測繪工程專業(yè)遙感課程教學方法的探討

徐志剛，高 鵬

（龍巖學院 資源工程學院，福建 龍巖 364012）

測繪工程專業(yè)遙感課程教學方法的探討

徐志剛，高 鵬

（龍巖學院 資源工程學院，福建 龍巖 364012）

結(jié)合測繪工程類專業(yè)遙感課程的目標與任務(wù)，總結(jié)出了”循序漸進、目標驅(qū)動”的教學法.筆者結(jié)合”遙感導論”課程特點，闡述了”循序漸進、目標驅(qū)動”的教學法在課程教學中的內(nèi)涵、具體實施的方法及教學效果.

測繪工程；遙感；教學方法

1 遙感課程的特點

遙感，作為采集地球數(shù)據(jù)及其變化信息的重要技術(shù)手段，在世界范圍內(nèi)以及我國的許多政府部門、科研單位和公司得到廣泛的應(yīng)用.遙感課程是測繪工程類專業(yè)的主干課程.該課程的教學目標與任務(wù)是了解遙感技術(shù)與應(yīng)用、電磁波譜與地物的波譜特性、遙感衛(wèi)星與遙感平臺及其軌道特征；理解遙感傳感器及其成像基本原理、遙感圖像校正原理與方法；掌握遙感圖像處理與分析基本方法、以及遙感圖像處理軟件的使用.它是一門綜合應(yīng)用了地理、計算機科學、光學原理、系統(tǒng)論等其他學科知識，具有較強理論與實踐性的課程.[1]因此，學生要學好它，教師在教學的過程中必須講究一定的方法.在近年的教學中，作為該課程的主講老師，針對其特點，查閱了相關(guān)教學的大量資料，并結(jié)合學生對該門課教學提出的寶貴意見，總結(jié)出”循序漸進、目標驅(qū)動”這種教學法.此教學法在教學中得到了成功的應(yīng)用，教學效果明顯，學生反應(yīng)良好.

2 “循序漸進、目標驅(qū)動”教學法內(nèi)涵

一門學科的知識結(jié)構(gòu)，一般是指該學科知識的邏輯演繹體系.”循序漸進、目標驅(qū)動”教學法的真正內(nèi)涵就是教師在教學過程中，理論部分教學采取”循序漸進”法，即應(yīng)努力使學生通過已知的知識或具體一些實例學習未知的知識，使學生理所當然的接受新知識，并把新舊知識進行整合形成新的知識體系；實踐部分教學采取”目標驅(qū)動”法，即以學生為主體，教師為主導，在進行實驗課前告訴學生下次實驗課的目標及需要解決的問題，布置相關(guān)思考題，讓學生通過查找相關(guān)文獻資料，獨立思考，引導學生尋求解決問題的答案.

3 該教學法的具體實施

在進行遙感課程講授時，“循序漸進、目標驅(qū)動”教學法主要按以下三個步驟實施[3]：

（1）講究課堂教學的連貫性，其中重要一點是盡量使新知識與先導知識或?qū)W生已有的基礎(chǔ)知識、經(jīng)驗建立順暢的、實質(zhì)的聯(lián)系.如講”遙感應(yīng)用”中的”地質(zhì)遙感”時，可以先講講地質(zhì)中的不同巖石的色調(diào)、形狀、成分等，從而與不同巖石的反射光譜特征聯(lián)系起來.

（2）盡量使章節(jié)與章節(jié)、學科與學科知識結(jié)構(gòu)之間建立科學的過渡.如在講”遙感應(yīng)用”時，一定要先講遙感的成像原理、圖像特征及解譯原理.

（3）復習鞏固、螺旋提高，形成知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu).如在講完“遙感圖像的目視解譯”和“遙感圖像的計算機解譯”后，可以對這兩章進行階段性復習，把它們進行對比、聯(lián)系、組合，從而形成新的知識系統(tǒng).

（4）理論部分講解完，緊接著安排相關(guān)實驗，通過實踐教學鞏固、提高所學知識，形成知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，讓學生做到學與用結(jié)合，提高學生的學習能力及對知識的應(yīng)用能力.如在講完”遙感圖像處理”后，及時安排”遙感圖像增強”實驗.

前三點主要強調(diào)對理論知識講授的要求，后一點突出及時安排實踐教學及實踐教學方法的重要性.因此，我們可以將該教學法的具體實施方法，歸分為理論與實踐的教學方法兩部分來論述.

3.1 理論知識的教學

“循序漸進”教學法具體應(yīng)用到遙感課程的教學中就是教師在理論教學的過程中，當課程中要應(yīng)用到其他學科的知識或涉及到一些與感性認識的東西時，教師在教學之前就要準備好其他學科的知識及其感性認識的素材.如在講“電磁輻射與地物光譜特征”的課時，可以先給同學們講解一些電磁學相關(guān)的知識，然后自然過渡到本課程要講的知識；又如在講“遙感圖像的目視解譯”時，先準備好一些遙感圖像，上課的時候結(jié)合圖像進行講解.當學生接受了新知識后，教師再把原來的知識與新知識重新整合，讓學生形成新的知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu).這樣使學生在學習過程中，由未知到已知，由感性認識到理性認識，循序漸進、形成每個人特有的知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高學生的學習效率，增強他們的學習興趣.

理論知識的教學，一般包括準備教學材料、學習新知識、歸納、總結(jié)新知識和應(yīng)用新知識四個部分.在教授新知識時，每個部分都有其相應(yīng)的作用與要求.[4]

3.1.1 準備教學材料

學習理論知識必須以與課程內(nèi)容相關(guān)的先導知識、理論基礎(chǔ)或?qū)W生已有的知識、經(jīng)驗為基礎(chǔ).讓學生通過已知快速地掌握未知.因此，根據(jù)學生實際提出一些實際問題，不僅是為了創(chuàng)設(shè)“問題情境”，而且是為了形成學習新知識的必需的感性知識基礎(chǔ)，如在講“遙感的成像原理”時可以制作一些攝影機、衛(wèi)星及遙感圖像的幻燈片，讓同學們可以直觀地了解遙感的成像原理；或者根據(jù)要講的課程需要用到該課程前面所講或其他已修課程所講的一些理論進行簡單的復習，如在講遙感的圖像處理時，可以先給大家講講以前學過的光學原理、對比度、濾波原理等.這樣不僅是為了讓學生復習已知的內(nèi)容，而且更是為了讓學生形成學習新知識的必需的理性知識基礎(chǔ).通過課程內(nèi)容相關(guān)先導知識、理論基礎(chǔ)的講解，結(jié)合學生已有的相關(guān)知識及經(jīng)驗，使他們都不會發(fā)生由于沒有學過與本課程相關(guān)的先導知識、理論基礎(chǔ)或?qū)W過的知識和技能存在缺陷而造成學習新知識的困難.這是使學生對知識“循序漸進”掌握的必要條件之一，也是建立章節(jié)與章節(jié)、學科與學科知識結(jié)構(gòu)之間序列關(guān)系的第一步.

3.1.2 學習新知識

學習新知識，這時要隨時注意與先導知識、相關(guān)理論基礎(chǔ)知識或舊知識建立聯(lián)系，這樣可以使學生順理成章地理解新知識，建立起良好的認知結(jié)構(gòu)，把新舊知識整合起來，形成新的知識結(jié)構(gòu)，而不是為聯(lián)系而聯(lián)系.如在講“電磁波譜”時，應(yīng)先將原來物理中的學過的電磁學理論，然后由它過渡到遙感中應(yīng)用到的電磁波譜的特點、應(yīng)用的領(lǐng)域，再把它們整合成新的知識體系.

聯(lián)系方式有以先導知識、相關(guān)理論基礎(chǔ)知識或舊的知識來引出新的知識，新舊知識的對比，在新知識的推導、運算過程中用到先導知識、相關(guān)理論基礎(chǔ)知識或舊知識等等.這里需要注意的是要根據(jù)學習遷移的原理，區(qū)別先導知識、相關(guān)理論基礎(chǔ)知識或舊的知識與新知識間認知結(jié)構(gòu)的不同狀況，如知識間的相類似性、差異大性、易混淆性、相關(guān)性等，針對學生具體狀況，確定教學措施.這是課程準備過程中要著意研究的問題.

3.1.3 歸納、總結(jié)新知識

準備、學習完新知識后，應(yīng)該首先整理新知識，恰當指出與舊知識的聯(lián)系與區(qū)別，以幫助學生新舊知識的整理與融合，并使學生各自建立起自己的新的認識結(jié)構(gòu)，形成自己新的知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu).

3.1.4 應(yīng)用新知識

理論部分的教學主要是在老師主導，學生參與并與老師互動的情況下完成.學生在課堂上聽懂或理解了老師講解的內(nèi)容，并不代表學生對課本的所有知識完全理解或能夠利用已經(jīng)學的知識解決一些實際問題.這個時候，所學的知識在大部分學生的腦海中還是一個比較膚淺的印記.要使學生扎實地鞏固所形成的知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這時還需要在學生基本理解了新知識之后進行例、習題教學.這時，要區(qū)分例習題的不同作用，如加深理解知識，或訓練技能或應(yīng)用知識解決問題，處理好知識間的聯(lián)系.應(yīng)用知識解決問題的例習題，要根據(jù)學生水平因材施教，給出不同的綜合運用知識的題目.如在上完“遙感圖像的目視解譯”后，可以把一些遙感攝影像片、遙感掃描影像、微波影像分別給同學們進行判別，這樣就能夠加深學生對學過的知識認識；由于各種圖像的目視特征不一樣，又能使學生處理好知識間的聯(lián)系與區(qū)別.

3.2 實踐教學

通過實踐教學，主要是對理論知識的鞏固及使之系統(tǒng)化，形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的知識，有利于學生對所學知識的深刻理解、永久記憶及合理的應(yīng)用.實驗有驗證性及綜合性之分.[5]

3.2.1 驗證性實踐教學包含基本原理和基本方法的實驗，具體為對主要的遙感圖像處理軟件（如：ENV I、Erdas、PC I等）的了解與簡單應(yīng)用，理解遙感軟件應(yīng)具備的基本功能，增加學生的感性認識，通過實驗，使學生對遙感圖像處理的方法從理論到實踐的轉(zhuǎn)換，由感性認識上升到理性認識.

3.2.2 綜合性實踐教學內(nèi)容主要集中在遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理、遙感圖像綜合處理、遙感圖像分類，側(cè)重于學生對整體概念和方法的掌握和綜合運用遙感圖像處理的能力，同時給學生足夠的主動性空間，使其綜合應(yīng)用這些方法解決實際問題，如進行植被、水體和土地等專題信息的能力增強.

“目標驅(qū)動法”是一種建立在建構(gòu)主義教學理論基礎(chǔ)上的教學法，它認為知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構(gòu)方式而獲得的.[6]實踐教學采用該方法就是在實驗部分教學的過程中，先給學生說明一個實驗的目標、布置相關(guān)的思考題、提供實驗所需知識的相關(guān)參考資料，做實驗前先花十幾分鐘的時間，由老師主導，學生共同參與討論本實驗相關(guān)問題，然后由學生上機操作.比如在做”遙感圖像增強——空間濾波”實驗前，讓學生了解本實驗的目標是”空間濾波的操作過程和空間濾波對圖像產(chǎn)生的效果”，提出如”空間濾波技術(shù)的基本思路有那幾條？、傳統(tǒng)的空間濾波方法有那些的地方？”等，要求學生利用課余時間完成這些問題,實驗前大家在一起討論相關(guān)問題.這樣不僅使學生理解空間濾波的原理、方法及目標.這種目標驅(qū)動的方法引導、啟發(fā)同學獨立思考問題，主動解決問題，增強學生對本課程的了解，而且更能增強學生學習本專業(yè)的積極性，達成學習目標.

《遙感導論》這門課程牽涉的理論知識較多、實踐性強，實踐教學時必須根據(jù)所學課程的內(nèi)容，給學生布置相關(guān)學習任務(wù)，要求學生從網(wǎng)絡(luò)、圖書館查找相關(guān)資料，加強理論知識的學習及實踐性知識的練習.

4 教學法運用效果分析

近年來，“循序漸進、目標驅(qū)動”的遙感課程教學方法的應(yīng)用，已取得了一些階段性成果，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

4.1 學生對本課程教學效果的評價

學校教務(wù)處每學期末都組織學生對全部課程進行教學評價，要求學生在網(wǎng)上查詢自己的成績前，先對教師的教學進行評價.自實施該教學方法以來，歷次教學評價成績均在90分以上，比以前提高十多個百分點.院（系）每學期都舉行教師之間相互聽評課，該教學方法的實施得到院領(lǐng)導及其他課程的任課教師的廣泛認可及高度評價，認為該教學法可以使學生更好地掌握知識，充分體現(xiàn)學生的主體地位，使他們完成由被動地接受知識到主動尋求知識的轉(zhuǎn)變.

4.2 教學效果明顯

我校測繪工程專業(yè)從2010年才開始有本科畢業(yè)生.2010和2011年，以遙感方向作為畢業(yè)論文方向的學生占總學生數(shù)的30%；在優(yōu)秀論文為數(shù)不多的情況下，先后都有遙感方向的畢業(yè)論文獲得院優(yōu)秀論文獎，指導老師獲得畢業(yè)論文”優(yōu)秀指導教師”稱號；在已考研的學生中，全部報考遙感方向研究生，平均錄取率達80%.

4.3 學生獲得的科研成果

測繪工程專業(yè)老師，近三年獲遙感方向的各類科研項目4項，今年結(jié)題一項、即將結(jié)題兩項，本科生參與科研項目的人數(shù)有12人.這些學生在項目的數(shù)據(jù)采集、實驗試驗、軟件調(diào)試、成果的檢查中做了大量工作，并參與發(fā)表相關(guān)論文3篇.這些成果的取得與遙感課程的良好教學效果是分不開的，課后老師對學生的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，學生對這種教學方法非常認同，認為“循序漸進”的理論教學方法使他們對理論知識的學習非常輕松，讓他們在快樂中學生，不但鞏固了舊的知識，而且很好地學習了新知識，使知識形成了系統(tǒng)，便于理解及記憶；實踐教學中的“目標驅(qū)動法”，讓他們在完成任務(wù)的過程中能夠不斷地獲得成就感，從而增強他們學習的自信心，激發(fā)他們的學習興趣，提高解決實際問題的能力，為進一步培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ).

5 結(jié)束語

當今的世界是信息的世界，是知識快速更新的世界.作為高校的教師，我們要讓學生跟上時代或者超越時代，就應(yīng)該教會學生在較短的時間內(nèi)扎實掌握相對較多的知識，并且使他們在沒有老師輔導的情況下，很好地形成一套扎實可行的自學方法.“循序漸進、目標驅(qū)動”教學法在遙感課程教學中的具體應(yīng)用，它適合人的思維習慣，利于學生掌握所學習的知識，使學生對所學的知識融會貫通，學以致用，形成自己的知識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并能使學生對自己的知識結(jié)構(gòu)不斷更新，從而有利于他們的自學本課程及形成一套學習其他知識的自學方法.

〔1〕梅安新.遙感導論[M].北京:高等教育出版社,2006.

〔2〕教育部人事司.高等教育學[M].北京:高等教育出版社,2003.

〔3〕薛秋.高師地理實踐教學改革與創(chuàng)新的幾點思考[J].地理教育,2006(3):75-76.

〔4〕潘竟虎.高師遙感課程實踐教學的改革[J].理工高教研究,2008,27(1):118–120.

〔5〕Thomas mlillesand,Ralph WKiefer.遙感與圖像解譯[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.

〔6〕王景陽.《建筑 CAD》課程教學改革探討[J].實驗科學與技術(shù),2007（2）.

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