應急管理特色專業遙感課程教學創新探索

李海君+于汐+楊月巧+安毓琪+郭繼東

摘要：本文針對應急管理特色專業遙感課程教學存在的問題現狀，以防災科技學院公共事業管理專業為例，從教學體系、教學方法及實踐教學三個方面提出適合于本類特色院校、專業的新型教學方式，以期獲取較好的教學效果，提升學生的問題解決能力，進而服務于防災特色類公共事業管理專業應用型人才的培養。

關鍵詞：應急管理；遙感課程；教學創新；本科教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）35-0199-03

一、引言

防災類院校遙感課程旨讓學生掌握其邏輯嚴密理論、前沿趨勢與風險評價所需信息獲取與分析處理技能，屬于實踐性強的交叉學科，其對地學、環境、應急類應用型人才培養，服務社會與改善知識創新環境有重要意義。遙感知識體系廣泛抽象、應用處理技術性強，且技術內容數據更新快，若采用傳統教學模式授課，學生知識接收能力差，且解決問題水平低[1]。鑒于此，已有學者進行了有益嘗試，或于理論教學中精心設計案例增強學生的直觀認知，或鼓勵學生參與學科競賽，增強學生的實踐能力[2]。雖可取得一定成效，但案例法或實驗法仍以教師為主導，不符合“以生為本”的理念；而指導學生參加競賽，僅能提升一小部分學生的實踐能力。

結合筆者的教學實踐，本文針對培養方案、學生素質、授課過程中存在問題，著眼于學科形勢和人才培養需求，探討應急特色專業遙感教學改革，提出適合該專業，涉及教學內容、教學模式、實踐途徑等方面的創新教學模式。通過教學創新改革，以有效調動學生積極性與團隊協作能力，提升學生解決問題與獲取新知識的能力，進而對該類專業3S技術類課程教學改革具有一定的借鑒意義。

二、專業、課程特點與問題現狀

公共事業管理（應急管理）專業旨在培養系統掌握現代應急管理、災害學知識，了解災害成災致災的機理與應急管理規律，能應用空間信息化手段進行災害經濟損失評估、風險管理、輔助決策與組織協調的應用型高級專業人才。而作為該專業二年級開設的專業核心課程之一，本課程先修課程為計算機基礎、C語言與GIS，內容著重講授遙感物理、成像基礎、幾何輻射校正、鑲嵌融合、增強銳化以及解譯應用等，以培養學生應用RS技術提取地震、環境災害相關專題信息與數據挖掘的能力。

經過近年來的教學反饋，“理論+案例+多媒體”的教學模式效果不佳，突出表現為課堂教學依賴教師強化灌輸，實訓多模仿實習指導書或課后題，一旦面對實際問題或項目，學生知識掌握系統性不強，項目實施能力差且滯后[3]，原因剖析如下。

（一）學生專業學科背景不一

公共事業管理屬本院經濟管理系所屬專業，招收學生既有原志愿理科生源，又有院內文管類專業調劑生，專業知識差異較大。所用梅安新老師所著的《現代遙感導論》教材[4]，教學內容設計又側重遙感原理和方法的了解與掌握，文管背景生源數理基礎薄弱，接受能力差。

（二）先修課程支撐與銜接度不足

電磁波遙感成像作為課程的核心理論，需具備扎實的光學物理基礎，而本專業課程體系并未將大學物理作為先期支撐學科。此外，本專業設定本課程旨在使學生能于多光譜或雷達影像中提取地震或環境地質災害監測預報、分析以及損失評估等數據，涉及災害學、風險評價與損失評估等多個學科，而該類課程設置多為同期或滯后開設，使得學生對遙感學科實際應用無法深入領會，學習積極性不高。

（三）教學、實踐課時比重不夠

遙感為實操性與技術性極強的應用性學科，而培養方案中本課程總課時為48學時，而實驗課時僅為總課時的四分之一，且目前所選教材多側重于理論而缺乏應用指導，導致學生課堂所學影像校正、變換增強、融合分類等內容無法予以實驗操作，進而無法有效培養學生認知與問題解決的能力。

（四）教學手段效率不高

課程教學所用教學方法為“多媒體+案例”，仍以教師為主導側重理論講解，學科應用知識銜接性不佳，項目實操僅停留在理論層面。教學環節中學生參與程度不夠，導致學生普遍感覺知識體系晦澀難懂，學習能動性不足，動手能力差，不能滿足專業培養目標。

三、課程教學改革途徑與內容

針對目前存在的問題，結合遙感學科特點與本專業培養目標，在適度增加課程總課時（12學時）的基礎上，確定教學改革內容與方法。

（一）教學內容體系創新

1.教材定位。本學科基礎理論中數理要求高，應用綜合性強且技術內容更新迅速，僅靠主講教材在有限學時內無法兼顧涵蓋理論基礎與實操較能。故確定以《現代遙感導論》講解基礎理論與關鍵技術為主，輔以《ENVI遙感圖像處理方法》[5]講解實際操作，而采用《遙感應用分析原理與方法》[6]進行綜合應用分析的教材體系。精煉理論體系，縮減數理模型講解，注重應用思路與項目邏輯培養，激發學習興趣。

2.內容安排與考核制度。除1、2章研究應用與物理模型，具體內容結合專業培養目標，擬將環境生態評價、形變監測等綜合案例按處理環節，依教學章節分解，講授時首先強調應用目的與學習重點，闡明具體注意事項與技巧，有針對性的提出具體注意事項。此外，重新確定成績考核制度，增加實踐環節與課后作業成績權重，并適度增加閉卷考試中應用綜述、問題解決型等綜合性題目的內容與分值比例。

3.理論與實踐教學相結合。適度增加與理論銜接的課內實驗課時（增至總課時的三分之一），重新修訂培養方案，增加專業實習學時，并合理確定綜合性實驗項目，促使學生結合課程所學知識，利用多光譜數據與SAR數據進行環境、地質災害監測與危險性評價，以及震害損失評估調查，完成不同項目任務，強調教學實踐的現實性與學生的主導性。

（二）教學手段、方法的創新

1.理論教學采用網絡媒體資源與傳統教學法相結合。傳統“多媒體+板書”式的教學法有其固有優勢[7]，可詳盡、系統講解章節的技術要點與圖像特征，但推導闡述耗時且需事先縝密設計。結合課程基本理論成熟而技術數據更新快的特點，除綜述章節，物理基礎與處理環節講解過程中均提前布置作業，要求學生利用武大、北師大等高校精品課程網站事先學習基礎知識與模型、公式推導。課堂前20分鐘采用“翻轉課堂”模式，讓學生輪值講解知識的重點與理解，而后，針對疑點、難點采用傳統教學方式進行強調與推導。如此，強化“以生為本”的教學理念，更能調動學生的積極性和發散思維。

2.講授過程采用啟發式互動。在具體理論講授中，首先由教師結合具體內容，歸納新近遙感事件與行業動態進行導入，并引出輪值生進行知識點講解或根據理解進行交流討論。后期在進行重點、難點講述推導過程中，需將遙感專業術語通俗化，結合身邊的實例解釋基本原理應用，如小比例尺影像中線狀地物的顯示，重采樣過程中周邊像元對新像元的貢獻程度，空間域中值、均值濾波等知識點講解分別借助人眼生理性能、燈源與燈光亮度關系以及沙畫擦除等不同實例進行講解。如此，既能加深學生對相關知識的深入理解，又能激發學習熱情。

3.案例教學結合項目驅動法貫穿教學過程。如前所述，理論教學過程中將綜合性案例分解至各相應處理章節，每節課首先強調該次課程的操作步驟、實現目的、存在問題，進而引出相應技術體系與注意事項，形象生動而不失根本。此外，在學期綜合實踐環節中，首先限定多光譜、高光譜與SAR影像干涉等大類技術項目，將學生分為不同小組，于每類給定的相近課題中選擇具體項目任務。小組協作完成后，除小組自評與教師打分外，還采用班級評比的方式，促使小組間互相評價項目實現過程與分析結果，進而促使學生系統掌握并強化已學知識體系，拓展學生的應用思路，提升問題解決能力與團隊協作能力，同時培養學生進行基本科學的研究思路與能力。

（三）積極開拓各種實踐教學

1.合理設置課內實驗與實踐教學內容。為突出部分操作環節的重要性與必要性，適當調整理論講授與課內練習的先后順序，以強化知識理解。如在圖像信息認知內容講述之前，首先給學生提供對應圖像下載網址，使學生或根據感興趣地域或選擇自己家鄉的影像進行下載，認識不同影像特征與數據格式；于幾何校正之前給學生不同分辨率的地域影像，將谷歌地球軟件所獲取的點位資料進行投影，強調幾何校正對項目實施的基礎作用。此外，實踐環節中設定自擬命題，要求學生結合本校所在地區進行城鎮化、環境污染或沉降監測等項目操作，在監督分類結果基礎上，以小組為單位組織課外調繪實訓，增強學生解決實際問題的能力。

2.組建興趣小組，參與教研室教師教科研課題。作為3S技術體系中的數據獲取工具，遙感可為地震監測、危險性評價、城鎮化發展以及災害風險評價等研究提供時變支撐信息，積極鼓勵學生根據自己興趣，組建應用專題小組，積極參與教師課題項目之中。通過團隊協作，進行需求分析、資料獲取、基本處理、判別分類，并可據此完成課下作業報告，進行課堂答辯，提升平時作業成績，進一步鍛煉了軟件應用項目的實踐能力。

3.積極參與大學生科研實踐。在前述環節技能鍛煉的基礎上，可指導學生積極參加校內技能競賽、開放實驗、共享杯、挑戰杯以及GIS開發大賽等學術活動，提升學生的行業應用自信，進而培養學生創新思維及解決實際問題的能力。

四、結語

本文結合防災應急管理特色的公共事業管理專業遙感課程教學實踐，考慮專業培養目標與課程特點，針對現有學生現狀與教學內容、方法存在的問題，從教學內容與理念、教學手段方法以及實踐教學三方面進行教學改革探索。提出確定特色教材、內容安排、綜合翻轉課堂、任務驅動等教學方法的理論教學及課內外多方法結合的實踐教學體系，以提升學生的學習積極性，增強應用學習、問題解決與團隊協作能力，改善教學效果，進而更好的服務于公共事業管理專業防災特色類應用人才的培養。

參考文獻：

[1]閔愛蓮，項磊.《遙感原理與應用》實驗教學改革探索[J].地理空間信息，2015，13（6）：175-176.

[2]張彥麗，李澤湖.資環專業《遙感》課程創新教學探索[J].地理空間信息，2014，（3）：169-171.

[3]高超，金高潔，王心源.傳統教學與多媒體教學融合——以“遙感導論”課程為例[J].中國地質教育，2007，16（4）：118-122.

[4]梅安新.遙感導論[M].北京：高等教育出版社，2001.

[5]鄧書斌.ENVI遙感圖像處理方法[M].北京：高等教育出版社，2014.

[6]趙英時.遙感應用分析原理與方法[M].北京：科學出版社，2003.

[7]卞鴻巍，王榮穎，馬恒.多媒體與板書在課堂教學中優化結合方法探討[J].教育教學論壇，2014，（39）：235-237.