《遥感原理与应用》启发式案例教学方法实践

庄齐枫

摘 要：《遥感原理与应用》课程主要讲授遥感科学技术的基本概念、原理和应用，由于课程涉及电磁波理论、计算机图像处理与地理学等内容，交叉知识点繁杂，传统的零散灌输式教学方法不能让学生真正做到知识融会贯通，理论应用水平较差，难以达到工程教育预期教学效果。本文以工程教育专业认证的核心理念为指导，通过对课程教学过程中的案例实践研究，论证了采用启发式案例教学方法，可以有效提高学生课程学习的主观能动性，锻炼解决复杂工程问题的能力，从而明显提高教学效果。

关键词：遥感;启发式;案例教学方法

一、绪论

《遥感原理与应用》课程是测绘地理信息类专业学生的必修课，主要讲述航天、航空与地面平台的遥感技术与应用，主要涉及的知识包括电磁辐射理论、计算机图像处理、地理生态等，是一门具有明显交叉学科特点的课程。2016年6月，中国正式加入《华盛顿协议》，各高校投入空前热情参与工程教育专业认证，以提升专业建设水平、人才培养质量与国际认可度（郭兵和姜琳，2020;李刚和万幼川，2015）。工程教育专业认证的三大核心理念是“以学生为中心”“以成果为导向”和“持续改进”。“以学生为中心”体现了教学过程中重视学生的主体作用;“以成果为导向”体现了通过课程学习，学生所能取得的成果;“持续改进”体现了教学过程的与时俱进与不断完善（傅雅琴等，2021;孙力帆等，2021）。在工程教育认证背景下，课程的核心目标之一是培养学生应用理论知识解决复杂工程问题的能力。然而，受制于课程交叉知识点繁杂的特点，采用传统的碎片化零散知识灌输的教学方式，学生普遍反应学习枯燥，学习兴趣不高（丘仲锋，2015），即使按要求完成课程学习，其理论与应用水平也完全脱节，无法满足工程教育认证要求。本文通过对课程教学过程中的案例实践研究，分析了启发式案例教学方法在《遥感原理与应用》课程教学中的成效。

二、如何运用启发式案例教学方法

在教学过程中，以工程教育專业认证三大核心理念为基础，充分发掘先进理念的内在指导意义，促进学生主动思考、努力创新，在知识学习过程中提高技能应用水平，鼓励学生不断加强取得优秀学习成果的动力。同时，通过学生的表现评估，不断改善教学过程，可以有效提高教学效果，从而培养出更优秀的本科人才。启发式案例教学法可以贯穿以上整个教学过程，使得三大核心理念相辅相成，促进学生学习过程进入良性循环，具体措施如下：

（一）以学生为中心，提高其主观能动性

教学应该给予学生更多的思考过程。填鸭式教学方法往往让教学过程变得乏味，而学生也失去对专业的独立思考能力，逐渐产生“我学这个有什么用”的想法，最终导致对专业学习缺乏兴趣，学习过程进入恶性循环。解决这一问题，需要教师更多的耐心启发，提出各种实际的热点工程案例，引导学生独立思考解决工程问题的方法。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。

在掌握理论知识基础上，通过启发式案例教学，提高学生实践能力。优秀的理论知识掌握水平，是学生应用理论知识解决专业复杂工程问题的前提。经过思考阶段的锻炼，学生理论知识水平得到提升，这时候教师需要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。在尝试过程中，学生实践水平得到提升，能有效提高学习兴趣，增强学习信心。

（二）以成果为导向，不断加强学生学习动力

通过第一阶段的锻炼，学生理论水平与实践能力得到较大提高，学习兴趣也得到提升。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。结合启发式案例教学，鼓励学生寻找专业问题的创新点，通过参加各类学科竞赛、大学生创新训练等，将所学知识应用到解决专业问题上，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，永远保持前进的步伐。

（三）持续改进，不断完善启发式案例教学过程

任何教学方法都有优缺点，唯有发扬优点，改正缺点，才能真正做到因材施教，启发式案例教学也不例外。在采用启发式案例教学过程中，由于个体差异，有的学生很难真正做到独立思考，努力创新;或者对取得优秀学习成果动力不足。针对这一问题，教师应该及时介入，更多地关注此类学生的学习过程，更细致地讲解工程案例，努力发现学生兴趣点，鼓励学生大胆思考，敢于创新，促使学生更好地掌握理论知识与提高实践能力。

三、启发式案例教学方法实践

通过《遥感原理与应用》课程的学习，学生可以掌握遥感数据处理与遥感信息系统开发技术。本文通过教学过程中的实践案例，分析了启发式案例教学方法在教学过程中的指导作用。

（一）遥感技术在践行“绿水青山就是金山银山”理念中的应用

在授课过程中，结合课程思政元素，引出“绿水青山就是金山银山”这一生态文明理念，启发学生主动思考，遥感技术在践行这一理念过程中可以起到什么作用。经过激烈讨论，学生们成立了不同的兴趣小组，并提出了各种遥感应用案例。通过对各组学生讨论的应用案例进行深入分析，进一步引导学生如何从多源遥感数据获取、数据处理与分析、模型模拟、系统开发几个角度去实现应用案例。在这一工程案例中，许多学生对专业知识学习产生了浓厚的求知欲。

其中，一组学生认识到近年来江苏省湿地生态公园保护越来越受到政府重视，提出了采用遥感技术进行江苏省湿地生态公园发展态势评估，并进行了软件系统研发。该信息系统采用C#与PIE平台软件进行开发，选取五年的江苏省湿地公园陆地资源卫星Lansat8影像，在经过辐射定标和大气校正后计算湿地公园的绿度、湿度、热度、干度等指数，通过主成分分析得到不同指数的权重，最后计算出综合的生态环境指数（RSEI），并利用这一指数对湿地公园的生态环境进行评估。学生所开发系统的主要功能模块包括：图像浏览、遥感影像数据预处理、植被监测、水体识别、生态指数评价与专题制图等功能（图1）。经测试发现，软件处理时间相对较快，工作效率较高，以此达到减少人工判读的工作量，很大程度上给遥感数据处理人员带来便利，为生态环境建设提供有效的依据和佐证，减少大量的人力物力的目的。