“遙感地學分析與應用”課程教學改革與實踐

曹艷萍 王增艷 苗書玲

摘要：為了提高“遙感地學分析與應用”課程教學質量，從優化教學內容、完善教學手段、注重實踐教學、培養學生自主學習能力、提高學生創新和科研能力等方面著手，對該課程的教學進行了一系列改革。教學成果表明，上述改革可以有效地提高學生的學習興趣，加深學生對知識的理解，提升本科生在遙感方面的專業素質。

關鍵詞：教學改革;遙感地學分析與應用;實踐教學;自主學習;綜合能力

中圖分類號：TN911.72

文獻標識碼：A

文章編號：1006-8228（2020）09-99-04

Reform and practice of the "Geography Analysis and Application Based onRemote Sensing" course teaching

Cao Yanping1，2， Wang Zengyan1， Miao Shuling1

（1.The College of Environment and Planning of Henan University， Kaifeng， Henan 475004. China;2.Laboratony of Geospatial Technology for the Middle and Lower Yellow Rirer Region）

Abstract： In order to improve the teaching quality of the course of "Geography Analysis and Application Based on RemoteSensing". From the aspects of optimizing teaching content. perfecting teaching methods. paying attention to practical teaching，cultivating students' ability of' independent learning， improving students' ability of innovation and scientific research. a series ofreforms have been carried out on the teaching of this course. The teaching results show that the reform can effectively improvestudents interest in learning. deepen their understanding of knowledge， and improve their professional quality in remote sensing.

Key words： teaching reform; Geography Analysis and Application Based on Remote Sensing; practical teaching; autonomouslearning; comprehensive ability

0引言

遙感地學分析與應用（Geography analysis andapplication based on Remote Sensing），是地理信息科學（GIS）專業本科生的專業基礎課之一[1]，是一門涵蓋地理科學、計算機技術與信息技術的交叉學科課程。該課程具有很強的實踐性和操作性，是現代地理學發展的重要支撐。遙感地學關系到地理工作者素質和技能的提高，以及運用現代信息技術解決地理科學問題的能力，具有重要的實用價值。

遙感技術作為采集地球數據及變化信息的重要手段，已成為國土普查、生態環境監測、地理國情監測、資源調查、防災減災、智慧城市和軍事服務等各方面的重要研究手段。與此同時，我國各高校針對遙感科學的教育也在加強，但是遙感專業本科教學的中心地位仍需與時俱進[2]。

我校地理信息科學專業雖然在課程體系、課程設置、課程內容及實踐教學等方面有了長足發展，但限于專業結構和歷史積淀等原因，“遙感地學分析與應用”課程教學過程中仍存在一些問題。本文在分析本校該課程教學現狀與存在問題的基礎上，圍繞教學模式、教學內容、考核方法等方面進行改革研究，以期為同類院校的遙感課程改革提供參考。

1課程的教學目的及特點

“遙感地學分析與應用”是遙感與地學交叉的邊緣科學，是基于遙感的理論、方法和技術，應用遙感數據源，實現快捷、方便、省時省力解決復雜地學問題的一門課程。開設該課程旨在培養學生借助遙感學理論和技術對氣候、土壤、水文、生態等相關自然地理要素的綜合和定量思維能力，強化學生基于多源遙感數據進行多尺度、多時序、多角度的自然要素時空動態分析的綜合能力。

從理論和實踐教學兩方面考慮，“遙感地學分析與應用”課程的教學存在以下特點。

（1）多課程交叉融合性強

該課程涉及遙感導論、遙感數字圖像處理、計算機、自然地理學、水文學、大氣科學等相關交叉知識，學科之間的集成和有機融合對該課程的教學提出了較高的要求。

（2）理論桂和實踐性并重

GIS專業下的遙感課程的根本目的是從影像數據資料中提取信息服務于地學應用。“遙感地學分析與應用”課程既是遙感圖像、信號處理，及地學相關知識（如自然、植被、水文等）的基礎性理論課程，又是一門實踐性強的技術性課程。因此，在該課程教學中必須理論與實踐齊頭并進。

（3）技術發展、更新速度快

伴隨著傳感器數據獲取技術以及相關交叉學科技術的快速發展，遙感技術的發展也非常迅速，主要體現在應用領域不斷擴大，應用技術手段不斷發展，應用效果逐漸向定量化、精細化和立體化方向發展。“遙感地學分析與應用”課程的教學也需及時將先進的理論和技術滲透到教學中，這對該課程教學的內容、方法和手段也提出了更高的要求。

2我校遙感地學分析與應用課程現狀分析

目前我校GIS專業“遙感地學分析與應用”課程存在的主要問題如下。

（1）教學內容更新滯后明顯。遙感技術日益更新，但教材建設與課程建設不同步，教材內容更新滯后明顯。據調查，GIS專業的部分教材內容老化、重復、質量低，實驗教材與實踐平臺不配套等問題[3]。“遙感地學分析與應用”課程應跟蹤本專業的快速發展及社會需求。這就要求在完成基本教學內容的基礎上，緊盯前沿，及時讓學生了解遙感技術的最新動態[4]。為此，對遙感授課老師要求較高，需要了解學科前沿理論，及時給學生補充前瞻性內容。

（2）教學模式單一化，對學生缺乏足夠吸引能力。目前的課程多以傳統的灌輸式為主，缺乏互動性。需要探索能調動學生自主學習能力的教學方法。

（3）考核評價方式單一。現階段，遙感地學分析與應用課程仍沿襲理論考試或撰寫實踐報告等傳統考核評價方式。而對于該課程，傳統考核方式并不能有效反映學生的真實水平，更不利于科研水平、應用能力的提高。因此，有必要研究能促進學生動腦能力、動手能力和提高理論聯系實際的考核模式。

3教學改革的主要內容

在課程教學活動中，根據“遙感地學分析與應用”課程教學目標、特點及我校該課程的教學現狀，確定具體、系統的教學內容，采取合適的教學手段，著力解決和完善課程建設的關鍵環節。

3.1教學內容，堅持課程理論性、實踐性與前瞻性的統一

遙感地學分析與應用是理論、技術與應用相結合的學科，課程沒置必須充分估計這三者的有機結合與滲透，遵循模塊化教學構建思想，堅持課程的理論性、實踐性與前瞻性的統一。在教學實踐中，根據社會需求和遙感的新領域與新動態，及時調整和優化課程體系，采用項目式教學，完善和豐富教學內容，不斷發揮和擴大我校在地理科學研究方面的優勢，融入本學科前瞻性的知識和教師的科研成果，讓學生了解本學科近年來的發展情況和發展趨勢，激發學生的學習熱情，調動學生的想象力，有利于學生創新思維能力的培養和提高。

3.2突出學生實踐創新能力的訓練和培養

在不斷完善教學硬軟件條件的基礎上，改革教學模式，充實和完善實踐教學內容，進行專題式教學探索。以提高本科生主動學習能力、科研能力為導向，通過不同專題式項目，讓學生在掌握理論的基礎上，進行遙感數據獲取與下載，數據處理，信息提取與分析等來系統掌握遙感軟件的主要功能和影像處理分析的主要操作方法。基于新型教學模式不僅可以提高動手操作能力，還可以深入理解遙感影像信息提取與分析應用的基本理論和方法;實踐教學與理論教學相輔相成，對學生進行嚴格的科學思維訓練、良好的專業技能訓練以及創新意識的培養，能運用所掌握的理論知識和技能從事地學應用與研究，成為具有獨立思考問題、解決問題的復合型專業人才，滿足社會對地理信息科學專業層次人才的需求。

以“學一導多元立體化互動”的開放教學模式為基礎，使“學生學習主動化、資源整合多元化、課程講授多樣化、學習支持立體化”。這種教學模式的特點是精簡的講授，高技術強化的學習環境，合作性的學習小組，以及師生間的高度互動[5，6]。通過對遙感地學分析與應用課程教學中進行上述多元化教學模式的探索與實踐，將會進一步提高教學質量，在高校競爭中提高核心競爭力。

3.3優化教學內容，改進教學方式，在教學中通過整合和搭建教學專題資源庫，為學生提供多種可選擇的資源，注重學生自主學習，優化能力的培養

以項目方式，將理論與實踐緊密結合，通過改進教學方式，引導學生自主學習，加強學生之間的合作，比如采用混合式教學、在線課堂與大學課堂結合進行翻轉課堂式教學等[7]。這對改變學生被動學習習慣、激發學生學習興趣、提高課堂教學效果有極大的促進作用。

3.4教學考核方式的改革。

在以往的課程考核中，多是采用考試或撰寫實踐報告等傳統的評價方式。而針對遙感地學分析與應用課程，并不是單獨對某課程的理論知識進行評價，而是結合項目節點為基礎的評價體系。需要制定多元化考核方式。

4教學內容改革的主要方式

圍繞上述教學改革主要內容，采取以下方式，重點在培養高素質、創新型人才。針對理論知識和實踐操作分別采用不同的實施方法。

傳統教學方式以老師講授、板書為主，針對遙感課程，不能很好的調動學生聽課的積極性。為提高學生聽課的興趣和熱情，可制作形象的、精致的、動態的多媒體課件PPT展示教學內容。特別是實踐教學中，可制作操作步驟課件，并逐步投放到大屏幕上，方便學生學習理解;對于較復雜的操作，還可以使用屏幕錄像制作實踐操作教學步驟，以節約教師反復教學的時間，提高教學效率。

除了制作美觀、清楚的多媒體課件外，還需改革傳統的完全由教師為主導的“講授式”教學方式，采用多元教學手段，激發學生積極思維，變被動接受式的學習為交互式學習，克服課堂教學的單一化和模式化。多元化的教學方式如下。

（1）分組討論式教學

“遙感地學分析與應用”課程，強調遙感技術在地學中的綜合應用，在教學形式設計中應給與學生充分的自主學習、自主歸納總結的學習空間，比如熱點專題應用理論授課結束后，讓學生以小組形式，查閱中英文文獻資料，明確擬解決科學問題，從遙感數據獲取，數據預處理，結果分析到撰寫報告，獨立完成。最后各組制作演示文檔，進行講解與討論。

（2）提問式教學

該課程是集方法和應用為一體的特色性課程，教學過程中還需要強化策略意識，可以采用“提問式”教學方式。由教師在課上給定一個問題，要求學生在課堂上思考，而后進行提問以檢查學生的理解情況，這種方式能有效活躍課堂的學習氣氛，增強學生的實踐機會，提高自信心，將學生的被動學習情緒轉變為主動學習意識。

（3）案例式教學

“遙感地學分析與應用”課程的最終落腳點在應用上，所以案例教學是該課程需要采用的另一主要教學法。加強理論和應用的本末貫通，避免兩個環節的脫節，即在課堂教學中使學生真正理解實現某個目的要做什么，而在案例教學中要讓學生真正理解這么做是為了什么，實際的教學經驗證明這個問題在“遙感基礎原理”課中也是同等重要。

（4）實際操作教學

俗話說，百聞不如一見，百見不如一干，學生動手操作更容易留下深刻印象。通過基礎實驗、設計實驗和綜合實驗三部分專題內容，循序漸進，逐步訓練學生建立完善系統的知識體系。基礎實驗鞏固學生對專業軟件的熟練應用;設計實驗訓練學生明確實驗目標、實驗內容和步驟的知識體系;綜合實驗訓練學生基于軟件和理論知識，獨立自主完成項目，最后進行成果展示與匯報。通過實踐經驗的積累，提高實戰能力。例如，讓學生通過Landsat官網下載自己家鄉所在的TM影像數據，進行幾何校正、彩色增加等處理，最后進行信息提取，分析區域地表覆蓋的基本特征。學生通過這些力所能及的實際操作，既能夠加深對所學知識的理解，還培養了學生對遙感數據獲取、預處理和分析等實際動手操作的能力，也讓學生對遙感的認識從高不可攀轉變到觸手可及，極大地激發學生學習遙感的興趣。

（5）項目式教學

針對不同專題，設計不同的項目。針對項目的遴選，采用老師提供和學生自主選擇兩種模式。前者即由授課老師根據最新研究熱點，擬定項目名稱。后者則是學生根據自己的興趣點自定與專題相關的項目題目。學生可以以個人或小組形式利用課堂和課下時間完成項目。例如：圍繞“生態環境遙感”專題，老師提供項目為“基于土地利用/覆蓋的黃河流域生態環境特征分析”、“基于MODISNDVI植被指數的黃河流域生態環境時空動態特征研究”等，學生選定項目后，需要根據理解，獨立完成遙感數據獲取與預處理，圍繞擬解決問題，采用不同的方法，多角度分析，最后整理主要結果，制作PPT，在課堂上講解與討論。

5改革考核方式，建立起能夠考察學生綜合素質的考核體系

在專業理論基礎課程完成后進行項目實訓課程時，讓學生成為每個課程環節的主導人，學生對課題完成總體需求分析，然后再進行項目的前期調查以及信息收集，每個環節之后學生上臺對自己的課題進行創作匯報，老師再給予指導。從方案設計到整合交流，再到結果展示及最后的總結評價，學生都是自主創作和展示成果，而每個環節，也就構成了一個相對完整的評價體系。遵循這一評價原則，可以真正觀察到學生把知識點轉變為能力點的這一漸進過程。改革整體上包括：建立科學的考察學生綜合素質、綜合能力的實踐考核體系，采取靈活多樣的考核方式，如加大實踐操作、文獻閱讀報告、創新考核等的比重。

6結束語

遙感地學分析與應用課程對于培養GIS專業、遙感專業學生的全面專業技能，激發學生的自主學習、技術創新能力，提高學生的就業競爭力具有重要意義，進行遙感地學分析與應用教學改革十分必要。本文總結該課程教學內容、教學方式及考核方法等經驗，提出改革建議。教學成果表明：通過不斷促進教學和實踐改革，可以擴寬學生視野，推進自主學習能力培養，重視實踐教學效果，提高學生的創新能力。使得在學生畢業走向和用人單位的反饋中獲得良好的反饋意見，為我國遙感事業的發展做出貢獻。

參考文獻（References）：

[1]張飛，買買提·沙吾提，《遙感地學分析》精品課程教學改革探索[J]，地理空間信息，2013.11（6）：174-176

[2]潘勵，趙文強，教學評估引導下的遙感專業本科人才培養模式改革與實踐[J]，教育教學論壇，2019.47：1-3

[3]沈婕，湯國安，楊紅，龍毅，我國地理信息系統專業教材建設應用與發展[J]，地球信息科學學報，2007.9（4）：98-103

[4]張東水，從麗俠，遙感課程在gis專業的地位及其教學方法探討[J]，科技創新導報，2012.8：156-156

[5]于濱，高校課程立體化網絡教學資源建設[J]，文化學刊，2015.12：110-112

[6]劉宜鴻，高等院校立體化教學資源建設的體系結構研究[J]，課程教育研究，2017.25：25-26

[7]謝佩軍，周光宇，“項目化教學+翻轉課堂”的立體化教學改革與實踐[J].高教學刊，2016.10：145-146

收稿日期：2020-01-21

*基金項目：國家自然科學基金（41701503）;中國博士后科學基金（2018M642736）

作者簡介：曹艷萍（1986-），女，河南新鄉人，博士，講師，主要研究方向：遙感應用等。