學習成果導向的《微波遙感》教學探索與實踐

陳啟浩，劉修國

（中國地質大學 信息工程學院，湖北 武漢 430074）

社會更需要“能力型”人才，從傳統知識教育向能力培養的轉變，已成國內外高等教育界的共識。以學生學習成果（Student Learning Outcomes，SLOs）為導向的教學模式[1]，從以教師和教學為中心轉向以學生和學習為中心，更注重人才能力的培養[2]，已在美國、歐盟及我國港澳臺地區取得了成功。隨著遙感科學與技術的發展，社會對遙感技術高技能人才的需求更迫切，對遙感專業課程教學的要求也更高。以《微波遙感》課程為例，社會對不同能力的遙感專業人才的需求差異，要求微波遙感教學必須考慮到學生的個性化專業能力定位。同時，雷達干涉測量和極化雷達等新技術的發展，急劇增加了《微波遙感》課程的知識內容。

為了更好地滿足不同層面的社會需求，順應遙感學科發展的要求，如何提高遙感專業教學質量、有效增強學生的專業能力，是當前遙感專業課程教學必須面對和亟待解決的一個重要問題。

因此，本文以《微波遙感》課程為例，針對遙感專業學生不同層次的能力需求，重構《微波遙感》課程的知識模塊，設計《微波遙感》課程的學習成果，并針對性選擇合適的教學手段，對以學生學習成果為導向的遙感專業課程教學模式進行探索和實踐。

一、《微波遙感》教學問題分析

面向遙感科學與技術專業本科生開設的《微波遙感》課程，通過教授微波遙感原理與系統、微波遙感圖像的特點及處理、微波遙感的最新發展及應用等內容，使學生掌握微波遙感的基本原理及其圖像處理的基本技能，為今后應用或進一步深造奠定基礎[3]。我校《微波遙感》課程為專業選修課，共40課時，于大三上學期開設。前一學期開設的先行課程《遙感原理與應用》中包含有微波遙感原理簡介的章節。

目前《微波遙感》課程教學的問題至少包括以下幾個方面。

1.新知識的更新快，雷達干涉測量和極化雷達等相關新技術的發展，急劇增加了課程內容。在這種情況下，如何優化并重構課程知識模塊是首先要解決的一個根本問題。

2.對不同層次能力需求和學生自身的特點和發展考慮較少。面向社會對遙感專業人才能力的需求，學生并不太清楚自己學習該課程后應該取得哪些具體、可測量的成果，隨之影響了學生學習的積極性和主動性。

3.教學方式的不夠靈活、合理，限制了教學效果的提升。實現和達到學生的最終課程學習成果，需要選擇合適的教學方法，面向不同能力層次、不同的教學內容，如何采用合適的教學方法也很重要。

二、《微波遙感》學習成果導向教學

SLOs是對學生特定學習期望的描述，本質上是一種預期的教學目標，即學生學習了具體課程后應該取得的哪些具體、可測量的成果[4]。這些成果主要包括知識與理解力、能力和實際技能，也包括自信心、毅力、領導才能等學生成長的其他方面。

針對當前《微波遙感》課程教學存在的問題，學習成果導向的《微波遙感》教學需解決課程知識模塊的優化與重構、不同層次課程SLOs的設計、教學方法與成果評價等問題。

1.課程知識模塊重構。由新技術的發展而急劇增加的《微波遙感》課程知識內容，使得在有限的課程教學時間內，避免與先行課程的內容重復，提升學生的有效學習時間，確保學生對新技術的學習時間與效果成為課程知識模塊重構的主要目的。

優化、重構《微波遙感》課程知識模塊包括兩個方面：①與其他課程的合理分工與有效協作：依據最新遙感專業培養方案，避免與先行課程中相關基礎知識的重復；②合理增加新技術教學內容：結合社會需求及遙感學科發展情況，增加雷達干涉測量和極化雷達測量等重要的前沿知識模塊。

課程內容模塊的組織，以雷達遙感為主，在微波遙感基本原理與方法內容的基礎上，重點擴展了雷達干涉測量和極化雷達信息處理兩方面的內容。優化重構后的課程內容由以下三大知識模塊構成：①微波遙感基本原理：包括微波遙感物理基礎、雷達遙感原理、雷達圖像的斑點噪聲、幾何特點及目視解譯、合成孔徑雷達系統及其發展等。重要知識點，如輻射傳輸理論、雷達方程、雷達散射截面、雷達側視成像原理等，按照雷達系統的發展過程，結合實際雷達圖像和應用實例串起這些抽象的概念和基礎知識。該模塊在《遙感原理與應用》中“微波遙感”內容的基礎上擴展，避免過度重復。②雷達干涉測量：包括雷達干涉測量原理、差分干涉測量原理、永久散射體干涉測量原理及應用等。其中雷達干涉測量原理是核心基礎，其重要處理步驟包括復數數據配置、干涉圖噪聲濾波和相位解纏。在此基礎上根據形變監測應用需求及存在的問題，結合應用案例，擴展差分干涉測量、永久散射體干涉測量知識以及相關最新研究進展。③極化雷達圖像處理：包括極化雷達基礎知識、目標散射特征、極化目標分解、極化圖像信息提取等。其中的相干斑濾除、極化目標分解、分類和極化干涉雷達等知識，可以與熟悉的光學遙感圖像處理中的預處理、目標特征提取、分類和信息融合等內容相對應，通過這種對比關聯來建立新的知識體系。

2.課程SLOs的設計。學生學習成果導向教學的關鍵在于學生學習成果的設計，即面向不同遙感專業人才能力的需求，學生通過《微波遙感》課程學習后，應該取得哪些具體、可測量的成果。

目前遙感專業人才可分為應用型、研究型等角色，應用型人才主要從事遙感數據的生產、處理等工作，而研究型人才大多從事基礎理論研究。面向不同遙感專業人才能力的需求，可以將遙感專業能力劃分為“解釋/討論”、“應用/操作”和“研究創新”三個層次。達到“解釋/討論”能力的學生應具備利用遙感原理知識分析、討論問題的能力；達到“應用/操作”能力的學生應具備利用相關軟件進行遙感圖像處理分析并解決實際應用問題的能力；達到“研究創新”能力的學生應具備提出創新思路解決現有遙感領域理論和應用問題的能力。

面向不同遙感專業人才能力的需求，通過“自頂而下”的過程設計《微波遙感》課程中各個層次的SLOs。具體包括：①《微波遙感》課程的總體SLOs：分別設計出不同專業能力所對應的SLOs，明確給出學習完《微波遙感》后學生能夠完成的具體成果。②課程中各知識模塊的SLOs：針對課程的基本原理、雷達干涉測量和極化雷達等知識模塊，具體設計相應的SLOs，見表1。③每一節課的SLOs：結合課堂教學安排，細化每一節課的SLOs，保證每一節課的教學質量。

表1 知識模塊對應各能力層次的SLOs

3.課程教學方法與評價。所設計的課程SLOs需要通過具體的教學過程來實現，選擇合適的教學方式、方法及評價方式是實現SLOs的具體措施和保證。面向不同的遙感專業能力層次，綜合運用多媒體教學、設問討論教學、實踐教學、科研教學等多種方法進行教學。各能力層次對應的教學方式、教學方法和教學評價方式見表2。

表2 各能力層次的教學方法及評價方式

針對“研究創新”能力層次，實踐研究型教學方法，結合與課程內容相關的產學研、大學生創新訓練項目等科研活動，進一步培養學生的研究創新能力，最終將三個能力層次對應的課堂討論、實踐操作和科研項目考核方式結合，對學生學習效果進行綜合評價。

三、結語

學習成果導向的遙感專業教學模式以成果為導向、以學生為中心，能很好地提升學生的遙感專業能力。面向遙感專業人才的不同能力需求設計的課程學習成果，使學生能夠根據自身興趣和發展方向選擇學習重點，有效調動了學生的積極性。知識模塊重構后，避免與先行課程內容重復，并確保新知識、新技術的教學時間與效果。面向不同能力層次的學生，有針對性地采用合適的教學方法能確保良好的教學效果。

[1]李光梅.成果導向教育理論及其應用[J].教育評論，2007，（1）：51-54.

[2]王貴成，夏玉顏，蔡錦超.成果導向教育模式及其借鑒[J].教育評論，2009，（12）：17-19.

[3]王志勇.《微波遙感》課程教學改革與思考[J].遙感應用，2013，（1）：94-97.

[4]黃海濤.美國高等教育中的“學生學習成果評估”：內涵與特征[J].高等教育研究，2010，31（7）：97-104.