生课程遥感图像解译的教学实践,该文是教学实践类论文写作参考范文和遥感图像和实践探索和教学实践探索类论文范文例文.
教学实践论文参考文献：
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16871/j.cnki.kjwhc.2018.06.029
摘 要本文针对遥感图像解译课程教学中存在的问题,根据本门课程特点,优化课程教学内容,选择教学方法和教学手段,设计相适应的实践内容,系统地论述了该课程的建设方案,有利于提高学生学习主动性,强化实践能力、学习能力和创造性思维培养,提高教学效果,为培养复合型、创新性、应用型人才打下基础.
关键词遥感图像解译教学实践
Teaching Investigation and Practice of the GraduateCourse "Remote Sensing Image Interpretation" // ZhangSiqian,Zhao Lingjun,Tang Tao,Xiong Boli,Huang Chunlin
Abstract In view of the problems existing in the teaching of remotesensing image interpretation course, and in accordance withthe characteristics of the course, we optimize the teaching contents,select teaching methods and teaching means, design thecorresponding practice courses, and present the key of the courseconstruction in details. By improving students´ learning initiative,the teaching effect is improved, which provides a foundation fordeveloping the students with inter-disciplinary, innovative andpractical talents.
Key words remote sensing;image interpretation;teaching practice
1 引言
20 世纪60 年代初,以航空摄影技术为基础,遥感迅速发展成为了当代信息科学与技术的主要技术之一,成为了大范围综合性对地观测的重要手段,在军事、气象、地质、交通、资源管理、灾害评估等诸多领域发挥了至关重要的作用,并促进了这些领域向着精确精准、数字化、可视化方向发展[1].图像数据获取的便捷化和日益丰富的遥感图像资源带来了海量增长的数据量.遥感图像解译就是从海量的影像数据中将地物的几何信息、物理性质等信息分析与提取出来,为应用者提供有价值的服务.随着高空间分辨率、高光谱遥感影像的普及、无人机遥感的热点研究,以及应用领域需求的不断提升,遥感图像解译面临更大的挑战.在此背景下,国防科技大学研究生院在2009 研究生培养方案中新增“遥感图像解译”课程,目的是将遥感图像解译这一热点领域的基本理论和方法、相关处理技术和最新发展趋势传授给研究生.
2 遥感图像解译课程教学现状
目前我校的“遥感图像解译”课程是面向国防科技大学硕士和博士研究生开设的专业选修课,每年秋季学期开设一次,课时为36 学时.我们结合了十余本国内外公开出版的遥感教材,系统地设计了本课程的课程学习内容,制作了相应的教学课件,并选择由科学出版社出版的《遥感图像处理》[2]和电子工业出版社出版的《遥感与图像解译》[3]作为参考书.
针对遥感图像解译课程自身的特点,结合我校电子信息类研究生的实际情况,在具体教学实践组织过程中,我们发现一些不协调的现象,引起了关注和思考.
2.1 复合型人才需求与课程建设有限性的矛盾
遥感是一门建立在空间科学、计算机技术、信息论以及地球科学基础上的综合性学科[4].随着遥感应用的越来越广泛,其与多学科间的交叉综合也越来越深入.遥感图像解译从简单的技术服务发展到农、林、地质、气象各个领域,而对人才能力的需求已从单一的应用型向复合型发展,这就要求建立与之相适应的完善的课程教学体系.但是,大学的人才培养是根据培养方案设定的,有限的课堂教学时间必然局限了课程内容,无法将全方面的知识纳入一门课程的教学内容中,难以实现培养复合型人才的需求.
2.2 创新性人才需求与课程知识滞后的矛盾
科技进步、经济发展推动着社会对创新性人才的需求,需要具备专业技术知识和技能,进行创造性思维活动,形成创新性成果.院校是创新人才成长的有利环境,肩负着培养人才的历史重任,有层次地开展创新性人才培养计划是课程建设的重点.培养创新性人才不仅要求其具备专业能力,还要具备学习能力和创新能力.现代科技发展日新月异,新的理论、新的算法层出不穷.与之相比,高校的教材更新较慢,跟不上本学科发展的脚步.如果有些教师授课的知识更新不及时,就会导致学生所学的知识陈旧落后,无法掌握最新的学科研究内容,不能及时追踪最前沿的科研成果,这必然与培养创新性人才的需求产生矛盾.
2.3 应用型人才需求与课程实践较少之间的矛盾
遥感图像解译需要将科学知识与解译者的经验相结合,产生的协同作用,使得解译者能够建立启发式经验,用于提取影像中的信息.该技能的培养和构建需要通过大量的、反复的实践[5].然而,现有教材中对目视判读的介绍较少且缺乏系统性,使得学生无法从课本中很好地获得间接经验.同时,课程体系中实验课时少,导致学生无法感性地理解理论知识,也缺少从实践中培养的直接经验,动手能力差、创新能力弱.到了工作岗位后,出现“学了不会用,用过不熟练”的现象,这与应用型人才的需求存在较大差距.
3 课程的教学实践探索
3.1 教学内容设计
传统的遥感课程往往侧重于遥感技术基础与应用以及信息分析研究中的数字图像处理技术等.对于整个遥感信息系统,遥感图像解译是中间承上启下的一个环节,承接着前端的图像获取,又为后续应用提供相应的解译结果.对于遥感图像解译本身而言,可以分为人工解译和计算机自动解译,其中前者的经验与知识又为后者的研究提供了不可或缺的理论依据.因此,遥感图像解译课程内容不局限于遥感图像处理技术,而是系统地从地物信息传递、数据获取、遥感图像解译方法及实践等方面开展教学.通过引入遥感数据获取方法、图像解译技术和解译结果应用等,实现课程的整体架构,体现各模块之间的关联性.在此基础上,侧重遥感图像解译的基本理论和方法,分层次地加以介绍.
针对课程学时有限、教学内容多的情况,在兼顾完整的课程教学体系的同时,课程内容应该有所侧重,讲授的内容必须有所取舍.例如遥感数据获取方法虽然是图像解译的基础,但并不应该成为课程的重点,在组织教学内容时应该突出典型遥感平台和传感器的特点对遥感图像性能的影响,为图像解译方法的讲授作铺垫,而不能喧宾夺主.
现有教材中关于遥感图像目视解译的内容少且零散,不成体系.针对这个问题,我们需要整合国内外教材的特点,结合国内教材理论深厚的优势和国外教材实例丰富的长处,针对不同图像的特性,有选择地将人工判读的基本依据、典型目标特性分析、基本判读方法等引入教学课程中,扩充教学内容,为后续计算机自动解译的学习提供基础.
3.2 教学方法选择
以遥感图像为信息载体的遥感图像解译课程,要求既要注重理论知识的学习,更要求将理论与实践紧密结合,因而教学过程中不应采用“满堂灌”的传统教学方法[6],应结合多种教学方法的特点和优势,互为补充.
3.2.1 启发式教学
启发式教学[7]是指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,采用多种方式,以启发学生的思维为核心,调动学生学习的主动性和积极性,促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想.启发式教学的核心是老师设置问题情境,引导学生在学习过程中主动发现问题、积累问题,再进一步地分析问题、解决问题.例如,介绍地物波谱特征时,通过详细分析典型地物波谱特性曲线图,引导学生思考并总结波谱特性的不同导致在遥感图像上表现出的不同色调规律；通过介绍各种遥感平台和传感器的特点,让学生归纳不同传感器特性导致遥感图像不同的信息特征.因而,进一步巩固所学知识点,将单一的理论知识与后续的实际应用问题形象、有效地关联起来.
3.2.2 案例式教学
遥感图像解译技术现已应用于民用和军用的多个领域,广阔的应用面提供了丰富、全面的案例.因此,在课程中引入适当的案例教学,通过讨论或者研讨来拓宽学生的视野,激发学习热情.
选择案例时,结合主讲教材,一方面关注生活中的实时问题、热点问题等,例如利用卫星遥感影像对2017 年的九寨沟地震灾害进行监测、埃及古物学家沙拉帕卡克博士利用卫星遥感探索埃及地下古代遗址等,激发学生的学习兴趣和研究热情,起到良好的教学效果.另一方面,精选遥感应用领域的重要中英文期刊和会议文献中关于遥感图像解译领域的最新进展和动态,文献中提供的案例分析细致、图片丰富,可以将其进一步整理,成为补充主讲教材的优秀教学案例.
在教材结合案例的基础上,以培养学生全方位能力为目标,将科研成果融入教学内容,渗透到课程建设中.一方面,用科研中的新理论、新技术、新方法,不断扩充教学内容,保证课程内容的及时更新换代以及知识的前沿性和创新性；另一方面,将理论联系实际,使学生对抽象的遥感概念和方法,形成更为直观和形象的理解,并引领学生如何利用课堂所学知识指导后续的科研课题研究,使科研融入教学.
3.2.3 专题课教学
专题教学有利于理论联系实际,教学目标清晰,从而提高教学的针对性和教学效果.系统性的专题教学既有利于教师发挥主动性、创造性,又有利于学生的自主学习,深化知识点学习.针对遥感应用领域的不同,将雷达图像解译部分划分为图像分类、目标识别、变化检测、图像融合等专题课.各专题详细介绍该应用领域的工作流程、处理方法、相关技术,使学生有针对性地掌握相应的基本理论和图像处理方法.
3.3 实践教学设计
遥感图像解译是一门理论联系实际的课程,因而课程实践教学就尤为重要.实践课程的设计应注重与课程知识点的衔接,其目的是利用实践学习巩固和提高对理论知识的理解和掌握.
要避免传统实践课程零散、缺乏系统性的缺点,在实践教学中应体现连续性、渐进性.利用遥感图像处理软件（如ERDAS、ENVI 等）的基本功能模块,循序渐进地设计一些遥感图像处理的实验.首先,通过简单的图像预处理操作,使学生加深对图像基本概念的认识,安排一些图像常规处理的操作学习.实验内容有：①遥感图像基本处理,包括图像裁剪、数据格式转换等.②遥感图像增强处理,包括空间域增强处理、辐射域增强处理等算法.在此基础上,结合特定知识点,针对某一应用背景,进一步培养学生综合动手问题的能力.主要内容可以包括：①遥感图像配准与几何校正,利用地面控制点和几何校正数学模型来校正非系统因素产生的误差,解决图像几何变形的问题.②遥感图像融合,在精确配准的基础上,选择合适的融合方法,将两幅图像进行重采样,生成新的融合后的图像.③遥感图像分类,利用常见的监督分类、非监督分类方法,实现对遥感图像不同类别的划分.根据课程进度和内容设计,从上述基础实验中适当选择1-2 个题目进行实践锻炼,不仅使学生深化理解基础理论,而且可以熟悉并掌握专业遥感图像处理软件.
此外,针对不同专题知识,归纳出某一具体问题（例如SAR 图像处理中的热点问题———目标检测问题）,或者根据学生的研究生课题方向,结合课程学习内容,设计某一具体问题.由学生设计并实现具体算法,锻炼其独立的思考问题,在具体实践中发现问题,并有效地寻找途径解决问题的能力.从而进一步培养学生动手能力,为下一步的课题研究工作打下良好基础.
4 结语
本文针对课程教学与人才培养之间的矛盾,展开了对我校研究生课程“遥感图像解译”教学的一些实践和思考,探讨并解决教学中的问题,从而形成了完整的、系统的课程教学体系.在教学内容上突出重点、注重系统性和前沿性；以形式多样的教学方法,提高学生学习积极性；重视实践教学,提升学生独立思考问题、解决问题的能力,目前已初步取得了较好的课程教学效果.随着课程的推动,学生的创新实践能力有所提升,为应用型人才培养模式的进一步改革提供了经验.
参考文献
[1] 赵凌君,蒋咏梅,匡纲要.《遥感图像解译》课程改革的实践与思考[J].高等教育研究学报,2012,35(3):112-114.
[2] 赵忠明,孟瑜,汪承义.遥感图像处理[M].北京:科学出版社,2014.
[3] Lillesand,T.,R.W.Kiefer,J.Chipman.遥感与图像解译(第7版)[M].彭望琭,译.北京:电子工业出版社,2016.
[4] 芦少春.试析应用型人才培养的遥感课程教学[J].黑龙江高教研究,2012(10):161-163.
[5] 董芳,王晓军.遥感课程实践教学体系建设浅析[J].安徽教育学院学报,2005,23(6):47-51.
[6] 唐涛,张思乾,黄春琳,等.“合成孔径雷达图像处理”课程教学实践探讨[J].科教文汇,2017,9(下): 54-56.
[7] 张飞,丁建丽,买买提·沙吾提.地理信息系统专业遥感课程建设中的教学与科研互动关系探析[J].高等教育研究学报,2011,34(2):69-71.
编辑张效瑞
简而言之,此文是一篇关于遥感图像和实践探索和教学实践探索方面的相关大学硕士和教学实践本科毕业论文以及相关教学实践论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
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