《高光譜遙感》三部曲授課方式初探

梁 亮

（1.江蘇師范大學(xué) 測繪學(xué)院， 江蘇 徐州 221116）

遙感科學(xué)與技術(shù)是測繪、信息、地球以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科相互滲透融合而發(fā)展起來的一門新型的交叉學(xué)科[1]，并在眾多高校得以開設(shè)[2,3]。一些高校教師對遙感科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)與實(shí)踐課程的教學(xué)方法進(jìn)行了一系列的探討[4-7]。《高光譜遙感》是遙感科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)課程，擔(dān)任著進(jìn)一步深化學(xué)生理論基礎(chǔ)與提高其實(shí)踐能力的重任。不同于《遙感概論》等基礎(chǔ)課程，也不同于《數(shù)字圖像處理》等實(shí)踐操作課，它既要求對遙感科學(xué)的相關(guān)理論進(jìn)一步深化，又具有較明確的應(yīng)用指向。因此，如何針對這一課程的特點(diǎn)采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，是尚待研究的問題。本文將從心理學(xué)的角度出發(fā)，對如何設(shè)計(jì)《高光譜遙感》的創(chuàng)新型教學(xué)方式進(jìn)行了探討。

1 學(xué)生心理預(yù)期分析

《高光譜遙感》是專業(yè)課，一般在大學(xué)三年級開設(shè)。此前，學(xué)生已完成了《遙感概論》等專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，對遙感理論有了一定程度的掌握。隨著畢業(yè)的臨近，學(xué)生對走向社會(huì)的憂慮感逐步增強(qiáng)，更迫切希望老師傳授的知識(shí)能夠應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐。遙感科學(xué)與技術(shù)是應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，在筆者調(diào)查的50名大三學(xué)生中，超過了95%的學(xué)生表示即使理論性較強(qiáng)的學(xué)科，他們也傾向于能明確所學(xué)的理論能用于生產(chǎn)生活的哪些方面；并且在講授如何將理論應(yīng)用于實(shí)踐時(shí)，他們會(huì)表現(xiàn)出更強(qiáng)的聽課意愿。因此，根據(jù)學(xué)生心理預(yù)期分析的結(jié)果，《高光譜遙感》的授課模式應(yīng)以將理論應(yīng)用于實(shí)踐為切入點(diǎn)。

2 三部曲授課方式

針對學(xué)生的心理預(yù)期，筆者提出了“提出問題—基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備—解決問題”的三部曲授課方式。

1）提出問題。學(xué)生在某種強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)、愿望、目的及需要的促使下，可產(chǎn)生超常的記憶力、想象力與思維能力，其學(xué)習(xí)效率可得到明顯的提高[8]。因此，授課前為了滿足學(xué)生的心理預(yù)期，可根據(jù)講課內(nèi)容提出某一相關(guān)的實(shí)際任務(wù)，引起學(xué)生的求知欲。例如，在高光譜定量反演的相關(guān)章節(jié)可先提出：“如何用遙感的手段監(jiān)測農(nóng)作物的長勢？”此時(shí)學(xué)生心理處于一種在已有知識(shí)體系中進(jìn)行探求的狀態(tài)。如果這種探求沒有得到答案，將激發(fā)起其好奇心與求知欲，這正是理論基礎(chǔ)教學(xué)時(shí)所需要的。值得指出的是，提出的問題應(yīng)該盡量貼近學(xué)生生活，從而構(gòu)建一個(gè)“任務(wù)承擔(dān)”情境，使學(xué)生在教師的心理暗示下進(jìn)入“任務(wù)承擔(dān)者”的角色，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。

2）基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備。這一環(huán)節(jié)是解決問題所需知識(shí)的積累過程。在遙感教學(xué)中，通常的教學(xué)方法是先介紹相關(guān)原理、理論與算法，然后羅列理論的應(yīng)用方向。學(xué)生在迷茫狀態(tài)下學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)知識(shí)，容易產(chǎn)生厭煩與排斥心理，尤其對工科而言，多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)目的定位的不是學(xué)術(shù)研究，而是工程應(yīng)用，相比純理論的探討，他們更關(guān)心所探討的理論是否能夠以及怎樣應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐，即解決具體的任務(wù)。因此，在這一環(huán)節(jié)，首先可分析解決問題所需要的條件與知識(shí)，然后一一解析各條件與知識(shí)詳細(xì)情況的教學(xué)思路。例如，要解決上文“如何用遙感的手段監(jiān)測農(nóng)作物的長勢”的問題，可告訴學(xué)生：①需要獲得作物的各種理化參量，因?yàn)樽魑锢砘瘏⒘靠煞从称渖頎顟B(tài)；②需要建立各理化參量的反演模型，因?yàn)檫b感數(shù)據(jù)只提供了光譜、空間信息，而無法直接提供作物理化參量的信息；③建立反演模型的途徑有3種：統(tǒng)計(jì)反演、物理模型反演與綜合反演法。采用這種抽絲剝繭的方法，既可使學(xué)生有清晰的思路，使知識(shí)的接受處于一個(gè)順暢的渠道，又能促使其不斷暗示自己：現(xiàn)在所學(xué)的，正是解決實(shí)際問題所需要的基礎(chǔ)知識(shí)。這種心理暗示的激發(fā)使學(xué)生從被動(dòng)接受的過程轉(zhuǎn)化為主動(dòng)探索的覓知過程，將獲得更好的學(xué)習(xí)效果。

3）解決問題。這一環(huán)節(jié)的主要任務(wù)系運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決課堂開始所提出的任務(wù)。在理論講解的過程中，學(xué)生已在不斷思考如何利用所學(xué)的基本原理、算法等知識(shí)解決提出的問題；而到理論講解完成后，對大部分學(xué)生而言，問題的答案已呼之欲出。因此，在講解完相關(guān)理論知識(shí)后，可讓學(xué)生分組討論5 min，在討論的過程中進(jìn)一步完善自己的思路并畫出解決問題的框架圖；隨后可抽出5～10 min時(shí)間讓學(xué)生分組發(fā)言，闡述其思路，并讓其他組的同學(xué)補(bǔ)充完善；最后，在鼓勵(lì)學(xué)生的基礎(chǔ)上，針對其存在的盲點(diǎn)進(jìn)行指點(diǎn)，使學(xué)生處于一種知識(shí)收獲的欣喜中，加深對理論的理解。

3 三部曲教學(xué)的基本要求

三部曲教學(xué)模式能否獲得成功，能否營造出良好的課堂氣氛至關(guān)重要。因此，成功實(shí)施三部曲教學(xué)法須滿足以下要求：

1）課堂應(yīng)愉悅而不緊張。只有消除了心理以及生理上的緊張，處于愉快、自然與輕松的學(xué)習(xí)氛圍中，學(xué)生的思維活動(dòng)才能處于活躍狀態(tài)。因此，在運(yùn)用三部曲教學(xué)法時(shí)，教師應(yīng)設(shè)法消除學(xué)生生理與心理上的緊張、恐懼以及疲勞，創(chuàng)造出濃厚的求知?dú)夥眨箤W(xué)生掌握知識(shí)的動(dòng)力不是來自于老師的強(qiáng)行要求，而是被激發(fā)起來的強(qiáng)烈求知欲。

2）課堂應(yīng)有良好的互動(dòng)。在教學(xué)過程中，教師與學(xué)生之間的影響也是相互的。實(shí)施三部曲教學(xué)法時(shí)，教師應(yīng)為課堂氣氛的引導(dǎo)者，而學(xué)生應(yīng)為課堂氣氛的推動(dòng)者。這就要求教師在平時(shí)與學(xué)生建立起相互信任、相互尊重的關(guān)系，這樣師生之間才能敞開心扉，形成良好的互動(dòng)關(guān)系，將知識(shí)與感情的交流融為一體。

3）教師必須對課程知識(shí)理解通透。教師只有做到對課程知識(shí)理解通透，沒有認(rèn)識(shí)上的盲點(diǎn)，課程內(nèi)容的安排才能做到思路清晰，條理分明，講課時(shí)才能胸有丘壑，游刃有余。最忌諱教師自己一知半解，為了藏拙，只好對一些內(nèi)容擦邊而過，試圖“以其昏昏，使人昭昭”。

4）授課方式須貼近生活。一方面，講課的語言應(yīng)明白暢曉，做到用生活化的語言來強(qiáng)調(diào)專業(yè)主題[9]。另一方面，課堂開始所提的問題，應(yīng)為學(xué)生所熟悉的事件，只有如此，才能充分營造出 “任務(wù)承擔(dān)情境”，使學(xué)生以主動(dòng)者的姿態(tài)去思考解決問題的方法。

4 結(jié) 語

采用“問題提出—基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備—問題解決”的三部曲授課方式，可讓學(xué)生在求知欲的驅(qū)動(dòng)下主動(dòng)學(xué)習(xí)，以“有所思”驅(qū)動(dòng)“所學(xué)”，并運(yùn)用“所學(xué)”去解決“所思”，既可避免“學(xué)而不思則罔”的困境，又可避免“思而不學(xué)則殆”的徒勞，可實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際相結(jié)合，達(dá)到培養(yǎng)理論功底扎實(shí)、實(shí)踐操作能力強(qiáng)的高素質(zhì)人才之目的。本方法雖然在《高光譜遙感》的基礎(chǔ)上提出，但考慮到各學(xué)科之間的共性，也可在遙感專業(yè)其他課程中推廣應(yīng)用，并可作為其他學(xué)科教學(xué)改革的參考。

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[4]李卉, 鐘成. 城市遙感教學(xué)與實(shí)踐方法探討[J]. 教育教學(xué)論壇, 2011(35):152-153

[5]鄧?yán)? 胡德勇, 段福洲.《遙感原理與方法》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與思考[J]. 地理空間信息, 2013, 11(1): 170-171

[6]孔祥生, 錢永剛, 張安定,等. 《遙感概論實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 測繪科學(xué), 2013, 38(1): 183-186

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[9][美]彼得·法林, 姚曉蒙，陳瓊瓊，李梅譯. 教學(xué)的樂趣[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2009