遙感課程實踐教學方法探索.pdf

管理觀察 Management Observer 總第 589 期 第 26 期 2015 年 9 月 中旬出版 134 遙感課程實踐教學方法探索 郭碧云 1 ，劉光哲 2 * ，吳仁豪 1 （1 . 浙江海洋學院海洋科學與技術(shù)學院，浙江 舟山 3 1 6 0 2 2 ；2 . 西北農(nóng)林科技大學林學院，陜西 楊凌 7 1 2 1 0 0 ） 摘要：遙感是一門新興的涉及廣泛的學科，遙感技術(shù)發(fā)展迅速且操作性強，需要加強實踐教學環(huán)節(jié)，來 滿足學科的發(fā)展和社會需求。本文在分析高校遙感課程教學現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從基于理論更新的基礎(chǔ)上來 加強實踐教學環(huán)節(jié)、將前沿科學研究方法和成果引入課堂教學、加強課程實驗內(nèi)容的系統(tǒng)性和前沿性、 將軟件操作學習溶入課堂教學等幾個方面對遙感課程實踐教學內(nèi)容和方法進行了探索，為提高遙感課程 的教學質(zhì)量，培養(yǎng)實用創(chuàng)新人才教學改革提供一些參考。 關(guān)鍵詞：遙感課程 實踐教學 教學方法 遙感（Remote Sensing）,“遙遠的感知”，廣義遙感 指對目標物進行無接觸的遠距離探測技術(shù)；狹義上指在 航天或航空平臺上，運用各種傳感器（如可見光、紅外 線和微波等）對地球進行觀測，接收并記錄電磁波信號， 根據(jù)電磁波與地表物體的作用機理及對探測目標的電磁 特性進行分析，進而獲取物體特征性質(zhì)及其變化信息的 技術(shù) 1。遙感是 20 世紀 60 年代以來新興的一門學科 , 美 國宇航局、歐空局等機構(gòu)和加拿大、日本、印度、中國 先后建起了各自的遙感系統(tǒng)。隨著計算機和傳感器性能 的不斷提高，遙感影像的分辨率（空間分辨率、光譜分 辨率和時間分辨率）有了很大提高。遙感數(shù)據(jù)中包含了 大量的地表和空間信息，而目前對于遙感數(shù)據(jù)豐富的信 息不能完全提取，如何充分有效的從影像中獲取全部的 信息是一個亟待解決的問題。許多高校開設(shè)了與遙感相 關(guān)的專業(yè)和課程，這對遙感技術(shù)的譜及和發(fā)展提供了良 好的基礎(chǔ)環(huán)境。如何培養(yǎng)出適合社會發(fā)展需要的合格的 遙感技術(shù)人才是目前高校遙感教學的重點。 一、遙感課程教學現(xiàn)狀 遙感技術(shù)雖然是一門新興學科，但目前已經(jīng)得到廣 泛應(yīng)用，國際遙感應(yīng)用發(fā)展的實用化、精細化、產(chǎn)業(yè)化 和業(yè)務(wù)化特征明顯。在我國遙感技術(shù)起步較晚應(yīng)用水平 不高，根本原因是基 礎(chǔ)性研究薄弱 2。只有通過系統(tǒng)培養(yǎng)掌握遙感理論 知識和實用操作技術(shù)的后備人才，才能夠滿足社會對遙 感高技術(shù)人才的迫切需求， 這也是高等教育面臨的責任。 目前在遙感課程教學方面與社會需求之間存在一定的差 異，相對于遙感技術(shù)發(fā)展，課堂教學內(nèi)容相對落后。從 目前遙感課程教學內(nèi)容的設(shè)置方面來看，存在以下現(xiàn)象： （一）重理論教學，輕實踐教學 大部分高校在課程大綱設(shè)置時，將理論教學部分安 排了大量的課時，而對于實踐環(huán)節(jié)課時安排較少 3。實 驗課時少 , 難以培養(yǎng)學生的感性認識，動手能力的提高 更是無從談起 4。遙感課程不同于其它理論課程，它需 要學生具有很強的操作能力，少的實踐教學課時使學生 對遙感技術(shù)基本技能的訓(xùn)練和掌握不能滿足，其結(jié)果使 學生對課程理論部分內(nèi)容不能較好的理解。容易造成教 學內(nèi)容僅限于課本知識，使教學和實踐脫節(jié)，降低學生 對這門課程學習的興趣，不能激發(fā)學生的創(chuàng)新性能力。 （二）快速發(fā)展的遙感技術(shù)與相對滯后的實驗教學內(nèi)容 遙感技術(shù)是一門新興的交叉學科， 它是以航空航天、 傳感器和計算機等技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，涉及學科眾 多。隨著航空、航天技術(shù)和計算機技術(shù)快速發(fā)展和傳感 器性能的不斷提高，遙感技術(shù)得到了飛速發(fā)展，遙感數(shù) 據(jù)分析和處理方法層出不窮。而伴隨發(fā)展的遙感課程的 教材通常相對穩(wěn)定（幾年或者十幾年不變），不能及時 更新，新的技術(shù)不能夠較快為學生所接觸。如果教師的 作者簡介：郭碧云（1972）女，民族：漢，籍貫：陜西西安，學歷：博士 . 通訊作者：劉光哲（1966）男，民族：漢，籍貫：陜西楊凌，學歷：博士 . 135 教育改革與質(zhì)量 知識也不及時更新，會造成學生所學的知識陳舊，與實 際脫節(jié)，不能滿足學科發(fā)展的需要。 （三）傳統(tǒng)的教學方式與學生綜合素質(zhì)的提高 在課堂教學過程中教師應(yīng)該注重學生綜合素質(zhì)的培 養(yǎng) , 調(diào)動學生學習的主動性，激發(fā)學生在學習過程中發(fā) 現(xiàn)問題、主動解決問題、培養(yǎng)自主學習的能力。傳統(tǒng)的 教學方式偏重于理論原理方面教學，對于啟發(fā)學生思考 問題和自主解決問題等綜合素質(zhì)的提高方面涉及較少， 不利于學生積極主動性的提高。 （四）課堂教學與社會需求存在一定的差異 課堂教學注重理論教學，教材和教學方法通常變化 不大，對于有些課程（例如大學物理、化學）也許采用 這樣的教學方法是可行的。而有些發(fā)展特別快的學科， 如遙感技術(shù)、計算機科學等學科，需要教師及時掌握本 學科的前沿知識，及隨科技發(fā)展后的社會需求情況來調(diào) 整教學內(nèi)容。相對于這些發(fā)展快的學科，傳統(tǒng)的教學方 法顯得手段單一，并且學生參與其中的機會少。隨著計 算機、信息技術(shù)的發(fā)展，遙感技術(shù)得到了迅速發(fā)展。遙 感課程不同于其它理論課程，盡管現(xiàn)在高校中大都采用 多媒體教學方法，但在整個教學環(huán)節(jié)也大多數(shù)是以教師 的講授為主，學生在整個過程中只是看和聽，缺乏對學 生動手能力的培養(yǎng)。同時，課堂開設(shè)的每節(jié)實驗課也只 是單一實驗，沒有開展完整系統(tǒng)的實驗，造成課程教學 與社會需求之間的差距。社會對人才需求是全面的，多 方位的，高校畢業(yè)生不僅需要具備專業(yè)知識，還需要具 備一定的創(chuàng)新能力。 二、遙感課程教學方法的改進 課堂教學內(nèi)容和方法直接影響教學質(zhì)量和培養(yǎng)目標， 在教學過程中應(yīng)注重學生個體發(fā)展，將理論教學與踐教 學相結(jié)合，使課堂所學知識更好地為社會需求服務(wù)。要 合理安排和優(yōu)化授課和系統(tǒng)的實驗的內(nèi)容，使之緊密結(jié) 合學科前沿研究和學術(shù)動態(tài)，使課堂知識適應(yīng)社會發(fā)展 需要，更好為社會進步服務(wù)。課程改革從以下幾方面進 行探索： （一）理論教學 （1） 專業(yè)理論教材及時更新。 遙感技術(shù)的飛速發(fā)展， 對理論教學工作提出新的挑戰(zhàn)。由于教材編寫和出版周 期較長，就需要教師盡量利用其它方法手段獲取較新的 授課內(nèi)容，例如可以通過網(wǎng)絡(luò)手段或者外文資料及一些 高級別的國際會議中的資料，給學生傳遞最新的學科動 態(tài)和前沿信息， 使學生所學的專業(yè)理論具有時效性 ； 同時， 引導(dǎo)學生通過多種方法（例如，網(wǎng)絡(luò)資源）了解不同機 構(gòu)研究現(xiàn)狀和研究動態(tài)，學生從查找資料的過程中培養(yǎng) 了自學能力和提高他們積極動思維。 （2）充分利用現(xiàn)代媒體技術(shù)。媒體教學有很強的程 序性、目的性、交互性和實用特性。把媒體提供的資料 加以優(yōu)化和整合，按照學生的認知能力、知識結(jié)構(gòu)以及 學生的情感狀態(tài)等因素， 可以盡可能的調(diào)動學生的感官， 從而做到提高上課的效率和學習效率 5。運用多媒體技 術(shù)進行教學，可以把理論內(nèi)容部分通過圖文的形式展現(xiàn) 出來，增加學生的認識能力，有利于學生對課堂知識的 理解。遙感影像不同于傳統(tǒng)照片，屬于頂視圖。遙感信 息的提取是通過遙感圖像解譯來完成，對圖像的解譯首 先要對圖像進行判讀，判讀的過程中需要了解各種地物 在影像上的特征，了解不同地物在不同地形或不同植被 在不同季和不同生長過程中的表現(xiàn)特征，只有通過媒體 教學才可以很好地給學生展示不同時間和空間的遙感影 像，這樣便于學生對地物不同條件下的特征進行區(qū)分， 加強學生對圖像的判讀能力，為今后圖像解譯的準確性 打下基礎(chǔ)。 （3）授課內(nèi)容增加專題部分。通過增加專題知識的 講解可以加強普及遙感知識的應(yīng)用。結(jié)合不同專業(yè)學生 的特點，將遙感技術(shù)應(yīng)用部分制作成不同的專題，通過 課堂講解的方式傳授給學生。每個專題中應(yīng)包括遙感技 術(shù)在本領(lǐng)域的工作流程、基本工作原理和應(yīng)用前景。例 如，對于海洋技術(shù)專業(yè)的學生，結(jié)合海上溢油、海水懸 浮泥沙方面介紹遙感在海洋環(huán)境中的應(yīng)用；對于水力學 及河流動力學專業(yè)， 結(jié)合汶川地震之后誘發(fā)的災(zāi)害情況， 就遙感技術(shù)如何對河床演變及河道泥沙淤積方面研究進 行講解。 （4）將科學研究工作溶入教學中去。為了加深學生 對遙感理論知識的理解， 將科研成果溶入于實踐教學中， 不僅有利于科研成果和技術(shù)的推廣，也可以增加學生學 習的積極性，提高學習效率。教師在授課時可以結(jié)合自 己的科研工作，給學生講解如何選題、如何開展科研工 作及本研究在學科中的地位等。利用這種學習方法可以 培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新能力，也能夠培養(yǎng)學生的科研潛能。 同學們可以根據(jù)自己的興趣申報科研項目，模仿老師的 試驗方案，自主設(shè)計項目的實驗步驟、制定技術(shù)路線、 撰寫實驗報告和科技論文。這樣的教學方法與純理論教 學和純實踐教學不同，有利于學生把理論學習、實踐學 習和科技創(chuàng)新三者結(jié)合起來。 136 教育改革與質(zhì)量 （二）實踐教學 構(gòu)建合理科學的實踐教學體系、提高學生的實踐能 力和綜合技術(shù)應(yīng)用能力，是高校遙感課程改革的重要任 務(wù)之一 6。 （1）注重遙感教學中的實踐教學環(huán)節(jié)。能力的提高 是基于大量實驗基礎(chǔ)上 , 加大實驗課課時量 , 加強基本技 能訓(xùn)練；增加綜合型、創(chuàng)新性的實驗，構(gòu)筑全方位的實 驗教學模式，能夠為學生的自主實驗營造個性化的學習 環(huán)境，有利于強化學生的綜合能力的提高 7。遙感技術(shù) 是一個實踐性非常強的學科。大多數(shù)的課堂教學中關(guān)于 遙感原理部分講授較多，實踐操作占很少一部分，通常 高校在制定遙感課程教學大綱時，把它等同于其它的一 般性課程，與理論教學課時數(shù)相比實驗課課時數(shù)設(shè)置較 少，這樣很難保證學生基本的技能訓(xùn)練和提高，也影響 到學生對理論知識的理解。根據(jù)每一章節(jié)的理論教學部 分，設(shè)置相應(yīng)的實驗教學內(nèi)容，加大應(yīng)用型教學內(nèi)容， 提高學生實踐的能力，以加強學生對課本知識的理解， 也使學生能夠很好的掌握遙感的應(yīng)用技術(shù)，為今后的 科研工作打下良好的基礎(chǔ)。同時，增加較多的實驗課 時數(shù)，加強學生對不同遙感圖像處理的操作能力，做 到熟練操作。 （2）將軟件教學貫穿于整個理論教學中，訓(xùn)練學生 的動手能力。在現(xiàn)行的教學大綱基礎(chǔ)上適當強化圖像處 理和解譯能力練習。在整個遙感課程的教學過程中離不 開實踐教學， 把遙感軟件的操作滲透到課堂教學活動中。 遙感圖像信息提取通常要借助于遙感圖像處理軟件完成， 通過課時的調(diào)整，學生有更多的課時進行實驗練習，熟 練操作軟件，掌握圖像處理的基本技能，可以加強對理 論知識的理解。在理論教學過程中即時進行遙感處理軟 件的操作講解和演示，通過學生對軟件的學習，提高學 生的動手能力、思考問題和解決問題的能力。 （3）加強課程實驗內(nèi)容系統(tǒng)性和前沿性。遙感課程 涉及到眾多學科，由于教學大綱所規(guī)定的課時有限，在 設(shè)計實驗教學方面應(yīng)結(jié)合遙感科學與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)模 式，對課堂實驗內(nèi)容進行優(yōu)化整合。目前每一種遙感圖 像處理軟件，都是由不同的模塊組成的，每一模塊下包 含不同菜單，每一菜單具有不同功能。通常完成一項數(shù) 據(jù)分析工作需要完成一系列的操作，用到不同的菜單或 模塊，而教學實驗課的內(nèi)容只涉及到某一模塊或某幾個 菜單的功能，學生只能了解某一菜單如何使用，而不是 就某項研究內(nèi)容系統(tǒng)的實驗。同時，實驗教學也應(yīng)該結(jié) 合前沿研究， 將一些前沿的研究方法滲透到實驗教學中。 在設(shè)計教學實驗時應(yīng)該結(jié)合理論教學內(nèi)容，做到理論與 應(yīng)用相結(jié)合原則，基礎(chǔ)性和前沿性原則。 三、結(jié)束語 遙感技術(shù)的不斷發(fā)展對高校遙感課程教學內(nèi)容提出 了新的要求，只有通過不斷改進教學方法才能滿足學科 發(fā)展的需求。本文立足于遙感課程的培養(yǎng)目標，從社會 發(fā)展對遙感人才的需求和遙感課程教學中存在的問題方 面進行分析，提出了遙感課程理論和實踐教學方法改進 的一些建議。遙感課程實踐教學改革應(yīng)是基于更新和完 善理論教學的同時，加強實踐教學的改革。理論教學內(nèi) 容隨遙感技術(shù)的發(fā)展應(yīng)不斷更新，這將有利于學生了解 前沿的科學研究和動態(tài)；理論教學內(nèi)容隨科技發(fā)展不斷 更新，做到與時俱進；加強實踐教學環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學生 動手能力、科研潛能和創(chuàng)新能力，是課程建設(shè)的需要也 是學科發(fā)展的需要。 完善實踐教學體系，將會體現(xiàn)培養(yǎng)實用型人才的辦 學宗旨，適應(yīng)社會需求。高校遙感課程教學內(nèi)容如何適 應(yīng)遙感技術(shù)不斷發(fā)展的需要，仍然需要不斷地探索，通 過探索來尋找適合學科發(fā)展特點的教學方法和完善的教 學體系，來滿足社會對遙感人才的需求。 參考文獻： 1 童慶禧，張兵，鄭蘭芬 . 高光譜遙感的多學科應(yīng)用 M. 電子工業(yè)出版社 ,2006（5）：1. 2 秦文俊 .遙感圖像處理課程教學在地理學專業(yè)中的探 索與實踐 J. 現(xiàn)代測繪，2007（11）:45-47. 3 黃秋燕 . 教學性地方高校遙感課程教學與科研互動模式探