面向海洋技术专业本科生培养的海洋遥感课程教改初探

孙德勇　王胜强　丘仲锋

摘 要 针对海洋技术专业本科生的海洋遥感课程教学，本文提出了该课程的合理安排和教学内容的优化，同时对教学方法的改进提出了思路，强调了项目教学法的使用和加大实践实习教学的力度，以激发学生学习海洋遥感课程的兴趣，显著提高该课程的教学效果。

关键词 项目教学法 实习实践 教学方法 海洋遥感

Abstract For remote sensing of ocean marine technology professional undergraduate course teaching， this paper put forward the reasonable arrangements for the optimization of the curriculum and teaching content， and puts forward some ideas to improve teaching methods， emphasizes the use of the project teaching method and strengthening practice teaching to stimulate the students' interest in the course of marine remote sensing， significantly improved the teaching effect of the course.

Keywords project teaching method； learning practice； teaching methods； marine remote

十八大报告首次明确提出“提高海洋资源开发能力，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”的战略部署，海洋强国目标的确定对于我国今后的发展具有重大积极的意义。同时，海洋能源资源的开发与利用、海洋与全球变化研究、海洋环境与生态研究等是人类维持自身的生存与发展，拓展生存空间的最为切实可行的途径。海洋开发需要获取大范围、精确的海洋环境数据，需要进行海底勘探、取样、水下施工等，需要一系列的海洋开发支撑技术，如海水淡化、深海探测、深潜、海洋导航、海洋遥感等。其中，海洋遥感以其全天时、全天候、大面积、同步、连续观测等工作优势，已成为海洋技术中不可或缺的重要组成部分。①②③④因此，为培养适应国家海洋战略需求的海洋技术专业本科人才，海洋遥感是不可或缺的专业基础课程之一。

国内多所高校开设海洋技术本科专业，并设置海洋遥感课程，为本科生讲解海洋遥感方面的知识。传统的海洋遥感教学多以课堂教学为主，通过老师的课堂讲解，对海洋遥感的基本理论、技术体系、应用领域等内容进行逐一梳理，传授给学生相关知识。虽然传统课堂教学方式可以从整体对海洋遥感知识体系进行把握和讲解，对学生知识结构框架的搭建具有一定效果，但仍然存在着一定的不足和缺陷。例如，对深奥费解的相关理论等内容进行直接的讲解，很难让学生真正有所理解，即使当时理解，印象不深刻，也很容易遗忘，达不到较好的教学效果。因此，需要对海洋遥感课程教学进行不断的创新和改革，以实现更好的教学效果和目标。近些年来，笔者一直从事海洋遥感课程的教学和相关科研工作，对于该课程教学改革进行过一些探索和实践，总结出一些看法和心得体会。

1 海洋遥感课程教学内容的改革

海洋遥感教学的主要目标是培养和提高学生利用遥感技术在海洋领域中的应用水平，而课程教学内容是直接影响教学质量和达到培养目标的重要依托和载体，所以通过合理安排和优化教学内容至关重要。同时，海洋遥感教学需适应国家战略社会需求，将专业教育和实践相结合，重视素质教育，摈弃传统的灌输式教学法，实行知识、能力、素质并重的人才培养模式。

此外，需注意到海洋遥感学科自身的特点。由于其是涉及数学、物理学、地理学、海洋学、遥感科学、计算机科学、传感器技术等领域的综合性极强的学科，而往往受课时安排限制，很难进行较为全面的授课，所以需要格外重视突出重点、主次分明、取舍有序，对教学内容进行合理设置。

根据这些目标和需求，笔者在多年的教学实践中，总结了针对该门课程教学内容的改革主要如下：

（1）考虑到海洋技术专业的学生对遥感背景知识的缺乏，增加2个课时介绍遥感基本概念、理论、技术系统等方面的内容，特别重点介绍电磁波基础理论知识；

（2）系统介绍海洋卫星传感器遥感平台特点、类别、技术参数和主要用途，重点选择代表性海洋卫星传感器数据进行讲解，着重介绍卫星数据的光谱分辨率、空间分辨率、辐射分辨率、时间分辨率等特征；

（3）介绍反射波段和发射波段的电磁波与海水相互作用机制，重点讲解水-气辐射传输模型、海洋水体波谱特征、水体固有和表观光学特性等教学内容；

（4）重点讲解海洋水色遥感机理、大气校正算法、水体固有光学量遥感反演算法、水体组分浓度遥感反演算法；结合具体实例，重点讲解水色卫星遥感数据处理基本流程、讲解水色遥感数据处理软件的相关操作步骤，并对水色遥感系列产品进行介绍；

（5）重点講解海洋温度遥感机理、海水温度遥感反演算法、讲解不同探测方式获取的海温产品之间的差异性；结合具体实例，重点讲解海水温度卫星遥感数据处理基本流程；

（6）重点讲解海面风场和海洋表面动力地形遥感机理，介绍微波散射计和SAR反演海表风场的遥感原理和算法步骤，讲解卫星高度计测高原理，介绍卫星测量有效波高的原理方法；结合具体实例，讲解卫星遥感在海洋风场和动力环境观测中的应用。

通过对课程教学内容的改革，会使学生对这门课程的知识结构系统在整体上有所了解和掌握，同时使学生对重点知识有更为深刻的理解。通过海洋遥感原理、反演算法、数据产品、实例等一系列教学内容环节的设计，将原本零散的知识内容串联在一起，使学生更加有效加深对所学知识的理解，获得较好的教学效果。

2 海洋遥感课程教学方法的改革

除对教学内容改革之外，在海洋遥感课程教学方法层面也需要进行相应的改革，笔者在平时的教学实践中，开展一些探索，主要包括以下方面：

2.1加强项目教学法的应用

项目教学法是一种以项目为核心的切实有效的教学方法，是将教学过程与具体的项目任务充分融为一体，围绕具体项目构建教学内容体系，组织实施教学。该方法追求的目标不再是把教师掌握的现成知识技能传递给学生，而是在教师的指导下，让学生自己主动寻找完成项目任务的方法途径，在这个过程中，学生锻炼并提高了各种能力，自然而然地就学习到了相关知识。

在项目教学法的实施过程中，学生所进行的研究专题必须是项目主题明确，任务结构思路清晰，并与实际生产过程密切相关，能解决实际生产中的具体问题。为学生所设定的项目任务要以教学内容为依托，选择适当的生产实践内容为主题，在充分包含基本教学知识点的基础上，增强对各知识点之间联系的展示，使得学生在完成项目任务的过程中，加深对理论知识的理解，牢固把握各知识点之间的联系。

对于选择的项目任务，其能把理论知识和实践技能紧密结合在一起。一方面，这可以将单调枯燥的理论知识变得鲜活有趣；另一方面，又可以使得略显机械的技能操作得到了理论支撑，夯实了学生的理论知识。在项目教学法的实施过程中，教师通常会要求学生在一定的时间内完成某一项目任务。在规定的时间内，学生成为任务解决的主导者，这会给学生提供更大的独立思考空间，自主学习、积极探索就成为学生学习的内在动力。在这种反复训练的过程中，学生自主学习的积极性就得到了很大程度的强化。

项目教学法更注重学生学习过程以及学生在学习过程中的体验、感受和启发。学生通过查找资料、野外调查、实验操作、分析整理、结果验证及评价等工作，可以获得直接体验和感受，了解生产实践过程的一般流程及方法。

项目教学法主要包括以下几个步骤：（1）合理将教学的内容设置成项目任务；（2）将项目任务分解成多个子任务，每项子任务中蕴含教学内容中的各知识点；（3）制定并实施项目教学计划；（4）对项目教学成果进行评价。这里以海洋遥感中水体组分浓度地面遥感建模教学内容为例，介绍项目教学法的使用。根据相应教学内容，先设定好教学项目名称、项目内容、项目目标、项目实施过程，并制定实施计划表格，具体如表1所示：

表1 项目教学法实施计划表

各子项目内容环环相扣、层层递进，在预先规定好时间节点的基础上，按照实施计划执行项目教学过程，每完成一个子项目，需让学生保存备份相应的结果资料，以便用于后续的成果评估过程。

在完成一个教学项目之后，要求每位学生提交项目的所有成果。教师在批阅每位学生的成果之后给出成绩，并做必要的成绩展示。对于成绩优秀的学生，需给予表扬，但要注意引入竞争机制，尽量避免只表扬一位或一组同学，应选出至少两位或两组同学加以表扬，以免学生产生自我满足感而影响后续学习。对于成绩落后的学生，应在提出问题和不足的同时，以鼓励为主，增强其后续学习的信心。

除教师单方面的成果评价之外，需开展学生自评和学生互评。教师可以根据时间安排，组织一个项目成果讨论交流会。一方面，给学生介绍自己成果的机会，要求其不但将自己的方法、技巧、收获、心得体会说出来，又要将遇到的问题困惑说出来。其他同学可以随机发言，提出解决方法，这样可以发挥集体的智慧，帮助大家共同进步。另一方面，增加学生相互学习的机会，使得学生在分析他人项目成果的过程中做到取长补短，在给他人提出有益建议的同时，自己也能取其精华，去其糟粕。

2.2增强学生实践动手能力的培养

针对海洋遥感课程而言，其实验性与理论性并重，实验教学对海洋遥感课程教学，特别是针对海洋技术专业的学生而言，具有积极重要的意义，有助于培养学生的实践动手能力。⑤实验教学需有针对性，在结合相应理论基础知识讲授的基础上，带领学生参加各种科研实践活动。在这些活动中，使学生更能深入理解基本概念、原理方法、測量步骤和现实应用。为更好地提升实验教学效果，需从以下方面开展工作：

（1）加强海洋遥感相关仪器设备的购置和实验室的改造。例如，便携式野外光谱仪、水体剖面光谱仪、水体吸收衰减测量仪、水体后向散射测量仪、水体颗粒物粒径分析仪、紫外-可见分光光度计、水体荧光测量仪、波浪骑士浮标、地波雷达等仪器设备的准备，并购置相应的海洋遥感软件系统，如HYDROLIGHT、SeaDAS、ENVI等，还有用于处理海量遥感数据的大型服务器系统等。

（2）增加一定学时的实习课，提高其在总学时中的比重，建议实习课时的占比以2/5为宜。一方面注重加强对基本的仪器操作实验技能的培训，另一方面注意增强学生综合实验能力的培养。例如，在讲解到水体光谱反射观测时，教师设计好实验目标、实验内容、实验方案等，在对主要步骤进行教学演示之后，需留更多的时间给学生，让学生完成仪器的安装和调试，最终实现一定数量的光谱数据的搜集。最后，通过总结交流，对实验实习课的结果进行分析，提升学生对该教学内容的掌握和理解程度。

（3）加强野外调查实训，积极与涉海相关部门开展联系（如江苏省海洋环境监测预报中心等），设立实习实践基地。借助于海洋观测平台站，开展现场实践调查，利用现有海洋观测仪器设备，进行实地观测，了解调查区域的海洋要素特征，分析数据撰写相关实践报告。

2.3 对已讲授的课程内容设置定期回溯测验机制

鉴于海洋遥感知识内容的庞杂性，对于已讲授过的知识内容，学生会容易遗忘。因此为了增强学生对知识的掌握程度，设置定期回溯测验机制。教师需制定详细的回溯测验时间进度表，如一个学期之中可采取“三轮”回溯测验。具体实施过程可以学生为主导，教师起监督作用即可。例如，可以将学生分成几个学习小组，每个小组5人左右，进行角色互换。针对以往讲授的内容，一部分小组的同学以“教师”的身份出测验题目，另一份小组的同学口头回答，并提交纸质答案，最后由出题小组进行打分、解答和点评。通过丰富多样的教学活动，可以充分激发学生的学习兴趣，学生在参与这些活动的过程中，潜移默化地对所学内容有了更加深入的掌握和理解，会取得理想的教学效果。

3 结语

针对海洋遥感课程的特点，笔者结合多年实践教学经验，提出了课程教学改革，包括教学内容和教学方法上的改革。实践证明，所采用的海洋遥感课程教学改革方法是成功的，不仅取得了较好的教学效果，提升了教学质量，同时还增强了学生对海洋遥感的学习兴趣，加深学生对知识的理解程度，拓宽了视野。

注释

① 蒋兴伟.海洋遥感导论[M].海洋出版社，2008.

② 刘玉光.卫星海洋学[M].高等教育出版社，2009.

③ 孙家柄. 遥感原理与应用 [M].武汉：武汉大学出版社，2009.

④ 赵英时. 遥感应用分析原理与方法[M].北京：科学出版社，2003.

⑤ 丘仲锋. 海洋遥感课程启发式教学初探[J].高教学刊，2015.21：108-109.