遙感課程實(shí)踐教學(xué)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(shí)踐教學(xué)方法探索 郭碧云 1 ，劉光哲 2 * ，吳仁豪 1 （1 . 浙江海洋學(xué)院海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 舟山 3 1 6 0 2 2 ；2 . 西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)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(xué)科，遙感技術(shù)發(fā)展迅速且操作性強(qiáng)，需要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，來(lái) 滿足學(xué)科的發(fā)展和社會(huì)需求。本文在分析高校遙感課程教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從基于理論更新的基礎(chǔ)上來(lái) 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、將前沿科學(xué)研究方法和成果引入課堂教學(xué)、加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的系統(tǒng)性和前沿性、 將軟件操作學(xué)習(xí)溶入課堂教學(xué)等幾個(gè)方面對(duì)遙感課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行了探索，為提高遙感課程 的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)實(shí)用創(chuàng)新人才教學(xué)改革提供一些參考。 關(guān)鍵詞：遙感課程 實(shí)踐教學(xué) 教學(xué)方法 遙感（Remote Sensing）,“遙遠(yuǎn)的感知”，廣義遙感 指對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行無(wú)接觸的遠(yuǎn)距離探測(cè)技術(shù)；狹義上指在 航天或航空平臺(tái)上，運(yùn)用各種傳感器（如可見光、紅外 線和微波等）對(duì)地球進(jìn)行觀測(cè)，接收并記錄電磁波信號(hào)， 根據(jù)電磁波與地表物體的作用機(jī)理及對(duì)探測(cè)目標(biāo)的電磁 特性進(jìn)行分析，進(jìn)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(jì) 60 年代以來(lái)新興的一門學(xué)科 , 美 國(guó)宇航局、歐空局等機(jī)構(gòu)和加拿大、日本、印度、中國(guó) 先后建起了各自的遙感系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)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(shí)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(duì)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(gè)亟待解決的問(wèn)題。許多高校開設(shè)了與遙感相 關(guān)的專業(yè)和課程，這對(duì)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(huì)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(xué)的重點(diǎn)。 一、遙感課程教學(xué)現(xiàn)狀 遙感技術(shù)雖然是一門新興學(xué)科，但目前已經(jīng)得到廣 泛應(yīng)用，國(guó)際遙感應(yīng)用發(fā)展的實(shí)用化、精細(xì)化、產(chǎn)業(yè)化 和業(yè)務(wù)化特征明顯。在我國(guó)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(guò)系統(tǒng)培養(yǎng)掌握遙感理論 知識(shí)和實(shí)用操作技術(shù)的后備人才，才能夠滿足社會(huì)對(duì)遙 感高技術(shù)人才的迫切需求， 這也是高等教育面臨的責(zé)任。 目前在遙感課程教學(xué)方面與社會(huì)需求之間存在一定的差 異，相對(duì)于遙感技術(shù)發(fā)展，課堂教學(xué)內(nèi)容相對(duì)落后。從 目前遙感課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置方面來(lái)看，存在以下現(xiàn)象： （一）重理論教學(xué)，輕實(shí)踐教學(xué) 大部分高校在課程大綱設(shè)置時(shí)，將理論教學(xué)部分安 排了大量的課時(shí)，而對(duì)于實(shí)踐環(huán)節(jié)課時(shí)安排較少 3。實(shí) 驗(yàn)課時(shí)少 , 難以培養(yǎng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，動(dòng)手能力的提高 更是無(wú)從談起 4。遙感課程不同于其它理論課程，它需 要學(xué)生具有很強(qiáng)的操作能力，少的實(shí)踐教學(xué)課時(shí)使學(xué)生 對(duì)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(xué)生對(duì)課程理論部分內(nèi)容不能較好的理解。容易造成教 學(xué)內(nèi)容僅限于課本知識(shí)，使教學(xué)和實(shí)踐脫節(jié)，降低學(xué)生 對(duì)這門課程學(xué)習(xí)的興趣，不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性能力。 （二）快速發(fā)展的遙感技術(shù)與相對(duì)滯后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 遙感技術(shù)是一門新興的交叉學(xué)科， 它是以航空航天、 傳感器和計(jì)算機(jī)等技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，涉及學(xué)科眾 多。隨著航空、航天技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(duì)穩(wěn)定（幾年或者十幾年不變），不能及時(shí) 更新，新的技術(shù)不能夠較快為學(xué)生所接觸。如果教師的 作者簡(jiǎn)介：郭碧云（1972）女，民族：漢，籍貫：陜西西安，學(xué)歷：博士 . 通訊作者：劉光哲（1966）男，民族：漢，籍貫：陜西楊凌，學(xué)歷：博士 . 135 教育改革與質(zhì)量 知識(shí)也不及時(shí)更新，會(huì)造成學(xué)生所學(xué)的知識(shí)陳舊，與實(shí) 際脫節(jié)，不能滿足學(xué)科發(fā)展的需要。 （三）傳統(tǒng)的教學(xué)方式與學(xué)生綜合素質(zhì)的提高 在課堂教學(xué)過(guò)程中教師應(yīng)該注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培 養(yǎng) , 調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā) 現(xiàn)問(wèn)題、主動(dòng)解決問(wèn)題、培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。傳統(tǒng)的 教學(xué)方式偏重于理論原理方面教學(xué)，對(duì)于啟發(fā)學(xué)生思考 問(wèn)題和自主解決問(wèn)題等綜合素質(zhì)的提高方面涉及較少， 不利于學(xué)生積極主動(dòng)性的提高。 （四）課堂教學(xué)與社會(huì)需求存在一定的差異 課堂教學(xué)注重理論教學(xué)，教材和教學(xué)方法通常變化 不大，對(duì)于有些課程（例如大學(xué)物理、化學(xué)）也許采用 這樣的教學(xué)方法是可行的。而有些發(fā)展特別快的學(xué)科， 如遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科，需要教師及時(shí)掌握本 學(xué)科的前沿知識(shí)，及隨科技發(fā)展后的社會(huì)需求情況來(lái)調(diào) 整教學(xué)內(nèi)容。相對(duì)于這些發(fā)展快的學(xué)科，傳統(tǒng)的教學(xué)方 法顯得手段單一，并且學(xué)生參與其中的機(jī)會(huì)少。隨著計(jì) 算機(jī)、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(xué)方法，但在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)也大多數(shù)是以教師 的講授為主，學(xué)生在整個(gè)過(guò)程中只是看和聽，缺乏對(duì)學(xué) 生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。同時(shí)，課堂開設(shè)的每節(jié)實(shí)驗(yàn)課也只 是單一實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有開展完整系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，造成課程教學(xué) 與社會(huì)需求之間的差距。社會(huì)對(duì)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(shí)，還需要具 備一定的創(chuàng)新能力。 二、遙感課程教學(xué)方法的改進(jìn) 課堂教學(xué)內(nèi)容和方法直接影響教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)目標(biāo)， 在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重學(xué)生個(gè)體發(fā)展，將理論教學(xué)與踐教 學(xué)相結(jié)合，使課堂所學(xué)知識(shí)更好地為社會(huì)需求服務(wù)。要 合理安排和優(yōu)化授課和系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，使之緊密結(jié) 合學(xué)科前沿研究和學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，使課堂知識(shí)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展 需要，更好為社會(huì)進(jìn)步服務(wù)。課程改革從以下幾方面進(jìn) 行探索： （一）理論教學(xué) （1） 專業(yè)理論教材及時(shí)更新。 遙感技術(shù)的飛速發(fā)展， 對(duì)理論教學(xué)工作提出新的挑戰(zhàn)。由于教材編寫和出版周 期較長(zhǎng)，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(guò)網(wǎng)絡(luò)手段或者外文資料及一些 高級(jí)別的國(guó)際會(huì)議中的資料，給學(xué)生傳遞最新的學(xué)科動(dòng) 態(tài)和前沿信息， 使學(xué)生所學(xué)的專業(yè)理論具有時(shí)效性 ； 同時(shí)， 引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)多種方法（例如，網(wǎng)絡(luò)資源）了解不同機(jī) 構(gòu)研究現(xiàn)狀和研究動(dòng)態(tài)，學(xué)生從查找資料的過(guò)程中培養(yǎng) 了自學(xué)能力和提高他們積極動(dòng)思維。 （2）充分利用現(xiàn)代媒體技術(shù)。媒體教學(xué)有很強(qiáng)的程 序性、目的性、交互性和實(shí)用特性。把媒體提供的資料 加以優(yōu)化和整合，按照學(xué)生的認(rèn)知能力、知識(shí)結(jié)構(gòu)以及 學(xué)生的情感狀態(tài)等因素， 可以盡可能的調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官， 從而做到提高上課的效率和學(xué)習(xí)效率 5。運(yùn)用多媒體技 術(shù)進(jìn)行教學(xué)，可以把理論內(nèi)容部分通過(guò)圖文的形式展現(xiàn) 出來(lái)，增加學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力，有利于學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)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(guò)遙感圖像解譯來(lái)完成，對(duì)圖像的解譯首 先要對(duì)圖像進(jìn)行判讀，判讀的過(guò)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(zhǎng)過(guò)程中的表現(xiàn)特征，只有通過(guò)媒體 教學(xué)才可以很好地給學(xué)生展示不同時(shí)間和空間的遙感影 像，這樣便于學(xué)生對(duì)地物不同條件下的特征進(jìn)行區(qū)分， 加強(qiáng)學(xué)生對(duì)圖像的判讀能力，為今后圖像解譯的準(zhǔn)確性 打下基礎(chǔ)。 （3）授課內(nèi)容增加專題部分。通過(guò)增加專題知識(shí)的 講解可以加強(qiáng)普及遙感知識(shí)的應(yīng)用。結(jié)合不同專業(yè)學(xué)生 的特點(diǎn)，將遙感技術(shù)應(yīng)用部分制作成不同的專題，通過(guò) 課堂講解的方式傳授給學(xué)生。每個(gè)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(duì)于海洋技術(shù)專業(yè)的學(xué)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(duì)于水力學(xué) 及河流動(dòng)力學(xué)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(duì)河床演變及河道泥沙淤積方面研究進(jìn) 行講解。 （4）將科學(xué)研究工作溶入教學(xué)中去。為了加深學(xué)生 對(duì)遙感理論知識(shí)的理解， 將科研成果溶入于實(shí)踐教學(xué)中， 不僅有利于科研成果和技術(shù)的推廣，也可以增加學(xué)生學(xué) 習(xí)的積極性，提高學(xué)習(xí)效率。教師在授課時(shí)可以結(jié)合自 己的科研工作，給學(xué)生講解如何選題、如何開展科研工 作及本研究在學(xué)科中的地位等。利用這種學(xué)習(xí)方法可以 培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的科研潛能。 同學(xué)們可以根據(jù)自己的興趣申報(bào)科研項(xiàng)目，模仿老師的 試驗(yàn)方案，自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)步驟、制定技術(shù)路線、 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和科技論文。這樣的教學(xué)方法與純理論教 學(xué)和純實(shí)踐教學(xué)不同，有利于學(xué)生把理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐學(xué) 習(xí)和科技創(chuàng)新三者結(jié)合起來(lái)。 136 教育改革與質(zhì)量 （二）實(shí)踐教學(xué) 構(gòu)建合理科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)體系、提高學(xué)生的實(shí)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(xué)中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。能力的提高 是基于大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上 , 加大實(shí)驗(yàn)課課時(shí)量 , 加強(qiáng)基本技 能訓(xùn)練；增加綜合型、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，構(gòu)筑全方位的實(shí) 驗(yàn)教學(xué)模式，能夠?yàn)閷W(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)營(yíng)造個(gè)性化的學(xué)習(xí) 環(huán)境，有利于強(qiáng)化學(xué)生的綜合能力的提高 7。遙感技術(shù) 是一個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科。大多數(shù)的課堂教學(xué)中關(guān)于 遙感原理部分講授較多，實(shí)踐操作占很少一部分，通常 高校在制定遙感課程教學(xué)大綱時(shí)，把它等同于其它的一 般性課程，與理論教學(xué)課時(shí)數(shù)相比實(shí)驗(yàn)課課時(shí)數(shù)設(shè)置較 少，這樣很難保證學(xué)生基本的技能訓(xùn)練和提高，也影響 到學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。根據(jù)每一章節(jié)的理論教學(xué)部 分，設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，加大應(yīng)用型教學(xué)內(nèi)容， 提高學(xué)生實(shí)踐的能力，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解， 也使學(xué)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(shí)，增加較多的實(shí)驗(yàn)課 時(shí)數(shù)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)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(xué)貫穿于整個(gè)理論教學(xué)中，訓(xùn)練學(xué)生 的動(dòng)手能力。在現(xiàn)行的教學(xué)大綱基礎(chǔ)上適當(dāng)強(qiáng)化圖像處 理和解譯能力練習(xí)。在整個(gè)遙感課程的教學(xué)過(guò)程中離不 開實(shí)踐教學(xué)， 把遙感軟件的操作滲透到課堂教學(xué)活動(dòng)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(guò)課時(shí)的調(diào)整，學(xué)生有更多的課時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)，熟 練操作軟件，掌握?qǐng)D像處理的基本技能，可以加強(qiáng)對(duì)理 論知識(shí)的理解。在理論教學(xué)過(guò)程中即時(shí)進(jìn)行遙感處理軟 件的操作講解和演示，通過(guò)學(xué)生對(duì)軟件的學(xué)習(xí)，提高學(xué) 生的動(dòng)手能力、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。 （3）加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容系統(tǒng)性和前沿性。遙感課程 涉及到眾多學(xué)科，由于教學(xué)大綱所規(guī)定的課時(shí)有限，在 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面應(yīng)結(jié)合遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)模 式，對(duì)課堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)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(xiàng)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(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容只涉及到某一模塊或某幾個(gè) 菜單的功能，學(xué)生只能了解某一菜單如何使用，而不是 就某項(xiàng)研究?jī)?nèi)容系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中。 在設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該結(jié)合理論教學(xué)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(yǔ) 遙感技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)高校遙感課程教學(xué)內(nèi)容提出 了新的要求，只有通過(guò)不斷改進(jìn)教學(xué)方法才能滿足學(xué)科 發(fā)展的需求。本文立足于遙感課程的培養(yǎng)目標(biāo)，從社會(huì) 發(fā)展對(duì)遙感人才的需求和遙感課程教學(xué)中存在的問(wèn)題方 面進(jìn)行分析，提出了遙感課程理論和實(shí)踐教學(xué)方法改進(jìn) 的一些建議。遙感課程實(shí)踐教學(xué)改革應(yīng)是基于更新和完 善理論教學(xué)的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的改革。理論教學(xué)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(xué)生了解 前沿的科學(xué)研究和動(dòng)態(tài)；理論教學(xué)內(nèi)容隨科技發(fā)展不斷 更新，做到與時(shí)俱進(jìn)；加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學(xué)生 動(dòng)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(xué)科發(fā)展的需要。 完善實(shí)踐教學(xué)體系，將會(huì)體現(xiàn)培養(yǎng)實(shí)用型人才的辦 學(xué)宗旨，適應(yīng)社會(huì)需求。高校遙感課程教學(xué)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(guò)探索來(lái)尋找適合學(xué)科發(fā)展特點(diǎn)的教學(xué)方法和完善的教 學(xué)體系，來(lái)滿足社會(huì)對(duì)遙感人才的需求。 參考文獻(xiàn)： 1 童慶禧，張兵，鄭蘭芬 . 高光譜遙感的多學(xué)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(xué)在地理學(xué)專業(yè)中的探 索與實(shí)踐 J. 現(xiàn)代測(cè)繪，2007（11）:45-47. 3 黃秋燕 . 教學(xué)性地方高校遙感課程教學(xué)與科研互動(dòng)模式探