新工科背景下“遙感概論”課程教學改革探索

趙天成

（南京曉莊學院環境科學學院 江蘇 南京 211171）

1 課程基本情況及教學團隊介紹

1.1 課程基本情況

1.1.1 課程說明

遙感是人們獲取地球資源信息的重要手段，“遙感概論”是一門綜合性很強的技術基礎課，涉及的知識面廣，應用的領域很多，要求學生具備一定的物理知識、數學知識、計算機知識和相關的專業知識。本課程從理論上講授遙感數字圖像處理的基本概念、基本原理與方法。

1.1.2 課程性質

“遙感概論”是地理信息科學專業的基礎核心課程，主要內容包括遙感基本概念、遙感的物理基礎、遙感成像原理與圖像特征、遙感圖像處理、遙感圖像的解譯與應用等。通過教學，應使學生掌握遙感的基本概念、基本原理、基本方法，了解遙感技術的應用領域，熟悉常用遙感軟件的操作，具備一定的利用遙感技術解決實際問題的能力，為后續課程的學習打下良好的基礎。

1.1.3 課程目標

通過教學使學生掌握遙感的基本概念、基本原理、基本方法，了解遙感技術的應用領域，熟悉常用遙感軟件的操作，具備一定的綜合利用遙感技術創造性解決實際問題的能力，為后續課程的學習打下良好的基礎。

1.2 教學團隊

學院在地理信息科學教研室內成立了遙感課程組，成員由四位中青年教師構成，其中博士三名，碩士一名。教學團隊承擔地理信息科學專業“遙感概論”“遙感數字圖像處理”“數字攝影測量學”及地理科學專業“遙感概論”等課程的授課工作，并適時開設“定量遙感”“遙感綜合應用”等高階課程。

2 教學改革背景、問題與目標

2.1 教學改革背景

習近平總書記在中央人才工作會議上強調，要培養大批卓越工程師，努力建設一支愛黨報國、敬業奉獻、具有突出技術創新能力、善于解決復雜工程問題的工程師隊伍。總書記關于教育的重要論述為人才培養指明了方向[1]。

我國高度重視遙感領域的開發與應用，遙感產業發展迅速，本省依托高校和科研院所的優勢資源，遙感及地理信息產業也處于國內領先水平。這既是開展教學創新的土壤和平臺，也對我們的人才培養提出了更高的要求。

2.2 學情分析

近三年地信專業學生全部為全國高考統招學生，高中選課類型存在差異，大部分學生的地理基礎薄弱，高考選考地理科目的學生占比不足30%。因此，學生對于遙感這類高起點新技術類課程的學習目標不清、信心不足；另外，學生習慣了教師講、學生聽的教學方式，學習主動性不足，自主學習能力欠缺。

2.3 面對的問題

①現有的傳統教學方式不能很好地滿足遙感領域對創新人才培養的要求；②學生的自主學習態度和能力不能滿足遙感技術快速發展對知識更新能力的要求；③教師的教學還不能充分體現以學生為中心的理念；④教學資源不能滿足培養學生創新能力的要求；⑤即使有少數具備實踐經驗的雙師雙能型教師，其所掌握的工程技術和能力也沒有跟隨行業技術進步及時更新[2]。

2.4 教學改革目標

針對上述問題，圍繞“新工科”的內涵——“五個新”：工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系[3]，教學團隊深入用人單位和深造學校開展調研，在反復研討的基礎上，確定秉承以學生為中心的理念采取多種措施實施教學綜合性改革，以期達到以下教學改革目標：

①以培養學術應用型和技術應用型創新人才為目標，統籌遙感類課程的教學內容，緊跟國家科技戰略和行業發展前沿，開闊學生視野，培養學生的專業認同感和自豪感，幫助學生完成基礎知識到行業前沿的銜接。

②以學生為中心，培養學生的自主學習能力和意識，讓學生進入情景，在遙感領域能自主發現問題、提出問題、解決問題，跟上學科發展的步伐。

③結合學科特點和學校特點，在課程教學過程中有機融入課程思政元素，在國家戰略、科學精神、個人三觀等方面促進學生的成長。

④深化人才培養模式是新工科建設的核心問題，校企合作模式作為深化人才培養的模式之一[4]，教師應充分利用現代教育技術和企業資源，將課前—課中—課后有機聯系起來，通過多樣化的手段，促進各類學生的發展。

⑤開展評價體系改革，將考核過程分散到教學的各個階段，引入增值評價，更客觀地反映學生的學習狀態，引導學生學會學習、勇于創新。

3 教學改革探索

為了實現教學改革目標，課程組采取了多元并舉的措施，具體實施方式如下。

3.1 教學目標：知識目標、技能目標與思政目標相結合

從對學生去向單位的方面調研情況來看，各單位對學生不僅有知識和技能方面的需求，同時還要求學生對科學技術前沿和國家戰略規劃有足夠的了解。課程組在進行課程設計時應結合國家和社會需求，開闊學生的眼界和提升學生的戰略思維能力。優化課程思政教育的路徑有助于當代大學生跳出傳統以歐美為中心的理論體系，從國家實際需求出發、通過實踐調查、聯系國家和地方的發展需求和條件，以此來修正過去教學中“理論聯系實際不足”的問題[5]。

3.2 教學內容：理論基礎與實踐應用相結合

對于用人部門和深造學校單位提出的各種需求，結合國家總體戰略和國家GIS 專業教學指導委員會的專業認證標準，教學團隊認為遙感課程要使學生了解我國及世界遙感學科的發展歷程及未來可能的發展方向。因此，遙感類課程在教學內容上需要打通設計、統籌安排，既注重對遙感基本理論的學習，也注重對先進技術的掌握，滿足不同需求和能力學生發展的需要。

3.3 教學方法：教師講授與學生自主學習相結合

教學內容豐富、教學難度提升，要求學生改變被動學習習慣，引導學生開展自主學習，讓學生真正成為學習的主體。因此，教師在教學方法上強調課前、課中與課后結合，課前引導學生預習、課中積極互動、課后加強思考和實踐。在各種實踐活動中突出以學生為中心，學生自行選擇方向設計內容，組織團隊開展活動，教師主要起到引導和指導的作用。

3.4 教學資源：線上與線下相結合和學校與企業相結合

3.4.1 線下教學與線上教學相結合

傳統的課堂教學無法滿足遙感創新人才培養的需要。課程團隊在教學過程中積極使用線上平臺及各種資源，加強師生互動，幫助學生提高學習興趣、了解學科發展，并且鼓勵學生個性化發展。教學團隊在課程中心平臺上建設有“遙感概論”及“遙感數字圖像處理”兩個課程網站，分別對應遙感的基礎知識學習和實踐操作學習的需要，上傳了包括課件、教材、資料、實驗操作視頻等在內的大量課程資源。

3.4.2 學校教育與企業培訓相結合

遙感作為發展迅速的對地觀測手段，如何讓學生緊跟科技和產業發展的前沿，這對授課教師和學生都提出了很高的挑戰。教學團隊在教學內容設置上，會安排豐富的前沿案例，并且在關鍵環節邀請行業龍頭企業開展講座和培訓，培訓內容設計合理，又具有一定的高階性，幫助學生緊跟行業前沿。

3.5 教學評價：水平評價與增值評價相結合

為了充分發揮評價在學生發展中的重要作用，本課程采用水平評價與增值評價相結合的方式，在以水平評價為標準的過程性評價與結果性評價基礎上，設置了以增值性評價為標準的獎勵性評價。本課程采用過程性考核與階段性期中考核、期末終結性考核相結合的方式（表1，表2）。

表1 課程目標達成情況

表2 課程目標達成情況評價方式

4 教學改革成果

自遙感課程課程組建立以來，積極開展教學改革工作，探索出“綜合改革、多元并舉、學生中心、結果導向”的新路子，取得了很好的效果。

4.1 學習效果好，學生評價高

用人單位和深造院校對學生評價很高。他們認為，在畢業實習和就業后的工作中，學生體現出遙感知識基礎扎實、軟件操作熟練等特點。考研學生在遙感類專業課考試中均獲得較高分數，學生認可度高。

4.2 課程思政建設取得豐厚成果

課程參與地理信息科學專業課程思政建設，獲2019 年全國高校GIS教學成果獎二等獎、2020 年校教學成果獎二等獎，入選高校GIS 思政實驗案例庫建設項目。“植被遙感及其應用”專題被遴選為校課程思政示范公開課，兩次參加學校教風學風建設課程思政專題觀摩活動，獲得好評。

4.3 學生創新與實踐教學碩果累累

過去幾年中，團隊教師指導的大學生科研項目共獲省級項目4 項，其中省級重點項目1 項，參與科研活動的學生比例超過70%；連續兩年在GIS 專業教指委主辦的“全國大學生GIS 技能大賽”中獲二等獎；指導的學生在第三屆空間地球科學學術研討會上做分會場專題報告，與會專家評價為“成果完成度很高，是在校本科生所能完成的非常優秀的成果”。

5 結語

新工科背景下“遙感概論”的課程改革探索出“綜合改革、多元并舉、學生中心、結果導向”的新路徑，通過實施，取得了顯著的成效。