研究生遥感处理类课程的创新改革与实践研究

冯婕 冯雪亮 李阳阳 张丹 焦李成 张向荣

摘要：结合遥感处理类课程的特点和我校研究生教学的实际需求，本文基于我校研究生《SAR图像处理与解译》课程建设开展改革探索，从教学内容更新、教学方式改革、教学资源优化等方面出发，有机融合课堂研讨式教学、实践开发式教学、教学资源优化、科研成果分享等多元教学模式，在实践中取得了较好的效果，能够激发学生学习和研究的兴趣，提高学生的主动性和创新能力，充分满足遥感技术的发展及研究型专业人才培养的需要。

关键词：研究生教育；研讨式教学；实践教学；教学资源优化

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）16-0069-03

国务院《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将“高分辨率对地观测系统”列为16个重大专项之一[1]，遥感技术已经在农业规划、防灾救灾、资源保护、军事侦察、气候变化、公共安全等诸多领域发挥着重要的作用。随着信息化技术的日益发展，对遥感领域的创新人才具有更加迫切的需求。高校研究生教育作为培养高层次人才的主要渠道，在国民经济发展中有着不可估量的作用。本文通过指出研究生教育中遥感处理类课程存在的问题，然后结合研究生教学要求和特点，提出一系列教学改革措施，以资参考。

一、遥感处理类课程研究生教学中存在的问题

遥感处理技术集中了近代物理学、光学、电子学、计算机科学、空间科学和地球科学的最新成就[2]，涉及范围广泛，内容众多。在研究生教学过程中，选取适合研究生教学的课程内容，制定合理的教学方法，目前主要存在以下问题：课程教学体系不够完善，教学内容针对性弱，难以抓住学生各自专业领域的侧重点；随着遥感技术的发展，部分研究内容更新较快，教材内容时效性低，教学内容不够稳定；传统课程教学多采用PPT教学，教学方式单一，致使学生积极性不高；课程教学材料匮乏，网络资源良莠不齐，学生课下学习效率低下。因此，开展遥感处理类课程教学和实践内容改革，对提高高校研究生遥感类课程教学质量与人才培养水平具有重要意義。

二、遥感处理类课程教学改革的具体措施

1.遥感处理类课程内容改革。针对研究生的教学实际，借鉴开设遥感类特色课程的国内外高校，例如北京大学、国防科学技术大学、杜克大学等的经验，对照省级、国家级遥感处理类精品课程标准，邀请校内外该领域的教学研究专家一起研讨，对课程重新开发，使课程以研究生培养目标为基础，以研究生教学目标为主体，以知识结构为组织形式，覆盖遥感图像处理方面的内容。以西安电子科技大学开设的“SAR图像处理与解译”课程为范例，教学内容主要包括两方面，一方面是理论教学，一方面为实践教学。其中理论教学不设固定教材，主要知识结构包括SAR图像课程基础知识及应用、SAR图像相干斑抑制、SAR图像分割、SAR图像融合、SAR图像分类与目标识别、SAR图像变化检测[3]六个专题模块，涵盖SAR图像处理中基本的重要算法及其应用。实践教学则为对应的六个专题的实践，通过将学生们分成不同的小组，例如对SAR图像分割则选择与图像分割专业或方向相关的学生，采用不同的方式，比如实例展示，小组讨论等，可以让学生提前准备PPT、展板、讨论资料等方法加以展示，这样可以让学生不断地对自己学习的内容进行复习和总结，通过这种展示和交流加深对问题的理解，促进学生不断地思考和探索。

2.遥感处理类课程理论教学改革。针对研究生自身的性质，以及研究生教育的特点和要求，教学方法改革主要包括两方面。一方面借鉴“翻转课堂”理论，将传统的教师传授知识的方式改为由学生讲解，从以教师为主变为以学生为主。选修遥感处理类课程的学生，其研究方向或多或少都与该类课程有关联，通过将学生按专业或方向相关度分为多个小组，在每一次专题讲解中，由相关小组收集整理相关材料，进行基础知识讲解，以及对前沿发展进行报告，教师对其讲解的内容加以补充和完善，对其不妥的地方进行纠正并引导学生进行探讨和思考，强化学生课堂上思考和交流的积极性[4]。最后由教师进行补充、总结和点评。另一方面，在每一专题的讲授中，邀请本校相关专业研究者，如教师、博士生、硕士生等，进行自己团队的科研成果实例展示和分享，加深学生对科研的理解和该模块的应用，以及创新方式的认知。针对学生发展方向的侧重点不同，我们安排18次课共计36个课时进行理论研讨式教学，其中安排5次课共计10个课时并邀请相关研究者进行科研成果展示和分享，以及小组讨论并分享讨论结果。

3.遥感处理类课程实践环节改革。实践环节分为专题实践和综合实践两个部分。通过实践环节，巩固和加深学生对讲授内容的理解和思考深度，督促和促进学生进行自主学习。

专题实践，先由教师讲解一些算法应用实例，并设置相关的实例思考题，按小组进行讨论并协作完成实践任务。实践过程包括：基础部分和创新部分，基础部分是指实现简单的遥感图像处理的基本操作，如利用某算法实现图像分割。创新部分则是通过基本操作解决一些具体的问题，然后小组利用相关的教学工具报告相关专题的实践成果，针对报告内容中存在的疑点或值得讨论的地方，学生或教师均可向报告人进行提问，可提出自己的意见，也可要求报告人对报告中的某些不太清楚或者存在疑问的内容进行解释或者答疑[5]。最后，由教师对报告内容以及该专题前沿发展进行点评，对讨论和实践结果进行总结。针对该实践环节，我们安排5次课共计10个课时进行专题实践研讨式教学，结合遥感信息处理新技术领域的教学内容，针对该专题前沿发展引出相关文献的阅读侧重点，包括其研究方法和研究问题等，不仅进行课程的理论知识讲解，同时也强化学生的科研意识[6]。

综合实践，学期末每个学生提交一份实践报告，要求学生在通过专题学习和实践的基础上能够熟练掌握各项基本操作并将其联系起来，为工业应用中遇到的实际问题提出解决方案并进行实验仿真验证，完成一个综合性的实践训练。这部分内容主要通过学生进行自主思考和实验验证得到结论[7]，教师可以讲解一些可以解决问题的思路，也可以不作讲解，结题之后，学生提交一份包含实践过程以及实验仿真结果的实践报告，作为学期末考核评分的一个重要指标。实际问题由教师给出，根据学生的专业和兴趣可以提供多个问题，学生可进行自主选择其中的一个和多个进行完成。

4.遥感处理类课程考核机制改革。传统的考核主要依靠期末考试，学生大多都是以考前突击形式进行课程学习，与开设该课程的目的相悖，因此制定相应的考核评价机制显得尤为重要：即由以往的60%学期末笔试+40%平时成绩，如图1（a）所示，改为：平时成绩10%+理论考核40%+实践50%，三部分组成，如图1（b）所示，实践包括5次专题实习+1次综合实习，其中5次专题实习占25%，根据课堂表现和实习报告打分，1次综合实习占25%，根据综合实习的实验结果分析以及实习报告打分。

5.遥感处理类课程教学资源优化。针对教学过程中网络资源良莠不齐、课程教学材料匮乏的问题，提出对教学资源进行优化的改革举措。主要包括：通过学生对于每一专题收集的资料和前沿发展的报告，不断更新专题模块的相关资料，通过邀请的相关研究人员的工作实例报告更新科研实例，利用学生的讨论结果更新相关问题，以及收集学生的实践结果丰富实践案例，择优作为之后的实践参考案例，并对收集到的较好的网络课程进行整理，学生、教师可进行课堂讨论或者利用邮件、QQ、微信等工具进行线下讨论。利用上述方式，不断更新教学内容，并制作相应的光盘学习资料，建设课程资料收集网站，如开设专门的网络云盘收集课程学习资料，建立网络遥感处理类慕课教程，建设校内课程网站，进行相关专业人员或学生资源共享和学术交流，并上传课程相关资料，通过不断地资料收集进行实时更新，为学生以及相关教师提供充分的学习资料，在教学过程中进行不断地补充和完善，与开设课程的目的更加符合，为研究生教学提供更完善的服务。

三、结语

本教學改革方案通过设计课程体系，实现研究与应用并重，改革教学形式，培养学生的创新思维，设计实践环节，强化学生解决实际问题的能力，优化课程资源，解决教材更新速度慢、网络资源鱼龙混杂问题。教学实践证明，通过该方案可以构建一套标准、规范的遥感图像处理类课程机制，能实时得知领域前沿发展及相关问题，不仅补充学生的课余知识，提升专业知识的运用能力，且相关教师和研究人员均可受益，不仅可以服务于学校，也可服务于社会。因此，该教学改革方案成果将有极大的推广应用前景，对推进研究生教学改革、培养创新型人才具有重要意义。

参考文献：

[1]林熙.联合语义约束和面向对象方法提取山区居民地信息[D].西南交通大学，2016.

[2]黄志坚.高分辨率遥感图像道路提取方法研究[D].国防科学技术大学，2009.

[3]焦李成，张向荣，侯彪，等.智能SAR图像处理与解译[M].科学出版社，2008.

[4]熊博莅，赵凌君，唐涛，等.“遥感信息处理新技术”研讨课程的教学探讨与实践[J].科教文汇，2016，（24）：59-60.

[5]于惠.“seminar”教学法在高职院校思想政治理论课中的应用研究[J].中国职业技术教育，2008，（28）：40-41.

[6]高春兰，班娟.专题研讨式教学的实施环节及其实效性分析[J].长春工业大学学报：高教研究版，2014，35（3）：54-57.

[7]徐永明.遥感实习课程独立设课的教学实践与思考[J].地理空间信息，2011，9（6）：146-147.