SAR遙感技術專業(yè)創(chuàng)新型人才研修培養(yǎng)研究

李 寧，毋 琳，郭拯危，趙建輝，閔 林

（1.河南大學計算機與信息工程學院；2.河南省智能技術與應用工程技術研究中心；3.河南大學信息化管理辦公室，河南開封 475004）

0 引言

我國研究生教育以創(chuàng)新為核心，著力于能力培育和思維突破，為科技強國建設與核心競爭力提升提供新生力量。2020 年全國研究生教育會議指出，提升教育質量，將研究作為基本素質指標，才能更好地引導研究生教育高質量發(fā)展。

近年來，我國創(chuàng)新型教育改革不斷深入，優(yōu)秀成果不斷涌現(xiàn)。文獻［4-6］針對應用型教育基礎課程、實踐環(huán)節(jié)等問題，以滲透設計、交叉共建等方法，討論教育體系建設與創(chuàng)新能力培養(yǎng)；文獻［7-9］以課程創(chuàng)新為基礎，從物聯(lián)網、計算機、林學等具體專業(yè)特色出發(fā)，對課程關系、專業(yè)發(fā)展和項目實踐相結合，研究創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方法；文獻［10-11］以專業(yè)交叉為契機，在不同專業(yè)領域內從導師隊伍、文化建設、實踐教學等方面，對于創(chuàng)新人才的時代需求進行闡述，并對培養(yǎng)路徑進行規(guī)劃；文獻［12-13］基于“雙一流”戰(zhàn)略、地方高校等不同的視角，分別從教與學的維度為學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)機制提出新的思路。

縱觀以上研究，鮮有針對本科與研究生教育銜接培養(yǎng)開展，大多是從一般教育結構或特定專業(yè)課程上分析，未形成具有推廣價值的培養(yǎng)性成果。本文深入分析高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)關鍵問題，以合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）遙感專業(yè)的創(chuàng)新培養(yǎng)為案例，瞄準本科生科研思維培養(yǎng)，提出一套包括對象篩選、內容設置、環(huán)節(jié)推動及反饋評價等在內的創(chuàng)新研修培養(yǎng)方案，并給出初步實踐后的良好反饋結果。

1 SAR遙感專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)關鍵問題

高質量創(chuàng)新人才和創(chuàng)新能力培養(yǎng)是研究生教育質量的重要準繩。SAR 遙感技術作為20 世紀最先進的科技發(fā)明之一，在資源調查、生態(tài)監(jiān)測、農業(yè)估產等方面都表現(xiàn)出突出的能力。SAR 遙感技術更偏向于工程化應用研究，不僅需要開展SAR 遙感信號機理、SAR 遙感數據解譯反演等理論基礎，更需要較強的實踐能力。但目前的教育體系中仍存在不可忽視的銜接問題，具體表現(xiàn)在以下方面：

（1）本科教育中缺少領域前沿技術的延展環(huán)節(jié)。隨著教學改革的深入，信息技術專業(yè)不同程度地拓展了領域前沿，但大多淺嘗輒止，并未給學生提供更加系統(tǒng)化深入了解、探索、發(fā)現(xiàn)的空間。譬如，通信原理、人工智能技術、圖像處理等專業(yè)課程都是SAR 遙感的必備基礎，但很少有針對性的延展環(huán)節(jié)將理論課程與SAR 遙感具體應用相聯(lián)系。

（2）本科教育中工程實踐與科研需求結合不夠緊密。信息技術專業(yè)中工程實踐環(huán)節(jié)多用于課堂知識練習，強化對理論知識的掌握。但不同的實踐課程相互獨立，沒有互通性，缺乏理論實踐結合的訓練內容設置，沒有將未來科研或工作相關內容與實踐課程相結合，無法切實達成擴展性動手能力培養(yǎng)與鍛煉的目的。

（3）研究生選拔機制缺乏對科研實踐能力的考察。現(xiàn)行研究生選拔更多地以本科期間課程成績?yōu)橐罁雽W考試/本科成績優(yōu)異，則進入心儀院校的可能性更大。這導致具有深造意向的學生更加重視考試成績，而在動手實踐環(huán)節(jié)放低要求。缺少對實踐能力的考核，會延緩學生進入科研工作的進程，甚至影響其學習信心與成果。

2 SAR遙感技術專業(yè)創(chuàng)新人才研修培養(yǎng)方案

2.1 核心內容

高層次創(chuàng)新型人才是SAR 遙感技術領域不可或缺的重要資源。創(chuàng)新研修教育模式摒棄了明確的年級差異，以具有一定背景知識的高年級本科生為主要培養(yǎng)對象，依托實際在研項目，緊跟領域熱點技術，采用專題式實踐模式，發(fā)展學生自主學習、團隊協(xié)作、科研創(chuàng)新等能力，激發(fā)其科研創(chuàng)新熱情，初步建立科研思維，為后續(xù)科研工作奠定基礎。

創(chuàng)新研修培養(yǎng)機制的核心內容主要有：①培養(yǎng)本科生科研創(chuàng)新意識，加強專項工程開發(fā)能力訓練，為后續(xù)研究生教育提供優(yōu)質預備軍；②將科學研究的前沿問題與技術方法與現(xiàn)有的本科教學相結合，建立靈活多變的實踐活動機制，打造具有探索性的新型學習機制；③形成本碩博一體化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，提升信息技術專業(yè)人才的核心競爭力。

2.2 培養(yǎng)目標

創(chuàng)新研修培養(yǎng)機制有別于傳統(tǒng)的“課堂講解+模擬實驗”教學方式，而是將具有差異化專業(yè)背景的培養(yǎng)對象有機地融合于研修團隊，采用無固定課堂的彈性培養(yǎng)活動，多階段、分情景、重過程地將因材施教、循序漸進、逐步引導等教育理念貫穿于項目實施過程中，最大化地挖掘學生潛質，培養(yǎng)滿足社會需求、具有科研與工程能力的創(chuàng)新型人才。

（1）傳統(tǒng)教學到新型研修模式有效轉換。研修教育體系的創(chuàng)建建立在學生自主探索的意愿與行動中。如何有效地轉換學生的學習習慣與方式，促進其主動獲取知識、探索未知，是執(zhí)行研修培養(yǎng)方案的基礎問題。

（2）學生創(chuàng)新能力激發(fā)與引導。新時代的本科生并不缺乏創(chuàng)新的想法與可能性，將其轉化為實際能力則需要一整套完整的機制與方案。如何在新型教育模式下通過教師引導、團隊協(xié)作，將學生的最大潛力激發(fā)出來，是研修培養(yǎng)方案發(fā)揮作用的關鍵問題。

（3）科學研究問題適用性。真實科研項目的研究內容與本科學習內容大多相去甚遠，如何從科研項目中凝練與提取適合于本科生的研究課題，也是實現(xiàn)研修培養(yǎng)方案目標的關鍵問題。

2.3 實施方案

基于如上因素，創(chuàng)新研修培養(yǎng)方案大致需從以下4 個方面開展：

（1）篩選培養(yǎng)對象。具有一定相關專業(yè)基礎知識的高年級本科學生是主要培養(yǎng)對象。在SAR 遙感技術創(chuàng)新研修培養(yǎng)中，信息、地理、通信等專業(yè)的高年級學生具備必要的專業(yè)知識，是首要篩選范圍。同時，學生個人的實踐能力和科研意愿都是篩選的必要條件，應充分面談溝通，雙向選擇，將固定人數的目標學生作為重點培養(yǎng)對象。

（2）確定研修教學課題。課題來源于在研項目，但不是原樣照搬研究內容，而應將培養(yǎng)對象的實際接受能力與研究內容相結合，重新凝練提取與之知識層次水平相當的新課題，形成不同情景的項目實例。SAR 遙感技術創(chuàng)新研修培養(yǎng)中，電磁機理、數據解譯、分類識別等基礎知識常用作研究伊始內容。在學生建立SAR 遙感基礎概念后，將遙感技術的新理論、新方法、新技術貫穿于整個課程中，使學生產生迫切的實踐意愿，逐步領悟科研要義，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

（3）改革教學組織形式。創(chuàng)新研修培養(yǎng)方案的教學組織應注重目標導向與問題導向相結合，采用小班制組織教學過程，嚴格以科研流程靈活安排，野外考察現(xiàn)場、教室、會議室、機房等地都是有效的執(zhí)行場所。鼓勵學生進行自主學習、主動交流、定期總結、專項匯報，采用階段式推進的方式完成知識儲備。組建不同的研習項目團隊，配備研探討顧問，以學生團隊為主導開展項目實踐活動，讓每一個閃光的想法被放大，用團隊的力量實踐所有可能的想法。

（4）構建多元化評價體系。研修培養(yǎng)方案從實踐過程、創(chuàng)新程度、科研產出、思維鍛煉等方面構建多元化的有效評價體系。重過程、輕結果是評價體系的重要原則。研修階段中是否積極開展有目的的實踐活動，是否能夠靈活應用已有知識、打破學科壁壘大膽嘗試，是否能夠很好地承擔團隊責任、堅持科研過程等，都是評價體系中的重要指標。

3 遙感技術專業(yè)創(chuàng)新研修案例

就筆者所在院校——河南大學而言，截至2020 年底，共建有國家級創(chuàng)新試驗區(qū)/教育基地3 個、校外專業(yè)實習基地886 個。僅2019-2020 學年河南大學獲批國家級和省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目150 項，本科生通過創(chuàng)新研修課程等形式參與教師科研項目172項。

SAR 成像原理及信息提取技術應用課程開設3 年來，圍繞“SAR 信號采集模擬”“地表水SAR 遙感應用”“農業(yè)SAR 遙感監(jiān)測”“地表形變SAR 遙感監(jiān)測”等專題，分別在2019 年、2020 年、2021 年不同學期開設4 次，完成子課題訓練10 余項，共培養(yǎng)學生101 人。目前已畢業(yè)的34 名學生中，共有12 人進入北京交通大學、南京航空航天大學等知名高校遙感相關專業(yè)繼續(xù)學習深造，其學習能力也獲得在校導師們的一致肯定。

該方案執(zhí)行過程中，對完成研修課程的學生進行反饋調研，針對課程涉及的概念和知識掌握情況、通過本課程學習對科研工作理解與自我能力鍛煉情況、對于課程教學形式與開設環(huán)節(jié)的喜愛程度，以及對于SAR 遙感技術領域的認同情況等方面進行摸底了解，部分問題如表1 所示。圖1 是學生對于科研工作的理解情況反饋，使學生理解科研工作的基本特點與方法是本創(chuàng)新研修培養(yǎng)方案的主要目的，結果表明，幾乎全部學生能夠通過本課程的學習訓練達成目標。圖2 是課程執(zhí)行過程中各環(huán)節(jié)的學生滿意程度，結果表明，對于本課程設置的教學環(huán)節(jié)能夠較好地滿足學生親身參與科研活動的主觀意愿，能夠充分激發(fā)學生積極性，獲得更好的實踐效果。

Table 1 Part of problems of curriculum feedback survey表1 課程反饋調研部分問題

Fig.1 Feedback of understanding of scientific research圖1 對科研工作的理解情況反饋

Fig.2 Feedback of favorite course section圖2 最喜歡的課程環(huán)節(jié)反饋

4 結語

創(chuàng)新能力與創(chuàng)新思維作為研究生教育的核心和靈魂，培養(yǎng)過程不是一蹴而就的，需要教育管理與實施者從基礎教育入手，在多個教育環(huán)節(jié)進行長期深入的引導。本文所提的創(chuàng)新型人才研修培養(yǎng)方案，若能在高等學校多個專業(yè)中充分應用，則可有效提升本科學生對于研究性工作的興趣和熱情，發(fā)掘更多潛在的高層次人才。同時也應注意到，本方案需耗費教師較多的時間與精力，僅憑教師個人參與難以長期實踐，需要整個教育行業(yè)的關注與支持，使之進入良性循環(huán)軌道，真正為我國高層次人才培養(yǎng)作出貢獻。