本科生《遙感》課程教學(xué)方法

　　農科本科生遙感課程教學(xué)目的、教材及教養內容【1】

　　[論文癥結詞]遙感　農科本科生　教學(xué)目標　教材　教學(xué)內容

　　[論文摘要]為適應該前高等教育中新型農科人才造就的要求，針對農科本科生的特點(diǎn)，本文明白了遙感課程教學(xué)目標，通過(guò)剖析當前遙感教材的優(yōu)毛病斷定了相宜教材，根據實(shí)踐接洽實(shí)際以及學(xué)以至用的準則提出了以應用為目標的主要教學(xué)內容。

　　遙感就是對地球名義的地學(xué)進(jìn)程及特點(diǎn)進(jìn)行物理量丈量，并以數字量的情勢客觀(guān)地收集、記載、傳輸、處置和重現這一信息的迷信技術(shù)，是古代空間信息科學(xué)的主要組成局部[1]，波及到空間、電子、光學(xué)、盤(pán)算機跟生物學(xué)、地學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，特殊是在資源監測、環(huán)境治理、寰球變更、動(dòng)態(tài)監測等中運用十分廣泛，顯示其優(yōu)勝性。

　　目前已普遍利用于農業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、地輿、水文、大陸、景象、環(huán)境等范疇，已施展重大作用。

　　農業(yè)遙感即為將現代遙感技巧與農業(yè)科學(xué)相結合，而應用于農業(yè)出產(chǎn)領(lǐng)域的一門(mén)新興前沿技術(shù)，在當今遙感領(lǐng)域中最為活潑，也是迄今遙感應用最勝利的領(lǐng)域之一，始終受相干科研機構、高級院校以及政府的踴躍關(guān)注。

　　其中與農業(yè)學(xué)科領(lǐng)域關(guān)聯(lián)親密的應用重要有：泥土考察，水分監測，草原調查、估產(chǎn)及監測，農學(xué)中的作物長(cháng)勢監測、養分診斷與作物估產(chǎn)，植保中的病蟲(chóng)害監測，農業(yè)氣候中的農業(yè)氣象研究與監測，農業(yè)生態(tài)中的環(huán)境維護和魚(yú)情水產(chǎn)研討等[2]。

　　隨同我國農業(yè)信息化過(guò)程的疾速提升，遙感課程在高校農科本科生教導中的位置日趨主要。

　　面對當前高等教育中新型農科人才需要，很多本科專(zhuān)業(yè)，對遙感技術(shù)都提出了很高的要求[3]，因而，為適應農業(yè)現代化和信息化的請求，必需進(jìn)一步增強遙感課程教學(xué)以及晉升學(xué)生遙感技術(shù)應用程度。

　　基于此，依據筆者近5年的遙感課程教學(xué)實(shí)際，本文聯(lián)合農科本科生的實(shí)際特色制訂遙感課程教學(xué)目標、抉擇合適教材以及調劑教學(xué)內容。

　　一、教養目的

　　通過(guò)本課程的教學(xué)，使農科本科生懂得農業(yè)遙感的基本理論、基礎常識、研究現狀及農業(yè)遙感技術(shù)發(fā)展趨勢與應用，了解電磁輻射與電磁波譜的相關(guān)知識，學(xué)習地物波譜的測定辦法，意識地物反射光譜的響應法則，學(xué)習繪制地物反射光譜曲線(xiàn)的方法，掌握慣例的遙感儀器和軟件的操作方法，懂得遙感技術(shù)農學(xué)機理，掌握遙感圖像處理的基本原理和方法，把握遙感圖像的地物影像特征、遙感圖像解譯及遙感制圖的基本技能，掌握光譜數據處理方法，使農科本科生控制研究農業(yè)遙感的基本方法和基本技能，重視培養農科本科生的實(shí)際操作和應用才能。

　　二、適宜教材

　　依據農科特點(diǎn)和遙感在農業(yè)領(lǐng)域中的應用現狀，挑選適宜教材是比擬艱苦。

　　如教育部面向21世紀課程教材《遙感導論》[2]，這部教材的特點(diǎn)是內容豐盛，涉及技術(shù)原理較多、較深，對于農科本科生而言，技術(shù)原理顯得過(guò)深、有些內容較為陳腐，尤其應用案例。

　　《植被與生態(tài)遙感》[4]教材內容體系，編排合理，理論分析深刻、學(xué)術(shù)價(jià)值較高，但有關(guān)遙感基礎概念和根本技巧甚少，作為農科本科生教材尚分歧適。

　　《遙感概論》[5]內容編排邏輯性強，概念清楚易懂，試驗內容簡(jiǎn)略而易發(fā)展，但良多應用案例比較陳舊，不能滿(mǎn)意當今新型農科本科生人才需求。

　　21世紀高等院校教材《遙感技術(shù)導論》[6]內容系統，理論構架完全，概念清晰易懂，技術(shù)注解具體，但對農業(yè)應用涉及較少，所選應用案例也較老化。

　　《農業(yè)定量遙感基本與應用》[7]是一本系統論述農業(yè)遙感新應用的專(zhuān)著(zhù)，可作為農科本科生教學(xué)的參考書(shū)，但因為技術(shù)理論基礎系統不完整、內容因著(zhù)重于農情遙感而顯得籠罩面不夠廣泛，不適宜作為農科本科生教材。

　　為此，筆者講授遙感原理時(shí)選擇《遙感技術(shù)導論》作為教材，講解較新遙感農業(yè)應用案例時(shí)選擇《農業(yè)定量遙感基礎與應用》作為教材，這樣可有效地進(jìn)步學(xué)生的遙感理論和實(shí)踐應用水平，以適應新型農科人才培養的要求。

　　三、教學(xué)內容

　　科學(xué)地取舍教學(xué)內容，優(yōu)化教學(xué)內容，合理教學(xué)調配，是《遙感導論》教學(xué)的要害環(huán)節[8]。

　　主要內容為遙感的基礎概念、類(lèi)型、特點(diǎn)、發(fā)展概況與在不同應用領(lǐng)域中所發(fā)揮的作用、電磁輻射與地物光譜特征、遙感成像原理與遙感圖像特征、遙感圖像處理、遙感圖像目視解譯與制圖、遙感在農業(yè)領(lǐng)域的應用等。

　　電磁輻射與地物光譜特征主要講解斯忒藩-玻爾茲曼定律、維恩位移定律、基爾霍夫定律、黑體輻射規律或普朗克公式、大氣的成份和構造、典范植被光譜反射特征以及地物反射三種形式(鏡面反射、漫反射和方向反射)，重點(diǎn)說(shuō)明該內容所涉及到的一些術(shù)語(yǔ)或概念，比方電磁波譜、光譜特征、輻照度、輻射出射度、朗伯源、相對黑體、太陽(yáng)常數、大氣窗口、光的干預和衍射、反射率及反射波譜等，該內容要配套開(kāi)展光譜測定儀的應用及光譜數據處理操作方法等光譜實(shí)驗。

　　遙感成像原理與遙感圖像特征主要講解世界范疇內主要的海洋衛星、氣象衛星、對地觀(guān)測系統(EOS)衛星和海洋遙感衛星平臺、攝像像片的幾何特征(垂直攝像、傾斜攝像、幾何特征、核心投影、垂直投影和像片的比例尺)、微波遙感的概念和特點(diǎn)以及四種分辨率(光譜分辨率、空間分辯率、時(shí)光辨別率和輻射分辨率)間的關(guān)系。

　　遙感圖像處理主要講解光學(xué)原理(亮度對照、色彩對比、顏色性質(zhì)、明度、色調、飽和度以及加色法和減色法等)、遙感影像的預處理(包含輻射校正、幾何校訂、比較度加強、空間濾波、彩色變換、圖像運算、多光譜變換等)和多源信息復合等，該內容要配套開(kāi)展輻射校正、多少何校正、拼接、鑲嵌、掩膜、融會(huì )、link等上機操作性實(shí)驗。

　　遙感圖像目視解譯與制圖主要講解遙感影像的目視解譯、遙感影像的監督分類(lèi)和非監視分類(lèi)及其誤差和精度評估、專(zhuān)題圖制造等。

　　遙感在農業(yè)領(lǐng)域的應用主要講解植被遙感、土壤遙感、水體遙感等。

　　四、結語(yǔ)

　　遙感技術(shù)是20世紀60年代崛起的一種從遠間隔不實(shí)際接觸物體而感知地表目標物及其特征的綜合性探測技術(shù)，是現代空間信息科學(xué)的主要組成部門(mén)，涉及到多種學(xué)科領(lǐng)域，它的功效和價(jià)值引起了許多學(xué)科的關(guān)注。

　　近5年，面向農科本科生基礎知識的實(shí)際情形，筆者以學(xué)生發(fā)展為本緊扣教學(xué)綱要開(kāi)展遙感課程教學(xué)，教學(xué)目標制定明確，教材選用適宜，教學(xué)內容豐碩，覆蓋面廣，應用實(shí)例典型且較新。

　　結合遙感技術(shù)在農業(yè)領(lǐng)域中的應用，主要內容涵蓋了農業(yè)資源與農田環(huán)境監測、數字農作技術(shù)、準確農業(yè)、農情監測預告等主要應用領(lǐng)域，集中體現遙感可視為農業(yè)資源應用的“好管家”、農田管理的“好幫手”、農情監測的“千里眼”等重要作用。

　　課程教學(xué)目標定位合理，重點(diǎn)凸起，合乎農科本科生實(shí)際，適應當前新型農科人才發(fā)展的需求。

　　所選用的教材互補性強，主次明顯，難易水平適中，有利于農科本科生人才培養。

　　教學(xué)內容本著(zhù)理論聯(lián)系實(shí)際以及學(xué)致使用的總體原則進(jìn)行系統講解，概念講解透辟，有顯明的重點(diǎn)和難點(diǎn)，遙感圖像解譯方式適應當前農業(yè)應用需求，覆蓋面較廣，且系統性強，適應當前高等教育中新型農科人才培養的要求。

　　近5年教學(xué)實(shí)踐證明，針對農科本科生的特點(diǎn)，本文該課程的教學(xué)目標、教材和教學(xué)內容是公道的，與當前高等教育中新型農科人才培育的要求是相適應的。

　　[參考文獻]

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　　本科生《遙感》課程教學(xué)方法【2】

　　摘要：針對農科本科生的特點(diǎn)，依據理論聯(lián)系實(shí)際以及學(xué)以致用的原則，本文對問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)法、多媒體教學(xué)法、典型案例教學(xué)法和理論聯(lián)系實(shí)際教學(xué)法進(jìn)行了初探。

　　教學(xué)實(shí)踐證明，該課程教學(xué)方法不僅能明顯促使農科本科生較好地理解和掌握遙感原理、相關(guān)概念與專(zhuān)業(yè)基礎技能，而且能進(jìn)一步增強學(xué)生發(fā)現問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，適應當前高等教育中新型農科人才培養的要求。

　　關(guān)鍵詞：遙感;農科本科生;課程;教學(xué)方法

　　遙感技術(shù)是20世紀60年代興起的一種從遠距離不實(shí)際接觸物體而感知地表目標物及其特征的綜合性探測技術(shù)，是現代空間信息科學(xué)的主要組成部分[1]，它的功能和價(jià)值引起了許多學(xué)科的關(guān)注。

　　伴隨我國農業(yè)現代化和信息化進(jìn)程的快速提升，《遙感》課程在高校農科本科生教育中的地位日趨重要。

　　面對當前高等教育中新型農科人才需求，如數字農作、作物栽培、農業(yè)氣象與資源以及與精準農業(yè)有關(guān)的本科專(zhuān)業(yè)，對遙感技術(shù)都提出了很高的要求[2]，因此，為適應農業(yè)現代化和信息化的要求，進(jìn)一步加強《遙感》課程教學(xué)，提升農科本科生遙感應用技能，是當前的首要任務(wù)。

　　教學(xué)內容確定后，如何使其在授課過(guò)程中能被不同特點(diǎn)、不同專(zhuān)業(yè)背景的學(xué)生接受，關(guān)鍵在于教學(xué)方法。

　　因此依據學(xué)生的特點(diǎn)和專(zhuān)業(yè)背景選擇合適的教學(xué)方法是完成教學(xué)任務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節。

　　根據筆者近5年的《遙感》課程教學(xué)實(shí)踐，本文結合農科本科生的特點(diǎn)更新了《遙感》課程教學(xué)方法。

　　一、教學(xué)方法

　　1.問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)法。

　　相對傳統“填鴨式”教學(xué)，問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)法更能培養學(xué)生的創(chuàng )新思維和發(fā)散思維，是一種提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的有效方法[3]。

　　教學(xué)中，結合農科本科生的特點(diǎn)，設置問(wèn)題情境，提出“問(wèn)題――討論”的教學(xué)模式，依據教學(xué)內容首先提出所要解決的問(wèn)題，然后讓學(xué)生獨立思考，培養學(xué)生的悟性，啟發(fā)學(xué)生找到解決問(wèn)題的答案，比如筆者講授作物葉片氮含量的遙感定量表達時(shí)，首先提出“遙感光譜變量能否反演作物農學(xué)參數”，然后講解遙感變量與農學(xué)參數耦合過(guò)程，最后讓學(xué)生自主理解波段光譜值，建立葉片氮含量與遙感光譜變量間的定量關(guān)系，從而實(shí)現遙感的定量分析。

　　通過(guò)設置問(wèn)題，由教師啟發(fā)構思解決方法，最后要求學(xué)生自主實(shí)踐，不僅使學(xué)生理解遙感的特點(diǎn)、功能，而且對于遙感與農學(xué)耦合方法也有了較好掌握。

　　這種層次漸進(jìn)的問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)方法，一是增強了學(xué)生對該課程的了解，二是促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習本專(zhuān)業(yè)的積極性。

　　2.多媒體教學(xué)法。

　　對于農科本科生而言，學(xué)習遙感的目的就是能利用遙感技術(shù)，掌握遙感影像的解譯方法，獲取有關(guān)農田的空間信息，進(jìn)而實(shí)現農情遙感監測。

　　遙感圖像教學(xué)中，借助多媒體平臺展示遙感圖像，主要目的是增強學(xué)生對遙感圖像的直觀(guān)認識，利于圖像信息解譯，否則學(xué)生會(huì )感到空洞、虛幻，不利于激發(fā)學(xué)生對該課程學(xué)習的積極性。

　　使用多媒體教學(xué)法需要注意課件制作要美觀(guān)精良，注意理論的精講，以避免單一的讓學(xué)生自己觀(guān)看，注意演示內容要緊密配合教材順序，避免隨意性，注意讓學(xué)生多交流，掌握學(xué)生的學(xué)習興趣和學(xué)習難點(diǎn)，切忌教師做報告式的演講。

　　筆者教學(xué)實(shí)踐證明：采用多媒體教學(xué)法有利于提高學(xué)生對教學(xué)內容的興趣和注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性與創(chuàng )造性。

　　處理好這些教學(xué)細節問(wèn)題，可以收到事半功倍的教學(xué)效果。

　　3.典型案例教學(xué)法。

　　《遙感》是一門(mén)交叉性極強的學(xué)科，與其他學(xué)科關(guān)系比較密切，因而遙感應用時(shí)會(huì )存在不同類(lèi)型的錯誤。

　　筆者進(jìn)行教學(xué)講授時(shí)常以學(xué)生作業(yè)或論文中出現的錯誤為典型案例，可更有效地提高或鞏固學(xué)生對某一知識點(diǎn)的掌握。

　　比如基于TM影像利用歸一化植被指數NDVI監測作物葉面積指數LAI時(shí)，有三個(gè)學(xué)生通過(guò)TM3與TM2兩波段組合計算NDVI，還有一個(gè)學(xué)生直接將TM4與TM3兩波段之差作為NDVI值，這些問(wèn)題在于波段的選擇和組合是錯誤的，應該利用TM4與TM3這兩個(gè)波段進(jìn)行歸一化求算NDVI，說(shuō)明這些學(xué)生對NDVI基本知識的掌握不夠。

　　又如江蘇蘇中地區中弱筋小麥長(cháng)勢和籽粒蛋白質(zhì)含量遙感監測時(shí)，部分小麥樣本拔節期LAI值在5以上以及籽粒蛋白質(zhì)含量在18%以上，這些數據與小麥的物候期和籽粒品質(zhì)標準不符，說(shuō)明學(xué)生對小麥的生育期及其栽培技術(shù)掌握較少。

　　再如有一個(gè)學(xué)生對一個(gè)3×3的圖像窗口(124、126、127、120、150、125、115、119、113)經(jīng)過(guò)中位數濾波后得到該窗口中心像元值為120，這個(gè)問(wèn)題在于中位數濾波使用錯誤，應該采用中位數濾波將該窗口各像元值安排大小順序排列，從而確定該窗口經(jīng)過(guò)濾波后的中心像元為124，說(shuō)明學(xué)生對遙感圖像基本概念不理解。

　　在教學(xué)內容中應用部分典型案例，可提升學(xué)生對遙感概念與其他學(xué)科知識的理解和掌握能力，以及加強學(xué)生發(fā)現問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

　　4.理論聯(lián)系實(shí)際教學(xué)法。

　　《遙感》課程教學(xué)僅要求學(xué)生了解和掌握該課程的理論知識、國內外發(fā)展簡(jiǎn)史以及應用領(lǐng)域，這是遠遠不夠的，為切實(shí)幫助學(xué)生理解和掌握遙感技術(shù)，有必要讓學(xué)生參與科研項目，提高理論聯(lián)系實(shí)際的效果，增強學(xué)生解決問(wèn)題的能力，激勵學(xué)生對該課程學(xué)習的積極性。

　　比如筆者正在主持國家自然科學(xué)基金項目“不同株型作物氮素組分時(shí)空分布遙感監測機理研究”，從中分出一個(gè)子課題“玉米冠層氮素密度與遙感變量間的定量關(guān)系”，要求一部分學(xué)生參加并完成這個(gè)子課題，讓另一部分學(xué)生參與筆者正在執行的農業(yè)部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項子項目“中弱筋小麥調優(yōu)栽培信息化技術(shù)”具體研究工作。

　　通過(guò)實(shí)際參與項目研究，學(xué)生不僅能系統理解和掌握多源、多時(shí)相遙感數據的特點(diǎn)及其作用，而且直觀(guān)感受了遙感影像預處理方法和地物信息提取方法及其精度評價(jià)機制。

　　上機實(shí)驗課程的教學(xué)中，選用揚州及其學(xué)生熟悉的周邊地區影像數據提供給學(xué)生進(jìn)行上機操作。

　　例如利用覆蓋揚州、泰州和高郵地區的國產(chǎn)環(huán)境減災衛星HJ-CCD數據，當學(xué)生看到自己熟悉的區域時(shí)，能親身感受到遙感技術(shù)的實(shí)用性，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習遙感的積極性，筆者要求學(xué)生利用遙感圖像處理系統ENVI提取他們熟悉的一些地區，并選擇適宜方法對地物進(jìn)行分類(lèi)。

　　筆者教學(xué)實(shí)踐證明：這種教學(xué)方法，能培養學(xué)生對《遙感》課程學(xué)習的興趣和注意力，增強學(xué)生學(xué)習的積極性，加深學(xué)生對遙感概念的理解，開(kāi)拓學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的創(chuàng )新性思維。

　　二、總結

　　面向農科本科生基礎知識的實(shí)際情況，筆者以學(xué)生發(fā)展為本緊扣教學(xué)大綱開(kāi)展《遙感》課程教學(xué)，應用實(shí)例典型且較新。

　　結合遙感技術(shù)在農業(yè)領(lǐng)域中的應用，主要內容涵蓋了農業(yè)資源與農田環(huán)境監測、數字農作技術(shù)、精確農業(yè)、農情監測預報等主要應用領(lǐng)域。

　　針對農科本科生的特點(diǎn)，實(shí)際教學(xué)中依據理論聯(lián)系實(shí)際以及學(xué)以致用的總體原則，分別采用了四種教學(xué)方法，包括問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)法、多媒體教學(xué)法、典型案例教學(xué)法、理論聯(lián)系實(shí)際教學(xué)法，對每種教學(xué)方法都深入淺出地進(jìn)行分析，注重遙感基礎知識的應用，提高了教學(xué)效果，優(yōu)化了教學(xué)質(zhì)量。

　　近5年的教學(xué)實(shí)踐證明，采用該四種教學(xué)方法對農科本科生認真開(kāi)展《遙感》課程教學(xué)，能明顯促使農科本科生較好地理解和掌握遙感原理、相關(guān)概念與專(zhuān)業(yè)基礎技能，同時(shí)能進(jìn)一步增強農科本科生發(fā)現問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，適應當前高等教育中新型農科人才培養的要求。

　　參考文獻：

　　[1]楊邦杰.農情遙感監測[M].北京：中國農業(yè)出版社，2005.

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