《遙感原理與應(yīng)用》啟發(fā)式案例教學(xué)方法實(shí)踐

莊齊楓

摘?要：《遙感原理與應(yīng)用》課程主要講授遙感科學(xué)技術(shù)的基本概念、原理和應(yīng)用，由于課程涉及電磁波理論、計(jì)算機(jī)圖像處理與地理學(xué)等內(nèi)容，交叉知識(shí)點(diǎn)繁雜，傳統(tǒng)的零散灌輸式教學(xué)方法不能讓學(xué)生真正做到知識(shí)融會(huì)貫通，理論應(yīng)用水平較差，難以達(dá)到工程教育預(yù)期教學(xué)效果。本文以工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念為指導(dǎo)，通過(guò)對(duì)課程教學(xué)過(guò)程中的案例實(shí)踐研究，論證了采用啟發(fā)式案例教學(xué)方法，可以有效提高學(xué)生課程學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，鍛煉解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，從而明顯提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：遙感;啟發(fā)式;案例教學(xué)方法

一、緒論

《遙感原理與應(yīng)用》課程是測(cè)繪地理信息類專業(yè)學(xué)生的必修課，主要講述航天、航空與地面平臺(tái)的遙感技術(shù)與應(yīng)用，主要涉及的知識(shí)包括電磁輻射理論、計(jì)算機(jī)圖像處理、地理生態(tài)等，是一門具有明顯交叉學(xué)科特點(diǎn)的課程。2016年6月，中國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》，各高校投入空前熱情參與工程教育專業(yè)認(rèn)證，以提升專業(yè)建設(shè)水平、人才培養(yǎng)質(zhì)量與國(guó)際認(rèn)可度（郭兵和姜琳，2020;李剛和萬(wàn)幼川，2015）。工程教育專業(yè)認(rèn)證的三大核心理念是“以學(xué)生為中心”“以成果為導(dǎo)向”和“持續(xù)改進(jìn)”。“以學(xué)生為中心”體現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程中重視學(xué)生的主體作用;“以成果為導(dǎo)向”體現(xiàn)了通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生所能取得的成果;“持續(xù)改進(jìn)”體現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程的與時(shí)俱進(jìn)與不斷完善（傅雅琴等，2021;孫力帆等，2021）。在工程教育認(rèn)證背景下，課程的核心目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。然而，受制于課程交叉知識(shí)點(diǎn)繁雜的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的碎片化零散知識(shí)灌輸?shù)慕虒W(xué)方式，學(xué)生普遍反應(yīng)學(xué)習(xí)枯燥，學(xué)習(xí)興趣不高（丘仲鋒，2015），即使按要求完成課程學(xué)習(xí)，其理論與應(yīng)用水平也完全脫節(jié)，無(wú)法滿足工程教育認(rèn)證要求。本文通過(guò)對(duì)課程教學(xué)過(guò)程中的案例實(shí)踐研究，分析了啟發(fā)式案例教學(xué)方法在《遙感原理與應(yīng)用》課程教學(xué)中的成效。

二、如何運(yùn)用啟發(fā)式案例教學(xué)方法

在教學(xué)過(guò)程中，以工程教育專業(yè)認(rèn)證三大核心理念為基礎(chǔ)，充分發(fā)掘先進(jìn)理念的內(nèi)在指導(dǎo)意義，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考、努力創(chuàng)新，在知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中提高技能應(yīng)用水平，鼓勵(lì)學(xué)生不斷加強(qiáng)取得優(yōu)秀學(xué)習(xí)成果的動(dòng)力。同時(shí)，通過(guò)學(xué)生的表現(xiàn)評(píng)估，不斷改善教學(xué)過(guò)程，可以有效提高教學(xué)效果，從而培養(yǎng)出更優(yōu)秀的本科人才。啟發(fā)式案例教學(xué)法可以貫穿以上整個(gè)教學(xué)過(guò)程，使得三大核心理念相輔相成，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)入良性循環(huán)，具體措施如下：

（一）以學(xué)生為中心，提高其主觀能動(dòng)性

教學(xué)應(yīng)該給予學(xué)生更多的思考過(guò)程。填鴨式教學(xué)方法往往讓教學(xué)過(guò)程變得乏味，而學(xué)生也失去對(duì)專業(yè)的獨(dú)立思考能力，逐漸產(chǎn)生“我學(xué)這個(gè)有什么用”的想法，最終導(dǎo)致對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)缺乏興趣，學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)入惡性循環(huán)。解決這一問(wèn)題，需要教師更多的耐心啟發(fā)，提出各種實(shí)際的熱點(diǎn)工程案例，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考解決工程問(wèn)題的方法。學(xué)生思考過(guò)程中，穿插著不同教學(xué)知識(shí)重點(diǎn)內(nèi)容的反復(fù)回味與推敲，從而提高知識(shí)的掌握水平。

在掌握理論知識(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)啟發(fā)式案例教學(xué)，提高學(xué)生實(shí)踐能力。優(yōu)秀的理論知識(shí)掌握水平，是學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決專業(yè)復(fù)雜工程問(wèn)題的前提。經(jīng)過(guò)思考階段的鍛煉，學(xué)生理論知識(shí)水平得到提升，這時(shí)候教師需要進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)心中所想，不斷嘗試，努力去解決復(fù)雜工程問(wèn)題。在嘗試過(guò)程中，學(xué)生實(shí)踐水平得到提升，能有效提高學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心。

（二）以成果為導(dǎo)向，不斷加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力

通過(guò)第一階段的鍛煉，學(xué)生理論水平與實(shí)踐能力得到較大提高，學(xué)習(xí)興趣也得到提升。為保持學(xué)習(xí)上升勁頭，需要合理的激勵(lì)措施，而最好的方式是給予其學(xué)習(xí)成果的肯定。結(jié)合啟發(fā)式案例教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生尋找專業(yè)問(wèn)題的創(chuàng)新點(diǎn)，通過(guò)參加各類學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練等，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到解決專業(yè)問(wèn)題上，提高自身創(chuàng)新能力，力爭(zhēng)取得競(jìng)賽榮譽(yù)，從而不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力，永遠(yuǎn)保持前進(jìn)的步伐。

（三）持續(xù)改進(jìn)，不斷完善啟發(fā)式案例教學(xué)過(guò)程

任何教學(xué)方法都有優(yōu)缺點(diǎn)，唯有發(fā)揚(yáng)優(yōu)點(diǎn)，改正缺點(diǎn)，才能真正做到因材施教，啟發(fā)式案例教學(xué)也不例外。在采用啟發(fā)式案例教學(xué)過(guò)程中，由于個(gè)體差異，有的學(xué)生很難真正做到獨(dú)立思考，努力創(chuàng)新;或者對(duì)取得優(yōu)秀學(xué)習(xí)成果動(dòng)力不足。針對(duì)這一問(wèn)題，教師應(yīng)該及時(shí)介入，更多地關(guān)注此類學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，更細(xì)致地講解工程案例，努力發(fā)現(xiàn)學(xué)生興趣點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考，敢于創(chuàng)新，促使學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)與提高實(shí)踐能力。

三、啟發(fā)式案例教學(xué)方法實(shí)踐

通過(guò)《遙感原理與應(yīng)用》課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握遙感數(shù)據(jù)處理與遙感信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)。本文通過(guò)教學(xué)過(guò)程中的實(shí)踐案例，分析了啟發(fā)式案例教學(xué)方法在教學(xué)過(guò)程中的指導(dǎo)作用。

（一）遙感技術(shù)在踐行“綠水青山就是金山銀山”理念中的應(yīng)用

在授課過(guò)程中，結(jié)合課程思政元素，引出“綠水青山就是金山銀山”這一生態(tài)文明理念，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，遙感技術(shù)在踐行這一理念過(guò)程中可以起到什么作用。經(jīng)過(guò)激烈討論，學(xué)生們成立了不同的興趣小組，并提出了各種遙感應(yīng)用案例。通過(guò)對(duì)各組學(xué)生討論的應(yīng)用案例進(jìn)行深入分析，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生如何從多源遙感數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理與分析、模型模擬、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)幾個(gè)角度去實(shí)現(xiàn)應(yīng)用案例。在這一工程案例中，許多學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚的求知欲。

其中，一組學(xué)生認(rèn)識(shí)到近年來(lái)江蘇省濕地生態(tài)公園保護(hù)越來(lái)越受到政府重視，提出了采用遙感技術(shù)進(jìn)行江蘇省濕地生態(tài)公園發(fā)展態(tài)勢(shì)評(píng)估，并進(jìn)行了軟件系統(tǒng)研發(fā)。該信息系統(tǒng)采用C#與PIE平臺(tái)軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，選取五年的江蘇省濕地公園陸地資源衛(wèi)星Lansat8影像，在經(jīng)過(guò)輻射定標(biāo)和大氣校正后計(jì)算濕地公園的綠度、濕度、熱度、干度等指數(shù)，通過(guò)主成分分析得到不同指數(shù)的權(quán)重，最后計(jì)算出綜合的生態(tài)環(huán)境指數(shù)（RSEI），并利用這一指數(shù)對(duì)濕地公園的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估。學(xué)生所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的主要功能模塊包括：圖像瀏覽、遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理、植被監(jiān)測(cè)、水體識(shí)別、生態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)與專題制圖等功能（圖1）。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，軟件處理時(shí)間相對(duì)較快，工作效率較高，以此達(dá)到減少人工判讀的工作量，很大程度上給遙感數(shù)據(jù)處理人員帶來(lái)便利，為生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供有效的依據(jù)和佐證，減少大量的人力物力的目的。