情景体验在遥感应用模型教学中的探索

徐世武 饶蕾

一、引言

遥感应用模型是遥感的一种定量化手段，基于航天、航空传感器获取的地球表层资源与环境观测数据，建立物理模型将遥感信息与观测目标参量联系起来，以研究陆地表面特征参量及其时空变化规律，在我国农业、林业、土地管理、城乡规划、环境保护、灾害监测和预警等领域被广泛应用。《遥感应用模型》课程是遥感科学与技术专业方向的一门专业主干课程，采用“理论课+课程实习+课题研究”的方式教学，以培养学生利用相关理论、方法与技术解决遥感领域复杂工程问题的能力。2020年10月中共中央、国务院印发了《深化新时代教育评价改革总体方案》，提出坚持以立德树人为主线，以破“五唯”为导向，以五类主体为抓手，着力做到政策系统集成、举措破立结合、改革协同推进，提出要树立正确用人导向、促进人岗相适。近年来，随着空间传感器技术突飞猛进的发展，遥感的新概念、新理论不断提出，知识内容越来越丰富，应用范围越来越广，遥感行业的人才需求也逐渐向前沿性、综合性、创新性发展。因此，遥感应用模型的教学也应该顺应形势的需要，在兼顾遥感科学发展前沿的同时结合专业实际需求不断进行改革和调整。本研究以《遥感应用模型》课程教学改革为案例，引入情景体验教学模式，模拟真实遥感生产应用中的工程活动来说明抽象的遥感理论，培养学生自主学习能力，达到提升学生专业能力和实践应用的教学目的。

二、遥感应用模型课程教学现状及存在的问题

《遥感应用模型》是一门遥感技术应用类课程，要求学生除了掌握遥感科学、地理信息系统等基础理论外，还应具备软件操作、仪器使用、模型设计等实践技能。目前该课程教学效果与预期仍有差距，存在的问题主要表现在以下几个方面：

课程教学内容陈旧。教师授课的教学内容“老化”，更新速度慢，基本上为较为成熟的理论知识，缺乏对该学科前沿性知识的探索，不能适应行业发展的需求。降低了课程的吸引力，导致学生学习积极性不高。

授课方法单调，学生被动接受。虽然教育界研究和实践了多种授课方式，但在实际授课过程中，教师教少运用讨论、实验、调查、演讲等现代化、混合式教学方法，普遍使用的是“灌输式”、“满堂灌”，这些授课方法使得学生处于被动状态，参与性不强，不敢或 “没机会”去挑战知识的权威，久而久之导致学生学习兴趣下降，思想消极被动，缺乏对知识的批判与探索精神，创新能力薄弱。

研讨式教学效果不佳。虽然有探索进行研讨式教学，但仍以讲授基础理论和应用案例为主，课上交流研讨内容比较少。实际教学中存在两方面难点：一方面是对授课教师要求较高，需要及时跟踪学科前沿动态，大量阅读最新学术文献，在深度和广度上要兼顾，才能在满足学生相对广泛研究兴趣的同时，能够对具体专业方向的问题进行较为深入的指导；另一方面，对学生的基础知识和动手能力要求较高，需要学生无障碍阅读英文文献、深入了解相关专题的基础知识、编程实验能力足够，而与这些要求相关的前序外语、数学、程序设计、专业课等课程学生学得不够全、不够深，对参与直接对接国际水平的前沿讨论课学习造成困难。

为了适应行业发展需要，提出了情景体验的教学模式，构建“知识讲授→分组→选题→遥感生产模拟→分析反思→归纳总结→小组汇报”的教学主线，以充分调动学生的积极性、主动性和创造性，弥补以往理论课堂讲授只注重知识灌输，而不注重知识理解与应用的弊端，促进“教师引导-师生互动-自主学习”的良性循环，以真正体现融“教、学、做”于一体化的教学流程与人才培养目标。

三、情景体验教学模式的探索与实践

本文从教学流程、实施过程、考核方式三个方面探索情景体验模式教学的应用。

（一）教学流程设计

哈佛大学David Kolb教授1984年提出了体验学习圈模型，将学习过程分为四个阶段，即体验阶段（Concrete Experience）、反思阶段（Reflective Observation）、归纳阶段A b s t r a c t Conceptualization）和应用阶段（A c t i v e Experimentation）。结合该理论，将遥感应用模型课程教学划分为课堂教学阶段、遥感体验阶段、分析反思阶段和归纳总结阶段。如图1所示。

在课堂教学阶段，首先进行基础理论的讲授，包括遥感应用模型基础知识、遥感的定量化模型、植被冠层反射模型、土地覆盖/土地利用自动更新技术的应用、农作物长势遥感监测方法与技术、农田旱情遥感监测模型、洪涝灾害雷达遥感监测模型、遥感和生态过程模型方法结合的原理与应用等基本理论内容。在此基础上，结合当前社会应用情况，选取植被遥感、国土遥感、农业遥感和生态遥感四个专题，重点讲解行业热点应用案例。

在遥感体验阶段，通过“课程实习+课题研究”的方式让学生多交角度体验遥感技术应用，设计熟悉生产环境、操作主流遥感生产平台、真实数据遥感实验等环节，实现遥感生产活动过程的模拟。

在分析反思阶段，通过小组讨论和课堂陈述，分析不同应用场景下选取遥感模型的差异，探讨不同技术方法、阈值设置等造成的实验结果差异，验证遥感应用模型的适用性。

在归纳总结阶段，探讨当下前沿遥感技术的发展，结合案例分析植被遥感、国土遥感、农业遥感和生态遥感领域存在的问题，探索解决思路。同时，总结实验场景下各应用的最优技术方法、经验参数等。

（二）教学实施过程

为发挥学生的主观能动性，提高学生的实践能力、协作能力和创新能力，采用“理論讲授+课程实习+课题研究”的方式教学，以培养学生利用相关理论、方法与技术解决遥感领域复杂工程问题的能力。在课程实习环节将学生进行分组，每组4～5人，各小组独立完成实习内容，同时安排研究性任务以提高科研能力。