《遥感水文》课程教学改革初探——以济南大学水文与水资源工程专业为例

刘鲁霞 李 琴 傅 新

（济南大学水利与环境学院 山东·济南 250022）

0 引言

遥感是20世纪60年代初发展起来的一项新兴技术，其主要应用于空间对地观测，目前已经广泛应用于测绘、国土资源调查、林业、农业及水利等各个领域[1]。近年来，由于遥感技术的飞速发展及市场需求，社会对遥感方面的人才需求量逐渐增加，很多高校非遥感专业开设了与遥感相关课程，以期让学生掌握基础的遥感技术与方法，更好的投身于本专业领域建设[2]。在水文水资源行业领域中，利用遥感技术可以帮助该领域工作人员快速、准确的获取大范围、实时的水文与水资源数据，为水资源调查、降水及径流预报、蒸散发监测、地下水勘测、水质水位监测等提供数据支持。

水文与水资源工程专业遥感课程教学不仅要求学生掌握理论知识，还需要其具备实践应用能力，这对水文与水资源工程专业遥感课程教学质量提出了一定的要求。全国水文与水资源相关专业普遍开设了遥感类相关课程，但是在实际教学中，各高校遥感类课程内容设置大相径庭，教学现状多为着重强调遥感原理课程开设，而相应的专题应用研究则较为薄弱[3]。然而，遥感本身就是一个交叉学科，因此在非遥感专业本科生教学中对授课教师提出更高的要求，在讲授传统遥感基本原理的同时，还需培养学生实践能力和创新思维。考虑到非遥感专业本科生零基础的授课环境，在授课过程中需要充分调动学生主动学习的积极性。

教学模式和教学方法的改革是高校教学改革的重点方向之一，本文依托水文与水资源工程本科专业，立足遥感技术的性质和特征，考虑水文与水资源专业对遥感技术的需求及学生基础，对《遥感水文》课程的教学内容、教学方法和手段、实践教学环节进行了一系列改革探索。

1 《遥感水文》课程特点及存在的问题

在济南大学水文与水资源工程专业培养方案中，《遥感水文》课程是水文与水资源工程专业的一门专业拓展课，考虑到当前该专业发展的趋势和水资源管理的特点，在具体的教学安排过程中，《遥感水文》课程是作为必修课程来看待。学生在学习水文学基本原理课程的基础上，通过本课程的学习，掌握遥感技术与科学的基本概念和理论，培养应用遥感技术获取水文要素、建立遥感-水文耦合模型的能力，为将来从事水文水资源的调查、设计规划、水文分析计算等工作打下理论基础。

遥感类课程一个共性特点是：专业性、实践性极强，需要学生结合一定的专业背景进行理论知识学习。针对水文与水资源工程专业，课程重点理论基础围绕水资源遥感开展。《遥感水文》是一门多学科交叉性极强的课程，要求学生既有地理学、测绘学、计算机技术、数理统计与微积分等相关基础知识，又对水文学基本原理充分地理解和掌握。因此，如果单纯地向学生传播理论知识，学生对这些理论知识只能形成初步印象，对这些知识的理解和掌握并不透彻，无法将其应用到实际中。对于本科学生，我们不仅要求对遥感基本原理及数据处理方法进行了解，还要求通过实践进行水文水资源调查、规划设计、水文分析等应用。

但是根据现有的教学效果，目前遥感水文课程还存在以下一些问题。

1.1 相关课程背景知识偏少，学生理论学习兴趣低

作为一个非测绘、遥感类专业，济南大学水文与水资源工程专业培养方案中对计算机图形学、地图学、测绘学、遥感、空间数据分析等课程涉及极少，加之遥感领域丰富的专业术语，使得学生学习理论知识缺乏热情，教师在讲授时很难与学生互动。

1.2 学生自主学习意识薄弱，课堂参与度不高

当前课程的上课形式还是以教师讲授为主，本科生主要是被动接受教学内容，缺乏自主学习意识，课堂上主动性较低，缺少课前预习，对教师课堂上所讲内容理解不够深刻。虽然教师在讲授课程中，尽可能通过提问、讨论的方式增加学生课堂参与程度，但是由于学生课堂主动性较低，课堂互动效果较差。

1.3 缺乏课程实验

面向水文与水资源工程专业开设的遥感水文课程中，使用遥感软件对遥感数据进行操作占有十分重要的地位。遥感成像方式、数字图像处理的一般流程及图像解译方法、获取水文要素等知识点都必须在相关遥感软件中实际操作，才能使学生真正掌握和了解。目前，因为课时限制，济南大学水文与水资源工程专业并没有安排实验教学学时。虽然在理论教学学时中，授课教师安排与课程相关的遥感实验类课后作业及课程报告，但是由于学生自主学习能力及意识参差不齐，学生的实践效果并不理想。

2 教学内容设计与改革探讨

遥感水文是一门综合性课程，课程教学内容和课程体系改革的总体思路是以社会需求为目标，在注重理论和实践教学的基础上，加强学生的综合实践能力，使学生掌握应用遥感技术解决水资源调查、水文分析等实际生产问题。

课程体系的设置从两个方面考虑：（1）加强基础理论课程教学，优化教学内容，应保持知识点深度及知识面广度的兼顾，扩大学生视野；（2）加强实验、实践教学环节的教学活动，提高学生的动手及专业应用能力。为此，教学计划分为课堂教学、课程实验和综合实习三个方面。在确定教学内容时，要注重理论和应用结合，基础知识与前沿知识兼备[4]。实验实践教学需立足专业需求，培养动手和主动思考能力，注重知识综合应用，培养学生创新能力和团队合作能力。教学内容和课程体系见表1。

表1：遥感水文课程教学内容及学时安排

3 教学方法和手段改革探讨

确定好教学内容后，为了让学生更好的掌握教学内容、促进主动学习，笔者从以下几个方面对教学方法和手段的提升进行探讨。

3.1 使用多媒体教学，提升学生兴趣

对于相对枯燥的遥感基本原理，实施多媒体教学，通过精心制作多媒体课件，使用图片、音频、视频、动画的方式把教材中枯燥的文字信息形象地展示出来，以激发学生兴趣、提高课堂教学效果。

3.2 采用案例教学法，增加主题式讨论教学环节，引导学生主动参与学习

在进行一段时间的理论知识讲授后，通过水文水资源遥感相关的案例，设计相关疑问，让学生进行分组讨论，将教师授课与学生讨论相结合，充分调动每位学生的积极性。除此之外，教师也可以设计一些主题，让学生自己查阅相关文献，然后进行分组讨论，不仅能提高学生主动学习积极性，还能够提升其思维能力，增强检索能力。

3.3 采用线上线下混合教学

线上线下混合的教学模式有助于充分发挥学生学习的积极性，同时有助于教师掌握学生动态，及时得到学生的学习效果反馈。通过合适的线上教学平台如超星学习通，存放与课程相关的数据、资料，同时配套讨论、评价等板块，学生可以通过线上平台完成课程预习。为了检查学生课堂学习效果，教师也可以在线上设置随堂测验，调动学生学习热情，同时掌握学生的薄弱环节。

3.4 课后作业形式多样，加深对课堂教学内容的深入理解与延伸

（1）通过查阅文献的方式完成教师布置的课后思考题，提升学生检索能力、解决问题的能力。

（2）利用IDL语言完成部分作业。通过设计简单、易实现的编程任务，提升学生开发能力和对遥感数据的理解能力。

（3）以课程论文的形式提升学生综合能力。针对遥感水文综合应用，让学生以课程报告的形式完成作业。课程报告涉及文献查阅、数据处理与结果分析，提升学生查阅文献、使用遥感软件处理数据的能力，促进学生主动思考，积极解决问题。

3.5 积极引导学生参与科研项目、比赛

鼓励和指导大学生积极参加国家级（省级、校级）创新训练计划是培养大学生主动创新意识的有效方法之一。积极引导大学生参加学业导师的科研项目，使其熟悉基本科研方法和过程，激发大学生自主探索的热情。此外，还可以鼓励学生积极参加与课程相关的比赛，在参加比赛的过程中，着重培养学生实践能力、团队协作能力，加深学生对所学理论知识理解的深度与广度。鼓励学生参加短期实习，了解行业发展动态，将课堂与社会实践结合起来，培养学生专业素质与技能。

4 结束语

《遥感水文》是将遥感科学与技术应用于水文学基本原理研究中的一门综合性课程，其定位于培养面向水文与水资源行业服务的专门应用人才。笔者在分析课程特点及存在的问题的基础上，结合专业需求，对教学内容进行调整，对教学方法和手段进行了改进探讨。教师在教学的时候要注重对学生兴趣的激发，在课程的教学过程中也要结合专业需求进行教学。这样才能够提高学生的专业水平，让学生更加全面的发展。