研究生遙感處理類課程的創新改革與實踐研究

馮婕 馮雪亮 李陽陽 張丹 焦李成 張向榮

摘要：結合遙感處理類課程的特點和我校研究生教學的實際需求，本文基于我校研究生《SAR圖像處理與解譯》課程建設開展改革探索，從教學內容更新、教學方式改革、教學資源優化等方面出發，有機融合課堂研討式教學、實踐開發式教學、教學資源優化、科研成果分享等多元教學模式，在實踐中取得了較好的效果，能夠激發學生學習和研究的興趣，提高學生的主動性和創新能力，充分滿足遙感技術的發展及研究型專業人才培養的需要。

關鍵詞：研究生教育；研討式教學；實踐教學；教學資源優化

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）16-0069-03

國務院《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》將“高分辨率對地觀測系統”列為16個重大專項之一[1]，遙感技術已經在農業規劃、防災救災、資源保護、軍事偵察、氣候變化、公共安全等諸多領域發揮著重要的作用。隨著信息化技術的日益發展，對遙感領域的創新人才具有更加迫切的需求。高校研究生教育作為培養高層次人才的主要渠道，在國民經濟發展中有著不可估量的作用。本文通過指出研究生教育中遙感處理類課程存在的問題，然后結合研究生教學要求和特點，提出一系列教學改革措施，以資參考。

一、遙感處理類課程研究生教學中存在的問題

遙感處理技術集中了近代物理學、光學、電子學、計算機科學、空間科學和地球科學的最新成就[2]，涉及范圍廣泛，內容眾多。在研究生教學過程中，選取適合研究生教學的課程內容，制定合理的教學方法，目前主要存在以下問題：課程教學體系不夠完善，教學內容針對性弱，難以抓住學生各自專業領域的側重點；隨著遙感技術的發展，部分研究內容更新較快，教材內容時效性低，教學內容不夠穩定；傳統課程教學多采用PPT教學，教學方式單一，致使學生積極性不高；課程教學材料匱乏，網絡資源良莠不齊，學生課下學習效率低下。因此，開展遙感處理類課程教學和實踐內容改革，對提高高校研究生遙感類課程教學質量與人才培養水平具有重要意義。

二、遙感處理類課程教學改革的具體措施

1.遙感處理類課程內容改革。針對研究生的教學實際，借鑒開設遙感類特色課程的國內外高校，例如北京大學、國防科學技術大學、杜克大學等的經驗，對照省級、國家級遙感處理類精品課程標準，邀請校內外該領域的教學研究專家一起研討，對課程重新開發，使課程以研究生培養目標為基礎，以研究生教學目標為主體，以知識結構為組織形式，覆蓋遙感圖像處理方面的內容。以西安電子科技大學開設的“SAR圖像處理與解譯”課程為范例，教學內容主要包括兩方面，一方面是理論教學，一方面為實踐教學。其中理論教學不設固定教材，主要知識結構包括SAR圖像課程基礎知識及應用、SAR圖像相干斑抑制、SAR圖像分割、SAR圖像融合、SAR圖像分類與目標識別、SAR圖像變化檢測[3]六個專題模塊，涵蓋SAR圖像處理中基本的重要算法及其應用。實踐教學則為對應的六個專題的實踐，通過將學生們分成不同的小組，例如對SAR圖像分割則選擇與圖像分割專業或方向相關的學生，采用不同的方式，比如實例展示，小組討論等，可以讓學生提前準備PPT、展板、討論資料等方法加以展示，這樣可以讓學生不斷地對自己學習的內容進行復習和總結，通過這種展示和交流加深對問題的理解，促進學生不斷地思考和探索。

2.遙感處理類課程理論教學改革。針對研究生自身的性質，以及研究生教育的特點和要求，教學方法改革主要包括兩方面。一方面借鑒“翻轉課堂”理論，將傳統的教師傳授知識的方式改為由學生講解，從以教師為主變為以學生為主。選修遙感處理類課程的學生，其研究方向或多或少都與該類課程有關聯，通過將學生按專業或方向相關度分為多個小組，在每一次專題講解中，由相關小組收集整理相關材料，進行基礎知識講解，以及對前沿發展進行報告，教師對其講解的內容加以補充和完善，對其不妥的地方進行糾正并引導學生進行探討和思考，強化學生課堂上思考和交流的積極性[4]。最后由教師進行補充、總結和點評。另一方面，在每一專題的講授中，邀請本校相關專業研究者，如教師、博士生、碩士生等，進行自己團隊的科研成果實例展示和分享，加深學生對科研的理解和該模塊的應用，以及創新方式的認知。針對學生發展方向的側重點不同，我們安排18次課共計36個課時進行理論研討式教學，其中安排5次課共計10個課時并邀請相關研究者進行科研成果展示和分享，以及小組討論并分享討論結果。

3.遙感處理類課程實踐環節改革。實踐環節分為專題實踐和綜合實踐兩個部分。通過實踐環節，鞏固和加深學生對講授內容的理解和思考深度，督促和促進學生進行自主學習。

專題實踐，先由教師講解一些算法應用實例，并設置相關的實例思考題，按小組進行討論并協作完成實踐任務。實踐過程包括：基礎部分和創新部分，基礎部分是指實現簡單的遙感圖像處理的基本操作，如利用某算法實現圖像分割。創新部分則是通過基本操作解決一些具體的問題，然后小組利用相關的教學工具報告相關專題的實踐成果，針對報告內容中存在的疑點或值得討論的地方，學生或教師均可向報告人進行提問，可提出自己的意見，也可要求報告人對報告中的某些不太清楚或者存在疑問的內容進行解釋或者答疑[5]。最后，由教師對報告內容以及該專題前沿發展進行點評，對討論和實踐結果進行總結。針對該實踐環節，我們安排5次課共計10個課時進行專題實踐研討式教學，結合遙感信息處理新技術領域的教學內容，針對該專題前沿發展引出相關文獻的閱讀側重點，包括其研究方法和研究問題等，不僅進行課程的理論知識講解，同時也強化學生的科研意識[6]。

綜合實踐，學期末每個學生提交一份實踐報告，要求學生在通過專題學習和實踐的基礎上能夠熟練掌握各項基本操作并將其聯系起來，為工業應用中遇到的實際問題提出解決方案并進行實驗仿真驗證，完成一個綜合性的實踐訓練。這部分內容主要通過學生進行自主思考和實驗驗證得到結論[7]，教師可以講解一些可以解決問題的思路，也可以不作講解，結題之后，學生提交一份包含實踐過程以及實驗仿真結果的實踐報告，作為學期末考核評分的一個重要指標。實際問題由教師給出，根據學生的專業和興趣可以提供多個問題，學生可進行自主選擇其中的一個和多個進行完成。

4.遙感處理類課程考核機制改革。傳統的考核主要依靠期末考試，學生大多都是以考前突擊形式進行課程學習，與開設該課程的目的相悖，因此制定相應的考核評價機制顯得尤為重要：即由以往的60%學期末筆試+40%平時成績，如圖1（a）所示，改為：平時成績10%+理論考核40%+實踐50%，三部分組成，如圖1（b）所示，實踐包括5次專題實習+1次綜合實習，其中5次專題實習占25%，根據課堂表現和實習報告打分，1次綜合實習占25%，根據綜合實習的實驗結果分析以及實習報告打分。

5.遙感處理類課程教學資源優化。針對教學過程中網絡資源良莠不齊、課程教學材料匱乏的問題，提出對教學資源進行優化的改革舉措。主要包括：通過學生對于每一專題收集的資料和前沿發展的報告，不斷更新專題模塊的相關資料，通過邀請的相關研究人員的工作實例報告更新科研實例，利用學生的討論結果更新相關問題，以及收集學生的實踐結果豐富實踐案例，擇優作為之后的實踐參考案例，并對收集到的較好的網絡課程進行整理，學生、教師可進行課堂討論或者利用郵件、QQ、微信等工具進行線下討論。利用上述方式，不斷更新教學內容，并制作相應的光盤學習資料，建設課程資料收集網站，如開設專門的網絡云盤收集課程學習資料，建立網絡遙感處理類慕課教程，建設校內課程網站，進行相關專業人員或學生資源共享和學術交流，并上傳課程相關資料，通過不斷地資料收集進行實時更新，為學生以及相關教師提供充分的學習資料，在教學過程中進行不斷地補充和完善，與開設課程的目的更加符合，為研究生教學提供更完善的服務。

三、結語

本教學改革方案通過設計課程體系，實現研究與應用并重，改革教學形式，培養學生的創新思維，設計實踐環節，強化學生解決實際問題的能力，優化課程資源，解決教材更新速度慢、網絡資源魚龍混雜問題。教學實踐證明，通過該方案可以構建一套標準、規范的遙感圖像處理類課程機制，能實時得知領域前沿發展及相關問題，不僅補充學生的課余知識，提升專業知識的運用能力，且相關教師和研究人員均可受益，不僅可以服務于學校，也可服務于社會。因此，該教學改革方案成果將有極大的推廣應用前景，對推進研究生教學改革、培養創新型人才具有重要意義。

參考文獻：

[1]林熙.聯合語義約束和面向對象方法提取山區居民地信息[D].西南交通大學，2016.

[2]黃志堅.高分辨率遙感圖像道路提取方法研究[D].國防科學技術大學，2009.

[3]焦李成，張向榮，侯彪，等.智能SAR圖像處理與解譯[M].科學出版社，2008.

[4]熊博蒞，趙凌君，唐濤，等.“遙感信息處理新技術”研討課程的教學探討與實踐[J].科教文匯，2016，（24）：59-60.

[5]于惠.“seminar”教學法在高職院校思想政治理論課中的應用研究[J].中國職業技術教育，2008，（28）：40-41.

[6]高春蘭，班娟.專題研討式教學的實施環節及其實效性分析[J].長春工業大學學報：高教研究版，2014，35（3）：54-57.

[7]徐永明.遙感實習課程獨立設課的教學實踐與思考[J].地理空間信息，2011，9（6）：146-147.