基于成果导向的地方应用型本科院校遥感课程教学改革实践

郭孝玉 刘健 李增禄 李树生

摘 要：为了适应地方应用本科院校在转型发展中办学需求，在分析遥感课程教学改革理论依据，阐述遥感课程教学存在问题，提出提升教学质量的对策，提出以成果导向为目标的教学改革思路：反向设计、正向实施，重构遥感课程体系、教学全程化融合、完善目标考核制度等。教学改革成果可为资源环境专业培养方案制定提供参考借鉴。

关键词：遥感；成果导向；教改；应用型人才

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）11-0140-04

Abstract： In order to adapt to transformation and development for local application-oriented undergraduate colleges， we analysis the educational reform theory basis for remote sensing course teaching， points out the existing problems， poses the solutions to improve the teaching quality and puts forward teaching reform base on outcomes-based education： reverse design， forward implementation， the reconstruction of the knowledge system of curriculum， comprehensive integration of teaching， perfection of target assessment system. The results of teaching reform can provide references for the formulation of training programs for resources and environment majors.

Keywords： remote sensing； outcome-based education； educational reform； applied talent

遙感在资源环境观测研究发挥重要作用，作为新兴的交叉应用性科学，最早民用于气象预报，现在广泛应用于林业、农业、灾害评估、国土资源、城市规划等领域的科学决策[1，2]。遥感影像作为地理空间信息获取的主要形式，可快速、大面积获得资源环境各种要素的时空信息采集、评估[3]。普通地方本科高校向应用型转过程中，需重构课专业程体系、建立课程地图，改革教学模式、优化课程模块，加强实践教学，培养专业应用型人才。遥感课程作为资源环境科学核心专业课，传统的遥感课程教学模式已经很难适应应用型人才培养的需求，因此，亟待探索符合资源环境科学专业遥感课程改革模式，对遥感课程理论、实践等方面进行课程优化配置。笔者针对三明学院资源环境科学专业遥感教学存在的问题，提出教学改革对策与思路，可供相关地方应用型本科院校参考。

一、课程教学改革的理论依据

依据教育部《关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》中提出 “人才培养模式改革不断深化，自主、合作、探究的学习方式与启发、讨论、参与的教学方式不断推广，育人的针对性、实效性进一步增强”、“研究提出各学段学生发展核心素养体系，明确学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”等要求，教学改革主要依据以下几个方面：1. 学习效率金字塔理论（Cone of Learning），开发在线课程，混合教学等[4]；2.教育目标金字塔分类：记忆、理解、 应用、 分析、评估、创新，想要达到越高阶的教育目标，理论基础就要扎实，重点培养在应用与分析能力[5]；3. 学习动机激发理论，课堂组织教学活动应依据学生学习的状态进行教学策略调整，依据“认知发现理论”、“建主义的学习理论”，学习最好的动机是发现所学材料的兴趣，学习也是认知结构的重组过程。所以在遥感教学中，以生活中环境污染、三农、城市执法等热点问题为导向，以学习者为主体，教师的指导提前，用探索法、发现法要求学生主动收集有关信息并分析，培养学习者在真实情景中进行问题解决，即采用项目任务驱动法教学，开展“真题真做”实验。

二、遥感教学存在的问题与对策

传统课堂教学主要是以“教师主讲+学生被动听”满堂灌式教学，教学效果比较差由于培养对象的专业、教学支撑条件及师资条件的不同，需分析原因、因地制宜、分类施策，目前课程的教学主要存在以下几个方面的问题。

（一）教学中存在的问题

1. 课程知识结构不合理、学习动力不足低

“遥感”是一门多学科交叉综合应用型的一门课程，原有资源环境科学专业培养方案在课程结构上偏重环境工程方面的专业基础课，专业课程设置上没有遥感相关基础课，如地球资源环境要素认识的《自然地理学》、涉及各种算法应用与比较《数字图像处理》，《测量学》或《地图制图学》等，遥感的物理基础是电磁波原理，但《大学物理》课中“电磁波”这一章节没有讲授。通过调查发现，学生在学习遥感这门新课时普遍认为难，主要是因为遥感图像处理很多涉及的算法、原理，内容比较抽象，不易理解。学生差异明显，文理科生均匀、多数学生中西部地区学生；很难调动学生开展讨论式教学，缺乏学习的主动性和自觉性，多数男生自主学习能力弱、学习动力不足，多数女生对空间抽象理解能力相对较弱。

2. 没有适合的应用型教材

适宜的应用型人才培养的教学教材缺乏。很多遥感概念、原理等理论教学比较抽象，遥感教学是一门实践性很强的教学活动，但很多教材要么是纯理论课，要么纯实验教程，理论与实验配套的教材非常少。如陈述彭1990年编著的《遥感地学分析》，针对自然资源分析应用，王桥2006年编著的《环境遥感》，这些内容较早，遥感技术更新日新月异，很多内容比较陈旧。目前选择教材有尹占娥主编写的《现代遥感导论》，内容比较丰富，涉及遥感的原理、方法及应用，但应用型不强，以及孙家炳主编的《遥感原理与方法》，内容层次清晰、原理介绍比较深，书中很多数学公式推理较难理解，涉及资源环境监测方面应用具体案例少。

3. 遥感课时少，实践能力培养弱

培养学生利用遥感技术解决资源、环境监测问题，加强实践能力培养是应用型人才培养的关键。2015年之前资源环境科学专业中培养方案将《遥感概论》作为专业选修课，学时为48学时，理论32学时、实践16学时；为了加强实践教学，2016年调整培养方案后总学时不变，实践课占32学时。理论课重点讲解经典内容、原理与方法，采用“在线学习+课堂讨论” 翻转混合式教学，提高教学效果。

4. 师资力量单薄

教学质量的高低很大程度上取决于教师队伍的能力建设，但很多地方新建本科院校的师资力量相对薄弱、缺乏团队，教师的授课任务也比较重，很多情况是一位老师独立授课2～3门专业课。地方本科院校遥感教学的教师往往来自研究林业、农业、测绘等资源监测背景的博士，研究往往各有侧重点，很难利用身边的研究案例反哺教学，有些案例讲授时缺乏“自信度”、“亲身感”。

（二）教学改革对策

1. 激发学生兴趣

因此，课堂教学改革与设计上要注意：（1）要排解学生畏难情绪，利用学生的容易理解的案例进行教学；（2）利用图形、图像、甚至动画视频演示等讲解遥感的相关原理、方法。（3）形象化的语言便于学生理解，如在介绍遥感概念时，采集目标图像的过程，用人的眼睛比喻遥感传感器。

2. 完善教学支撑条件

由于遥感影像处理软件购买成本高、更新快，对计算机性能要求高，需加大资金投入，与虚拟仿真教学平台共建遥感实验室，建立实践教学素材库、实验考查试题库、教学视频库等，利用网络资源平台优化教学环境。如针对难点、重点的遥感原理、方法方面的知识，制作介绍遥感原理的动画、或录制实践教学视频，如讲解遥感物理学基础原理方面，学生对看不到、摸不着的“电磁波”缺乏认知，内容比较抽象，通过动画比“文字+图片”能达到更好的教学效果；如介绍遥感的物理学基础过程，开发一些典型遥感信息采集过程的动画，能够更好展示遥感的整个信息采集过程。建立教学实验数据库，有效利用免费的遥感数据，购买一批学校所在城市的多光谱、高空间解析度的遥感数据用于图像判读与目视解译等，增加学生做实验项目的贴近感。另外利用“实物”展示能提高学生的注意力，比如介绍光学遥感（即可见光成像遥感），借用智能手机进行拍照采集图像说明遥感的过程（漆黑的空间里，没有闪关灯就不能获取图像、对象）；介绍热辐射遥感时，用“红外线额温枪耳温枪温度计”说明热红外的机理，用X片影像成像原理说明电磁波与“目标物”的相互作用关系等。

3. 加强实践能力培养

实践课以案例教学法、项目任务驱动法进行讲授，提前布置任务后让学生提前练习，课堂上在线考核测试软件操作解决实际问题的能力；增加“3S技术”综合实习，“遥感技术应用”、“GIS技术应用”与《环境监测》、《环境规划》等专业课融合，利用遥感、地理信息系统技术开展大综合实习项目。通过科研平臺，以项目化形式加强学生课程结束后的培养；通过遥感与GIS“大赛”培养学生解决实际问题的创新能力。完善实践教学体系，以问题导向的案例教学法、任务驱动的项目模块化教学、以“技能竞赛+毕业设计”的实验创新。

4. 加快“内培外引”人才机制

教师队伍亟待加强建设，一方面是授课老师“走出去”与相关院校交流学习，培养“双师型”人才，吸取优秀典型的案例，通过教学研究提高教学质量；积极争取科研项目，让学生参与真实课题，通过科研项目反哺教学。另一方面是“请进来”， 结合“产业学院”、“一课双师”制度吸取企事业优秀人才到高校给大学生授课，在实验项目开展中提高“真题真做”的比例。近年来，与福建大学、福建农林大学等高校合作，通过兼职硕士生导师，融入区域遥感研究团队，加强师资队伍能力建设，为应用型专业型硕士点建设提供经验。

三、遥感课程教学改革实践

遥感技术应用课程针对资源环境专业培养方案基础与现状，确定课程改革的主要思路：“以学生为中心”的教育理念，激发学生的好奇心、兴趣，培养学生自助学习能力；以生为本、分类指导，构建以能力培养的课程体系；以产出导向（Outcomes-based Education，OBE）为目标充分调动学生积极性，充分思考组织教学活动后学生最后“学到了什么、学会了什么、学好了什么”作为中心；优化遥感课程学习地图，将遥感技术与《环境监测》、《环境规划》等专业课需求融合，探索综合实践教学模式，注重对学生实践能力、创新能力的培养。

（一）遥感课程教学内容重构

理论教学内容仅仅围绕为实践教学服务，依据遥感课程教学需求，通过相关选修课方式让基础差的学生补修“前课”，明确需理解地理测绘基础知识、图像处理基础，将电磁波纳入《大学物理》课程的教学内容。以问题为导向，对遥感课程知识体系进行全面梳理，重点讲授核心内容和关键解决问题，构建一个突出应用能力的理论教学体系，见表1。

（二）教学全程化融入

依据构建主义理论，以实践能力培养为目标导向，采用全程化的教学培养模式，改变传统遥感教学“一学期制”，遥感教学融合资源环境全程化设计见表2，主要涉及《专业课导论》介绍遥感技术基本原理及应用，《资源学科》、《环境科学概论》等遥感技术及应用专业基础课，《遥感技术应用》、《地理信息系统》等空间信息采集、管理、制图等遥感技术核心课，面向《环境监测》《环境规划》等专业课资源、环境遥感监测评价需求，通过综合实习提升工程化应用能力。

（三）课程考核多样化

完善考核方式，采用阶段性与终期性考核相结合的考核评价体系。为了避免传统期末“一张试卷”考核方式，减少学生为了考试而“期末突击背诵知识点”学习的行为，增加阶段性考核，引入超星网络课程学习平台，将教学视频库定期开发给学生学习，将课程学习情况痕迹化管理，建立过程化考核实验项目。过程考核实验项目优良率在75%以上者，可以参加终期考试。课程考核权重设置为过程阶段考核占40%（阶段性实验项目）、终期考核占60%（其中理论考试试卷占60%+上机实验操作技能40%），理论考试以主要考查对遥感原理、方法及具体应用的分析问题、解决问题等，上机实验操作在有限的时间内完成一道综合题目，考察学生对基本技能的熟练掌握程度。完善激励政策，引导学生参加创新班、竞赛小组等“第二课堂”实践活动，建立科研创新实践第二课程认证附加分。

四、结束语

遥感是当前国土资源、环境监测、灾害预警等领域的重要应用技术之一，随着空间技术快速发展，遥感所服务的对象不断得到扩展[6]。在应用型本科高校转型发展过程，以提高教学质量为宗旨，深化课程教学改革与实践能力培养，以成果产出为导向，重构课程知识体系、改善教学支撑环境、应用混合式教学模式、提高师资教学能力，完善考核体系，有利于培养适应社会发展所需要的遥感技术应用与创新人才[7]。课程教学能充分调动学生积极性、发挥学生的主体学习作用，让学生有目标感、任务感、成果产出有成就感。

参考文献：

[1]陈文波.非遥感专业遥感课程教学面临的问题与解决途径[J].实验科学与技术，2016，14（4）：117-120.

[2]刘健，赖日文，余坤勇，等.《3S技术》课程教学实习的改革与实践[J].福建农林大学学报（哲学社会科学版），2007，10（6）：83-85.

[3]唐利，李银生，沈国清，等.资源环境科学专业培养体系的优化[J].高等农业教育，2016（4）：65-68.

[4]曹林.林业院校GIS专业“遥感”课程教学改革探索[J].中国林业教育，2015，33（6）：45-48.

[5]Bloom， Benjamin S.And Others. Handbook on Formative and Summative Evaluation of Student Learning[J].Studies in Art Education，1999，14（1）：932.

[6]戚晓明，朱兰保，徐善健，等.环境工程专业遥感课程实践能力培养[J].测绘科学，2015，40（10）：167-170.

[7]王 ，赵旎，潘励，等.基于产出导向的遥感科学与技术专业实践教学体系构建[J].实验技术与管理，2016，33（11）：186-188.