“遥感概论”课程野外实践教学改革与体系建设研究

高 超，阮 甜，谭 诚

1.宁波大学 地理与空间信息技术系，浙江 宁波 315211；2.安徽师范大学 国土资源与旅游学院，安徽 芜湖 241000

“遥感概论”课程野外实践教学改革与体系建设研究

高 超1，2，阮 甜2，谭 诚2

1.宁波大学 地理与空间信息技术系，浙江 宁波 315211；2.安徽师范大学 国土资源与旅游学院，安徽 芜湖 241000

本文以“遥感概论”课程为例，结合其他高校课程开设的情况，对当前遥感课程中野外实践教学开展所存在的问题做出了相关分析，并从教学的目标和方向上提出规划，从性质、过程和内容上对野外实践教学的路径做出了归纳。

遥感概论；野外实践；课程建设

introduction to remote sensing; field practice; course construction

地理学是一门理论和实践并重的学科，在培养高水平教育人才的计划中，对实践能力的培养也是地理学科教师的目标之一[1]，通过野外实践教学能为学生提供近距离观察地理现象的机会，有助于提高学生的学习兴趣、实践应用和科研创新的能力，达成对学生实践能力的提升，这也是应用型创新型人才培养系统中的核心环节[2]，即实现超越理论层次的、同时完成对学生深层次认知能力的培养。遥感技术的发展因其观测范围大、信息量丰富和获取信息快等特点，可以成为地理学培养人才的有力助手。同时，遥感技术在地球系统研究中应用性不断加强,急需专业型人才，因此，在高校人才培养中加强遥感与地理学的结合，尤其是野外实践环节教学十分必要[3]。

目前国内大部分开设地理学专业的高校，包括港澳台地区的相关院校，已将野外实践教学作为必修课程，在开展的同时也对其进行着体系建设的研究与改革：（1）在教学组织上，进行教学基地的建设与实践教材的编写，更注重研究性、综合性野外实践的开展；（2）在教学方法上，进行改革和创新，以及对实践的结果制定评价体系；（3）在教学构成上，实践的内容自然学科特性强，偏重于自然地理学、地质地貌学等，研究的结果多集中于自然地理学科[4-5]，涉及人文地理的研究较少，遥感和地理信息科学等新学科由于教学条件与学生水平的原因，所开展的野外实践教学相对更少，在野外实践课程的建设上较为欠缺[6-7]。

一、“遥感概论”精品课程野外实践教学开设情况

遥感(Remote Sensing，简称RS)，由美国海军研究学者艾弗林.普鲁伊特于1960年提出，其在世界范围内作为一门独立的学科是在1961年“环境遥感国际讨论会”之后。现在，遥感课程，如“遥感概论”已经是中国高等院校地理科学专业本科生的专业基础课，也是核心课程[8]，各高校也加强了对遥感精品课程的建设与升级，开始注重对实践课程的开发和学生应用技能的培养。以北京大学秦其明老师的国家级精品课程“遥感概论”为例，45个授课学时，15个实践学时，分为6个教学实践，凡涉及野外观察实践项目，均鼓励采用野外实践教学方式。例如，设定具体的野外实践课程：地物波谱反射率的野外测定实验、遥感图像目视解译与制图实验和遥感应用实验等[9]，规划适当的理论与实践教学比例，确保每一章的理论教学内容都有对应的实践课程。教学的安排充分说明了实践课，特别是野外实践教学在遥感课程教学中的重要性，需要认真对待。国内其他高校对遥感精品课程中实践教学的情况如表1所示。

表1 遥感精品课程实践教学情况

二、野外实践教学改革体系建设基本情况

1.地理类相关学科野外实践教学情况

目前，自然地理学野外实践课程的开展相对较为充分，在学科体系建设上亦较为完整。以华中师范大学自然地理学野外综合实习的课程为例，相关的实习教材编纂完成，内容包括地质基础、地貌类型、水文观测、土壤调查四个章节，注重理论知识与野外实践教学的融合，综合性较强，关注学生知识内化过程，采用教师引导与学生探索相结合、路线概查与典型样地调研相结合、专业综合实习与科学研究相结合的教学方法[10]。

地理信息系统简称GIS）的野外实习包括自然和人文两大类，一般以对地物、现象的认知和判别为教学内容。上海师范大学将GIS野外实习中所运用到地学研究的基本操作程序归纳为：（1）工作任务的确定。野外实习所围绕的应当是一个明确的教学任务，保证实习有效进行的基础是对中心任务层次性的分解。（2）室内实习准备。包括室内收集相关基础资料、确定野外实习所需资料和依照分解的子任务向学生布置工作。（3）实习阶段。实习阶段不仅包括对实践过程的描述、记录和分析，还包含对实践学习的反思。（4）对室内整理总结。包括对数据的统计、整理和分析以及GIS信息系统的组建，呈现结果的方式可以小组为单位，也可以个人单独完成[11]。

2.遥感课程改革与体系分析

（1）存在问题。

①相关学科间疏于联系，学生学习兴趣不高。遥感涉及多学科知识，是地学专业学生的必修课程，但由于学生在相关课程的学习上存在时间差，知识不能互补，容易造成学习过程被动、知识结构构建脆弱的后果。而对教师来说，在一定的课时内既要讲清楚基础知识，又要介绍遥感技术最新的前沿研究发展成果,必要时还得补上其他相关的知识，实属不易[12]。

②野外实践教学师资不足。国内多数高校野外实践课程较少甚至没有，缺少专业实践课程指导教师。从教学现状来看，大多理论课教师同时兼任实践指导教师，但自身并未接受过有计划和系统的遥感实践技能培训，实践能力有欠缺，也没有做过遥感相关的研究，因此很难胜任实践教学环节的指导工作[13]。同时，实践教学师生比例的不合理使小组教学难以实现，在有限的野外实践中，授课形式通常为一师多生、层层环绕，外围学生很难听清教师的教学内容与任务；此外，教学过程监督体系也不完善，使得一些野外实践教学如“走马观花”、流于形式，学习效率低。

③缺少野外实践教学基地。国内高校野外实践基地建设的欠缺使授课老师对实践场所的选取往往集中在校园内或周边地区，范围过小，结构类型单一、环境要素特征不具有代表性，不利于学生进行更深入的学习与实际中的应用。

（2）改进可能。

大部分高校的地理科学专业的野外实践都涵盖地质地貌、土壤水文、土地利用、人文地理等多个方面，这些方面恰巧也是遥感技术应用的主要领域，在现代的地理科学野外实践中遥感技术的应用也是必不可少的一部分。若将“遥感概论”野外课程与其他相关学科野外教学相结合，依托实践基地，学生在进行自然地理、人文地理野外实践的同时，加入遥感课程野外实践的内容，这样不仅可以大量节约野外实践的成本，还可以丰富野外实践的内容，加强对学生野外综合能力的培养。针对野外实践中存在的问题，可以从以下方面做出改进计划。

①成熟师资力量的配备。为了让学生能够有更好的实习效果，在进行综合性较强的野外实践时，可以协调地质、地貌、气象、水文、土壤、植物、动物、人文地理和GIS相关方向的老师进行带队。

②良好实习基地的建设。驻地为实习的师生提供住宿、餐饮服务，同时还能为实习的师生设立专门的授课教室，为野外实习课程提供了基本的保障。

③野外实习教程的配套。针对具体的实习项目，编制教材有利于学生对实习地点建立初步的认识，并做好相应的准备。

④学生专业技能的提升。通过加强学生理论知识的学习，保证野外实习的有序进展。野外实习对学生的专业素质和技能的提升有推动作用，但实习的开展是建立在学生已对教学内容中所涉及的理论有一定了解的基础上，实习一方面能提升学生学习的兴趣，使学生主动参与；另一方面强化了学生的知识理解能力和应用能力。

三、遥感概论课程实践教学的措施

1.课程培养的目标要求

（1）学生遥感专业技能的提高。

遥感野外实践的内容主要包括遥感数据的准备与处理、路线样本设计与解译标志的建立、土地利用信息的提取与验证等[14]，在不同的实践教学中对学生技能的掌握有不同的要求，如表2。

通过野外实践，学生主要复习与巩固图像处理的各项技术，帮助学生理解类似同物异谱、同谱异物等课堂上难以消化的内容，丰富遥感图像处理经验，加强学生动手操作能力，实现遥感技术专业技能的提升。

（2）实践考核标准的多元化。

围绕学生需要掌握和提升的专业技能，制定合理的考核标准，检验实践所取得的效果。发展多元化的考核标准，避免单纯笔试或提交实习报告所带来的考前突击、考试作弊、网上抄袭等弊端。

（3）实践教学环节的完善。

主要致力于提升野外实践各教学环节的质量：首先，调整野外实践过程中师生比例，实现真正的小组教学，切实做到让每个学生都能学到有用的知识；其次，改变以教师为主体的“一言堂”教学，做到以学生为主体，注重发挥学生的主观能动性；然后，改变现有教学内容不够系统的现状，制定一套完备的能力目标体系，针对教学目标，有系统地进行教学；最后，加强对实践后期成果的整理和分析，改变现阶段实践虎头蛇尾的现状。

2.课程改革的方向确立

（1）强化遥感概论课程的野外实践能力。

遥感技术实用性、专业性强，地理科学、地理信息科学、土地资源管理、城市规划等专业均与其密切相关，将遥感课程教学目标定位在“宽口径、重应用”，把遥感技术和具体的学科应用挂钩, 实现学科间的贯通, 才能切实提高学生遥感技术综合应用能力和创新能力[15]。遥感技术在信息化产业蓬勃发展的进程中作用不可小觑，因此，有必要注重对遥感实践教学在体系弹性与灵活性的建设。

（2）完善遥感概论课程的野外教学内容体系。

表2 遥感概论课程野外实践教学学生专业技能考核标准

通过遥感课程野外实践，可将具体培养内容归纳为：①完成户外样点定位，根据采样点信息完成遥感图像配准；②完成遥感目视解译样本采集工作，建立目视解译标志；③能够区分不同土地利用类型间的特征与变化，并能够在遥感图像上识别；④根据预备好的遥感图像，完成实习基地内的城市形态变化调查与验证；⑤对遥感图像同物异谱、同谱异物现象中难以区分的地物进行实地识别与验证；⑥区分不同季节下植被以及不同生长周期下作物的光谱特征变化；⑦完成对遥感影像中典型地貌特征的实地考察；⑧掌握使用光谱仪采集不同地貌类型的光谱特征；⑨根据不同学科要求，在不同实践基地环境中培养学生应用遥感解决实际问题的能力；⑩锻炼学生吃苦耐劳和团队合作的能力。

根据培养的内容，可将遥感野外实践教学课程建设的体系从性质、内容和过程上进行分类：性质上可划分为验证性、综合性和研究性实践；内容上可分为遥感调查与遥感测量两类；实践的过程包括项目确立与分解任务体系、教学教材与基地建设、室内准备与野外操作和进行教学评定与建立监督体系，如图1。

图1 “遥感概论”野外实践课程路径图

（3）确立遥感概论课程野外实践教学具体措施。

①筹措野外实践教学资金。野外实践需要耗费大量的人力、物力，必须有充足的资金保障，这就需要多方面配合、多渠道集资的方法，共同解决资金短缺的问题。涉及的方面和渠道包括学校、院系以及参与实践的师生本身；此外，也要注重与教学基地良好关系的建立，实习线路规划的合理性、典型性与代表性，除能有效地提升实习的效率外，也能有效节约实习的成本。

②增加实践教学课时。多层次、综合性野外教学活动的开展，有助于提高学生的创新精神和动手能力，帮助学生实现从基础理论知识掌握到实际应用技能获得的升华。

③加强实践教学教材的建设。关于遥感实践教学教材建设及研究都极为少见，野外实践教材的编写不同于课堂上的教科书[13]，也不是按部就班的实验指导书，教材必须具备开放性，重在引导学生独立思考、发现问题并解决问题。

④加强野外实践教学基地的建设。选择具有代表性的区域进行基地建设能够为后续的野外实践教学提供保障。

⑤改革教学方式与加强师资队伍建设。教学过程中重视对学生主体性的体现，变“满堂灌”为以学生为主体的启发式教学，注重对学生能力的培养，引导学生自主发现和分析地理现象和问题。除了一些传统的野外实习工具的使用，还注重培养学生使用一些新技术新仪器，如各种光谱仪等。同时，积极鼓励教师参加培训，提高专业素养。

（4）教学质量监督体系建设。

健全学生成绩评定机制。目前全国大部分高校都没有健全甚至未建立合理完善的野外实践教学考核标准，无法科学地检验学生通过实践是否获得了能力的提升。大多数野外实践以提交实习报告作为成绩评定标准，形式单一，没有重视对野外实践效果的评价。为了尽量提高野外实践教学成绩的客观性和真实性，应该成立由实习带队指导教师和实践小组组长共同组成的“学生野外实习成绩评定小组”进行集体评定[10]，根据学生在野外实践中的表现从学习态度、专业素养、实践效果三个方面进行综合考核，以体现成绩评定的真实与公平。

加强野外实践教学监督体系建设。目标的制定、标准的有效实施均需要强有力的质量监督保障体系的支持，主要从以下几个方面建设教学质量保障监督体系：①上级部门对开展野外实践的学院的监督，包括对资金的使用、实践基地的建设等方面；②野外实践中，学院对教师教学水平的监督；③野外实践过程中及后期教师对学生学习效果的监督。

四、遥感课程野外实践教学案例及效果评价

1.遥感图像目视解译实验

实践教学以学生小组为单位，通过直接观察在遥感图像上获取特定目标地物信息后，在进行实地考察具体的地物特征，将图像上的地物信息与实地地物信息一一对应，进行更深层次的解译研究。要求学生在图像上利用各种地物的色调、颜色、阴影、形状、大小、纹理以及图形位置、相关布局等[16]特征来判断出其土地利用类型与地物类型，再通过实地考察的方式，将实际地物类型与特征最终确定，以便验证目视解译的结果。

通过实践，学生可以：①深刻记忆遥感图像目视解译的步骤；②理解目视解译的原则和评价标准；③能够充分认知在解译过程中可能遇见的问题，并做出解决。

2.芜湖市综合性地质遥感实践

（1）目的。

调查性实践：完成对解译区地貌的野外调查，填写野外地物判读标志登记表，并制定影像判读的专题分类系统，建立影像判读标志[9]。

验证性实践：对判读区的地物进行实地核实，检验解译中的图斑内容与界限是否正确，实地验证解译过程中的疑难问题[9]。

（2）形式与内容。

在调查前，首先对实践的内容进行体系的分解，具体划分为对芜湖地质典型地区地层、岩浆岩体和地质构造的调查三部分。同时将学生分组，每组学生各自对应所分配的实习任务，为增强学生实践效果，除遥感学科专业教师外，在地质、地貌、水文、和GIS等相关方向均有教师随队。以下为实践的具体内容：

地层概况调查：①识别大、小赭山三叠纪紫色页岩、灰白色灰绿色细砂岩和侏罗纪时期粗面岩、粗面类岩石，并测量其走向、倾向、倾角。了解岩石后期所经历的构造活动，记录岩石地貌特征。②识别东、西梁山侏罗纪石英砂岩和砾岩，记录产状变化与岩层走向、倾向和倾角；辨别上、下部岩石类别并记录特征。③考察市区青弋江北岸地层，了解白垩纪岩层岩性特征，并记录上、中、下三部分岩石类型、形态色泽与岩性特点。④完成对四褐山、齐落山等地及赤铸山一带第四纪黏土沙土地层的识别。

岩浆岩体调查：对神山、大小官山、弋矶山和范罗山区内岩浆岩入侵年代及类型的识别。

地质构造调查：通过对齐落山、荆山一带与沿江断层、齐落山断层、青弋江断层以及芜湖火山口地区地质构造标志、地貌标志与水系标志的探查，完成对调查区域地质构造特征与表现的判别与记录。

（3）汇报方式。

通过实验报告与学生实习日记的方式记录野外实践教学的内容与结果，汇报的方式不仅局限于书面，学生也可以通过拍摄视频记录实践操作的过程，以PPT演讲的方式呈现实践教学的结果。

（4）实验评价。

芜湖地处长江沿岸地层区，市区出露地层为中生代沉积岩层与火山岩，震旦纪后的地层发育较为齐全，此次综合性地质遥感野外实践教学主要包括对区域内地层概况、岩浆岩体与地质构造的调查。学生通过实地考察，结合遥感影像进行解译。在实践中，学生将会明白影像的解译是建立在对地形、地貌及自然环境的充分了解基础上的，对不同地貌、影像特征的理解，将直接影响到对遥感图像的判断。

通过野外实习，有助于对学生专业素质和技能的提升。一方面加强了他们对于课堂上所学理论知识的理解，另一方面，也使学生基本掌握了地理学野外实习的必备技能，如岩层产状的测量、地貌特征的描述和分析等。同时，以实践日记的形式记录学习的内容与实践的结果，更有助于加深学生对实践中所获取知识的理解与记忆，也有助于后期对实习所获得的数据的整理与分析。

[1] 教育部.教育部启动实施“教师教育创新平台项目计划”[J].中国教师，2009,96(17)：57.

[2] 孔祥生，钱永刚，张安定，等.《遥感概论实验》课程教学改革与实践[J].测绘科学，2013,38(1)：183-186.

[3] 张飞，买买提•沙吾提，丁建丽.《遥感概论》精品课程的“教学与科研互动模式”探索[J].科技创新导报，2011(3)：174.

[4] 刘兰芳.21世纪地理科学气象气候实习新思路[J].衡阳师范学院学报：自然科学版,2001,22(3):129-134.

[5] 程久苗，王宗英，刘付程，等.庐山自然地理野外实习模式与内容的改革初探[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2000,23(4)：383-385.

[6] 李巍，王兰霞.应用型高校“遥感概论”教学模式的探索[J].测绘工程，2013,22(4)：93-96.

[7] 吴静，李纯斌，付彩菊，等.遥感数字图像处理课程研究型教学模式的建构[J].吉林省教育学院学报，2015,31(4)：52-53.

[8] 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)：78-82.

[9] 张飞，丁建丽.《遥感概论》精品课程教学探索与实践[J].理工高教研究，2009,28(5)：116-118.

[10] 刘目兴，韩慧敏，揭毅，等.自然地理野外综合实习的改革[J].实验室研究与探索，2014,33(1)：220-224.

[11] 胡小猛，芮建勋.GIS专业野外实习刍议[J].上海师范大学学报：自然科学版，2003,32(2)：91-95.

[12] 王立华.教育学院地理专业遥感课程教学及改革初探[J].福建教育学院学报，2003(4)：122-123.

[13] 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.

[14] 青松.遥感课程野外实习设计[J].教育教学论坛，2014(10)：236-237.

[15] 李刚，万幼川.遥感应用模型实习创新型实验教学示范[J].测绘科学，2015,40(2)：165-168.

[16] 张彦丽,李泽湖.资环专业《遥感》课程创新教学探索[J].地理空间信息，2014,12(3)：169-171.

G642

A

1006-9372（2017）02-0077-05

2016-06-21。

安徽省2014年高等学校省级质量工程项目（2014jyxm070）；国家自然科学基金(41571018)。

高超，男，教授，主要从事高校地理教学工作。

投稿网址： www.chinageoeducation.net.cn 联系邮箱：bjb3162@cugb.edu.cn

高超，阮甜，谭诚.“遥感概论”课程野外实践教学改革与体系建设研究[J].中国地质教育，2017，26（2）：77-81.

Title:Field Practice Teaching Reform and System Construction of “Introduction to Remote Sensing”

Author(s):GAO Chao, RUAN Tian, TAN Cheng