“遥感数字图像处理”智慧课堂教学改革探析

[摘 要] 针对高校遥感数字图像处理课程的教学中存在的问题，以“遥感数字图像处理”课程为例，结合智慧课堂教学模式，探索测绘专业教学改革新思路，以期为丰富课堂内容、激发学生学习兴趣、培养遥感人才的专业素养提供借鉴。

[关键词] 智慧课堂;遥感数字图像处理;教学改革;人才培养

[基金项目] 2019年度桂林理工大学专项建设项目“测绘科学与技术（一流学科）”（SC19100009）

[作者简介] 谢嘉丽（1992—），女，广西梧州人，工学博士，桂林理工大学测绘地理信息学院讲师，主要从事遥感图像信息提取研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）30-0217-02    [收稿日期] 2019-12-31

一、引言

面向智慧城市、数字城市的建设，以及多学科交叉的现状如土地管理、计算机科学、城市规划、灾害应急响应，社会对遥感数据处理和分析作业人员的需求也与日俱增，对技术人员的质量要求也不断提升[1]。当前，国内高校中遥感图像处理课程只要实行理论为主，实验为辅的教学方法。但是随着遥感数据采集模式，以及数据处理技术的日益更新，落后的课堂教材已无法满足社会对专业人才能力的要求。为了拓宽学生的专业知识，夯实学生的实际动手能力，加强学生的应用意识为目标，本文以遥感数字图像处理课程的教学为例，将智慧课堂教学理念融入高校专业课程教学方案中，希望可以为高校测绘教育改革提供新思路。

二、课堂教学现状

遥感数字图像处理是一门重视专业性、实践性的课程，与遥感技术、计算机技术、数理统计等多门学科交叉[2]。然而当前高校的相关课程教学比较重视基础理论，在培养学生的动手和创新能力方面比较薄弱。随着遥感图像的广泛应用，社会迫切需要熟练掌握遥感数字图像处理技能，以及具有最新相关知识储备的专业人才。可见，高校教学与社会实际需求产生了明显的断层，原因有以下几点。

（一）教材内容滞后

目前，国内有很多遥感数字图像处理的书籍，也有许多高校根据教学成果汇编的教材。但是这些书籍和教材都存在滞后问题，没有根据学科的发展现状及时更新教材中的内容。遥感数字图像处理技术的新进展、新方法未能及时编入教材，学生从课堂所获取的专业知识就会滞后于学科发展前沿[1]，毕业后就难以快速融入专业对口的新兴行业，为就业带来压力。

（二）实践环节薄弱

遥感数字图像处理是一门对实践具有强依赖性的课程，但目前的实践课时较少。此外，实践内容一般都是根据专业软件使用指南编写的实验指导书[3]，验证性的实验任务过于机械化，缺乏创新性，使学生对知识的理解具有很大的局限性。此外，实践的考核要求较低，对实验的完成度和质量都没有严格要求。实验报告中通常都是软件操作过程的截图，学生对实验的感想与反思不够深刻，教師通常不能及时反馈实验效果，导致学生对相关知识点理解不透。

（三）教学手段和考核方式单一

当前课堂教学大量采用多媒体教学技术，但讲授法依旧是主要教学方式，学生被动接受专业知识，缺乏讨论、探索、文献检索、报告展示等环节[4]。课堂中学生长期听讲和观看演示，参与度低，对课堂的兴趣被快速消耗，导致课堂的实质性效果较差。此外，课程的最终考核主要为期末考试，平时散漫的学生到期末的时候集中复习也能取得较好的成绩，导致教师无法准确把握教学成效。

三、教学改革探讨

针对遥感数字图像处理课程中教材内容单一、实践任务薄弱、教学手段和考核评价标准不全面等突出问题，本文主要从三个方面探讨基于智慧课堂教学模式的课程改革方案。

（一）优化教学内容

高校的课堂应以开放的姿态接纳国内外教学资源，教学内容可汇集国内外多本书籍，学科相关的中英文期刊，课程相关的热点研究项目以及优秀的在线教学视频。教师在课堂中引用国内外最新的理论、技术，引导学生更新落后的知识;在重点内容讲解时，结合相关领域的新方法和新成果;在扩展阅读或者课后作业部分让学生自行了解学科前沿。在教学的各环节中引入新知识，缩小科研成果与教学内容之间的断层，不断优化教学内容的深度和广度，激发学生对专业的兴趣和认同感。

（二）革新教学方法

智慧课堂有别于传统课堂，充分挖掘学生的好奇心和兴趣点，利用大数据、学情分析、智慧校园平台等现代技术丰富课堂体验。智慧校园管理平台可以方便地向学生推送学习资源、布置课后实践任务，实时统计作业完成情况，让教师及时把握学生学习进度。

在过去的20年里，多媒体技术广泛应用于课堂教学，直观的图片、视频等学习资料的引入大幅度地激发学生兴趣，大幅度提高了授课效率，但也产生了依赖。教师在关键的知识点或算法讲解时，应充分利用板书展示算法过程，再通过多媒体展示处理效果，为枯燥乏味的专业课堂注入趣味性元素[5]，使学生更积极主动地体会算法中的数学思维、逻辑思维。

另外，教师应开展以学生为主题的教与学的互动。在教学过程中可以结合讲授、探究、讨论、直观演示等多种教学方法，使学生逐步加深对教学重点、难点的理解与把握。如在进行图像分割内容的教学时，可以采用探究型教学方案设计，让学生在充分体会科学探究的过程中，不但知其然，还能知其所以然。开展以学生为主体的师生互动性展示课堂，让学生展示个人或小组通过自主文献阅读、实验与实践等途径获得的学习成果，提高课堂的生动性、参与性，同时锻炼学生的演讲技巧、演讲能力和胆量，达到教学与实践相结合的效果。

（三）丰富教学模式

高校课堂应该具有创造性和开放性，教学模式不应局限于传递—接受的模式。个性化教学可以通过对授课对象进行学情分析，提供可选择的学习方法和策略，激发个性和能力最大化发展[3]。例如图像分割的算法种类较多，在进行实验时，学生可以根据不同算法难度以及兴趣，选择最想深入学习的特定算法，进行编程实验和结果分析。

开展多元综合性评价，降低期末考核占总成绩的比例，减少学生临阵磨枪的机会。例如将平时成绩的比例提高到60%，小组学习汇报和实验成绩各占一半。通过学生互评—学生自评—教师总评的综合评价模式，增加学生与学生、学生与教师之间的交流，强化学生对自己学习成果的认识。此外，根据实验内容的深度以及对学生专业能力的要求，开展验证性实验，利用专业软件实现遥感图像处理的基本操作，让学生体会图像处理的基本流程;再开展综合性实验，独立完成一个具体的图像处理任务，如利用MATLAB平台编程实现某地区的多期影像土地利用变化检测，使学生充分体验从原始数据到实际应用的数据处理过程。

此外，学院、教研室等部门应为学生提供丰富的第二课堂，鼓励学生勇于创新，支持并组织学生参与专业相关的课题项目或者竞赛活动。例如，开设专业比赛培训讲座，对有意向参赛学生进行集中培训，减少学生对课题项目和竞赛活动的距离感;为学生分配专业的指导老师，鼓励学生参与课外学术作品竞赛、测绘技能大赛、科技论文大赛等比赛，从而丰富学生阅历，提高实践能力、创新能力、组织协调能力，同时还能锻炼团队合作意识。

四、结语

本文结合智慧课堂教学模式给出了“遥感数字图像处理”课程教学改革的思路和方法，通过全面地改革，在知識与技能上提升学生的学习能力;在实践与方法上提高学生探究能力;在情感态度和价值观上，提高学生对专业的认同度，让学生充分认识到遥感技术对测绘、地理、气象、环境等领域提供的信息支撑作用，最终达到为社会输送综合能力和应用水平较高的遥感专业人才的目的。

参考文献

[1]阿里木江·卡斯木.“遥感数字图像处理”课程教学改革探析[J].吉林省教育学院学报（上旬），2014（8）.

[2]袁媛，李文梅，陈一祥，等.面向创新人才培养的“遥感图像处理”课程教学改革初探[J].教育现代化，2019（53）.

[3]王鹏.“新工科”背景下数字图像处理实验延展探索[J].工业和信息化教育，2018（9）.

[4]刘丽娟，李登秋，董毅光.通过主题式学习激发学生遥感类课程的自主学习能力[J].科技创新导报，2016（14）.

[5]陈锋锐，乔家君，闫卫阳，等.“遥感数字图像处理”教学改革初探[J].计算机时代，2013（6）.

Analysis on the Teaching Reform of the Course on Remote Sensing Digital Image Processing Based on the Model of Smart Classroom Teaching

XIE Jia-li

（College of Geomatics and Geoinformation，Guilin University of Technology，Guilin，Guangxi 541004，China）

Abstract：Aiming at the teaching reform of the course on Remote Sensing Digital Image Processing in colleges，we proposed the teaching reform idea of this course.Combined with the smart classroom teaching model，new ideas for teaching reform were explored.It is expected that these strategies can provide reference for enriching teaching content，improving students' interest in learning，and training students' professional ability.

Key words：smart classroom;Remote Sensing Digital Image Processing;teaching reform;talent cultivation