《遙感水文》課程教學(xué)改革初探
——以濟(jì)南大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)為例

劉魯霞 李 琴 傅 新

（濟(jì)南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院 山東·濟(jì)南 250022）

0 引言

遙感是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的一項(xiàng)新興技術(shù)，其主要應(yīng)用于空間對(duì)地觀測(cè)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、國(guó)土資源調(diào)查、林業(yè)、農(nóng)業(yè)及水利等各個(gè)領(lǐng)域[1]。近年來，由于遙感技術(shù)的飛速發(fā)展及市場(chǎng)需求，社會(huì)對(duì)遙感方面的人才需求量逐漸增加，很多高校非遙感專業(yè)開設(shè)了與遙感相關(guān)課程，以期讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)的遙感技術(shù)與方法，更好的投身于本專業(yè)領(lǐng)域建設(shè)[2]。在水文水資源行業(yè)領(lǐng)域中，利用遙感技術(shù)可以幫助該領(lǐng)域工作人員快速、準(zhǔn)確的獲取大范圍、實(shí)時(shí)的水文與水資源數(shù)據(jù)，為水資源調(diào)查、降水及徑流預(yù)報(bào)、蒸散發(fā)監(jiān)測(cè)、地下水勘測(cè)、水質(zhì)水位監(jiān)測(cè)等提供數(shù)據(jù)支持。

水文與水資源工程專業(yè)遙感課程教學(xué)不僅要求學(xué)生掌握理論知識(shí)，還需要其具備實(shí)踐應(yīng)用能力，這對(duì)水文與水資源工程專業(yè)遙感課程教學(xué)質(zhì)量提出了一定的要求。全國(guó)水文與水資源相關(guān)專業(yè)普遍開設(shè)了遙感類相關(guān)課程，但是在實(shí)際教學(xué)中，各高校遙感類課程內(nèi)容設(shè)置大相徑庭，教學(xué)現(xiàn)狀多為著重強(qiáng)調(diào)遙感原理課程開設(shè)，而相應(yīng)的專題應(yīng)用研究則較為薄弱[3]。然而，遙感本身就是一個(gè)交叉學(xué)科，因此在非遙感專業(yè)本科生教學(xué)中對(duì)授課教師提出更高的要求，在講授傳統(tǒng)遙感基本原理的同時(shí)，還需培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。考慮到非遙感專業(yè)本科生零基礎(chǔ)的授課環(huán)境，在授課過程中需要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。

教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革是高校教學(xué)改革的重點(diǎn)方向之一，本文依托水文與水資源工程本科專業(yè)，立足遙感技術(shù)的性質(zhì)和特征，考慮水文與水資源專業(yè)對(duì)遙感技術(shù)的需求及學(xué)生基礎(chǔ)，對(duì)《遙感水文》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了一系列改革探索。

1 《遙感水文》課程特點(diǎn)及存在的問題

在濟(jì)南大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)培養(yǎng)方案中，《遙感水文》課程是水文與水資源工程專業(yè)的一門專業(yè)拓展課，考慮到當(dāng)前該專業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和水資源管理的特點(diǎn)，在具體的教學(xué)安排過程中，《遙感水文》課程是作為必修課程來看待。學(xué)生在學(xué)習(xí)水文學(xué)基本原理課程的基礎(chǔ)上，通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握遙感技術(shù)與科學(xué)的基本概念和理論，培養(yǎng)應(yīng)用遙感技術(shù)獲取水文要素、建立遙感-水文耦合模型的能力，為將來從事水文水資源的調(diào)查、設(shè)計(jì)規(guī)劃、水文分析計(jì)算等工作打下理論基礎(chǔ)。

遙感類課程一個(gè)共性特點(diǎn)是：專業(yè)性、實(shí)踐性極強(qiáng)，需要學(xué)生結(jié)合一定的專業(yè)背景進(jìn)行理論知識(shí)學(xué)習(xí)。針對(duì)水文與水資源工程專業(yè)，課程重點(diǎn)理論基礎(chǔ)圍繞水資源遙感開展。《遙感水文》是一門多學(xué)科交叉性極強(qiáng)的課程，要求學(xué)生既有地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)與微積分等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，又對(duì)水文學(xué)基本原理充分地理解和掌握。因此，如果單純地向?qū)W生傳播理論知識(shí)，學(xué)生對(duì)這些理論知識(shí)只能形成初步印象，對(duì)這些知識(shí)的理解和掌握并不透徹，無法將其應(yīng)用到實(shí)際中。對(duì)于本科學(xué)生，我們不僅要求對(duì)遙感基本原理及數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了解，還要求通過實(shí)踐進(jìn)行水文水資源調(diào)查、規(guī)劃設(shè)計(jì)、水文分析等應(yīng)用。

但是根據(jù)現(xiàn)有的教學(xué)效果，目前遙感水文課程還存在以下一些問題。

1.1 相關(guān)課程背景知識(shí)偏少，學(xué)生理論學(xué)習(xí)興趣低

作為一個(gè)非測(cè)繪、遙感類專業(yè)，濟(jì)南大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)培養(yǎng)方案中對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、地圖學(xué)、測(cè)繪學(xué)、遙感、空間數(shù)據(jù)分析等課程涉及極少，加之遙感領(lǐng)域豐富的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，使得學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)缺乏熱情，教師在講授時(shí)很難與學(xué)生互動(dòng)。

1.2 學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)薄弱，課堂參與度不高

當(dāng)前課程的上課形式還是以教師講授為主，本科生主要是被動(dòng)接受教學(xué)內(nèi)容，缺乏自主學(xué)習(xí)意識(shí)，課堂上主動(dòng)性較低，缺少課前預(yù)習(xí)，對(duì)教師課堂上所講內(nèi)容理解不夠深刻。雖然教師在講授課程中，盡可能通過提問、討論的方式增加學(xué)生課堂參與程度，但是由于學(xué)生課堂主動(dòng)性較低，課堂互動(dòng)效果較差。

1.3 缺乏課程實(shí)驗(yàn)

面向水文與水資源工程專業(yè)開設(shè)的遙感水文課程中，使用遙感軟件對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行操作占有十分重要的地位。遙感成像方式、數(shù)字圖像處理的一般流程及圖像解譯方法、獲取水文要素等知識(shí)點(diǎn)都必須在相關(guān)遙感軟件中實(shí)際操作，才能使學(xué)生真正掌握和了解。目前，因?yàn)檎n時(shí)限制，濟(jì)南大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)并沒有安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)。雖然在理論教學(xué)學(xué)時(shí)中，授課教師安排與課程相關(guān)的遙感實(shí)驗(yàn)類課后作業(yè)及課程報(bào)告，但是由于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及意識(shí)參差不齊，學(xué)生的實(shí)踐效果并不理想。

2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與改革探討

遙感水文是一門綜合性課程，課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的總體思路是以社會(huì)需求為目標(biāo)，在注重理論和實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，使學(xué)生掌握應(yīng)用遙感技術(shù)解決水資源調(diào)查、水文分析等實(shí)際生產(chǎn)問題。

課程體系的設(shè)置從兩個(gè)方面考慮：（1）加強(qiáng)基礎(chǔ)理論課程教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)保持知識(shí)點(diǎn)深度及知識(shí)面廣度的兼顧，擴(kuò)大學(xué)生視野；（2）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生的動(dòng)手及專業(yè)應(yīng)用能力。為此，教學(xué)計(jì)劃分為課堂教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)習(xí)三個(gè)方面。在確定教學(xué)內(nèi)容時(shí)，要注重理論和應(yīng)用結(jié)合，基礎(chǔ)知識(shí)與前沿知識(shí)兼?zhèn)鋄4]。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)需立足專業(yè)需求，培養(yǎng)動(dòng)手和主動(dòng)思考能力，注重知識(shí)綜合應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。教學(xué)內(nèi)容和課程體系見表1。

表1：遙感水文課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排

3 教學(xué)方法和手段改革探討

確定好教學(xué)內(nèi)容后，為了讓學(xué)生更好的掌握教學(xué)內(nèi)容、促進(jìn)主動(dòng)學(xué)習(xí)，筆者從以下幾個(gè)方面對(duì)教學(xué)方法和手段的提升進(jìn)行探討。

3.1 使用多媒體教學(xué)，提升學(xué)生興趣

對(duì)于相對(duì)枯燥的遙感基本原理，實(shí)施多媒體教學(xué)，通過精心制作多媒體課件，使用圖片、音頻、視頻、動(dòng)畫的方式把教材中枯燥的文字信息形象地展示出來，以激發(fā)學(xué)生興趣、提高課堂教學(xué)效果。

3.2 采用案例教學(xué)法，增加主題式討論教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)

在進(jìn)行一段時(shí)間的理論知識(shí)講授后，通過水文水資源遙感相關(guān)的案例，設(shè)計(jì)相關(guān)疑問，讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，將教師授課與學(xué)生討論相結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)每位學(xué)生的積極性。除此之外，教師也可以設(shè)計(jì)一些主題，讓學(xué)生自己查閱相關(guān)文獻(xiàn)，然后進(jìn)行分組討論，不僅能提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，還能夠提升其思維能力，增強(qiáng)檢索能力。

3.3 采用線上線下混合教學(xué)

線上線下混合的教學(xué)模式有助于充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)有助于教師掌握學(xué)生動(dòng)態(tài)，及時(shí)得到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果反饋。通過合適的線上教學(xué)平臺(tái)如超星學(xué)習(xí)通，存放與課程相關(guān)的數(shù)據(jù)、資料，同時(shí)配套討論、評(píng)價(jià)等板塊，學(xué)生可以通過線上平臺(tái)完成課程預(yù)習(xí)。為了檢查學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果，教師也可以在線上設(shè)置隨堂測(cè)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)掌握學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)。

3.4 課后作業(yè)形式多樣，加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的深入理解與延伸

（1）通過查閱文獻(xiàn)的方式完成教師布置的課后思考題，提升學(xué)生檢索能力、解決問題的能力。

（2）利用IDL語(yǔ)言完成部分作業(yè)。通過設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)的編程任務(wù)，提升學(xué)生開發(fā)能力和對(duì)遙感數(shù)據(jù)的理解能力。

（3）以課程論文的形式提升學(xué)生綜合能力。針對(duì)遙感水文綜合應(yīng)用，讓學(xué)生以課程報(bào)告的形式完成作業(yè)。課程報(bào)告涉及文獻(xiàn)查閱、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析，提升學(xué)生查閱文獻(xiàn)、使用遙感軟件處理數(shù)據(jù)的能力，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考，積極解決問題。

3.5 積極引導(dǎo)學(xué)生參與科研項(xiàng)目、比賽

鼓勵(lì)和指導(dǎo)大學(xué)生積極參加國(guó)家級(jí)（省級(jí)、校級(jí)）創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃是培養(yǎng)大學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)的有效方法之一。積極引導(dǎo)大學(xué)生參加學(xué)業(yè)導(dǎo)師的科研項(xiàng)目，使其熟悉基本科研方法和過程，激發(fā)大學(xué)生自主探索的熱情。此外，還可以鼓勵(lì)學(xué)生積極參加與課程相關(guān)的比賽，在參加比賽的過程中，著重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)理解的深度與廣度。鼓勵(lì)學(xué)生參加短期實(shí)習(xí)，了解行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，將課堂與社會(huì)實(shí)踐結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)與技能。

4 結(jié)束語(yǔ)

《遙感水文》是將遙感科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用于水文學(xué)基本原理研究中的一門綜合性課程，其定位于培養(yǎng)面向水文與水資源行業(yè)服務(wù)的專門應(yīng)用人才。筆者在分析課程特點(diǎn)及存在的問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)需求，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，對(duì)教學(xué)方法和手段進(jìn)行了改進(jìn)探討。教師在教學(xué)的時(shí)候要注重對(duì)學(xué)生興趣的激發(fā)，在課程的教學(xué)過程中也要結(jié)合專業(yè)需求進(jìn)行教學(xué)。這樣才能夠提高學(xué)生的專業(yè)水平，讓學(xué)生更加全面的發(fā)展。