项目、案例与课本知识点的关系如下表。

2.2 遥感在区域矿产地质调查中的应用项目案例的讨论

在遥感在区域矿产地质调查中的应用项目案例讨论阶段的教学过程中，教师的主要任务是引导学生通过自主学习、探究性学习，以及合作学习等多种学习方式参与项目案例的实践。运用事先设计好的教学方案，把遥感地质学课程中的主要内容融入遥感在区域矿产地质调查中的应用项目中，通过项目设计与分解，将整个课程体系与项目案例有机地结合起来的，同时能够将前期已经学过的计算机图形学、图像处理与分析、以及普通地质学、构造地质学、矿物岩石学等地学专业知识有机结合起来，形成从遥感地质信息采集、遥感数据存储与管理、影像数据分析到影像数据应用为的一体的技术体系，让学生从理论到实践形成一个整体的概念体系。学生在这阶段完成的主要工作包括：首先，对收集的资料和遥感数据进行总体评价，确定关键的信息；其次，讨论遥感在区域矿产地质调查中的应用项目的疑难问题，如项目的关键技术方法、技术流程、数据预处理的方法、遥感信息解译标志的建立、蚀变信息提取方法等；第三，对提出的每一种方案，都要充分论证，同时提出备选方案；最后，讨论具体实施的步骤，并对项目的预期成果进行整体评价。其中，关键的科学问题是设计遥感在区域矿产地质调查中的应用项目的技术流程图，具体如下所示：

各小组同学按照设计好的遥感在区域矿产地质调查中的应用项目的具体技术流程，有计划、有步骤地实施项目的各项工作。具体实施路线如下：首先，根据项目的要求，对下载的研究区的遥感影像进行预处理，包括遥感影像辐射校正、几何校正、影像增强、影像分割分类等。其次，进行研究区蚀变信息的初步提取，主要包括主成分分析、研究区地质体特征分析、地貌岩石地层解译、构造矿产信息分析、异常信息提取等。第三，利用提取出的矿物蚀变信息与礦物波谱库中的光谱进行匹配，从而得到蚀变矿物的光谱特征。最后，对得到的结果图进行野外验证及结果分析。除此之外，学生还需要根据实验结果，完成综合设计性实验报告的编写。

2.3 遥感在区域矿产地质调查中的应用项目案例的概括总结

案例总结阶段主要是以小组为单位，进行答辩，演示自己的作品，交流心得体会。每个同学可以从项目准备、技术路线设计、项目中的关键点、项目实施过程中遇到的难点、项目完成后不足与改进的措施、以及报告撰写等方面来准备自己的汇报内容，教师可根据汇报内容给每个小组和每个同学打分，作为该门课程的综合考评成绩。这种多元化的考核方法更突显出学生的动手能力与创新能力。同时，教师需要就每个小组的完成情况给予点评与总结，并根据分析结果进一步完善案例，以便在下一轮的教学中取得更好的效果。

3 结语

将项目驱动式案例教学法引入到遥感地质学的教学中，通过设置遥感在区域矿产地质调查中的应用项目案例，让学生通过参与项目的准备、项目的讨论与设计、以及项目的实施与汇报，真正实现以“项目为主线、教师为主导、学生为主体”的教学模式，鼓励学生自主学习、积极思考、勇于探索、分析问题、解决问题，加强团队协作。从教学效果看，激发了学生学习遥感地质学的兴趣，增强了学生学习的主动性、积极性与创造性，提高了学生自主学习能力、分析问题与解决问题能力以及团队协作能力。为培养掌握遥感技术与地质科学技术复合的地质技术开发与应用人才提供了切实可行的操作。

致谢：该文的研究收到湖北省教学研究项目（2016141），中国地质大学（武汉）校级教学项目（2014A37），中国地质大学（武汉）2016年本科教学工程项目（2016-38）的支助，在此一并致谢！

参考文献

[1] 郭华东.全球变化科学卫星[M].北京：科学出版社，2014.

[2] 徐凯，宋麦玲，薛思清.项目驱动式案例教学法在“C程序设计”课程中的应用[J].长春理工大学学报：社会科学版，2011，24（10）：171-172.

[3] 郑金洲.案例教学指南[M].上海：东师范大学出版社， 2000.

[4] 霍丽华.基于CDIO理念的项目教学法的探索与实践[J].科技创新导报，2015，12（9）：203.

[5] 张冬梅，王媛妮.空间信息与数字技术专业复合创新型人才培养研究[J].教育教学论坛，2016（24）：157-158.

[6] 江涛.试析现代遥感技术在地质勘查中的应用及发展前景[J].科技资讯，2015（15）：71.