農業院校“遙感與信息技術”課程改革初探

熊勤學 蔣舜堯 尚正春 李燕麗（長江大學農學院）

“遙感與信息技術”是把農業遙感學和地理信息系統學整合在一起的一門課程，屬長江大學農學院所有專業學生學習的一門專業基礎課，也是農業院校農業信息化唯一的相關課程，課程定位是學習“遙感與信息技術”基本理論和方法，熟悉遙感與地理信息學相關軟件的操作，并將它作為工具，為農業科學提供定性的研究方法與研究手段，以此來服務于自己的專業。由于相關學科知識的欠缺，“遙感與信息技術”課程成為農業院校學生迫切希望掌握但很難學好的課程之一，為此國內外圍繞此課程的教學改革有很多，最典型的有：譚昌偉[1]對揚州大學遙感導論課程進行重新編排，弱化復雜的理論推理，強化農業遙感案例講解，以提高學生學習興趣；徐世永[2]采用直觀教學方式對林業遙感課程進行改革；沙晉明[3]等在教學方式上采用了多媒體方式和啟發引導相結合,增加學生的實踐課時等教改活動提高學生學習遙感導論的熱情;董芳[4]等則通過改進遙感實驗教學方式進行遙感課程改革；賈澤露[5]通過分析非GIS 專業教學目標、學生學科背景的基礎上,對非GIS 專業地理信息系統教學中教師要求、教材選擇、教學內容、教學模式和考核方式等諸方面進行了分析總結, 并提出了對非GIS專業地理信息系統課程教學的一些建議。由上可知，目前對“遙感與信息技術”方面的改革停留在某方面、片面的改革，為適應信息化時代和社會需求的變化，農業院校“遙感與信息技術”課程教學的改革勢在必行。

一 課程面臨的主要問題

（一）前期必備的知識缺乏，學生學習困難

遙感與地理信技術是一門集計算機軟件技術、傳統地理與測繪科學、數學空間科學等為一體的學科，要求學生要有較廣博的知識基礎,如地理學基礎、計算機語言和數理統計基礎等，但農業院校的學生一般在大學二年級開設遙感與地理信技術，除了有一點計算機基礎知識外，其他知識匱乏，課程講授中只要涉及遙感與地理信息系統原理，如數字圖像的表達與處理、監督分類與非監督分類、GIS 空間分析方法，學生完全像聽“天書”一樣，久而久之，就提供失去了學習的興趣。

（二）部分內容陳舊,滯后于“遙感與信息技術”快速發展的現狀

“遙感與信息技術”課程中還在介紹遙感目視解釋方法等早已在數字化時代被淘汰的知識，同時基于像素的分類技術、二維的地理信息結構與目前蓬勃發展的面向對象的分類技術、基于大數據的神經網絡分類技術、地物自動識別技術、3D－GIS 實現技術等新知識來講顯得過于陳舊，而這項技術在宏觀農業領域的應用也推動了農業科技的發展，如運用面向對象的分類技術實現作物種植空間信息的提取、基于大數據的農作物產量預報等，是學生今后服務于三農的好方法與手段。

（三）缺乏實驗課教材、農業案例偏少，難以培養學生的感性認識,動手能力的提高更是無從談起

課程目的是將遙感與地理信技術相關方法與手段引入農業領域，但目前還沒有一本專門適合于農業院校的實驗教材，實驗的內容很少與農業相關，起不到引領學生在今后農學中運用的目的，學生覺得課程學習難以外，還覺得課程沒有用處。

（四）課程學習的學時較少，學生參與不夠

目前農業院校遙感與地理信技術課程只有32學時左右的教學學時，將兩門課共64學時的內容壓縮到32學時，對教師而言將每個知識點講清講透是一個挑戰，對學生而言需要掌握的知識點太多，沒時間消化，每年教學時會出現講緒論時學生一臉興奮，課程結束時學生一臉茫然。

二 課程改革的主要途徑

（一）穩定教師隊伍，以科研促教學，提高教師教學水平，提升教學軟硬件水平

農業院校“遙感與地理信技術”課程不是主干課程，課程會由非遙感與地理信技術專業的教師帶或者只有1～2名專業教師，不可能通過引進來走出去雙向交流的方法提高教師教學水平，教師隊伍的穩定發展是教學質量重要保證，專業教師可以通過科研尋求自己發展的同時，也會自覺地緊跟專業發展最前沿，相應累積最新案例，同時教師還應積極參加各種學術交流活動,為提高教育、教學水平奠定堅實的基礎。

遙感與地理信技術課程是一個應用性很強的課程，在提高教師教學水平的同時，也應該提升教學硬件水平，如建設農業信息化實驗室，配備高圖像處理的電腦，購買ESRI ARCGIS、ENVI 等遙感與地理信技術軟件，累積國內外不同時空精度的本地遙感影像和不同比例尺的數字地形圖，購買野外光譜分析儀、熱成像儀、多旋翼無人機，架設GPS 基站等，既能保證學生教學實驗的順利開展，也可以讓大學生進入實驗室，保持學生學習和科研的興趣。

（二）構建以農業案例為主的遙感與地理信技術實驗教學體系，灌輸學生遙感與地理信技術為農業服務的理念

為解決實驗課教材缺乏、農業案例偏少問題，為培養學生的感性認識和動手能力，在分析教師在長期科研中形成的大量案例后，結合長江大學農學院自身的特點和教學內容與進展，確定了下面6個實驗課的內容。

①運用野外光譜觀測儀觀測小麥光譜特征。主要目的是讓學生了解作物光譜特點。

②運用GPS 數據和GIS 軟件計算柑橘種植面積。主要目的是讓學生了解GPS 原理和ARCGIS 基本操作。

③TM 衛星三數據的預處理。主要目的是讓學生了解遙感處理的一般步驟。

④應用監督分類計算江陵縣農作物種植面積。主要目的是讓學生了解監督分類的原理。

⑤應用GPS 結合紙制地圖實現地圖電子化。主要目的是讓學生了解紙制地圖的電子化與地球投影等方面知識。

⑥GIS 空間分析-潰堤后災害評估。主要目的是讓學生了解GIS 空間分析方法。

每個實驗課內容配備完整的軟件操作步驟，而且與教學內容同步，學生在上實驗課后會復習教學內容，然后再回來重復實驗，鞏固教學知識。

（三）加入課程所必需的前期知識，弱化遙感與地理信技術相關理論知識，強化理論的農業應用，提升學生學習熱情

針對學生前期必備的知識缺乏，學生學習困難等問題，在課程正式教學之前加入一些課程所必需的前期知識，針對分析長江大學農學院學生知識結構的基礎上，在充分進行學生層面的調研后，決定加入地球模型、空間投影、衛星運動規律（太陽同步軌道與地球同步軌道）、數字圖像的性質和特點等其他學科知識點作為學習課程前的預備知識進行講解，這些知識集地理、測繪、計算機相關知識于一體，是遙感與地理信技術必須了解的基礎知識，也是學好課程的基礎。同時農業院校學習遙感與地理信技術的目的與其他院校不一樣，是將課程中的原理和方法引入農業領域，是所謂“開車與造車”的區別，因此在授課過程中側重點也有區別，弱化遙感與地理信技術相關理論知識，強化理論的適用范圍、優缺點和在農業上的應用，如學生可以不知道監督分類的算法，但學生知道如何在計算機上操縱遙感軟件，運用遙感影像實現監督分類，這樣既避免枯燥的理論推導，又加入了相關的農業案例，提高學生學習課程的興趣。

（四）實現探究式、自主式教學改革，引導學生積極主動思考

在每次授課前，給學生一個與講課內容相關的農業題目供學生探究，經過學生充分討論之后，講遙感與地理信技術上是可以實現的以及相比其它傳統方法的優點，再講實現的原理，最后引入課程內容，如講地統計分析方法時，給學生“如何獲取農田氮磷鉀的分布”，可以采用傳統的方法進行人工調查取樣，但費時費力，在遙感與地理信技術上有一種方法，只要通過有限的取樣就可以實現高精度的提取，就是地統計分析方法，把相關原理和應用講完后，鼓勵學生去學院開放的農業信息實驗室，進行這方面的軟件操作。下次課讓學生講操作過程中存在的問題及注意事項，以后學生就會靈活運用地統計分析方法。

三 結論

“遙感與信息技術”為農業科學提供重要的方法與手段，是農業院校重要專業基礎課，也是信息化時代農業院校學生必須掌握的一門學科，本文通過分析目前農業院校“遙感與信息技術”教課過程中存在的問題，提出了穩定教師隊伍，以科研促教學，提高教師教學水平，提升教學軟硬件水平；構建以農業案例為主的遙感與地理信技術實驗教學體系，強化學生遙感與地理信技術為農業服務的理念；加入課程所必需的前期知識，弱化遙感與地理信技術相關理論知識，強化理論的農業應用，提升學生學習熱情；實現探究式、自主式教學改革，引導學生積極主動思考的改革舉措，為農業院校“遙感與信息技術”課程教學順利進行提供幫助。