農業院校遙感類課程教學改革模式探討*

翟涌光

（內蒙古農業大學 水利與土木建筑工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018）

遙感是當前對地觀測最重要的技術手段之一，隨著遙感傳感器時間分辨率、空間分辨率和光譜分辨率的不斷提高，獲得的對地觀測數據的種類越來越豐富、數量越來越多，“地球大數據”體系已經形成[1-2]。這使得遙感技術在資源環境、生態建設、城市規劃、國土測繪、農業監測、災害評估等領域發揮著極其重要的作用[3]。遙感技術的進步也推動了遙感教育事業的發展，截至目前，我國開設遙感科學與技術本科專業的高校超過50所，開設測繪工程本科專業的高校達150所，開設地理信息系統本科專業的高校達170所，一些農業類、地質類、土地資源類學科及專業也開設了相關遙感類課程，形成了多層次共存、多架構并行的遙感教育體系，遙感技術發展與遙感課程教育相互促進、共同發展[4]。

在當前地球大數據背景下，如何開展遙感類課程教學改革以加強前沿技術人才培養從而更好地服務于地球科學領域，是相關高校迫切需要思考和解決的問題[5]。為了滿足社會經濟發展對遙感類畢業生綜合能力的需求，同時為了加強不同學科間的交叉與融合，很多高校相關專業設置了遙感原理與應用、遙感地質學、遙感概論、環境遙感等教學與實踐課程，并開展各具特色的理論與實踐教學改革，取得了巨大的成效[6-8]。

本文以內蒙古農業大學水利與土木建筑工程學院測繪工程專業開設的遙感原理與應用課程為例，探討當前地球大數據背景下遙感類課程教學內容改革與體系建設存在的問題、相關改革措施的特色與亮點。

1 課程教學現狀與存在的問題

遙感原理與應用是內蒙古農業大學水利與土木建筑工程學院測繪工程本科專業的核心課程，該專業已通過工程教育專業認證。在認證準備過程中，該課程已進行了初步的改革實驗，取得了良好的效果。但縱觀當前社會經濟發展趨勢，現有課程的教學及實踐還不能很好地適應對應用復合型遙感人才的需求，這種現象存在于國內大部分高校的遙感課程教學及實踐中，主要問題如下：

1.1 教學和實踐內容明顯滯后于遙感技術的快速發展

遙感是一門新興的綜合性學科，涉及航空航天、計算機技術、物理學、資源環境等眾多學科[9]。得益于科技進步，遙感學科從衛星發射、數據接收、數據處理、信息提取及多學科應用等方面不斷改進，但是相對應的遙感課程教材則更新緩慢，學生從教材中獲取的知識點大多停留在五年甚至十年前，很多當時準確獲取的信息或數據因失去其時效性而可能成為錯誤，難以在當前實際條件下應用。盡管教師能夠及時更新自己的知識點，但無法系統地輸送給學生，會導致學生所學理論知識明顯脫離實際，無法滿足學生對未來深造和工作發展的需求。換句話說，教學和實踐內容與實際應用存在脫節現象，學生學習了教材知識，但仍然不知道如何應用和解決實際問題。

1.2 實習及實踐教材欠缺

我校遙感課程選用的是武漢大學出版社出版的國家精品課程教材《遙感原理與應用》，但未有與之相匹配的實習及實踐教材。當前遙感數據來源廣泛、處理手段豐富、成果形式多樣，同樣的任務可以采用不同平臺、不同數據、不同方法來實現，這對實習及實踐教材提出了相當高的要求。因此，有必要基于我校的辦學定位及當前的軟硬件設施條件，綜合考慮國內外主要遙感軟件平臺，例如ENVI、ERDAS、易康和PCI等，編寫適合于我校實際情況的實習與實踐教材。

1.3 考核評價模式單一

現階段，遙感原理與應用課程仍然采用理論考試的傳統考核評價模式。但顯然，傳統考核模式難以反映學生掌握遙感技術的真實水平，因為遙感技術是用來解決實際問題的，理論考試僅體現學生對于基本概念、基礎理論知識的熟悉程度，如何將這些知識更好地應用于實際則難以通過理論考試來評價，這使得很多學生僅注重理論知識學習，全部精力放在如何獲取較高的分數上，而忽視了為什么要學習這些知識。因此，有必要設計新的考核模式來綜合評價學生對于遙感課程的掌握程度，包括考核學習能力、動手能力、科研能力和應用能力等，目的是讓學生真正將所學到的專業知識運用起來去解決實際問題，而不僅僅是應付考試。

2 課程教學改革建議

2.1 加強課程理論性、實踐性與前沿性的統一

遙感技術與應用是涵蓋理論、技術和應用的綜合性學科，課程設置時有必要考慮這三者的有機結合與互相滲透，確保理論性、實踐性與前沿性相統一，形成完備的教學體系內容。在實際教學工作中，根據遙感領域的新動態及社會需求，及時豐富課程內容，調整和優化教學體系，適當采用目的明確的項目式教學，充分發揮和擴大我校測繪工程專業的優勢，融入教師科研成果和本學科前沿性知識，不僅能夠調動學生的學習熱情、激發想象力，而且前沿性知識有助于提升學生創新思維能力、培養創新意識。

2.2 面向地球大數據發展需求的教學體系構建

在當前地球大數據背景下，達到工程教育專業認證建設要求的核心是深化教學及實踐模式改革，提高教學及實踐質量[10]。模式改革要實現傳統課堂灌輸方式向課堂啟發方式的轉變、由以往的知識課堂向當前的能力課堂轉變，真正實現以學生為本，提高學生對于知識的渴望及自主學習能力[11]。筆者在該課程教學過程中，引入真實應用案例，讓學生全方位立體式地感受遙感大數據、空間大數據、社會屬性大數據和視頻流等媒體大數據（如圖1所示），了解不同類型大數據融合可能帶來的社會成效，從傳統的遙感數據處理轉變為地球大數據融合多源其他類別大數據的綜合服務與處理。此外，筆者嘗試開展教學與科研互動教學模式，增強教學開放性，引導學生參與到科研項目中，提高學生對于學科熱點問題的認知和實踐能力，促進學生對于專業知識的渴望，從而提升教師教學水平和學生學習效率。鼓勵學生自主申請科研項目或大學生創新創業項目，讓學生根據自身興趣來選擇合適的實踐課題，通過指導學生探索課題的研究思路和方法，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，為學生的長遠發展打下堅實基礎。

2.3 改革考核與評價機制

當前，該課程的理論考試已經難以有效反映教師的教學水平與學生的學習水平，這是因為遙感是一門實踐性較強的課程，理論考試僅能體現基本概念、基礎理論知識的掌握情況，而能否將所學理論知識用于解決實際問題則無法考核。學生面對理論考試時，也往往采用考前突擊的方式，這不利于學生扎實地掌握所學知識。顯然，該課程不能僅采用單一的理論考試，即平時成績和期末試卷成績來評價學生，而應該設計一套能夠突出學生能力的考核與評價機制，筆者已經嘗試開展多元化考核與評價機制，如圖2所示。該多元化考核機制包括階段性考核、實踐專項考核、分組答辯考核和情景模擬考核，力圖更加科學、合理地給出學生的課程成績。四項考核在最終總成績中的比重相同，各占25%。階段性考核重點考察學生平時的學習情況、課堂聽講情況、作業完成情況及最終的理論考試情況。實踐專項考核則是分解遙感原理與應用課程中的關鍵知識點，讓學生從小問題、小環節入手，逐個擊破重點難點。分組答辯考核，則是要求學生在課堂之外搜集與課程有關的資料，豐富學生的知識體系，通過PPT宣講、知識問答、專題辯論等方式，將自己的知識分享給其他人，實現共同進步。情景模擬考核，則是一個綜合性的遙感應用測試，要求學生針對特定的科研項目、生產任務或設計實驗，制定一套完整的技術流程，初步獲得所需結果，以此考察學生對整門課程的理解和掌握程度。這種多元化的考核機制很好地適應了當前社會經濟發展對遙感類專業人才的需求，真正讓考核成績與學生能力關聯起來，是一種有效的考核手段。

圖2 多元化考核機制

3 結束語

遙感原理與應用作為一門有較強實踐性特征的課程，在當前地球大數據背景下，對教學與實踐內容都提出了更高的要求。通過該課程教學，學生不僅要具備完善的理論基礎，而且還應掌握豐富的實踐技術，從而提升解決不同行業或不同領域復雜實際問題的能力。針對上述要求，筆者開展了相關教學改革嘗試，本文總結并探討了該課程教學改革過程中發現的問題和采取的解決措施，從教材、教學內容、教學方法和考核模式等多角度分析了當前該課程需改進的地方，并結合內蒙古農業大學實際情況，提出了針對性的教學體系構建及多元化課程考核方式，經過實際操作，取得了良好的效果。近兩年受疫情影響，線下課程開展遇到了前所未有的困難，在今后的教學改革過程中，會考慮進一步增加線上授課內容與資源，線上線下教學混合開展，將遙感原理與應用課程打造為省級甚至國家級精品課程。