测绘工程专业遥感课程教学模式改革

测绘工程专业遥感课程教学模式改革

[摘要]以防灾科技为例,结合多年遥感教学经验,在分析学院遥感课程教学现状基础上,针对课程在教学中存在的问题,从教学内容、教学方法和考核方式三方面进行了改革探讨,重新设计了课堂教学内容、引入了案例与互动相结合的授课方式、改革了考核评价方式,构建了新型的遥感课程教学体系,在遥感课程教学实践中取得了良好的教学效果。

[关键词]遥感课程;教学模式;教学改革;互动式教学;考核方式

0引言

测绘学是一门古老的学科,大多数人对测绘行业的认识还停留在传统测绘工作模式上。随着空间技术、计算机技术和遥感技术的迅速发展,出现了以3S技术为代表的现代测绘新技术[1],使得测绘工程专业的人才培养手段和目标都发展了较大的变化。作为3S之一的遥感技术,在近几十年也得到了飞速发展,遥感数据的获取途径和应用处理日趋成熟[2],目前已经广泛应用于社会经济建设的各个方面。因此,对于测绘工程专业的学生来说,遥感课程是必不可少的专业必修课。遥感课程主要包括《遥感原理与应用》和《遥感图像处理》,前者侧重于遥感理论的学习,后者侧重于实践应用的学习,通过这两门课程的学习使同学掌握遥感信息处理的一般原理、过程与方法,并能应用遥感技术解决实际问题,提高学生动手实践能力和综合分析解决问题的能力。由于遥感原理理论性较强,并与多种学科交叉,学习起来比较抽象,学生普遍反映难度较大,同时遥感图像处理软件功能强大,如何利用有限课时优化实验内容,更好的满足生产单位的用人需求,是提高遥感课程教学质量亟需解决的问题[3]。本文以防灾科技学院为例,在分析目前教学现状的基础上,结合教学经验,对教学内容、教学方法和考核方式进行改革探讨,以期不断提高遥感课程的教学质量和教学效果。

1遥感课程教学现状

防灾科技学院隶属于中国地震局,是全国仅有的以防灾减灾高等教育为主、学科门类齐全的综合性全日制普通高等本科院校。遥感技术作为防灾减灾的重要手段[4],必须要学扎实,适应行业应用需求。但目前我院遥感课程基本以传统教学为主,存在较大的问题,主要体现在:(1)采用灌输式方式授课[5],以教师讲台讲解为中心,学生坐着听,互动交流不够,学生的兴趣无法充分激发和调动出来。且课程讲授以PPT为主,课堂进度比较快,学生思考时间较少,对课程内容整体把握不好,直接影响到了学习效果。(2)教材部分内容难度较大,学生理解困难。目前,遥感课程选用了武汉大学出版社的《遥感原理与应用》,教材理论性强,其中地物波谱特性的测定、遥感图像辐射与几何处理、遥感图像自动识别分类等内容,公式推导多,理论难度大,对防灾学生来说理解和掌握比较困难,教学效果不理想。(3)实践环节薄弱,分析解决问题的能力有待增强[6]。遥感技术不仅要加强理论学习,还要重视实践与创新,只有让学生得到充分的实践训练,学生的动手能力和创新能力才能不断提高。而目前的实验内容和实验教学模式都有待进一步优化。(4)考核方式单一。目前遥感课程的考核主要以试卷考核为主,缺乏对学生实践能力的考核。考前只要学生死记硬背,就能取得一个理想成绩,无法反映出学生的综合水平,易出现高分低能现象。

2教学内容改革

遥感课程涉及的知识面比较广,在教学总学时不变的前提下,需对课程教学内容进行调整优化,“避轻就重”,合理安排各章节理论内容和实践内容[7]。对于遥感的基本理论和方法,需要重点讲解,而对于复杂的公式推导和算法原理,让学生基本了解即可,同时对于遥感图像处理的重要环节要匹配实践环节,因为专业的培养目标是应用型人才。经过这样的调整,需要重点讲解和掌握的内容就清晰很多,学生学习起来“有的放矢”、重难点分明。总结起来,重点讲解的内容主要包括:(1)遥感的基本理论知识。包括遥感定义、遥感原理、遥感特点和分类、遥感物理基础、遥感平台以及遥感传感器等,这是进一步深入学习遥感技术的基础。(2)遥感图像处理。包括遥感图像的几何处理和辐射处理。这部分是课程的重点,同时也是难点,处理算法原理不易理解,但对于处理流程要熟练掌握,要加大对本部分内容的讲解与演示,并设置相应的实验予以支撑。(3)遥感图像解译。应用遥感技术的主要目的是获取影像信息,解译是实现专题信息提取的关键步骤,与实际应用息息相关。这部分包括人工目视解译和计算机自动解译,并设置相应实验加以练习。此外,在教学过程中,应不断将新的科研成果和最新的前沿技术方法引入进来,注重培养学生的科研兴趣和动手操作能力。努力做到理论与实践相结合、基础与前沿相结合,构建理论与实践一体化的课程教学体系。

3教学方法改革

传统的遥感教学方式主要以教师讲授的理论教学为主,并配以相应的实践操作练习。在理论授课中,往往重视“教”,而忽略学生的“学”,特别是对于抽象的知识,学生学习兴趣普遍较低;对于实践环节,目前大多数的实践设计针对理论中的某个知识点[8],缺乏系统的综合性练习,缺乏野外实践机会。因此,提高学生学习的主动性和积极性是提高教学效果的前提,笔者尝试采用“互动式教学”和“案例法教学”来提高学生的学习兴趣[9]。在授课过程中,结合教学内容,不断引入当前热点问题,如“吉林一号”卫星的发射、“8.12天津爆炸”、“雾霾天气”等,让学生潜移默化中感知遥感的重要性。同时,在讲解中,注重将身边的校园问题和授课内容相关联,激发学生好奇心,让学生多观察、多思考、多交流。对于教学重点知识,联系实际提出问题,布置思考题,让学生分组讨论,课外利用互联网和图书馆等平台积极查阅文献,再在课堂上以小组汇报形式交流讨论,教师进行点评,从而与课本理论知识融会贯通,加深了对重点知识的理解,激发了学生学习的积极性,培养了学生的自主学习能力和团队合作意识。在进行遥感图像处理实践教学中,摒弃原来的按部就班、照葫芦画瓢方式,采用“案例教学法”,利用任务驱动方式促进学生的学习动力[10]。在以往的教学中,教师演示,学生跟着操作,但对于每项操作的意义和各项参数的含义理解不深,主要在于缺乏思考。为此选取一些典型的、代表性的案例进行讲解和练习,引导学生运用所学理论知识和实践技能进行分析和思考,寻求解决问题的方法和途径。例如防灾科技学院正射影像图制作、基于遥感影像提取潮白河水域等等,都会涉及多个知识点的融合,需要学生去思考去解决,从而巩固了诸多知识点,打破了教材中的知识体系,让学生在完成任务后有一定的成就感,提高了学习效果,真正掌握了遥感技能。

4考核方式改革

为改变一张考卷定成绩的现状,针对遥感课程除了要熟知理论知识,还要有较强动手实践能力的要求,采用多种考核方式综合评定学生学习成绩[11]。实行平时课堂表现+课后作业与实验报告+期中检查测试+实践能力考核+期末考试相结合的评价体系,其中平时课堂表现(主要为考勤和回答问题的积极性)占10%;课后作业与实验报告(作业以开放式题目为主)占10%;期中检查测试(题型覆盖选择题、填空题、判断题、名词解释、简答题和论述题等)占10%;实践能力考核(主要考核学生应用遥感图像处理软件ER-DAS和ENVI解决实际问题的能力)占30%;期末考核(与期中考核题型类似)占40%。同时,对于开放性题目增加试讲环节,这部分作为加分项,让同学自愿讲解课外查阅的知识,鼓励大家以讲台授课的方式展示自己,促进学生课下认真准备,也锻炼了同学们的表达能力。

5结束语

遥感是一门飞速发展的学科,作为应用型本科院校,需适应社会和学科发展需求,培养出综合能力强、创新意识高的应用型人才。本文分析了我院遥感课程的教学现状,并从教学内容、教学方法和考核方式三方面对遥感课程进行了改革探索,提出教学内容要“避轻就重”、采用案例与互动相结合方式授课、采用多种方式考核等教学策略,以上教学策略的实施在笔者所在学院测绘工程专业取得了良好的教学效果,学生对遥感课程的满意度评价一直为优秀,学生的主观能动性得到了极大的提高,激发了学生的学习兴趣,提高了遥感课程的教学质量和教学效果。

作者:孙广通 宋萍 刘小阳 钱安 单位:防灾科技学院