本科生《遙感》課程教學方法
農科本科生遙感課程教學目的、教材及教養內容【1】
[論文癥結詞]遙感 農科本科生 教學目標 教材 教學內容
[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，本文明白了遙感課程教學目標，通過剖析當前遙感教材的優毛病斷定了相宜教材，根據實踐接洽實際以及學以至用的準則提出了以應用為目標的主要教學內容。
遙感就是對地球名義的地學進程及特點進行物理量丈量，并以數字量的情勢客觀地收集、記載、傳輸、處置和重現這一信息的迷信技術，是古代空間信息科學的主要組成局部[1]，波及到空間、電子、光學、盤算機跟生物學、地學等學科領域，特殊是在資源監測、環境治理、寰球變更、動態監測等中運用十分廣泛，顯示其優勝性。
目前已普遍利用于農業、林業、地質、地輿、水文、大陸、景象、環境等范疇，已施展重大作用。
農業遙感即為將現代遙感技巧與農業科學相結合，而應用于農業出產領域的一門新興前沿技術，在當今遙感領域中最為活潑，也是迄今遙感應用最勝利的領域之一，始終受相干科研機構、高級院校以及政府的踴躍關注。
其中與農業學科領域關聯親密的應用重要有：泥土考察，水分監測，草原調查、估產及監測，農學中的作物長勢監測、養分診斷與作物估產，植保中的病蟲害監測，農業氣候中的農業氣象研究與監測，農業生態中的環境維護和魚情水產研討等[2]。
隨同我國農業信息化過程的疾速提升，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，很多本科專業，對遙感技術都提出了很高的要求[3]，因而，為適應農業現代化和信息化的請求，必需進一步增強遙感課程教學以及晉升學生遙感技術應用程度。
基于此，依據筆者近5年的遙感課程教學實際，本文聯合農科本科生的實際特色制訂遙感課程教學目標、抉擇合適教材以及調劑教學內容。
一、教養目的
通過本課程的教學，使農科本科生懂得農業遙感的基本理論、基礎常識、研究現狀及農業遙感技術發展趨勢與應用，了解電磁輻射與電磁波譜的相關知識，學習地物波譜的測定辦法，意識地物反射光譜的響應法則，學習繪制地物反射光譜曲線的方法，掌握慣例的遙感儀器和軟件的操作方法，懂得遙感技術農學機理，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遙感的基本方法和基本技能，重視培養農科本科生的實際操作和應用才能。
二、適宜教材
依據農科特點和遙感在農業領域中的應用現狀，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]，這部教材的特點是內容豐盛，涉及技術原理較多、較深，對于農科本科生而言，技術原理顯得過深、有些內容較為陳腐，尤其應用案例。
《植被與生態遙感》[4]教材內容體系，編排合理，理論分析深刻、學術價值較高，但有關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，試驗內容簡略而易發展，但良多應用案例比較陳舊，不能滿意當今新型農科本科生人才需求。
21世紀高等院校教材《遙感技術導論》[6]內容系統，理論構架完全，概念清晰易懂，技術注解具體，但對農業應用涉及較少，所選應用案例也較老化。
《農業定量遙感基本與應用》[7]是一本系統論述農業遙感新應用的專著，可作為農科本科生教學的參考書，但因為技術理論基礎系統不完整、內容因著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選擇《遙感技術導論》作為教材，講解較新遙感農業應用案例時選擇《農業定量遙感基礎與應用》作為教材，這樣可有效地進步學生的遙感理論和實踐應用水平，以適應新型農科人才培養的要求。
三、教學內容
科學地取舍教學內容，優化教學內容，合理教學調配，是《遙感導論》教學的要害環節[8]。
主要內容為遙感的基礎概念、類型、特點、發展概況與在不同應用領域中所發揮的作用、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、遙感在農業領域的應用等。
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)，重點說明該內容所涉及到的一些術語或概念，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，該內容要配套開展光譜測定儀的應用及光譜數據處理操作方法等光譜實驗。
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以及四種分辨率(光譜分辨率、空間分辯率、時光辨別率和輻射分辨率)間的關系。
遙感圖像處理主要講解光學原理(亮度對照、色彩對比、顏色性質、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，該內容要配套開展輻射校正、多少何校正、拼接、鑲嵌、掩膜、融會、link等上機操作性實驗。
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和非監視分類及其誤差和精度評估、專題圖制造等。
遙感在農業領域的應用主要講解植被遙感、土壤遙感、水體遙感等。
四、結語
遙感技術是20世紀60年代崛起的一種從遠間隔不實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，是現代空間信息科學的主要組成部門，涉及到多種學科領域，它的功效和價值引起了許多學科的關注。
近5年，面向農科本科生基礎知識的實際情形，筆者以學生發展為本緊扣教學綱要開展遙感課程教學，教學目標制定明確，教材選用適宜，教學內容豐碩，覆蓋面廣，應用實例典型且較新。
結合遙感技術在農業領域中的應用，主要內容涵蓋了農業資源與農田環境監測、數字農作技術、準確農業、農情監測預告等主要應用領域，集中體現遙感可視為農業資源應用的“好管家”、農田管理的“好幫手”、農情監測的“千里眼”等重要作用。
課程教學目標定位合理，重點凸起，合乎農科本科生實際，適應當前新型農科人才發展的需求。
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。
教學內容本著理論聯系實際以及學致使用的總體原則進行系統講解，概念講解透辟，有顯明的重點和難點，遙感圖像解譯方式適應當前農業應用需求，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年教學實踐證明，針對農科本科生的特點，本文該課程的教學目標、教材和教學內容是公道的，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》課程教學方法【2】
摘要：針對農科本科生的特點，依據理論聯系實際以及學以致用的原則，本文對問題啟發式教學法、多媒體教學法、典型案例教學法和理論聯系實際教學法進行了初探。
教學實踐證明，該課程教學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、相關概念與專業基礎技能，而且能進一步增強學生發現問題和解決問題的能力，適應當前高等教育中新型農科人才培養的要求。
關鍵詞：遙感;農科本科生;課程;教學方法
遙感技術是20世紀60年代興起的一種從遠距離不實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，是現代空間信息科學的主要組成部分[1]，它的功能和價值引起了許多學科的關注。
伴隨我國農業現代化和信息化進程的快速提升，《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、農業氣象與資源以及與精準農業有關的本科專業，對遙感技術都提出了很高的要求[2]，因此，為適應農業現代化和信息化的要求，進一步加強《遙感》課程教學，提升農科本科生遙感應用技能，是當前的首要任務。
教學內容確定后，如何使其在授課過程中能被不同特點、不同專業背景的學生接受，關鍵在于教學方法。
因此依據學生的特點和專業背景選擇合適的教學方法是完成教學任務，提高教學質量的關鍵環節。
根據筆者近5年的《遙感》課程教學實踐，本文結合農科本科生的特點更新了《遙感》課程教學方法。
一、教學方法
1.問題啟發式教學法。
相對傳統“填鴨式”教學，問題啟發式教學法更能培養學生的創新思維和發散思維，是一種提高教學效果和教學質量的有效方法[3]。
教學中，結合農科本科生的特點，設置問題情境，提出“問題――討論”的教學模式，依據教學內容首先提出所要解決的問題，然后讓學生獨立思考，培養學生的悟性，啟發學生找到解決問題的答案，比如筆者講授作物葉片氮含量的遙感定量表達時，首先提出“遙感光譜變量能否反演作物農學參數”，然后講解遙感變量與農學參數耦合過程，最后讓學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系，從而實現遙感的定量分析。
通過設置問題，由教師啟發構思解決方法，最后要求學生自主實踐，不僅使學生理解遙感的特點、功能，而且對于遙感與農學耦合方法也有了較好掌握。
這種層次漸進的問題啟發式教學方法，一是增強了學生對該課程的了解，二是促進了學生學習本專業的積極性。
2.多媒體教學法。
對于農科本科生而言，學習遙感的目的就是能利用遙感技術，掌握遙感影像的解譯方法，獲取有關農田的空間信息，進而實現農情遙感監測。
遙感圖像教學中，借助多媒體平臺展示遙感圖像，主要目的是增強學生對遙感圖像的直觀認識，利于圖像信息解譯，否則學生會感到空洞、虛幻，不利于激發學生對該課程學習的積極性。
使用多媒體教學法需要注意課件制作要美觀精良，注意理論的精講，以避免單一的讓學生自己觀看，注意演示內容要緊密配合教材順序，避免隨意性，注意讓學生多交流，掌握學生的學習興趣和學習難點，切忌教師做報告式的演講。
筆者教學實踐證明：采用多媒體教學法有利于提高學生對教學內容的興趣和注意力，激發學生的學習積極性與創造性。
處理好這些教學細節問題，可以收到事半功倍的教學效果。
3.典型案例教學法。
《遙感》是一門交叉性極強的學科，與其他學科關系比較密切，因而遙感應用時會存在不同類型的錯誤。
筆者進行教學講授時常以學生作業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生對某一知識點的掌握。
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，有三個學生通過TM3與TM2兩波段組合計算NDVI，還有一個學生直接將TM4與TM3兩波段之差作為NDVI值，這些問題在于波段的選擇和組合是錯誤的，應該利用TM4與TM3這兩個波段進行歸一化求算NDVI，說明這些學生對NDVI基本知識的掌握不夠。
又如江蘇蘇中地區中弱筋小麥長勢和籽粒蛋白質含量遙感監測時，部分小麥樣本拔節期LAI值在5以上以及籽粒蛋白質含量在18%以上，這些數據與小麥的物候期和籽粒品質標準不符，說明學生對小麥的生育期及其栽培技術掌握較少。
再如有一個學生對一個3×3的圖像窗口(124、126、127、120、150、125、115、119、113)經過中位數濾波后得到該窗口中心像元值為120，這個問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，從而確定該窗口經過濾波后的中心像元為124，說明學生對遙感圖像基本概念不理解。
在教學內容中應用部分典型案例，可提升學生對遙感概念與其他學科知識的理解和掌握能力，以及加強學生發現問題和解決問題的能力。
4.理論聯系實際教學法。
《遙感》課程教學僅要求學生了解和掌握該課程的理論知識、國內外發展簡史以及應用領域，這是遠遠不夠的，為切實幫助學生理解和掌握遙感技術，有必要讓學生參與科研項目，提高理論聯系實際的效果，增強學生解決問題的能力，激勵學生對該課程學習的積極性。
比如筆者正在主持國家自然科學基金項目“不同株型作物氮素組分時空分布遙感監測機理研究”，從中分出一個子課題“玉米冠層氮素密度與遙感變量間的定量關系”，要求一部分學生參加并完成這個子課題，讓另一部分學生參與筆者正在執行的農業部公益性行業科研專項子項目“中弱筋小麥調優栽培信息化技術”具體研究工作。
通過實際參與項目研究，學生不僅能系統理解和掌握多源、多時相遙感數據的特點及其作用，而且直觀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機制。
上機實驗課程的教學中，選用揚州及其學生熟悉的周邊地區影像數據提供給學生進行上機操作。
例如利用覆蓋揚州、泰州和高郵地區的國產環境減災衛星HJ-CCD數據，當學生看到自己熟悉的區域時，能親身感受到遙感技術的實用性，從而激發學生學習遙感的積極性，筆者要求學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行分類。
筆者教學實踐證明：這種教學方法，能培養學生對《遙感》課程學習的興趣和注意力，增強學生學習的積極性，加深學生對遙感概念的理解，開拓學生解決實際問題的創新性思維。
二、總結
面向農科本科生基礎知識的實際情況，筆者以學生發展為本緊扣教學大綱開展《遙感》課程教學，應用實例典型且較新。
結合遙感技術在農業領域中的應用，主要內容涵蓋了農業資源與農田環境監測、數字農作技術、精確農業、農情監測預報等主要應用領域。
針對農科本科生的特點，實際教學中依據理論聯系實際以及學以致用的總體原則，分別采用了四種教學方法，包括問題啟發式教學法、多媒體教學法、典型案例教學法、理論聯系實際教學法，對每種教學方法都深入淺出地進行分析，注重遙感基礎知識的應用，提高了教學效果，優化了教學質量。
近5年的教學實踐證明，采用該四種教學方法對農科本科生認真開展《遙感》課程教學，能明顯促使農科本科生較好地理解和掌握遙感原理、相關概念與專業基礎技能，同時能進一步增強農科本科生發現問題和解決問題的能力，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：中國農業出版社，2005.
[2]王鵬新，嚴泰來，張超，等.農業院校研究生遙感科學與技術系列課程建設初探[J].高等農業教育，2008，(6)：80-83.
[4]于冬梅.研究性學習在遙感教學中的應用[J].青島大學師范學院學報，2003，20(3)：68-711.
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