“遙感數字圖像處理”智慧課堂教學改革探析

[摘 要] 針對高校遙感數字圖像處理課程的教學中存在的問題，以“遙感數字圖像處理”課程為例，結合智慧課堂教學模式，探索測繪專業教學改革新思路，以期為豐富課堂內容、激發學生學習興趣、培養遙感人才的專業素養提供借鑒。

[關鍵詞] 智慧課堂;遙感數字圖像處理;教學改革;人才培養

[基金項目] 2019年度桂林理工大學專項建設項目“測繪科學與技術（一流學科）”（SC19100009）

[作者簡介] 謝嘉麗（1992—），女，廣西梧州人，工學博士，桂林理工大學測繪地理信息學院講師，主要從事遙感圖像信息提取研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）30-0217-02? ? [收稿日期] 2019-12-31

一、引言

面向智慧城市、數字城市的建設，以及多學科交叉的現狀如土地管理、計算機科學、城市規劃、災害應急響應，社會對遙感數據處理和分析作業人員的需求也與日俱增，對技術人員的質量要求也不斷提升[1]。當前，國內高校中遙感圖像處理課程只要實行理論為主，實驗為輔的教學方法。但是隨著遙感數據采集模式，以及數據處理技術的日益更新，落后的課堂教材已無法滿足社會對專業人才能力的要求。為了拓寬學生的專業知識，夯實學生的實際動手能力，加強學生的應用意識為目標，本文以遙感數字圖像處理課程的教學為例，將智慧課堂教學理念融入高校專業課程教學方案中，希望可以為高校測繪教育改革提供新思路。

二、課堂教學現狀

遙感數字圖像處理是一門重視專業性、實踐性的課程，與遙感技術、計算機技術、數理統計等多門學科交叉[2]。然而當前高校的相關課程教學比較重視基礎理論，在培養學生的動手和創新能力方面比較薄弱。隨著遙感圖像的廣泛應用，社會迫切需要熟練掌握遙感數字圖像處理技能，以及具有最新相關知識儲備的專業人才。可見，高校教學與社會實際需求產生了明顯的斷層，原因有以下幾點。

（一）教材內容滯后

目前，國內有很多遙感數字圖像處理的書籍，也有許多高校根據教學成果匯編的教材。但是這些書籍和教材都存在滯后問題，沒有根據學科的發展現狀及時更新教材中的內容。遙感數字圖像處理技術的新進展、新方法未能及時編入教材，學生從課堂所獲取的專業知識就會滯后于學科發展前沿[1]，畢業后就難以快速融入專業對口的新興行業，為就業帶來壓力。

（二）實踐環節薄弱

遙感數字圖像處理是一門對實踐具有強依賴性的課程，但目前的實踐課時較少。此外，實踐內容一般都是根據專業軟件使用指南編寫的實驗指導書[3]，驗證性的實驗任務過于機械化，缺乏創新性，使學生對知識的理解具有很大的局限性。此外，實踐的考核要求較低，對實驗的完成度和質量都沒有嚴格要求。實驗報告中通常都是軟件操作過程的截圖，學生對實驗的感想與反思不夠深刻，教師通常不能及時反饋實驗效果，導致學生對相關知識點理解不透。

（三）教學手段和考核方式單一

當前課堂教學大量采用多媒體教學技術，但講授法依舊是主要教學方式，學生被動接受專業知識，缺乏討論、探索、文獻檢索、報告展示等環節[4]。課堂中學生長期聽講和觀看演示，參與度低，對課堂的興趣被快速消耗，導致課堂的實質性效果較差。此外，課程的最終考核主要為期末考試，平時散漫的學生到期末的時候集中復習也能取得較好的成績，導致教師無法準確把握教學成效。

三、教學改革探討

針對遙感數字圖像處理課程中教材內容單一、實踐任務薄弱、教學手段和考核評價標準不全面等突出問題，本文主要從三個方面探討基于智慧課堂教學模式的課程改革方案。

（一）優化教學內容

高校的課堂應以開放的姿態接納國內外教學資源，教學內容可匯集國內外多本書籍，學科相關的中英文期刊，課程相關的熱點研究項目以及優秀的在線教學視頻。教師在課堂中引用國內外最新的理論、技術，引導學生更新落后的知識;在重點內容講解時，結合相關領域的新方法和新成果;在擴展閱讀或者課后作業部分讓學生自行了解學科前沿。在教學的各環節中引入新知識，縮小科研成果與教學內容之間的斷層，不斷優化教學內容的深度和廣度，激發學生對專業的興趣和認同感。

（二）革新教學方法

智慧課堂有別于傳統課堂，充分挖掘學生的好奇心和興趣點，利用大數據、學情分析、智慧校園平臺等現代技術豐富課堂體驗。智慧校園管理平臺可以方便地向學生推送學習資源、布置課后實踐任務，實時統計作業完成情況，讓教師及時把握學生學習進度。

在過去的20年里，多媒體技術廣泛應用于課堂教學，直觀的圖片、視頻等學習資料的引入大幅度地激發學生興趣，大幅度提高了授課效率，但也產生了依賴。教師在關鍵的知識點或算法講解時，應充分利用板書展示算法過程，再通過多媒體展示處理效果，為枯燥乏味的專業課堂注入趣味性元素[5]，使學生更積極主動地體會算法中的數學思維、邏輯思維。

另外，教師應開展以學生為主題的教與學的互動。在教學過程中可以結合講授、探究、討論、直觀演示等多種教學方法，使學生逐步加深對教學重點、難點的理解與把握。如在進行圖像分割內容的教學時，可以采用探究型教學方案設計，讓學生在充分體會科學探究的過程中，不但知其然，還能知其所以然。開展以學生為主體的師生互動性展示課堂，讓學生展示個人或小組通過自主文獻閱讀、實驗與實踐等途徑獲得的學習成果，提高課堂的生動性、參與性，同時鍛煉學生的演講技巧、演講能力和膽量，達到教學與實踐相結合的效果。

（三）豐富教學模式

高校課堂應該具有創造性和開放性，教學模式不應局限于傳遞—接受的模式。個性化教學可以通過對授課對象進行學情分析，提供可選擇的學習方法和策略，激發個性和能力最大化發展[3]。例如圖像分割的算法種類較多，在進行實驗時，學生可以根據不同算法難度以及興趣，選擇最想深入學習的特定算法，進行編程實驗和結果分析。

開展多元綜合性評價，降低期末考核占總成績的比例，減少學生臨陣磨槍的機會。例如將平時成績的比例提高到60%，小組學習匯報和實驗成績各占一半。通過學生互評—學生自評—教師總評的綜合評價模式，增加學生與學生、學生與教師之間的交流，強化學生對自己學習成果的認識。此外，根據實驗內容的深度以及對學生專業能力的要求，開展驗證性實驗，利用專業軟件實現遙感圖像處理的基本操作，讓學生體會圖像處理的基本流程;再開展綜合性實驗，獨立完成一個具體的圖像處理任務，如利用MATLAB平臺編程實現某地區的多期影像土地利用變化檢測，使學生充分體驗從原始數據到實際應用的數據處理過程。

此外，學院、教研室等部門應為學生提供豐富的第二課堂，鼓勵學生勇于創新，支持并組織學生參與專業相關的課題項目或者競賽活動。例如，開設專業比賽培訓講座，對有意向參賽學生進行集中培訓，減少學生對課題項目和競賽活動的距離感;為學生分配專業的指導老師，鼓勵學生參與課外學術作品競賽、測繪技能大賽、科技論文大賽等比賽，從而豐富學生閱歷，提高實踐能力、創新能力、組織協調能力，同時還能鍛煉團隊合作意識。

四、結語

本文結合智慧課堂教學模式給出了“遙感數字圖像處理”課程教學改革的思路和方法，通過全面地改革，在知識與技能上提升學生的學習能力;在實踐與方法上提高學生探究能力;在情感態度和價值觀上，提高學生對專業的認同度，讓學生充分認識到遙感技術對測繪、地理、氣象、環境等領域提供的信息支撐作用，最終達到為社會輸送綜合能力和應用水平較高的遙感專業人才的目的。

參考文獻

[1]阿里木江·卡斯木.“遙感數字圖像處理”課程教學改革探析[J].吉林省教育學院學報（上旬），2014（8）.

[2]袁媛，李文梅，陳一祥，等.面向創新人才培養的“遙感圖像處理”課程教學改革初探[J].教育現代化，2019（53）.

[3]王鵬.“新工科”背景下數字圖像處理實驗延展探索[J].工業和信息化教育，2018（9）.

[4]劉麗娟，李登秋，董毅光.通過主題式學習激發學生遙感類課程的自主學習能力[J].科技創新導報，2016（14）.

[5]陳鋒銳，喬家君，閆衛陽，等.“遙感數字圖像處理”教學改革初探[J].計算機時代，2013（6）.

Analysis on the Teaching Reform of the Course on Remote Sensing Digital Image Processing Based on the Model of Smart Classroom Teaching

XIE Jia-li

（College of Geomatics and Geoinformation，Guilin University of Technology，Guilin，Guangxi 541004，China）

Abstract：Aiming at the teaching reform of the course on Remote Sensing Digital Image Processing in colleges，we proposed the teaching reform idea of this course.Combined with the smart classroom teaching model，new ideas for teaching reform were explored.It is expected that these strategies can provide reference for enriching teaching content，improving students' interest in learning，and training students' professional ability.

Key words：smart classroom;Remote Sensing Digital Image Processing;teaching reform;talent cultivation