项目教学法在专业遥感课程教学中的应用

孙德勇，徐永明，陈 健

（南京信息工程大学遥感学院，江苏南京210044）

项目教学法在专业遥感课程教学中的应用

孙德勇，徐永明，陈 健

（南京信息工程大学遥感学院，江苏南京210044）

以海洋遥感专业课程为例，展示项目教学法在遥感应用领域课程教学中的应用，教学实践表明该方法能取得较好的教学效果。通过项目教学法，不但顺利有效地完成了教学任务，更是在充分激发学生学习兴趣的基础上，提高了学生分析问题解决问题的能力，达到了该类课程的教学目的。

项目教学法；专业遥感课程；教学设计；实践能力

遥感，即遥远的感知，是在不直接接触的情况下，对目标或自然现象远距离探测和感知的一种技术，但目前人们所说的遥感是指电磁波遥感[1]。本质上而言，遥感是以电磁波与地球表面物质相互作用为基础，探测、分析和研究地球资源与环境，揭示地球表面各要素的空间分布特征与时空变化规律的一门科学技术[2]。作为一种高效能的获取、分析和处理空间信息的技术手段，其广泛应用于农业、林业、环境保护、灾害监测、土地规划管理、城市空间扩张等多个领域。因此，遥感应用领域课程，如农业遥感、城市遥感、海洋遥感等，以必修课或以选修课列入了遥感专业的教学计划之中。这些课程的开设对学生深入理解遥感的基本理论、技术方法和实践应用都具有积极重要的意义。然而，由于这类课程本身的一些特点，很多学生在学习的过程中时常感到内容生硬晦涩，难以理解。为了改变这种现状，笔者尝试将项目教学法引入到这类遥感课程的教学中，进行了初步的教学实践。

1 项目教学法的含义及特征

项目教学法是一种以项目为核心的切实有效的教与学的方法，是将教学过程与具体的项目任务充分融为一体，围绕具体的项目构建教学内容体系，组织实施教学。该教学法要求教学设计者把教学内容和教学目标巧妙地隐含在一个个任务之中，即教学进程由任务来驱动，而不是对教材内容的罗列陈述和讲解，并且把理论知识与实践技能进行较为完美的整合，使理论知识的学习与实践技能的训练完全融合。这种教学法的理论基础是职业教学课程的结构观[3]，它改变了传统的“三个中心”，即以教师为中心转变为以学生为中心，以教材为中心转变为以项目为中心，以课堂为中心转变为以实际经验为中心[4]。

显然，该教学法突破了传统的教学模式，其通过解决一些工程实践中现实问题，来达到对学生进行知识传播和教育的目的，使得学生自觉主动地在自己的脑海中实现对知识的构建和对应用的了解。因此，该教学法有利于激发学生的学习兴趣，能充分调动学生学习的自觉性、主动性和积极性[5]。同时，其表现出如下特征：主题明确性、教学内容的依托性、理论和实践的结合性、学生自主的强化性、学习过程的注重性等。

2 项目教学法在专业遥感课程教学中的实践

从上述项目教学法的特点而言，对于遥感专业应用领域课程，该方法具有明显的教学优势，符合遥感专业应用领域课程的教学目标。本文以《海洋遥感》这门课程为例，展示项目教学法在遥感专业应用领域课程中的应用。

2.1 确定项目任务

在项目教学法中，项目任务的选择和确定是首要的关键步骤。项目的选择要结合课程的教学任务，要求能突出专业课程的重点和难点，能较好地展示知识的层次性，以便逐步提高学生分析和解决问题的能力[6]。可以选用一个综合类的项目贯穿整个课程，就《海洋遥感》课程而言，如基于卫星影像数据的太湖水体叶绿素浓度遥感动态监测、基于卫星影像数据的太湖水体蓝藻遥感动态监测、基于卫星影像数据的太湖水体温度遥感动态监测等项目任务均可。通过下达任务书的方式给学生提出任务要求，让学生明确该项目任务的目的，以及在海洋遥感领域中的重要作用，其实也就是让学生了解学习这门课程的主要目的。

2.2 分解项目

分解项目是通过将一个完整的项目分解成若干个分项目，再将分项目继续往下分解成更多个小项目，直到每个小任务可操作或可执行为止。学生在完成项目的过程中，不仅可以在每个小项目的完成时了解个别知识点，而且还可以将零散的知识点有机的串联起来，形成系统的知识体系。拿“基于卫星影像数据的太湖水体叶绿素浓度遥感动态监测”项目举例，笔者可以将其分解成多个子项目：

项目一，数据资料的准备。

对整个项目所需要的各种数据资料进行准备，包括地面实测高光谱遥感数据、室内分析的水体叶绿素浓度数据、卫星遥感影像数据等。同时，对每一部分数据进行介绍，阐明它们各自在项目中的作用。由于所需要的一些数据是通过野外试验调查获取的，而课堂上没有充足的时间去野外试验调查采集，因此，针对每一种数据要和学生讲述它们的获取方法，可以结合一些野外试验照片，进行说明。如：对于卫星遥感影像数据，本项目中利用的是我国自主研发的环境一号多光谱影像数据，于2008年9月成功发射[7]，首先向同学们介绍该遥感影像数据的特点，接着介绍该数据获取方法等。最后，在介绍完所需数据的获取方法之后，给出示例数据，使学生们对数据有所熟悉。

项目二，叶绿素浓度地面遥感反演模型的建立。

叶绿素浓度地面遥感反演模型的建立是整个项目中最重要的步骤之一，向同学讲述其重要性的原因：由于星地同步数据获取的困难性，所以需要地面实测高光谱数据作为媒介，以联系卫星影像数据与水体叶绿素浓度数据之间的关系，因此就需要构建叶绿素浓度地面遥感反演模型。在这个子项目完成的过程中，要向同学们阐明几个关键的操作步骤：①地面实测高光谱遥感数据模拟环境卫星影像数据的方法；②叶绿素浓度的光谱敏感波段的选择；③遥感反演模型最优函数形式的确定。

项目三，卫星影像数据的预处理。

本项目所利用的卫星影像数据是环境一号卫星多光谱数据，在将反演模型用于卫星影像数据之前，需要对卫星影像数据进行预处理，大致可以分为以下步骤向同学们进行阐述：首先，向学生介绍获取的原始的环境卫星多光谱数据的文件构成，让学生了解各个文件的作用；接着，向学生介绍辐射定标这项工作，说明其内在意义和做辐射定标的理由，并让学生自己动手实践操作；然后，介绍大气校正工作，同样说明大气校正的意义和原理，介绍代表的几种大气校正方法，并针对一种方法进行详细阐述，指导学生实践操作，使得学生掌握该方法；最后，向学生介绍几何纠正工作，主要讲解地面控制点的选择、像元误差的控制等。

项目四，专题图的制作。

在得到水体叶绿素浓度遥感反演模型和预处理后的影像数据之后，接下来的工作就是制作一定时间序列的叶绿素浓度分布专题图。首先，介绍水体区域提取方法，为了精确起见，优先向学生介绍利用水体边界矢量数据文件裁切影像数据，大致步骤为：描绘矢量图层->保存*.evf文件->subsetdataviaROIs。然后，向学生介绍反演模型用于影像数据反演的相关操作。最后，介绍专题图的制作，注意专题图基本要素的填加，如比例尺、指北针、图例等，在保证准确性的前提下，使得专题图自然、美观、信息表达性强。

2.3 制定计划

项目任务的顺利实施需要有一个详细周密的项目实施计划，该计划是教师和学生学生开展项目教学与实施的指导性文件。因此，在教师制定项目实施进度表的同时，需保证整体的项目进度按照此计划执行，以确保按时完成相应的教学内容。具体而言，项目实施计划需包括项目名称、项目内容、项目目标、项目实施过程、项目时间节点等。

2.4 实施计划

①教学设备：60台局域网联接的计算机、遥感图像数据处理软件ENVI、M icrosoft Office软件、投影仪等。②分析项目：在项目实施的过程中，教师应带领学生对每个子项目任务进行分析，一方面是为了提炼凝结在其中的理论知识，另一方面是为了培养学生理论联系实际的能力，帮助学生树立起对专业领域问题解决的思路，这遵循了提出问题、分析问题、解决问题的科学逻辑思维，使得项目教学法能充分发挥作用。③示范操作：示范操作在项目教学法实施的过程中具有十分重要的作用。教学过程中，教师不但要用言语讲述相关的理论及知识要点，更要对项目实施的步骤进行示范操作。④ 实施项目：在项目实施阶段，教师应与学生在一起，随时观察学生的进展情况，随时帮助学生解决项目实施过程中的问题。

2.5 成果评估

项目完成之后，教师要求每位学生将成果提交上来，并进行适当的展示。教师需肯定学生所付出的劳动和获得的项目成果，以增强学生心理上的成就感，这样不仅可以培养学生的学习兴趣，更有利于项目教学法的可持续应用。同时，对优秀成果进行表扬，适当树立标杆，突出榜样的力量。此外，不能一味的加以肯定和表扬，应针对某些项目成果，提出缺陷和不足，使学生清楚问题所在，并让学生做好记录，在下次类似的实践项目中避免犯同样的问题。除了老师对项目成果的评价之外，也可以积极开展学生自评和学生互评。

3 结 语

针对遥感专业应用领域课程（本文以海洋遥感为例），笔者利用项目教学法开展了相关教学实践工作，取得了良好的应用效果。一方面，学生表现出较高的学习热情，学习积极性和主动性得到了较大的提高，多数学生反映利用项目教学法使得他们具有明确的学习目标性，对理论知识具有更加深刻的理解，增强了学生的动手实践能力。另一方面，项目教学法的实践过程不仅体现了教师的主导作用，同时又发挥了学生的主体作用，它符合遥感专业应用领域课程的教学特点，适合该方面的课程教学。因此，项目教学法在遥感专业应用领域课程的教学中值得大力提倡。

[1] 孙家柄.遥感原理与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2009

[2] 赵英时.遥感应用分析原理与方法[M].北京：科学出版社，2003

[3] 蒋庆斌，徐国庆.基于工作任务的职业教育项目课程研究[J].职业技术教育，2005(22)：46-50

[4] 路海兰.项目教学法在AutoCAD教学中的应用[J].电化教育研究，2011(8)：153-154

[5] 冷淑君.关于项目教学法的探索与实践[J].江西教育科研，2007（7）：121-122

[6] 于冬梅.研究性学习在遥感教学中的应用 [J].青岛大学师范学院学报，2003（3）：68-71

[7] 王桥，吴传庆，厉青.环境一号卫星及其在环境监测中的应用[J].遥感学报，2010（14）：104-121

Application of Project Study to Teaching of Remote Sensing Major Courses

by SUN Deyong

This paper takes ocean remote sensing as an example,and shows the application of project study in remote sensing major courses.Teaching practice resultsdemonstrate that thismethod can obtain good teaching effect.Students'learning interest can be stimulated, and their capability in problem analysis and solving can be greatly improved.

Project study;Remote sensing major courses;Teaching design;Practical ability

2011-05-18

项目来源：南京信息工程大学校科研启动基金资助项目（20100410）；南京信息工程大学教学改革一般研究课题（09JY0060）；国家自然科学基金资助项目（40901239）。

P237.9

B

1672-4623(2011)06-0148-02

孙德勇，博士，主要从事水环境遥感方面的研究。