《遥感地学》课程教学方法

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摘 要 ：遥感地学分析是遥感与地学各学科应用之间的一个接口,该课程的学习是对遥感基本原理与方法的进一步巩固、深化和应用,在教学方法上应有别于《遥感概论》等课程,本文即根据《遥感地学分析》的课程特点,从基础理论教学、遥感地学分析方法及应用、实践教学三个方面探讨了该课程的教学方法.

关 键 词 ：遥感地学分析；课程；教学方法

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）30-0130-02

一、引言

遥感是综合利用物理手段、数学方法,依据地学规律来研究地球表层的资源与环境问题的技术手段,具有现代边缘科学技术明显的综合性的特点,它既是空间技术的必要组成部分,又是联系天文学、地球科学和生物学的纽带,其应用遍布林业、农业、地质矿产、土地资源、环境、水资源、城市规划与管理等各个不同领域[1].遥感应用研究的基础是需要根据地学应用的目的来建立一定的遥感信息的处理和分析模型,获得能反映地球区域分异规律和地学发展过程的有效信息,而遥感地学分析就是遥感与地学各学科应用之间的一个接口,它既是遥感应用基础研究的重点,也是遥感技术发展的前沿[2].

《遥感地学分析》是遥感与地学交叉的边缘科学,是应用遥感的理论、方法和技术,应用遥感数据源,实现复杂地学问题的快捷、方便、省时和省力解决的一门课程.该课程是遥感科学与技术专业、地理信息系统专业等本科专业的一门重要专业课程,作为其学习基础的先修课程有《遥感原理与方法》或《遥感概论》、《遥感数字图像处理》、《自然地理学》等.开设该课程的主要目的是巩固、深化学生遥感基础理论知识,学习掌握遥感地学分析的基本原理、方法及模型构建,学习遥感技术在各主要地学领域的应用方法,使学生从遥感的角度认识地理过程和规律.为了实现上述教学目的,可以将整个教学过程分为三部分：基础知识与案例相融合的问题驱动式基础理论教学；具有专业学科背景及地域特色的遥感地学分析教学；完整的项目式实践教学.

二、基础知识与案例相融合的问题驱动式基础理论教学

《遥感地学分析》课程是在学习过遥感相关原理、方法等基础知识的基础上开设的,在基础理论知识这块主要以巩固和深化为主,因此在教学过程中不是简单的重复式教学,不能以灌输的方式再将学过的知识讲解一遍.教学中可以把经典理论知识与案例相融合,将有针对性的案例展示给学生,并采用问题驱动式教学,把案例中涉及的理论知识由浅入深、循序渐进的以问题形式引出,再由学生自行思考、讨论,利用所学基本理论对案例所呈现的现象和问题进行分析和解释,最后由教师对学生的回答给出解释和总结,从而达到巩固和加深基础理论知识的目的.例如,在回顾和地物光谱特性相关知识时,可打开一个多波段影像,在老师的要求和简单提示下,由学生自己动手进行一些简单的数据操作,如可单独打开每一个波段的影像,针对同一位置同一种地物类型进行观察,由学生通过地物在不同波段影像中的色调变化,来直观认识该地物在各个波段的光谱反射差异；然后可打开多个由不同波段组合形式形成的真彩色或假彩色影像,先由学生观察并描述不同影像中地物的差异,分析产生差异的原因；进而进一步讨论多波段影像在遥感应用中的作用,认识到研究地物光谱特性的必要性及波段选择的重要性,掌握地学分析应用中波段选择及波段组合的方法及评价.

上述整个过程中都需要老师根据实际情况有针对性的引导、提出问题、解决问题,从而实现教学的推进.当然,完成这一教学过程除了上述内容外还需做好充分的课前准备和课后总结工作.课前准备有：由老师挑选准备学校所在地的,最好是不同时相的多波段遥感影像数据,在上课之前就分发给学生,由学生通过目视解译、实地踏勘及其他辅助手段（如Google Earth等）,将影像中地物类别判识并标注出来；老师提前将所要讲解的知识点进行提炼,按照知识的连贯性及人对事物认识的过程,将知识点按照由浅入深、层层递进的关系进行组织串联,并设计好影像操作的步骤、环节以及提出的问题.课后的总结主要是在课堂的主体内容结束后,由老师以文字的形式将整堂课所涉及的知识点依次总结罗列出来,保证课堂教学的整体性.

三、具有专业学科背景及地域特色的遥感地学分析教学

在《遥感地学分析》课程中,非常重要的一部分内容就是学习掌握遥感地学分析的基本原理、方法及模型构建,学习遥感技术地学领域的应用方法,从遥感的角度认识地理过程和规律.这部分内容需要讲解一些基础、常用的遥感分析方法,如地学相关分析法、分层分类法、变化检测、定量遥感分析等等,还需要学习遥感在一些主要地学领域当中的具体应用,比如土地资源、林业、农业、水资源、地质等.作为不同学校或不同专业开设这门课程,除了要完成上述基本原理、方法和应用的学习任务外,还应突出专业学科背景特色,根据该专业的学科背景、支撑学科及所处地域特色,深入系统的学习与区域特色及学科背景结合紧密的一个地学领域中的应用.比如新疆大学地处西北干旱区,具有干旱区所特有的一些地理环境特点,在这里长期进行着盐渍化、沙漠化、干旱区流域生态环境及其脆弱性、积雪融雪、冰川、地质地貌等具有地域特色的地学研究.因此在课程该部分内容的学习中,可根据教师或者学校其他研究团队在这些领域中的研究,加入一项专题地学分析学习,将实际的科研工作情况融入到课堂教学中,用实例让学生更直观深刻的理解在这些领域中,各种地学分析方法是如何应用的,应用后能够得到什么样的结果,这些结果有什么样的作用以及如何指导实际的工作.

四、完整的项目式实践教学

实践教学是《遥感地学分析》课程的重要组成部分,对于整个课程内容的串联和实际应用起着至关重要的作用.传统的课程实验是将实验割裂开来,针对不同章节的内容设置多个小实验、单独完成、单独撰写实验报告,这样的实验模式会使学生很难形成解决一个具体问题的整体思路,知识的连贯性不够,运用遥感知识解决问题的能力不能得到很好提升.因此该课程的实验应改变这种传统的独立小实验模式,将实践内容设计成一个完整的项目形式.所谓项目式就是由教师根据科研项目情况及数据可能的获取情况,确定相关选题,选题以能够包含主要的学习内容和知识点、执行一个完整的遥感数据分析流程、能够在有限时间内实现为原则.学生则分成多个小组,自由选择感兴趣的题目,小组成员共同讨论选题实现的思路和方法,通过分工合作完成实验内容,最后各自独立撰写一份完整的项目实验报告.这种实验方式能更多的调动学生参与的积极性,能在一定程度上提高学生分析问题、解决问题的能力,培养团结协作的意识,此外也能体现出知识的连贯性和实用性.

五、结束语

本文根据《遥感地学分析》课程的特点及课程所要达到的教学目的,探讨了针对基础理论知识、地学分析方法和实践教学三个部分的教学方法.认为在遥感基础理论知识部分,应以巩固和深化为主,强调基础知识与案例相融合,由问题驱动的学生自主分析学习；在遥感地学分析的原理、方法及应用部分,强调紧密结合学生所在专业的支撑学科及所处的地域特色和当地的重点研究领域,加入遥感在某个特色领域应用的学习；在实践教学部分,应考虑以一个完整项目式的实验形式代替多个独立小实验,以增强知识的连贯性,提高学生解决实际问题的能力.