“环境遥感”课程改革与实践

陈莉 胡靖瑶 夏燕秋 郭秦 张兴辉

摘 要：本文以师范院校“环境遥感”方向课程为基础，分析了该课程在教学过程中遇到的问题，探讨了课程改革及组织实施情况。实践证明，“环境遥感”方向课程的各项改革能有效地提升学生的理论基础和实践能力。

关键词：课程改革；环境遥感；实践教学

改革开放以来，我国高等教育培养了大批专业技术人才，社会整体素质明显提高，从精英教育向大众化教育过渡，为国民经济的快速发展提供了强大的推动作用［1］。随着我国对太空探索的成功，让我们对地球内外的情况有了更多、更深层次的了解［2］。人们对航天的兴趣越来越大，激发了遥感学科的迅猛发展。

各大高校的培养方案从最开始的遥感原理的基础了解，逐渐加入深入的遥感方向课程。我校历来重视课程教育，先后颁布了一系列的文件，促进教师的教学水平、学生对知识的掌握能力。如何上好遥感方向课程对教师始终是一巨大考验。首先遥感技术的不断发展，要求教师对所授专业知识的掌握要更准确、实时；其次，不同年级、不同时期对遥感方向课程的要求也在不断扩充、调整。在此基础上，如何更好地引导学生在学习好基础课程的同时掌握遥感方向课程的内容往往又是一大难点。

“环境遥感”是我校遥感专业的方向课程，在学生大三上学期开设。本文以我校“环境遥感”课程的教学为例，在分析了遥感专业在方向课程学习时所面临的挑战与问题的基础上，从课堂内外探讨了该课程教学改革的情况，从而探索出针对我校遥感专业不同学习能力、不同发展方向的学生的实践教学模式，提高学生的理论与实践动手能力。

1 课程设置及条件

1.1 遥感专业课程设置

我校遥感专业在遥感方面设置的课程一般包括专业基础课、专业核心课、专业方向课。专业基础课为“遥感与地理信息科学导论”“地图学”等，这些课程是后期遥感实验课程及遥感理论的基础，因此，专业基础课的目标是让学生掌握最基础的理论知识。专业核心课是在具有一定遥感专业理论的基础上对遥感更深层次的理解，主要包括“遥感原理与应用”“遥感数字图像处理”“摄影测量学”“遥感地学分析与应用”等。这些课程的设置让学生更深入地了解遥感，培养学生的专业操作能力。方向课程主要涉及“环境遥感”“微波遥感”“土地利用遥感动态监测”“高光谱遥感”“生态环境遥感监测技术”“地理国情监测原理与方法”“无人机测绘”等，这些课程让学生从不同的方面了解遥感的发展，学习遥感各个方面的具体应用及提升解决实际问题的能力，增强专业知识与技能，从之前的普适性方法，到专业问题专业解决，实现对前期理论知识与专业能针对性地应用。这些课程科学合理地让学生循序渐进地了解并掌握遥感的理论知识、实践操作、具体应用。明确解决实际问题的基础过程，进一步掌握环境遥感方向应用的理论基础和分析方法，为从事遥感研究工作奠定知识基础。

1.2 专业基础条件

在实验条件方面，我校在构建“环境遥感”校级一流课程时已建有遥感技术应用基础实验室，具备相关的实验软件平台及相关数量的Landsat卫星影像、Quickbird影像、Modis影像和无人机航飞影像。学院重点实验室、流域生态环境与地理信息技术中心等科研平台，为学生参与教师科研课题和服务社会经济提供了强力的支持。此外，我校还与多家科研院所和公司建有校地合作实践基地，合作单位也在不断增加。

2 课程教学中遇到的问题

2.1 环境遥感教材欠缺

第一屆（17.5级）选用的是《环境遥感》（王桥等，2005年01版），专业方向针对性强，知识点更新不及时。18级、19级教学时采用的是《遥感原理与应用》（沙晋明等，2017年06月版），专业基础知识的讲解占比过多，遥感在环境方面的应用讲解过少、不深入。20级的学生采用的是《环境遥感原理与应用（第二版）》（贾海峰，2022年02月），该书理论与遥感在环境方向的讲解占比适中。该书提供了遥感在环境方向的案例讲解，不足的是，没有配备对应的实验数据。之前在进行实验课程教学时，是与同期的“遥感地学分析”课程共同使用“遥感地学应用实验教程”，再配以另外的实验。

2.2 理论教学与实验教学比例失调

遥感专业涉及遥感方向的课程偏多，如大一上学期的“遥感与地理信息科学导论”课程让学生对专业知识有了初步了解；在大二上学期的时候，“遥感原理与应用”课程的学习又让学生进行了理论的深入教学与软件的初步教学；大二下学期“遥感数字图像处理”课程加深了学生软件的操作。而大三上学期时，专业课程“遥感地学分析与应用”（52理论+24实验）与方向课程“环境遥感”（24理论+16实验）同时开课。“遥感地学分析与应用”理论课时较多，且部分理论知识与“环境遥感”方向课程重复，在“环境遥感”课程学习时学生的实践能力没有得到充分的培养。此外，由于实验课时有限，导致教学内容局限于教材，难以保证学生对理论的理解和实践技能的提升。了解此项问题后，我们在20级调整了课时，变为16学时的理论和48学时的实验，在去年的教学过程中，发现学生虽然对软件的应用能力得到较好提升，对于理论的掌握度不高。

2.3 授课内容重复

在17级教学过程中，发现尽管前期已经开设了很多遥感专业的课程，但在进行“环境遥感”教学时，发现学生理论知识遗忘严重，软件学完没多久很多操作就已经忘记，有些操作只知道做，却不知道为什么那样做，这就会花费很多时间去补讲之前的内容，造成课程内容的重复讲解。归根结底就是学生学习态度的问题，虽然通过对20级、21级培养方案的解读，以及多位教师联动，让学生对后续课程有了初步了解，就目前29级的情况来看，成效并不理想。

2.4 庞杂的网络资源

在构建“环境遥感”校级一流课程时，采用的调整前的教学材料。后期培养方案调整，教学内容和实验内容也发生了变化。前期的大部分内容与其他课程衔接出现问题，先修课程也不满足教学要求。因此在课程网站不断引入其他相关课程资源，相关的配套书籍也随之增加。此外，“慕课”“爱课程”“网易公开课”等也有很多遥感相关的课程资源也在逐渐更新引入中。对于如此多的课程资源，学生是否能很好地利用充满了不确定性。

3 课程改革及组织实施情况

3.1 理论教学内容的调整

以前的教学内容主要涉及环境遥感技术体系介绍和土地遥感等7个专题遥感。在发现与“遥感地学分析与应用”课程内容出现重复、调整了理论与实验课时后，与“遥感地学分析与应用”的授课教师商量后对课程进行了调整，调整后的课程主要涉及环境遥感概述、遥感数据的不确定性和尺度问题［3］、大气遥感、灾害遥感。新增数据的不确定性和尺度问题是前几届授课时没用重点讲解的，也是学生最容易出错的地方。

3.2 实验内容的调整

与“遥感地学分析与应用”课程教师合作，采用同一本实验教材（《遥感地学应用实验教程》），明确两门课侧重讲解的实验部分，再根据调整后的课时来设计本门课程的实验。调整后的实验主要采用基础实验+专题实验的形式，具体安排见下表。课程的设计采用小组分工合作+个人技能展现的模式，让学生先通过小组合作的模式互通有无，再通过个人任务的设置来检验学生的实际动手能力。

3.3 多教师、多课程联动教学

在具体的教学过程中，每年首先确定学生对基础知识的掌握程度，再与“遥感地学分析与应用”课程教师商榷，确定各自侧重讲解的理论与实验部分，制定两门课具体的实验内容，确保课程出现重复性讲解。其次，加强学生对课程体系的构建。在20级学生学习“遥感原理与应用”课程时，就曾请“遥感地学分析与应用”与“环境遥感”课程教师深入课堂，开展1～2课时的讲解，实现不同课程之间的联动，让学生明白现阶段课程的重要性，同时对以后课程的学习形成初步印象，端正学习态度。

3.4 教学模式的调整

倡导学习灵活教学。把一部分时间交给学生，让学生自己解决问题，自己解决不了再进行小组讨论、班级讨论。把理论应用于学生常见的问题与生活实际，同时通过改变资料的表达形式、看电视、电影、讨论及课程比赛等来丰富课程内容。此外，通过让学生学习用发展的观点、局部与整体统一的观点来面对生活学习。可以采用先进的技术手段，如对分易公众号，提前设置一些课堂互动环节，如课堂随机提问、实时疑问的弹幕等。不同认知水平与不同视角下的学生采用不同的表现方式实现更鲜明的“个性化”能力建设。

3.5 教学方法的改善

在选择教学方法时，切忌“一言堂”，教学要有激情，要能够感染学生，让他们能够主动地参与其中，调动学生的学习积极性。其次，主动与学生建立亦师亦友的关系。将自己定位为学生的教师和朋友，这种关系才能消除师生的隔膜，使双方处于平等的地位。现如今国内大学生与教师的联系仅仅是发生在课堂上，课后学生基本见不到教师，这很不利于教学。最后，课堂上的互动不应该只是简单问答，而应该就具体问题与学生进行讨论，让学生参与其中。学生思考过程中，穿插着不同教学知识重点内容的反复回味与推敲，从而提高知识的掌握水平。

3.6 实践体系的完善

在教学环节中，以学生为中心，小组相互演示，学生依照教师给出的实习手册进行操作。遇到问题，教师暂时不解决，要求学生先自己解决，自己不能解决再进行小组讨论思考，小组不能解决就直接进行班级内部悬赏（平时成绩加分），班级内部还不能解决就进行教师引导、分小组讨论解决。经过思考阶段的锻炼，学生理论知识水平得到提升，这时候再进一步引导学生实现心中所想，不断尝试，努力去解决复杂工程问题。为保持学习上升劲头，需要合理的激励措施，而最好的方式是给予其学习成果的肯定。通过参加各类竞赛，提高自身创新能力，力争取得竞赛荣誉，从而不断加强学习动力，永远保持前进。

4 持续建设计划

4.1 教材的建设

《环境遥感》（王桥等）的专业方向针对性强，知识点更新不及时；《遥感原理与应用》（沙晋明等）专业基础知识的讲解占比过多，遥感在环境方面的应用讲解过少、不深入；《环境遥感原理与应用（第二版）》（贾海峰）没有配备对应的实验数据。通过对20级、21级培养方案的解读，以及多位教师联动，后期可根据学生的具体情况，适当采用自编教材，更贴合学生实际。

4.2 教学队伍的建设

区域联动的教研，为提升教师核心素养，同时也为教师的发展和快速成长提供了一个展示、学习和交流的平台。但目前参与到“环境遥感”课程的只涉及部分从事遥感教学的教师，数量少；其次只是遥感方向，后期可加入地理信息系统、摄影测量学等其他专业课程教师，以及“大学物理”“线性代数”等公共课教师。充分利用教学团队的力量，为这门课的改革贡献智慧，协调理论课教学与实践课教学之间的关系，避免理论与实践“两张皮”。另外，教师要提高自身的职业修养、专业素养，以更好地与学生进行互动和沟通。

4.3 课程思政的融入

全国会议上反复强调政治思想课程的重要性，提醒广大教师在给学生上课时，一定要让学生树立正确的三观，把实现个人价值与党和国家的前途命运紧密联系在一起，真正成为社会主义事业的建设者和接班人，真正做到学有所成、学有所成。把理论与应用和学生常见的问题与生活实际相结合，同时通过改变资料的表达形式，看电视（《功勋》）、电影（《长津湖》《飞天》等），讨论及课程比赛等来丰富课程内容。此外，通过让学生学习用发展的观点、局部与整体统一的观点来面对生活学习。

4.4 调整理论与实验学时

20级在有限的学时内不能将专题讲得透彻，实验学时过多，在有限的范围内，学生可选的实验受到限制。建议在总的教学学时不变的情况下，理论学时与实验学时各32学时。在理论章节后即开展章节相关的实践操作，通过即时的实践操作巩固理论课的教学成果，期末再通过完整的项目将所有内容串联起来，达到整体复习的效果。

结语

在后期的继续改革中，将“怎样才能真正促进师生有效互动、教学提质之所想”“怎样设计课程教学才能满足学生工作、考研之所需”作为课程建设的基礎目标。建立客观而真实的现场观察，让学生从课堂连线、校企合作中去真正看见和听见，从中明白自己的不足，完善自己的人生规划，同时也让我们明白教育教学、队伍发展之所需、所急与所痛，从而有效完善自身，为促进学院和学校的发展贡献一份力。

参考文献：

［1］段作章.关于高等教育大众化若干问题的思考［J］.江苏大学学报（高教研究版），2002（04）：38.

［2］彭俊宇.遥感技术在自然资源调查监测中的应用探究与讨论［J］.科技风，2023（09）：7274.

［3］柏延臣，王劲峰.遥感数据专题分类不确定性评价研究：进展、问题与展望［J］.地球科学进展，2005（11）：6673.

项目来源：绵阳师范学院校级一流课程建设项目（MnuJY220038）；绵阳师范学院校级教学研究与改革项目（MnuJY210348）；绵阳师范学院省级一流课程建设项目（MnuJY20266）

作者简介：陈莉（1989— ），女，汉族，四川简阳人，博士研究生，讲师，主要从事3S原理与应用研究。