非遥感专业“遥感技术及其应用”教学模式探讨

马盈盈 史硕

摘 要：武汉大学有着突出的遥感学科优势，从最早的测绘专业起步，逐步开展了摄影测量、遥感等方向的本科生教育工作，累积了丰富的教学基础和科研经验。随着人才的产出、科研成果的不断累积以及时代发展对学科知识的需要，不少非遥感专业也开设了遥感相关的专业必修课，但在日常教学中还有需要注意衔接和改进的地方。首先，遥感本身属于交叉学科，特别是在科学技术飞速发展的当下，如何把不断发展的、先进的遥感知识传授给学生是本科生教育的挑战；其次，非遥感专业的学生在没有理论基础的前提下，如何调动学习热情，培养其创新和实践动手能力是遥感知识传授中需要攻克的难点。为此，本文给出了若干教学经验和改进意见。

关键词：本科教育；教学模式；遥感技术

作者简介：马盈盈，博士，武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室副研究员；史硕，博士，武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室副研究员。（湖北 武汉 430072）

基金项目：本文系国家自然科学基金面上项目“高光谱分辨率激光雷达的气溶胶多参数反演及其辐射估算应用研究”（编号：41875038）及湖北省自然科学基金面上项目“湖北省灰霾气溶胶的辐射特性和输送源研究”（编号：2017CFB404）与“351人才计划”项目的研究成果。

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2018）35-0027-02

目前，多个高校与地学相关的非遥感专业，如地理信息系统开设了“遥感技术及其应用”的专业必修课，以期学生在掌握了基础的遥感技术与应用方法后，能更好地投身于城市、交通规划以及农林业管理等领域的建设。然而，遥感本身就是一个交叉学科，包括地理信息系统等多个地学相关专业。因此，在本科生教学和培养方面对授课教师提出了更高的要求，即在传统课本知识点讲授的同时，需兼顾快速发展的遥感探测技术，拓宽学生的知识面；培养学生动手实践能力和创新思维，以应对快速变化的环境需求；考虑非遥感专业本科生零基础的授课环境，切实担当起引路人和桥梁的作用，调动学生主动学习的积极性。

遥感属于武汉大学的优势学科，在该专业成果产出和人才培养收获颇丰的当下，更应该将其作为基础的专业必修课更好地服务于相关地学专业的人才培养，为城市国土、电力、规划、水利等领域输送优质的专业人才，同时为遥感和其他地学专业的科研人才培养打下坚实的基础。笔者立足于自身对非遥感专业的“遥感技术及其应用”教学经历，结合多年的研究生培养经验以及与相关科研院所、企事业单位项目合作时了解到的人才需求，提出了“遥感技术及其应用”教学模式的改进建议。

一、开设“遥感技术及其应用”课程的必要性

我国正面临着城市化进程加快、人口迁移、环境污染、能源开发等多方面的压力与挑战，伴随而来的是对相关科学技术发展和专业人才队伍培养的迫切需求。在科技发展方面，我国已开始实施“国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）”，其中明确指出，“按照一星多用、多星组网、多网协同的发展思路，根据观测任务的技术特征和用户需求特征，重点发展陆地观测、海洋观测、大气观测三个系列，构建由七个星座及三类专题卫星组成的遥感卫星系统，逐步形成高、中、低空间分辨率合理配置、多种观测技术优化组合的综合高效全球观测和数据获取能力”。[1]以上遥感卫星的发展目标是为了满足经济社会发展的需求，更好地服务于国土、海洋、测绘、环境保护、民政、气象、农业、林业、水利、地震、交通、统计、公安、能源、住房城乡建设等领域。[2]因此，人才队伍建设方面更需要掌握遥感领域的基础知识和应用方法。

然而，在实际的教学工作中，还有不少任课老师亟待解决的问题。如非遥感专业的基础较差，以地理信息系统的本科生为例，在大学二年级接受遥感专业课教学之前，没有接触过任何遥感平台、数据和应用，无法快速的理解遥感理论方法，且在此后的学习过程也不同于遥感专业的本科生，没有较多的实践机会。因此，学习热情和主动性需要进一步依靠授课老师调动。不仅于此，当今遥感技术发展迅速，以激光雷达卫星为例，从最早的高程探测GLAS，到气溶胶探测CALIPSO，[3]直至最近发射的测风激光雷达卫星Aeolus，整个激光雷达卫星在大气遥感探测技术领域的发展经历了近二十年的跨度，而现有教材对激光雷达遥感技术的介绍多以点云扫描、三维重建为主。显然，现有的遥感授课知识已部分落后于快速发展的遥感新技术手段，需要扩充课本知识。针对现有环境的局限和约束，笔者开展了以下几个方面的改进，试图突破非遥感专业“遥感技术及其应用”的教学瓶颈。

二、对非遥感专业“遥感技术及其应用”课程教学改革的建议

1.改善教学环境。对于没有基础的非遥感专业本科生来说，与实际结合，从应用需求出发是提升他们入门速度的关键。以地理信息系统的本科生为例，教师可以以应用需求入手，给出卫星遥感、遥感影像处理、遥感信息提取的各骤概念和流程，以及相关数据对城市规划发展的帮助，这样能较好地构建起地理信息专业与遥感技术手段之间的联系，提升学生的关注程度。在教材方面可以采用多书结合，多平台结合的方式。例如，赵英时的《遥感应用分析原理与方法》一书可以让学生更系统地了解可见光、红外、高光谱遥感；盛裴轩的《大气物理学》一书则能让学生更清晰地梳理大气辐射对地物探测的影响作用；梁顺林的《定量遥感》一书，可以帮助学生深化认知高质量、多元参数遥感探测需要掌握的模式、步骤和处理方法。此外，百度文库、果壳网短视频都为授课老师提供了丰富的资源。授课老师可以根据规定授课教材的教学进度，适时补充所需要的相关内容，以迎合当前快速发展遥感平台的需求。

2.突破固有模式。传统遥感教材多以遥感影像处理为出发点，紧密围绕多光谱、高分辨率、高光谱影像的数据分析开展方法和应用的探讨。但实际上，在遥感探测技术高速發展的今天，遥感早已扩展至影像数据分析的范围以外。因此，在遥感专业课的授课过程当中，应保持知识点深度及知识面广度的兼顾。[4]与早前的遥感学科不同，随着遥感探测手段的迅速发展，想利用好国内外已有的遥感观测平台，首先需要从硬件入手。了解每个仪器的性能、特点、数据质量控制方法之后，才能确保定量遥感的精度和遥感数据分析的有效性。因此，笔者以武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室已有的大气观测平台为例，介绍太阳光度计和激光雷达两种主被动大气遥感探测仪器的组成部件、探测原理、定标方法，为学生创造更直观接触遥感器件的机会，进而再延伸至当今热门的主、被动卫星遥感探测和地基组网观测，让学生在升阶递进的过程中理解遥感原理，深化遥感应用。为了进一步激发学生的学习热情，笔者在教学过程中将学生进行小组划分，每组4～5人，提升他们在课余作业时的讨论程度，促进学生之间的交流，以期在此过程中形成互相帮助的良性机制，共同协力完成课程实践任务。

3.教师优势的发挥与外界力量的帮扶。作为国家实验室的研究型教师，笔者在日常工作中多与研究生、项目合作方接触，在此期间，深知科研院所、企事业单位对人才需求的侧重点，以及当前本科生过渡到研究生和工作环境中所存在的问题。笔者认为，授课老师在日常教学中应跳出书本的范围，结合自身的科研工作经验，有指向性的架设本科生向研究生转化的桥梁，在知识点传授的过程中，促进形成自主思考、主动探索并不断创新的科学素养。[5]如前所述，遥感本身就是一门交叉学科，教学型的老师虽然能概括出整个遥感大方向的知识面，然而部分知识点的讨论深度还不够，行业需求和创新能力的培养仍需要进一步改善提高；科研型老师虽然有深入的研究领域，但是整体把握程度还略显不足。因此，针对有工作诉求的本科生，作者采用外力帮扶的方式，进行目标明确的知识点扩充。例如，在讲授微波雷达时，利用1～2个学时请高校从事微波雷达研究并拥有教学经验的老师扣住专题进行讲授以及课内讨论，让学生在预习、听课、讨论、复习的过程中有选择性地对某些知识点进行深化。整体授课框架如图1所示。

总之，“遥感技术及其应用”作为专业必修课，为地学相关专业学生提供了必要的基础知识，是他们从事相关领域行业、继续深造、开展后续研究的前提保障。教授该门课程时，需要顾及学生的零基础客观约束条件，尊重当前遥感探测技术发展迅速的客观现实，从应用需求入手引导学生去理解，跳出课本去挖掘新进的遥感资料，丰富学生的学习内容。最重要的是激发他们的热情，使学生在讨论、反馈中不断进步，提升创新思维的能力，以从容应对行业从业需求和科研攻坚开拓的考验。

参考文献：

[1]王礼恒.中国航天将全面进入产业化发展时代[J].中国战略新兴产业，2016，（11）：95.

[2]国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）[J].卫星应用，2015，（11）：64-70.

[3]马盈盈，毛飞跃.遥感专业“激光遥感”教学改革探讨[J].新课程研究（中旬刊），2014，（11）：56-57.

[4]徐景中.城市遙感课程建设与思考[J].地理空间信息，2018，16（8）：114-116+9.

[5]龚龑，张熠，方圣辉，彭漪.高校工科教学知识点与科学精神关联培养探讨——以遥感科学与技术专业课程教学为例[J].测绘通报，2017，（2）：143-146.

责任编辑 陈 莉