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1.遥感基础应用能力培养目前,蚌埠学院本科生毕业后从事本环境工程专业或攻读研究生的学生人数有增加的趋势,有必要进一步加强本科生应用能力的培养。“遥感原理与应用”课程的课堂实践教学使学生更好地理解和掌握遥感的基本概念、基本原理和基本方法,特别是熟悉遥感图像处理软件的基本操作,主要体现在强调学生对ENVI软件的熟练操作。为了便于学生学习操作ENVI软件,基础实验和综合实验都制作了电脑屏幕录像,方便学生参考学习。学生通过对蚌埠学院周边的野外实践,培养学生对不同地物光谱差异的正确认识。遥感课程基础应用的能力培养主要开展如下基础实验项目,
2.遥感技术对环境工程专业应用能力的培养环境工程专业的“GIS原理与应用”课程是先于“遥感原理与应用”课程开设的,在教学实践中遥感和GIS交叉应用,使学生在这个方面知识的掌握较为牢固。专业课程“环境监测”和“环境规划”与“遥感原理与应用”课程是同步开设的。“环境监测”和“环境规划”课程的课程设计可以与遥感课程的实验相结合。通过这些学科交叉的专业课程实践,培养学生综合应用遥感技术的能力,弥补课堂实习课时、综合性和应用性的不足,对巩固学生实践能力,激发他们的学习兴趣及解决具体专业问题的能力培养具有现实意义。遥感原理与应用课程对环境工程专业的应用能力培养主要通过开展如下实验项目进行知识巩固,
3.学生遥感技术应用能力分析环境工程专业的“遥感原理与应用”课程通过课程实践教学探索,课程的基础实验、专业综合应用性实验,学生参与的积极性有了一定的提高,情况如表3所示。从表3可以看出,学生选择遥感技术在专业综合方面的应用上,主要选择基础性、容易实现的实验项目,部分学生选择了具有一定复杂度的实验,还有部分同学以合作方式共同完成某一专业综合实验(评定成绩时是做主要工作的学生给予优秀成绩,参与了的同学给予良好成绩)。另外,年间毕业论文中涉及了遥感技术方面内容有了一定的提高,这主要取决于毕业论文的选题、内容和遥感技术的相关性。因此,遥感和GIS技术课程在环境工程专业学生培养中在应用能力方面还是有了一定的提高,但是很难定量评价,本文只做了定性评估。
二、结束语
关键词 教学环境 优化 遥感导论
中图分类号:G642
文献标识码:A
任何一门课程的教学活动都是在一定教学环境下进行的。在教学实践中,教学环境所包括的各种环境因素,无论有形的物质因素还是无形的心理因素,都对教学活动的目标、教学活动的过程和教学活动的结果施加着重要影响。①
21 世纪是一个创新层出不穷、知识龄期越来越短、获得信息和处理信息的手段越来越多、各种信息在人们生活中越来越重要的信息社会。②空间信息技术高速发展的今天,遥感技术作为地理科学研究领域和实际应用领域中不可替代的获取信息最先进技术手段。从而遥感课程教学改革及营造优良的教学环境对培养具有创新精神和实践能力的高素质人才具有至关重要的作用。因此,围绕着如何提高教学质量,营造良好教学环境研究也是十分必要的。对遥感技术课程教学环境的提升需要从物质到心理、外部条件到内部动因的全过程、全方位重新审视。也只有通过全方位深入研究教学环境对学生的遥感技术课程学习兴趣的影响,寻找创造和优化教学环境的途径,才能够达到培养高素质应用型人才的目标。
1 准确定位、明确方向
创新性人才培养是高等教育的核心,要想培养宽口径、厚基础、具有创新精神和实践能力的复合型高素质人才,就应仔细解读全国高校及本校的人才培养目标,分析生源、去向、社会需求等多方面的背景条件,找准自己的办学和发展定位,将人才培养目标的定位从传统大学本科教育的以学科知识理论的学习作为基本价值尺度的人才培养目标,转向以相关学科知识理论为依托,培养实用型、应用型人才的目标上。即人才培养活动的价值标准和直接要求要发生很大变化,由原来的单一性变成多元化,从理论知识、系统知识为主转变成实用性、应用性知识、技能为主的理念。
2 优化师资队伍
人才培养目标由可能转向现实的实质性活动是由教师和学生共同承担的。③而教师在培养人才过程中具有主导、坚固、骨干作用。④因此,教学队伍的整体水平、结构的合理性和发展的稳定性直接影响教学质量和学科发展。要引进年轻教师的同时,走出国内外院校进行培训、交流的方法提高师资力量,提高师资队伍的知识水平。从学科发展、培养人才的连续性角度注重学科专业梯队的完善,形成一支具有博士、硕士学位、由遥感专业教授、副教授、讲师组成的职称、学历、年龄、学术水平相对合理的师资队伍。并通过积极参加各种科学研究活动和对年轻教师的带、帮、传等途径提高队伍的教育、教学能力,为课程教学改革奠定良好的基础。
3 提升教学实验环境
教学软硬件环境对教学起着很重要的支撑作用,也对学生的技能培养起着关键的作用。⑤遥感实践的数据采集、输入、处理、分析到输出的整个过程对实验环境方面提出了四个方面的要求:硬件、软件、遥感数据和管理。加大投入,大大改善多媒体实验教学环境,满足学生一人一台高配置计算机是开展各专业遥感实验教学活动硬件要求。软件方面要拥有ERDAS、PCI、ENVI和ArcGIS、MapGIS、ArcViwe、Arcinfo、Mapinfo等专业软件,使学习的环境与研究环境一致,为培养实用型人才服务。遥感数据是遥感实践教学必备的基本资料,是教师教学的素材,学生学习实践的物质基础。可通过网上搜索、购买和与科研相结合具备不同空间分辨率的影像系列、同一地区不同时间分辨率和时间序列的影像系列、不同教学内容的典型影像系列等,满足各项教学内容和学生实践、研究的需求。管理上打破针对固定对象,在固定时间集中实习的教学管理模式,改为专业开放、时间开放、内容开放的开放式管理模式,给学生提供充足的时间、宽松的空间,提高学生学习的主动性。
4 健全教学效果评价机制
对教学效果的评价是整个教学设计中不可缺少的环节,是检验教学目标是否实现的重要手段。评价教学效果的形式有多种,每一种方式的考核各有特点,各有其适用的范围。为了保证遥感类技术课程的教学质量,必须加强对课堂教学、平时的复习与巩固、课上操练、课后思考等多个环节的监控,建立全面的教学效果评价机制。为了教学各环节的顺利进行和保证效率,开学第一节课就必须向学生讲清楚教学与学习全过程各环节的目的与要求、最终成绩评定的方法与比例,引起学生的重视和注意。实际考核中可采用如下方式:终成绩=课堂成绩?.5+实践成绩?.5;其中,课堂成绩=平时成绩?.3+期末考试?.7;实践成绩=实践过程?.3+实践报告或论文?.7。平时成绩又由出勤率、作业成绩构成。期末考试主要测试学生掌握基本概念、基础知识的程度;实践过程主要评价学生对实践操作的态度、掌握技术的熟练程度和完成任务的进度;实践报告或论文是指将实践操作的目的、过程、结果、结论等以报告形式或论文形式提交的成果,反映学生对操作项目目的、过程的认识和分析问题、处理问题的综合能力。
5 激发教学动力
教师、学生是教学动力的载体,教师教的动力和学生学的动力的合力形成教学动力。⑥
教师是整个教学活动的设计者、发动者、执行者和管理者,维持活动的进行和发展。因而教师的教学目的、动力对教学活动具有指导性作用。不同教师的工作目的因其需求从最低层次的混一口饭的生存到被人尊重、自我实现的最高层次的差异而教学动力有也有弱有强。充分调动教师的教学动力要在发扬积极上进的优良传统的同时,从改善教学环境、鼓励和资助教学研究活动、明确目标、加强责任感等方法措施提高教师教学动力的层次,加强强度。
学生是学习活动的发动者和维持者,只有学生有意识有目的地从事学习活动,这种活动才能持续不断地进行和发展。学生的学习动力来自学生个体的兴趣、需要、态度、情绪情感、好奇心、自尊心、求知欲、性格、意志和动机等。学校、学院和相关任课教师应从学生入学第一天起通过入学教育、专业思想教育、道德信念、职业理想教育和学术讲座、师生座谈、参观教师们的科研成果,让学生适当参与研究项目等不同侧面、不同形式提高学生的学习积极性、主动性,使学生学习动力从对遥感课程的学习兴趣提升到在遥感课程学习过程中获得乐趣,进而发展成志趣这一更高层次。
教学动力不等于教的动力和学的动力的并集,而是两者的交集。教的动力和学的动力在教学过程中都向积极的方向相互影响、相互作用、相互转化才能够形成理想的教学动力。遥感教学过程中要充分利用遥感技术的先进性、实用性和操作性的特点和已取得的教师及学生遥感应用研究成果来调动学生的积极性,依据学生的实际情况设置恰当的诱因诱发学生的好奇心和求知欲,激发学生学习动机,引起学习行为。学生受激发后的学习动力的驱动,积极参与教学活动,专心听课,质疑问难,认真努力完成任务,额外撰写学术论文,这些又对教师的教学行为产生积极的影响,强化教师的工作动力,促使教师挖掘教学潜力,以更加积极的姿态传道、授业、解惑。
几年来,通过社会大环境到学校、学院、班级小环境,硬件环境到软件环境的改革与建设,我校遥感导论课程建设收到了良好的成效。教学实践结果表明文中所提的课程教学环境改革创新思路,对进一步推进遥感导论及其相关课程教学改革有一定指导意义和参考价值。
注释
① 田慧生.论教学环境[J].西北师范大学学报(社会科学版),1992.6:58-63.
② 钱乐祥,秦奋.GIS 专业教育的实践与再思考[C].首届地理信息系统专业教育研讨会论文集,2003.8:104-110.
③ 林兆其.高等教育学[M].贵州教育出版社,1995.
④ 李成良,顾美玲.大学教学理论与方法[M].贵州教育出版社,1995.
关键词 教学环境 优化 遥感导论
中图分类号:G642
文献标识码:A
任何一门课程的教学活动都是在一定教学环境下进行的。在教学实践中,教学环境所包括的各种环境因素,无论有形的物质因素还是无形的心理因素,都对教学活动的目标、教学活动的过程和教学活动的结果施加着重要影响。①
21 世纪是一个创新层出不穷、知识龄期越来越短、获得信息和处理信息的手段越来越多、各种信息在人们生活中越来越重要的信息社会。②空间信息技术高速发展的今天,遥感技术作为地理科学研究领域和实际应用领域中不可替代的获取信息最先进技术手段。从而遥感课程教学改革及营造优良的教学环境对培养具有创新精神和实践能力的高素质人才具有至关重要的作用。因此,围绕着如何提高教学质量,营造良好教学环境研究也是十分必要的。对遥感技术课程教学环境的提升需要从物质到心理、外部条件到内部动因的全过程、全方位重新审视。也只有通过全方位深入研究教学环境对学生的遥感技术课程学习兴趣的影响,寻找创造和优化教学环境的途径,才能够达到培养高素质应用型人才的目标。
1 准确定位、明确方向
创新性人才培养是高等教育的核心,要想培养宽口径、厚基础、具有创新精神和实践能力的复合型高素质人才,就应仔细解读全国高校及本校的人才培养目标,分析生源、去向、社会需求等多方面的背景条件,找准自己的办学和发展定位,将人才培养目标的定位从传统大学本科教育的以学科知识理论的学习作为基本价值尺度的人才培养目标,转向以相关学科知识理论为依托,培养实用型、应用型人才的目标上。即人才培养活动的价值标准和直接要求要发生很大变化,由原来的单一性变成多元化,从理论知识、系统知识为主转变成实用性、应用性知识、技能为主的理念。
2 优化师资队伍
人才培养目标由可能转向现实的实质性活动是由教师和学生共同承担的。③而教师在培养人才过程中具有主导、坚固、骨干作用。④因此,教学队伍的整体水平、结构的合理性和发展的稳定性直接影响教学质量和学科发展。要引进年轻教师的同时,走出国内外院校进行培训、交流的方法提高师资力量,提高师资队伍的知识水平。从学科发展、培养人才的连续性角度注重学科专业梯队的完善,形成一支具有博士、硕士学位、由遥感专业教授、副教授、讲师组成的职称、学历、年龄、学术水平相对合理的师资队伍。并通过积极参加各种科学研究活动和对年轻教师的带、帮、传等途径提高队伍的教育、教学能力,为课程教学改革奠定良好的基础。
3 提升教学实验环境
教学软硬件环境对教学起着很重要的支撑作用,也对学生的技能培养起着关键的作用。⑤遥感实践的数据采集、输入、处理、分析到输出的整个过程对实验环境方面提出了四个方面的要求:硬件、软件、遥感数据和管理。加大投入,大大改善多媒体实验教学环境,满足学生一人一台高配置计算机是开展各专业遥感实验教学活动硬件要求。软件方面要拥有ERDAS、PCI、ENVI和ArcGIS、MapGIS、ArcViwe、Arcinfo、Mapinfo等专业软件,使学习的环境与研究环境一致,为培养实用型人才服务。遥感数据是遥感实践教学必备的基本资料,是教师教学的素材,学生学习实践的物质基础。可通过网上搜索、购买和与科研相结合具备不同空间分辨率的影像系列、同一地区不同时间分辨率和时间序列的影像系列、不同教学内容的典型影像系列等,满足各项教学内容和学生实践、研究的需求。管理上打破针对固定对象,在固定时间集中实习的教学管理模式,改为专业开放、时间开放、内容开放的开放式管理模式,给学生提供充足的时间、宽松的空间,提高学生学习的主动性。
4 健全教学效果评价机制
对教学效果的评价是整个教学设计中不可缺少的环节,是检验教学目标是否实现的重要手段。评价教学效果的形式有多种,每一种方式的考核各有特点,各有其适用的范围。为了保证遥感类技术课程的教学质量,必须加强对课堂教学、平时的复习与巩固、课上操练、课后思考等多个环节的监控,建立全面的教学效果评价机制。为了教学各环节的顺利进行和保证效率,开学第一节课就必须向学生讲清楚教学与学习全过程各环节的目的与要求、最终成绩评定的方法与比例,引起学生的重视和注意。实际考核中可采用如下方式:终成绩=课堂成绩�?.5+实践成绩�?.5;其中,课堂成绩=平时成绩�?.3+期末考试�?.7;实践成绩=实践过程�?.3+实践报告或论文�?.7。平时成绩又由出勤率、作业成绩构成。期末考试主要测试学生掌握基本概念、基础知识的程度;实践过程主要评价学生对实践操作的态度、掌握技术的熟练程度和完成任务的进度;实践报告或论文是指将实践操作的目的、过程、结果、结论等以报告形式或论文形式提交的成果,反映学生对操作项目目的、过程的认识和分析问题、处理问题的综合能力。
5 激发教学动力
教师、学生是教学动力的载体,教师教的动力和学生学的动力的合力形成教学动力。⑥
教师是整个教学活动的设计者、发动者、执行者和管理者,维持活动的进行和发展。因而教师的教学目的、动力对教学活动具有指导性作用。不同教师的工作目的因其需求从最低层次的混一口饭的生存到被人尊重、自我实现的最高层次的差异而教学动力有也有弱有强。充分调动教师的教学动力要在发扬积极上进的优良传统的同时,从改善教学环境、鼓励和资助教学研究活动、明确目标、加强责任感等方法措施提高教师教学动力的层次,加强强度。
学生是学习活动的发动者和维持者,只有学生有意识有目的地从事学习活动,这种活动才能持续不断地进行和发展。学生的学习动力来自学生个体的兴趣、需要、态度、情绪情感、好奇心、自尊心、求知欲、性格、意志和动机等。学校、学院和相关任课教师应从学生入学第一天起通过入学教育、专业思想教育、道德信念、职业理想教育和学术讲座、师生座谈、参观教师们的科研成果,让学生适当参与研究项目等不同侧面、不同形式提高学生的学习积极性、主动性,使学生学习动力从对遥感课程的学习兴趣提升到在遥感课程学习过程中获得乐趣,进而发展成志趣这一更高层次。
教学动力不等于教的动力和学的动力的并集,而是两者的交集。教的动力和学的动力在教学过程中都向积极的方向相互影响、相互作用、相互转化才能够形成理想的教学动力。遥感教学过程中要充分利用遥感技术的先进性、实用性和操作性的特点和已取得的教师及学生遥感应用研究成果来调动学生的积极性,依据学生的实际情况设置恰当的诱因诱发学生的好奇心和求知欲,激发学生学习动机,引起学习行为。学生受激发后的学习动力的驱动,积极参与教学活动,专心听课,质疑问难,认真努力完成任务,额外撰写学术论文,这些又对教师的教学行为产生积极的影响,强化教师的工作动力,促使教师挖掘教学潜力,以更加积极的姿态传道、授业、解惑。
几年来,通过社会大环境到学校、学院、班级小环境,硬件环境到软件环境的改革与建设,我校遥感导论课程建设收到了良好的成效。教学实践结果表明文中所提的课程教学环境改革创新思路,对进一步推进遥感导论及其相关课程教学改革有一定指导意义和参考价值。
注释
① 田慧生.论教学环境[J].西北师范大学学报(社会科学版),1992.6:58-63.
② 钱乐祥,秦奋.GIS 专业教育的实践与再思考[C].首届地理信息系统专业教育研讨会论文集,2003.8:104-110.
③ 林兆其.高等教育学[M].贵州教育出版社,1995.
④ 李成良,顾美玲.大学教学理论与方法[M].贵州教育出版社,1995.
一、课程学分安排
本研究所选取的学校与地理科学专业的总学分和各模块的学分比例不完全相同,存在一定差异。在对各种不同类别的课程所占学分进行比较时,将各个学校的课程经过重新分类组合,主要有4类,即公共课程、专业课程、教育课程和实践课程,结果如表1。
[学分(比例)\&公共课程\&专业课程\&教育课程\&实践课程\&总学分\&北京师范大学\&44(27%)\&81(49%)\&10(10%)\&15(14%)\&166\&华东师范大学\&44(28%)\&74(47%)\&24(15%)\&16(10%)\&158\&东北师范大学\&51(33%)\&75(48%)\&25(16%)\&14(9%)\&155\&四川师范大学\&55(32%)\&73(43%)\&30(18%)\&12(7%)\&170\&湖南师范大学\&55(33%)\&79(48%)\&20(12%)\&12(7%)\&166\&徐州师范大学\&54(32%)\&78(45%)\&18(10%)\&22(13%)\&172\&长春师范学院\&60(34%)\&61.5(35%)\&21.5(12%)\&33(19%)\&176\&宁波大学\&50.5(30%)\&66.5(41%)\&33(20%)\&14(9%)\&164\&安庆师范学院\&57.5(31%)\&69(37%)\&24(12%)\&37.5(20%)\&188\&][表1][大学本科地理科学专业课程学分安排]
从表1可以看出,各学校的总学分存在一定的差异。大学本科地理科学专业所开设的课程中,专业课程所占比例最大,其次分别为公共课程、教育课程和实践课程。教育部重点高校――北师大、华东师大、东北师大这三所学校专业课程所占比例较大;教育课程也占有一定比例,均在10%~20%。宁波大学和东北师范大学的教育课程学分及其所占比例最大,这在一定程度上反映了这两所学校比较注重教师教育,教师教育课程开设得较多。
二、专业特色课程
在公共课程、专业课程、教育课程以及实践课程中,各学校的公共课程和实践课程基本相同,而专业课程和教育课程都有特色课程。研究所选取的各学校公共课程基本相同,大致包括政治、历史、数学、外语、体育、计算机;而实践课程则几乎完全一致,包括部门地理野外实习、综合自然地理野外实习、教育见习、教育实习、毕业论文。专业课程可以概括为“大同小异”,“大同”指这些学校都开设的专业课程,大致包括引入性课程和专业基础课程。引入性课程主要是《地理科学导论》。专业基础课程包括相关学科基础课程、部门地理课程、区域地理课程以及技术性课程。相关学科基础课程主要为物理、化学方面的课程。部门地理课程分为自然地理和人文地理两个方面,自然地理包括《地质学》、《土壤地理学》、《水文学》、《生物地理学》等,也包括环境方面的一些课程,如《环境科学导论》、《环境影响评价》等;人文地理包括《文化地理学》、《经济地理学》、《城市地理学》、《人口地理学》等;区域地理课程主要为《中国地理》、《世界地理》;技术性课程分为地图、地理信息系统、遥感方面的课程,如《测量与地图学》、《GIS概论与应用》、《遥感概论》等。专业课程中的“小异”主要是各个学校的专业拓展课程存在差异,这在一定程度上反映了学校地理科学专业的特色课程。如表2所示,北京师范大学的专业特色课程最多,主要集中在遥感方向。在乡土地理方面,北京师范大学有《乡土地理》,但湖南师范大学和徐州师范大学则有较为具体的乡土地理课程,分别为《湖南地理》和《江苏地理》。华东师范大学较为明显的专业特色课程主要是《河口与海岸》、《现代沉积学》、《环境考古》。笔者认为各所学校的专业特色课程一般与学校的优势专业方向以及该方向的教师有关。如北京师范大学地理科学专业李小文院士的研究方向为遥感;而华东师范大学有河口海岸研究所国家重点实验室以及研究该方向的陈吉余院士。另外,其余学校也有相应的专业特色课程,如湖南师范大学的《天体观测》和长春师范学院的《地球与宇宙》。
[学 校\&特 色 课 程\&北京师范大学\&《政治地理学》《交通地理学》《乡土地理》《GPS原理与应用》《地表水热平衡》《流域管理》《数字地面模型》《微波遥感》《遥感影像地学分析》《海洋遥感》《3S综合实习》\&华东师范大学\&《河口与海岸》《现代沉积学》《环境考古》《最新地理文献阅读》《软件工程与GIS设计》\&东北师范大学\&《湿地科学》《地理科学进展》\&四川师范大学\&《灾害学原理与减灾》\&湖南师范大学\&《天体观测》《城市气候学》《矿产资源学》《湖南地理》\&徐州师范大学\&《江苏地理》《海洋学》《工业地理学》\&长春师范学院\&《地球与宇宙》《可持续发展研究》\&宁波大学\&无\&安庆师范学院\&《地理调查研究方法》\&][地理科学专业特色课程][表2]
三、教师教育类课程
教师教育类课程是师范院校的特色课程,也是培养师范生职业能力以及职业意识的主要途径。从表3可以看出,所有学校均开设教育、心理和教育技术方面的教育基础课程。与地理专业相关的课程主要包括地理教学、地理教材、地理课程方面的课程,如《地理教学论》、《中学地理教学分析》、《地理新课程研究》等。各学校都有教师教育类的特色课程。如北京师范大学的《高中必修课程模块研究》、《高中选修课程模块研究》;华东师范大学的《管理学》、《国外地理教育》;东北师范大学开设的教师教育类课程较多,而且比较有特色,如《地理教育研究方法》、《地理直观教学》;长春师范学院的教育课程开设较为全面且独具特色,如《地理三板教学》、《中学地理活动设计》、《中学地理习题解答》、《中学地理教研论文写作》,笔者认为这对培养大学毕业后的地理教师有很大帮助;而安庆师范学院的《中学地理科技活动》是其它学校都没有开设的,值得借鉴。
(甘肃农业大学资源与环境学院,甘肃兰州730070)
摘要:大学研究型教学思想已成为重要的教学理念之一。本文针对课程特点和学生特征,以研究型教学思想为指导,在遥感数字图像处理课程中,强调开放意识、问题意识、探究意识和能力培养意识,建构了研究型教学模式,在实践中取得了较好的教学效果,能够激发学生学习和研究的兴趣,提高学生的动手、动脑能力。
关键词 :研究型教学;遥感数字图像处理;教学模式;建构
DOI:10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.04.024
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1671—1580(2015)04—0052—02
基金项目:甘肃省自然基金(编号145RJZA163);甘肃农业大学重点课程建设项目(遥感数字图像处理);甘肃农业大学教学研究项目“地理信息科学专业实践教学模式的改革与实践”资助。
收稿日期:2014—10—19
作者简介:吴静(1973— ),女,四川道孚人。甘肃农业大学资源与环境学院,副教授,博士,研究方向:遥感教学。
李纯斌(1972— ),男,湖北长阳人。甘肃农业大学资源与环境学院,副教授,博士,研究方向:3S技术与应用。
付彩菊(1981— ),女,甘肃定西人。甘肃农业大学资源与环境学院,讲师,硕士,研究方向:遥感教学。
闫培洁(1985— ),女,甘肃白银人。甘肃农业大学资源与环境学院,讲师,硕士,研究方向:遥感教学。
大学研究型教学以主体教育思想、素质教育思想、创新教育思想为理论指导,注重培养学生可持续发展的能力,如自主能力、创新能力、交往合作能力等,能够很好地体现现代大学教学的本质,[1]因此,研究型教学思想自美国在20世纪80年代提出以来,得到了包括中国在内的各国教育界的积极响应和发展,取得了瞩目的成就,成为高校推崇的教育理念之一。[2]
目前,我国高校的在校学生一般都是“90后”,他们在开放的网络环境中成长,通过网络获取信息的能力较强,更希望在学习中掌握主动权,[3][4][5]适合“以学生为主体、以教师为主导”的研究型教学模式。[6]
甘肃农业大学遥感数字图像处理重点课程建设项目以研究型教学思想为指导,进行了研究型教学模式建构的探索和实践,并取得了较好的效果。
大学研究型教学的基本特点包括:教学时空的开放性;教学主体的互促性;教学方法、手段的多样性、灵活性;教学过程的探索性;教学氛围的民主性;教学评价的综合性。基于上述理念,笔者结合学生的特点和课程特征,贯穿开放意识、问题意识、探究意识和能力培养意识,[7]在遥感数字图像处理课程教学实践中建构研究型教学模式。
一、开放意识
(一)教学时空开放
遥感图像资料是遥感处理的对象,如何根据需求获取合适的遥感图像是本课程的最基本技能,也是对学生首要的素质要求。然而,下载遥感图像耗时较长,而且必须通过网络下载,鉴于课堂学时不足,同时学院实验室机房没有开通互联网,所以,我们设计了一个课外实验:要求学生利用课余时间和网络资源,下载一景遥感图像(不限平台、传感器、时间、地点等);说明下载的过程,包括网站信息、数据查询条件设置、数据下载的方式等。通过这个实验,达到让学生掌握下载遥感图像的流程、了解相关网站的目的。由于该实验具有一定的挑战性,而且最后结果明确(是否下载到图像),学生克服各种阻力完成之后,会有一种成就感。此外,由于实验中没有限制平台、传感器、时间、地点,结果也不是全班统一的,有的学生下载了学校所在城市的影像,有的下载了家乡的影像,有的下载了自己向往地点的影像,等等,体现了自己的独特性。通过教学时空的开放,达到了对实验条件扬长避短、充分调动学生积极性的效果。
(二)资源开放
1.网络资源。收集整理各种获取遥感图像资料的途径,让学生亲自去体验获取影像资料的过程,使其对不同平台、不同处理级别、不同价位、不同格式、不同内容的资料有直观认识,并熟悉网站资源和数据申请流程,及时跟进网站的更新进度,了解业界的最新动态。
2.文献资源。遥感图像处理具有一定的不确定性,而且处理方法多样,因此,在教学过程中,应为学生提供各种相关的期刊文献供其参考,让他们不仅自己会操作、与同学探讨处理过程和结果,还能看到相关专业领域的学者如何进行遥感图像处理研究。
(三)课程开放
遥感数字图像处理与遥感概论、遥感概论教学实习两门课程内容相关,但各有侧重。遥感概论侧重介绍遥感相关理论以及遥感图像处理方法及原理;遥感数字图像处理课程侧重处理的基本操作;遥感概论教学实习则是在具体给定项目中,在所学理论方法指导下,贯穿各种基本操作,实现项目目标。遥感数字图像处理每一次实验所培养的技能就像一颗颗打磨好的、散落的珍珠,遥感概论教学实习就像一条线,将每颗珍珠贯穿到一起,形成一条美丽的项链。三门课程相互衔接,前后呼应,学习、巩固、提高,不断提升学生对遥感学科的理解。
二、问题意识
以问题为导向,在实验设计中强调利用所学知识和技能解决实际问题,通过每个实验的设计以及不同实验之间的相互呼应体现问题意识。
(一)单个实验要求分两个层次
每一次实验对学生提出两个层次的要求,首先是要求其完成基本操作;在此基础上,提出任务要求,要求用基本操作解决具体问题,加深对操作的熟悉程度,同时要对此操作的目的和意义有进一步的思考和理解。
综合两个层次的练习,不仅能让学生学会操作,而且能够明白操作的目的和意义。
(二)各个实验互动呼应
如综合“实习一ERDAS视窗操作”和“实习六空间建模”设计一个习题,要求学生利用实习一的作业二的结果作为输入,运用实习六的操作完成对图像的分类。这样一方面可以加深学生对实习一的内容的理解,用更积极、深入的方式激活学生对前面所学实验的回忆;另一方面还能增强学习的趣味性,激发学生思考的积极性,达到了由实验六激活实验一的效果。
期中开设习题课,综合所学,提出思考题,引导学生想办法利用所掌握的操作技能,完成思考题,解决问题。
三、探究意识和能力培养意识
将课程与其他相关的专业学习活动联系起来,学研结合,培养学生的探究意识。指导学生参加学生科研训练项目(SRTP)、进行毕业设计与毕业论文研究,利用本课程中学到的技能和方法解决一些实际问题,完成图像的获取、预处理、增强处理、运算、得出结果和结论的全过程,并用论文的方式进行总结。鼓励学生参加国际、国内相关内容的比赛,按一定要求和规则完成相应任务。
一般来说,在SRTP、毕业设计和各种比赛中,学生们需要解决的问题比课堂上要多,包括数据的下载、数据的格式、数据的运算、各种不同来源数据之间的协同等,或者是海量数据的处理等各种问题。在解决问题的过程中,往往要求学生查阅大量文献或者需要在课程教学所用到的平台或相关软件平台的基础上进行二次开发,达到按需处理数据的目的。这个过程非常锻炼学生,能使学生在心理素质的培养、学识的积累、处理问题的能力培养等方面获益良多。
综上所述,只要根据课程特点采用研究型教学模式,将双主体意识、开放意识、问题意识、能力培养意识和探究意识贯穿于教学之中,挖掘学生学习的积极性,就能够使他们学得轻松、快乐。
[
参考文献]
[1]罗秋明,梁美华,易斌.大学研究型教学理论、方法与模式[M].徐州:中国矿业大学出版社,2005.
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[5]邹统钎,黄琳琳.网络时代“90后”特点及教学模式创新研究——从北京第二外国语学院旅游管理专业教学实践谈起[J].中国大学教学,2014(1).
岁末年初,我们来到中国科学院遥感与数字地球研究所采访陈富龙,走进了他在遥感技术领域的探索历程。
青春熠熠辉
2011年,亚洲遥感协会为陈富龙颁发了“村井俊治奖――年度亚洲遥感学会最佳青年论文奖”。这在别人眼里光芒四射、让人惊叹的荣誉,在陈富龙的叙述中却如云淡风轻般平常,若不是我们有意提起,他似乎早已将之忘诸脑后。
“之所以获奖,在我看来归属于两大原因:一是因为我的选题比较有意义――用微波遥感技术解释冰川变化与全球变暖之间规律的关系,获得了一些定量的分析结果,该选题得到了评委们的青睐。二是我的工作做得还算细致,不仅在理论上做出了创新,还通过实地考察进行了科学验证。”
诚然,一个年青科学家对理想的执着与追求本不是为了所谓的奖项,因为科研之路意味着枯燥与乏味,意味着日复一日的实验与攻坚,意味着淡漠名利,甘于寂寞。每当谈起当初为何会选择走上遥感技术研究的专业道路,陈富龙回忆说,一切都是顺其自然的结果。
在1999年的秋天,陈富龙顺利走进了武汉大学遥感信息工程学院的殿堂,珞珈山下的四年,是他人生中的一段美好时光。随着专业课程的开启,陈富龙对遥感这种新型、实用性技术的兴趣日渐浓厚。他说,接触的时间越久,掌握的理论越多,他越发现,遥感是一门应用面很广的科学,它不仅涉及到全球变化和地球系统科学方面的研究,在资源环境和其他领域也有着广泛的应用。
遥感研究的广阔前景让陈富龙更加扎实深入地将自己的研究开展下去。在拿到本科毕业证书之后,陈富龙又报考了中国科学院遥感应用研究所,开始了硕博连读的学习。对于他来说,研究生阶段的学习才是开启探索生活的真正起点。
然而,在一个地方待久了,总想去外面的世界看一看,想去世界上最好的学校、最好的课题组进一步深造、丰富一下自己的理论知识。抱着这样的信念,2008年7月,陈富龙得到了去香港深造的机会。在香港中文大学三年博士后研究员科研生涯的磨砺中,他曾多次带领项目团队,成功完成课题项目工作,并于2011年7月博士后出站,在香港中文大学担任副研究员,开始了在雷达干涉与时序数据分析等方向的研究工作。
“在香港,我参与了香港中文大学DG项目、香港研究资助局RGC项目以及香港创新署ITF基金等项目,主要做的是雷达干涉地表沉降监测与分析研究,尤其关注了珠三角城市群地表下陷与滑坡泥石流等地质灾害。2010年,我所在的团队提出了大型人工线状地物空间技术监测的理念,并组织召开了首届大型国际研讨会,我们倡导把空间遥感技术应用于大型人工线状地物监测保护与智能管理。”
香港海外科研经历,陈富龙认为它对自己的人格素养及求学笃实的科研态度起到了很好的塑造作用,而今回到内地工作,完成了从求学人到治学人的角色转换,对他而言是一个新的开始,更是一个全新的挑战。
其实,在遥感与测绘方向历经磨炼的陈富龙,早已是这一领域的一颗“新星”,他具备扎实的学术能力,曾在重要学术期刊上40余篇(其中以Remote Sensing of Environment代表SCI论文10余篇),完成专著撰写1部,组织国际研讨会3项,参加国内外学术会议并做专题报告10余次,ADSAR 2011获最佳论文奖,ACRS 2011获Shunji Murai Award(亚洲遥感学会最佳青年论文奖), 受邀参与SCI学术期刊和国际研讨会论文审稿20余次,获得国家专利和软件著作权共2项。他还擅长技术沟通和科研交流,曾赴美国USGS、意大利CNR访问并作专题报告,能与国内外专家畅谈,曾同武汉大学、中国测绘科学研究院、中国科学院等兄弟单位进行项目合作。
为遥感考古尽一份力
十后,提出了文化强国的理念,中国科学院遥感与数字地球研究所所长郭华东院士顺势希望把遥感考古这个方向做实做强。遥感考古是一个很有潜力、新兴的学科方向,尽管我国早在十余年前就涉足了这一领域,并经过多年努力获得了系列阶段性成果,但仍缺乏科学方法论的指导,亟需开展以电磁波全谱段考古机理与响应为代表的基础研究,也就是在这样的背景之下,陈富龙作为高层次人才被该所引进,并寄予引领和发展遥感考古的厚望。
其实,通过遥感技术辅助考古并不是什么新鲜事。上世纪80年代国外就有所尝试,我国科学家也曾利用雷达卫星遥感技术揭示了被沙土掩埋的长城遗迹及隋唐大运河遗迹等。目前空间遥感技术应用于遗产监测与保护已引起国内外的高度重视。联合国教科文组织第34届世界遗产大会明确指出“随着遥感技术的持续进步,可利用该技术提供世界遗产地时序信息,以证实世界遗产所面临的威胁是否减轻或恶化”。
但对于将遥感技术应用于考古领域的现状,陈富龙所在的数字遗产研究室并不是特别满意,研究团队认为“在我国,遥感技术和考古基本上是‘两张皮’,各干各的,最多也就是搞考古的拿着遥感图像看一看,没有让两个学科真正的融合在一起”。陈富龙指出,目前考古科学研究范式正在经历嬗变,多学科交叉融合与创新也层出不穷,相关研究亟需向纵深方向发展。其次,“现有的海洋卫星、资源卫星都有对应的谱段对其进行监测,而遥感考古这个方向没有卫星,显而易见遥感考古研究目前散而杂,并没有形成一门健全的学科体系。”
基于遥感考古的重要性及其发展现状,陈富龙加入中国科学院遥感与数字地球研究所后竭尽全力希望为该学科的发展尽一份力。
“目前我的主要研究方向集中在雷达遥感考古、遥感地质灾害以及雷达遥感与冰川冻土三个方面。”方向清晰之后,陈富龙在遥感技术的创新之路上,以自己的严谨、勤奋以及对社会的责任不懈地攀登着、奋斗着,为遥感考古技术的进步贡献着自己的青春和智慧,也努力地诠释着一个年青科学家对理想的执着与追求。
雷达遥感考古
文化遗产是记录人类社会演化和进步的宝贵财富,受各国政府高度重视。近年来,人类活动加剧、全球变暖及重大自然灾害严重威胁着文化遗产地的安全和可持续发展,亟需各国政府采取切实措施,探索科学有效的方法对文化遗产进行监测、保护和管理。而雷达遥感具有全天候,全天时的工作能力、通过主动发射脉冲信号波,获取反映地物雷达后向散射的地物特征。雷达遥感极化和穿透特性有利于干沙区考古目标的探测与发现,其干涉特性有利于遗产目标及赋存环境变化监测与灾害分析。
基于雷达遥感技术的优越性,近期陈富龙参与了中意政府间的合作项目“基于对地观测的中意文化遗产地智能管理与试点应用研究”。项目通过对认知的提升、方法的创新和技术的开发,中意双方联合开展文化遗产地智能管理应用研究,以支持文化遗产地持续监测和完整性保护。项目主要关注中意双方遥感、地球物理和诊断工具在文化遗产科研中的交流和训练,进而实现优势互补和共同进步。令人欣喜的是,目前该项目已取得阶段性产出,包括通过了共建虚拟联合实验室的预案,以实现数据和成果共享等。
此外,在项目“基于雷达遥感的吴哥遗产地灾害监测与评估”中,陈富龙以中-高分辨率星载雷达为主要数据源,充分利用雷达遥感全天时、全天候和穿透等特性,研究基于强度及相干特性的吴哥遗产地洪水监测与评估方法,深入探索以SBAS为代表的大范围地表形变和以4D-InSAR为代表的遗产本体异常形变。以时序分析为切入口,研究吴哥遗产本体及周边赋存环境异常形变地质灾害发展趋势与演变规律;通过对洪灾信息统计分析、异常形变监测与诊断,为吴哥遗产地可持续化发展提供理论依据和技术支撑。
遥感地质灾害与冰川冻土
地质灾害日益严重,考虑到对突发性地质灾害抢灾救灾工作的时效性要求,应用遥感技术开展地质灾害监测极其必要,是当代高新技术发展的必然趋势。将雷达遥感用于地质灾害的监测也是陈富龙长期以来关注的科研方向之一。他以国家中长期科技发展规划为纲领,结合我国城市化进程和高速交通网迅猛发展,从探索雷达遥感理论方法出发,首次围绕大城市群地表沉降、大型轨道交通安全运营监测等前沿科学问题,引入永久散射体雷达干涉技术(PS-InSAR)开展高精度定量形变反演研究,在大范围地表沉降及交通网形变监测、滑坡体驱动力分析等方面获得了一系列显著成果,并获同行专家一致好评。
在这一领域,他典型的科研产出包括:利用微波遥感全天时、全天候的优势,对多云多雨香港地区潜在滑坡实施遥感监测,并完成驱动力分析和地学解释,研究成果可用于大型遗产地周边不稳定地表探测、识别与评估;结合我国大城市圈发展规划,首次尝试使用永久散射体干涉技术开展大范围城市群地表沉降和驱动力分析研究,以珠江三角洲为例获得了令人鼓舞的阶段性成果;结合极化和相干信息,以上海为试验区反演获取高密度地表形变场并完成驱动力分析;针对市政工程建设,采用雷达干涉技术,获取广州地铁5/6线施工现场地表形变信息,为施工建设提供智力支持,积极探索雷达干涉技术在大型人工线状地物(以高铁、高速公路等轨道交通网为代表)形变监测方法等研究。
雷达遥感与冰川冻土
随着人类开发大自然的加剧,全球变化(包括全球变暖、臭氧层破坏、森林锐减、物种灭绝、资源短缺)已经成为国内外社会关注焦点,并将对人类生存和社会可持续发展产生长远影响。冻土作为冰冻圈中全球变暖响应敏感因子,其演化模式不仅可用于分析、预测变暖趋势,且同区域乃至全球水环境、碳循环、生态、农业和地表景观息息相关。鉴于其重要性,冻土科学已发展成为地球系统科学的热点问题。应对冻土演变与人类活动复杂的交互响应,在我国深化西部和边远地区资源大开发背景下,如何掌握我国冻土时空分布规律,建立冻土演化与区域气候、环境耦合机制,评价冻土退化对大型基建工程的影响已成为制约区域可持续发展的关键科学问题之一。
[关键词]遥感 教学改革 教学内容 教学方式 实践教学 慕课
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)10-0108-02
遥感是20世纪70年展起来的空间对地观测技术,已在土地管理、城乡规划、农业、林业、环境监测、水文气象、地质地理等方面得到了广泛应用。[1] [2]近年来遥感技术的长足发展使得社会对遥感人才的需求量和专业素质的要求日益提升。目前国内已有170余所高校设置了遥感类本科课程[3],其中“遥感原理与应用”已成为地学及测绘专业的核心课程之一。笔者结合地理信息科学专业“遥感原理与应用”多年的教学实践对教学内容、方法及实践环节的改革进行初步探讨。
一、现阶段教学中存在的问题
纵观目前高校的遥感基础课程教学,主要存在以下几点问题:(1)教学内容陈旧,仅注重基础性和理论性,对实际应用和学术前沿关注不够;(2)教学方法有待改进,“满堂灌”的授课方式只注重“教”而轻视了“学”,学生缺乏学习兴趣,教学效果不佳;(3)实验环节薄弱,学生得不到充分训练,基本技能和综合素质有待提高。这些问题在“遥感原理与应用”课程中也同样存在。
二、改革措施
(一)在教学内容安排上兼顾基础性和前沿性
目前,有关遥感基础知识或基本技能方面的教材很多,其中以《遥感导论》(梅安新主编)、《遥感概论》(彭望f主编)、《遥感数字图像处理教程》(韦玉春主编)和《遥感应用分析原理与方法》(赵英时主编)等教材的应用较为普遍。各种教材内容和重点不一,因此根据教学目的和学生实际,选择适合的教材和教法尤为重要。笔者选择《遥感导论》作为主教材,以《遥感数字图像处理教程》为辅助教材,从中选取部分内容进行重新组合和梳理,安排了如下的教学内容:1.遥感基础知识,包括遥感基本概念、传感器、遥感类型、电磁辐射基础; 2.遥感图像处理,包括遥感大气校正、几何校正、影像裁剪、影像增强、影像分类;3.遥感信息提取,包括常用植被指数、一阶和二阶纹理参数的提取,以及基于提取的遥感指标进行植被覆盖度、植被叶面积指数的定量估算;4.综合应用训练,包括使用常用遥感影像处理软件ENVI和ERDAS进行特定研究区土地利用类型的分类、植被结构参数的提取以及水体叶绿素含量的估算等。同时,遥感学科的发展日新月异,为了让学生及时了解遥感领域的最新发展动态,笔者在教案设计上注意引用一些国外优秀教材,如John A.Richards编写的Remote Sensing Digital Image Analysis、Canada Centre for Remote Sensing编写的Fundamentals of Remote Sensing等,并精选若干国内外学术文献,如《遥感学报》、《地理学报》、《Remote Sensing of Environment》等专业顶级期刊经典文献供学生课后阅读。实践证明,这一做法不仅能有效提升教学内容的现势性,也能激发学生进一步探索遥感领域的兴趣。
(二)教学方法上结合案例教学法,使学生变被动学习为主动学习
传统的教学方式以教授为主,往往只注重“教”而轻视了“学”。针对“遥感原理与应用”课程理论性强、内容抽象的特点,笔者尝试采用“互动式教学法”和“案例教学法”。在处理教学难点时,通过设计疑问,让学生分组讨论,笔者及时点评,改变了传统的教师“一言堂”的做法,强化师生互动。笔者根据学生的问题反馈进一步深入引导,有效化解了教学难度,并调动了学生的学习主动性。如辐射传输过程比较抽象,笔者在讲解时并非围绕教材上的公式推导,而是以日常生活中的拍相片为例,引导学生理解一张相片的质量受到哪些因素的影响。通过合理设问,或者让学生提问,可轻松解决教学难点,学生也反映很容易理解。在进行遥感软件应用教学时主要采用“案例教学法”。可选取一些具有代表性、典型性、实时性的案例进行讲解和分析,或者引导学生运用所学理论对案例进行分析和讨论,以加深和巩固理论知识并学会灵活运用,培养学生分析问题和解决问题能力。[4]例如,基于遥感影像的南方丘陵植被叶面积指数反演、林地水土保持植被三维绿量估算、南京市土地利用时空演变分析、南京市林地植被覆盖度信息提取及太湖叶绿素浓度适时监测等案例,都涉及多个理论知识点,学生从中加深对理论的认识,并自觉地在脑海中实现对知识的构建和对技术应用的了解。笔者发现,案例教学法从实际问题出发,通过一系列问题导向的推理或操作,巩固了诸多知识点,并让学生练习了相关的遥感技能。这一方法打破了教材中的知识体系分割,让学生在最终完成任务后体验到一种学习成就感,教学效果很好。
(三)优化实践教学体系以锤炼学生专业硬功夫
本科阶段“遥感原理与应用”课程中实践教学体系主要包括验证性实验、综合性实验和设计性实验三类。其中验证性实验主要是对基本原理和基本方法的验证,以帮助学生理解课程的基本知识和培养学生的基本技能。如典型地物光谱的测试、遥感影像投影转换、大气校正、几何校正、图像融合、图像的增强处理、遥感影像分类等,使学生初步掌握和熟悉常用遥感图像处理软件的运行环境、操作方法及其功能,提高学生动手能力。综合性实验则是将相关的实验内容有机结合,例如遥感反演林地叶面积指数的实验,基于区域SPOT影像,首先进行大气校正、几何校正等预处理,然后与野外实测的林地叶面积指数样方中心点的矢量图层叠加,建立基于点的感兴趣区,进而提取以实测点为中心,一定范围(如10m)缓冲区内的各波段反射率均值,计算几种植被指数,并用植被指数与实测叶面积指数建立关系模型,用该模型反演研究区林地叶面积指数。综合性实验通常可结合学生的毕业论文进行。设计性实验带有一定的研究性和探索性,一般由教师给定题目和要求,学生3-5人组成一个兴趣小组来共同完成。教师在实验方案的选取、专业文献的阅读等环节给予指导性意见,细节问题由学生把握。如要求学生利用ERDAS软件完成一幅1 / 5万的某市土地利用现状专题地图,教师布置这一任务,明确完成时间和要求,可放手让学生去做,学生有问题则及时解答。设计性实验给学生留有较大的自主空间,可培养学生的科研能力及团队合作精神,对于创新型和应用型人才培养十分必要。这三类实验由浅入深,有步骤地提升学生的遥感应用能力。笔者在实践教学初始阶段就给学生布置设计性、综合性实验任务,较之传统的“填鸭式”讲解,这样带着目标的研讨式学习更能有效激发学生的学习兴趣和潜力,能达到事半功倍的效果。
(四)迎接“慕课”时代,实现网络资源共享
“慕课(MOOCs)”发端于美国,是“大规模公开在线课程”的简称,具有规模大、无时空限制、开放性、可重复性、互动性、娱乐性等特点。[5]“慕课”是新近涌现出来的一种在线学习模式,是一种将分散的授课者和学习者通过某一个共同的话题联系起来的方法,上课的时间、地点不受限制,无论你身在何处,只需要一台电脑和网络联接即可享受到世界一流大学的一流课程。慕课尊崇创用共享协议,24小时全天开放,凡是想学习的,都可以随时随地进来,因此受众非常广泛。[6]“慕课”不同于以往的网络公开课,其视频课程被切割成数分钟甚至更小的“微课程”,不在“大而全”,而在“小而精”,为新媒体迅速而广泛的传播提供了便利。“慕课”启发了网络时代全新的教学模式――线上(课外)学习与线下(课堂内)探究相结合的“混合教学”模式。“慕课”平台有望整合全球的教学资源并共享之,教师甚至可以自行开发类似于“慕课”的小视频,主要侧重理论知识的传授。“慕课”视频可代替课堂讲授,其明显的优势就是“可重复性”,所有的课程都可以重复学习,学生可根据自己的学习进度选择回放或快进。“慕课”的核心在于“学”,强调以“学”为本的教学价值取向。[7]“慕课”正在全球引发一场“学习的革命”,也激起了专业教学领域广泛的讨论。处于教学一线的教师们应把握时机,顺应时代潮流,充分利用“慕课”平台,开发建设高质量在线课程,最大限度地分享全球优质教学资源,为“遥感原理与应用”课程教学模式的创新注入新的活力。
三、结语
遥感是一门技术更新很快的应用型学科,对人才数量和质量的需求都不断上升。高校遥感教学也应适应本专业的快速发展及社会需求,培养出创新能力强、综合素质高的应用型人才。本文结合笔者的专业教学实际从教学内容、教学方法及实践应用等环节对“遥感原理与应用”课程的改革进行了探索,提出兼顾教学内容的基础性和前沿性、采用案例教学法和互动式教学、优化实践教学体系、迎接“慕课”时代等教学改革措施,对于优化遥感课程教学模式、激发学生专业学习兴趣并全方位锻炼学生综合素养具有积极意义。
[ 注 释 ]
[1] 梅安新,彭望录,秦其明,等.遥感导论[M].北京:高等教育出版社,2001.
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关键词:土地资源管理;教学改革;教学效果
近年来为了适应我国经济社会的发展形式,国家对土地制度进行了针对性的改革和完善,国土资源部陆续制定和执行了数十部技术规程、条例、法规与政策,以持续地增强自身的土地管理能力。为了有效地满足土地资源管理的发展形势,应该持续地调整和优化土地资源管理的相关教学内容,更新教学方法,稳步增加教学效果。
1整合教学内容,完善课程体系
要按照“促进全面发展、拓宽知识领域,适应发展形势”的专业课程改革思路。在保持专业优势的前提下,强化工程管理、经济学、资源科学、管理学等多个基础学科的内容整合。而且要结合经济社会对人才需求的重大变化,持续地开设新的专业课程,添加房地产策划与土地整理工程等新的专题内容。要持续拓展同学们的知识视野,增加就业率,不断丰富选修课程,提供更合理的授课内容,设计选修教学模块。比如土地信息技术模块涵盖了全球定位系统,地理信息系统,遥感与摄影测量等多门选修课;房地产模块重点涵盖了工程概预算、建筑学概论、房地产管理与经营等选修课。如此以来可以兼顾同学们的学习兴趣,确保专业知识和高素质人才的实际需要,扩大同学们的知识面,适应经济社会的发展需要。
2改革教学方法和策略
应该将传统教学与多媒体教学的优点密切结合起来,多媒体能够提供丰富多彩的授课容量,可以直观地创新相关讲授内容,尽可能以通俗易懂的线路图、图片和用于展现相关内容。其次,要尽可能地实施与探索案例教学、启发式教学、讨论式教学等多种策略,将学生的主动学习、被动听课与教师的主导作用结合在一起,强化同学们的学习自觉性积极性。再次,要打造产学教研相融合的新型培养机制。在教学过程中,强化同学们掌握基础理论知识的力度。在实践过程中,为他们分配明确清晰的实习任务,增强他们的操作能力与动手实践意识,以更好地巩固和运用所学到的各种理论知识。在开展研究活动的过程中,应该让同学们尽可能地参与到这些项目中来,让他们综合性地认识、理解和运用理论知识,更好地投入到实践中,强化他们对所学知识的掌握与理解,持续增强他们的创新意识。
3强化师资队伍建设
为了更好地推动土地管理专业的课程建设和教学水平,要打造团结协作、爱岗敬业、水平高超、结构合理的学科教学队伍。培养高水平的学科带头人,要拥有稳定的研究方向,深厚的学术造诣,可以带动与团结学术梯队进行科研与教学。详细来讲,首先是用好选好自己的专业课程带头人;其次是为他们教师提供诸多形式的继续教育契机,以便他们持续地更新知识,吸收与了解最先进的科研成果;再次要为他们创造良好的条件,到相关企业、公司、部门定期挂职锻炼;第四,要聘请理论水平高超、实践能力较强的知名高校学者或者教授,担任本校的兼职教授,为教师定期开设学术讲座,增强他们的理论水平和实践教学能力。而且要强化专业选修课的教学研究,比如土地生态、不动产估价与地理信息系统等。
4强化学生实践技能的训练和培养
教师必须持续地丰富自身的理论知识,优化教学丰富,提升讲授技能,为同学们安排适当数量的实践课时,增加实践教学的力度。如一些高职院校业的实验课程或者专业实习较为丰富,涵盖了制图学基础、地籍测量、计算机技术、遥感技术、土地评价、土地利用规划、土地信息系统、土地资源、地质学以及地籍管理等。为有效地培养学生的实践技能,应该提高理论课和实验课的比例,如地质地貌、地籍测量分别达到了2.8∶1和5∶2;地图学基础与遥感概论都达到了3∶2;不动产估价为4∶1;土地利用规划为4∶1;土地信息系统为4∶2。加大建设实验基地与实验室的力度,之前的大部分实验工具都是模型、挂图、标本与手工实验。如今不少高职院校采购了相当多的电脑、多媒体、扫描仪与大型绘图机等多种实验器材,扩增了实验室面积。比如,本校与XX市城市规划局与国土资源局等,共同建设了针对性的实习实践基地;丰富了实践办学的指导策略,强化了横向联合的办学力度,增强了学生实践与理论相结合的能力。他们实验或者实习中增强了自己的实践能力、提问能力、思考能力以及再学习意识,可以更有效地把握和内化所学到的各种知识和理论,,逐步运用到未来的工作中,为实践辅以必要的理论指导和经验基础;教师在为学生提供实习实践指导的过程中,要注意破解学生存在的诸多问题,及时完善和补充相关知识,强化学生的技能训练。
5培养学生理论结合实践的能力
就理论+实验+实习课程的情况而言,要重视相应的实习、实验教学环节。比如“地质学”、“土地资源学”、“土地利用规划”等,都重视培养同学们的创新、自学、综合判断与独立思考能力。在讲授相关理论知识的同时,要组织同学们充分利用课外时间,开展针对性的课程调研活动,撰写学术论文或者实践性较强的课程应用型论文。通过撰写这些论文,稳步提升他们的写作能力,培养其调查能力,丰富他们的课程实践经历。综上所述,为了更好地适应土地资源管理领域的新发展态势,切实增强学生的创新实践能力,培养他们理论结合实际的意识,应该持续地更新教学内容,改善教学方法,形成更科学的课程知识结构,采取现代化的教学设备,更好地增强同学们的实践能力和创新意识。
参考文献:
遥感课程是许多高校地理信息系统和测量专业的必修课。教育部2001年4号文件《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》提出:本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。对高新技术领域的生物技术、信息技术等专业,以及为适应我国加入WTO后需要的金融、法律等专业,更要先行一步,力争3年内,外语教学课程达到所开课程的5%-10%。2005年1月,教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中再次提到“要提高双语教学课程的质量,继续扩大双语教学课程的数量,积极鼓励高等学校在本科教学领域开展国际交流与合作”。同时教育部文件又明确将双语教学列为高等院校本科教学质量的重要评估指标。如教育部理科基础学科人才培养基地评估,双语教学和使用国外原版教材成为重要的评估指标。
一、遥感课实施双语教学的必要性
1.适应经济全球化的需要
随着中国加入WTO,加速走向国际化、现代化的进程,我们与外界交流与合作进一步密切,作为国际通用语言的英语,便成为人们交流的工具和载体。精通汉语和汉语文化,又通晓外语和外国文化的双语人才,必将成为中国参与国际合作与竞争的开拓者。
2.技术人才培养的需要
遥感课程实行双语教学是指教师在教学中改变传统的单纯以汉语为载体的教学方式,将英语的口语讲授和汉语的补充解释运用在教学过程中,相互补充渗透,形成以英语讲授为主、汉语解释为辅的一种教学模式,这种教学模式不仅能全面提高学生外语的专业应用能力和综合索质,而且能够适应国际、国内专业人才培养目标的要求。
3.课程教学改革的需要
我国高校都开设有公共英语教学课程,并且对其重视程度也相当高,学生学习英语的积极性也很高。但是对许多学生学习英语来讲,只是为了获得英语水平证书,增加就业砝码,忽略了英语学习的真正目的,即学以致用。长期以来,高校专业课程几乎都是母语授课,专业课程的教学和学生外语素养的提高相分离。随着国际化进程的不断推进,许多英文版的教材、实用软件已经步入大学校园,尤其是像遥感课程,很多书籍、软件、国外的最新研究成果都是英文,学生的英语不好往往影响其学习及工作效率。开展双语教学可以很好地解决使用英语的问题,使学生将专业知识的掌握和外语素养的提高融为一体,重视学生使用外语工具应用专业知识进行交流的能力的培养,遥感课程教学改革势在必行。
二、遥感课双语教学中存在的主要问题
适应国际、国内形势,我校也积极鼓励开展双语教学。笔者于2006年承担城市遥感课程双语教学任务。结合自己
双语教学的体会,提出目前高校开展双语教学的一些问题。
1.教学目标模糊不清
根据调查,到目前为止,仍有相当一部分教学管理人员、甚至是教师,认为双语教学不过是多教会学生几个英文单词和专业术语,外加一些翻译方法,使学生能够把英文文献译成汉语,然后理解,就万事大吉了。简而言之,双语课似乎只是内容稍微专业一点的英语阅读课而已。这种认识上的偏差必然会带来实际操作过程中的失误,最终导致双语教学的实际效果背离我们的初衷。
2.缺乏具有双语教学能力的师资
双语教学的主要目的是以两种语言作为传递信息的工具向学生传道授业,让学生能兼用两种语言掌握遥感学科概念、理论和方法,并能进行思维和表达。目前一些高校,尤其是非重点院校的一些双语教学只是使用了外文教材而已,讲授、板书、作业、考试等全都使用中文;或者在实施双语教学的过程中只是列举一些专业英语词汇,将主要内容以标题的形式用英文列出,这种形式的双语教学可以视为双语教学的预备阶段。造成这一现象的原因,就在于缺乏合格的双语教师。
3.学生外语水平良莠不齐
在大学里,双语教学是建立在基础英语教学和学科专业英语教学之上的,学生的英语水平是决定双语教学成败的主要因素之一。由于学生英语功底不同,教师无法按照标准的双语授课模式进行。同时,原版教材固有的专业术语多、信息量大等特点要求学生课外必须花更多的时间来消化,这对英语水平不高或有惰性的学生而言是一项非常艰巨的任务。
4.缺乏合适的双语教学教材
双语教学必须使用英文原版的教材,没有原版教材,双语教学就成了无源之水,无本之木。但就目前而言,国内出版的原版教材相对比较缺乏且价格偏高,可选择的种类也有限,且在内容上还存在着一定的滞后性。同时有些原版遥感教材的专业术语多、信息量大,学生对首次双语课程就使用原版教材会产生畏惧心理,影响双语教学的正常开展。
三、促进遥感课双语教学改革的措施
1.鼓励双语教学的政策措施
双语教学对任课教师是一个挑战,教师需要花费很多时间和精力研究教材,编写教辅材料。这些工作对于没有留学背景的教师困难可能会更大。同样的课程,双语教学需要教师付出数倍的时间与精力,如用同样的时间充实研究写论文或出版专著可能更容易出成果,而很少有学校把双语教学和职称评定挂钩,于是有些教师即使具备双语教学能力也不愿付出精力尝试。因此,高校必须采取措施出台导向性政策扶持双语教学,为从事双语教学的教师积极创造条件。如定期或不定期派遣任课教师进修或出国培训相关课程;重视双语课的课程建设,把双语教学作为教改的重要组成部分;对采用英文教材、英语或双语授课教师给予资料费及工作量补贴。同时,将双语课程建设纳入学校精品课程建设规划,为各院系教师在课程建设中所取得的教学研究成果、教材建设成果计入工作量。在学校加强双语教学政策的激励下,高校教师进行双语教学的积极性将会不断提高。
2.加强师资队伍的建设
师资问题是决定双语教学成败的主要环节。双语教学对任课教师的专业能力和英语水平要求很高。学校一方面要采取措施鼓励具备这两方面能力的留学归国教师或高学历教师积极开展双语教学;另一方面,应该有计划地培养一批双语教学教师。要加大对课程教师的培养力度,鼓励和支持教师通过参加遥感国际学术会议、出国进修等全方位提高课程教师自身的专业素质,不定期组织课程教研活动,就课程教学中出现的疑难问题进行研讨,组织课程教学公开课,相互听课取长补短。同时鼓励教师加强与国内外遥感科研机构和学术团体合作,积极申报参与教学科研项目,进而提高课程教学和学术影响。有条件的话邀请国外教师(专家)来校承担遥感课程的短期授课或邀请相关专家来校访问并做与课程方向相关的报告。另一方面,还应制定扶持政策,使教师能够专注于双语教学,刻苦钻研业务,达到良好的教学效果。
3.双语教学网络平台的建设
网络新技术的发展有助于促进教学效果的提高,在数字化校园中的网络教学平台上,遥感课程的教学资料,学生通过网络共享教学资源,可以更好地进行主动学习和课后复习。利用网络教学努力实现同步教学、异步教学、教师引导学生主动学习等多种模式。通过网络平台交流教学课件,并通过该平台进行辅导答疑、提交/批改作业、模拟考试等。
4.双语教学教材资源的建设
毫无疑问双语教学应尽量采用最新的原版教材。原版教材语言地道,能提供最新科技动态,启发性强,信息量大。在选择原版教材时不仅要重视知识的准确性,先进性,还要注重语言的适宜性,使学生在接受专业知识的同时,能够比较容易地突破语言难关。有些遥感原版教材在内容的编排上不一定适合我国读者,教师在实施双语教学的过程中可以根据课程教学大纲的要求,对原版教材做些增删,尽可能做到“本地化”。由于原版教材一般价格昂贵,同时并不是所有课程都有相应的原版教材可供利用,因此组织具备较高专业水平和英语水平的教师在参考相关教材的基础上编写适宜的讲义也未尝不可。
参考文献
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[2]张同利.加强高校双语教学的探讨.中国高教研究,2007(5).
[3]郭聪丛等.浅谈“地理信息系统”课程双语教学存在的问题及对策研究.科技信息,2009(21).
[4]王建梅等.关于促进高校双语教学改革的思考.太原理工大学学报(社会科学版),2009,27(3).
关键词:Google Earth “3S”技术 课程实习
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)07(a)-0153-02
“3S”技术是全球定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)三项技术的总称,作为实时、客观获取空间信息的新兴技术手段,遥感和全球定位系统成为地理信息系统的重要数据源,Google Earth(以下简称GE)软件的出现,解决了目前高精度图像难获取、费用高的问题。Google Earth是美国Google公司于2005年6月推出的全球地理信息系统搜索软件。它是一个免费的卫星影像浏览软件,以各种分辨率的卫星影像为最基础数据集成,采用了成熟的宽带流技术,能实时地为用户提供数据,GE上的全球地貌影像的有效分辨率至少为100 m,通常为30 m,针对大城市、著名风景区、建筑物区域提供分辨率为l m和0.6 m左右的高精度影像,并提供任意地点海拔数据,可生成三维视图并能任意旋转[1~2]。GE的出现吸引了大量的普通大众,GIS的应用从专业化、学术化开始大规模走向普通大众。在短短的5年时间里,基于GE的地理信息开发与应用研究在各行业展开,朱超平[3]探讨了基于GE绘制校园平面图的方法,刘家兴[4]基于GE建立了野外实习基地数字化教学模型,李娟[5]探讨了基于GE的旅游规划技术,郭仲朴[6]概述了GE和GPS集合应用于林业调查,于冰[7]探讨了以GE为平台,构建三维GIS的方法等。
在高校,“3S”技术是一门代表科技前沿的实践性极强的新兴课程,为适应新世纪高科技的迅猛发展和满足社会各行业、各部门对“3S”技术专门人才的需求,必须培养在校大学生具有在高科技领域工作的综合能力。由于“3S”技术的教学内容广泛,涉及面广,国内外均没有相应的专业教材作为参考,大多数教学单位使用的“3S”技术相关的教材,主要编写于20世纪90年代初甚至更早,使其与相关领域日新月异的发展脱节[8],在这样的背景下,一种新的能够在有限空间和有限时间里,培养学生趣味性、互动性、实践性,利用现代化技术手段获取知识和信息的教学模式亟需出现。本研究利用Google Earth获取高精度地面遥感数据,通过遥感软件对其进行校正,GIS对信息进行提取、加工,利用GPS进行野外调绘,使学生能够理解所学的理论知识,而且能够熟练运用到实践中,通过实习学生可以掌握利用“3S”技术解决问题的方法。
1 遥感数据的获取与处理
1.1 卫片的下载
实习区域为新疆农业大学校园,首先需要获取该区域的遥感影像。Google Earth以高分辨率卫星影像和航片为基础数据,能够快速的确定主要位置,清晰的看到所指定的社区环境。在GE主界面左侧的管理面板中点击“Search/Fly To”标签,直接输入乌鲁木齐市的英文名称Urumqi,然后点击“搜索”按钮即可,然后根据方位与图像特征找到研究区域(新疆农业大学)。
为了获得高精度的卫片,将卫片尽量放大至地理要素的细节清晰可辨(空间分辨率1 m左右),当图像下载进度达到100%时,点击File菜单下的Save―Save Image即可保存显示的图片,共下载了108张卫片。下载图像时应注意该遥感图像只有中间区域分辨率高,所以为了保证遥感图像的高精度,保存图像时应保留一定的重叠区域,而且移动视窗时要保持比例尺一致。
1.2 卫片的拼接
由于GE中影像数据只经过坐标系统的纠正,统一到虚拟地球中,影像的色彩和拼接没有进行特别处理,没有追求专业地理信息公司所要求的数据无缝集成[9],因此,需要对下载的图像进行旋转、裁切、拼接等操作,这些工作可以利用Photoshop软件来完成。
Photoshop是Adobe公司旗下最为出名的图像处理软件之一,集图像扫描、编辑修改、图像制作、图像输入与输出于一体的图形图像处理软件。专业遥感图像处理软件可进行影像的辐射增强、色彩处理和拼接等,但是处理过程复杂,成本太大。而Photoshop作为一种国际上通用的图像处理工具,操作简便,图像处理工具比较齐全,工作效率和处理效果都不错,因此,慢慢被遥感技术人员所推崇,在图像数据输入输出、色彩调整、遥感影像纠正融合、镶嵌和裁切、滤波和数字分析等方面使用广泛[10]。
1.3 卫片的注册
地理信息系统软件支持的是具有真实空间参考信息的地理要素和地理现象,而通过Photoshop软件处理、拼接的遥感影像图没有这一信息,需要经过专业遥感图像处理软件对其进行注册,注册方法有两种。
方法一:利用Google Earth中的自带工具,给研究区卫片添加经纬网格,设置与下载图像的相同比例尺,在研究区搜索特征地物点,如道路的交叉点,喷泉的中心、国旗杆等、读出鼠标所指处的经纬度值,在ENVI软件中,利用RegistrationImage to Map功能进行影像的注册。
方法二:在校园中找寻特征地物点,用GPS定位,记录每个特征点的经纬度,然后在ENVI软件中进行影像的注册。GPS定位时注意避开高大的建筑物,在开阔地上进行。
对遥感图像进行注册时,控制点的数量尽可能多,并且尽可能的分布均匀,以保证精度,最后把注册好的影像存为JPEG或Geo TIFF栅格数据格式。
2 基于GIS的专题图的制作
地理信息系统软件普遍支持多种格式的栅格数据,在GIS软件中打开已注册的遥感影像。
2.1 遥感图像的解译和空间信息的提取
由于此遥感图的分辨率较高,且接近于真彩色,学生对学校较熟悉,所以对图像以目视解译为主。首先对地物进行分类,可分为学生公寓,教学楼,家属区,主要道路,学校餐厅等,然后沿地物的边界进行数字化。
2.2 信息收集
指导学生有目的地收集各地理要素的相关信息,如:家属楼的单元号、楼层数、建筑结构等信息;学生公寓的楼层数、入住人数;道路的名称等。同时指导学生用数码相机拍摄可以反映地物特征的照片,利用图像编辑软件将照片格式另存为GIF格式。
在GIS中,矢量图形与属性数据库是一一对应的,在属性数据库中添加字段,将收集到的信息添加到属性数据库中。
部分GIS软件支持多媒体信息的展示,如ArcGIS提供热链接(hot link)功能。Hotlink先在属性表中设置一个字段存放图片等多媒体信息数据的地址,然后在themeproperties下设置hotlink的field等属性,可以实现专题与照片对象的热链接。一旦定义好热链接之后,在地图上点取一个要素符号,就立即会弹出进一步说明该要素的资料来。
2.4 专题地图的制作
2.4.1 校园平面图的制作
将图层按照符号、线划在上,面积色在下,最下层为底色的原则排列,根据图层所反映的地物特点,定义每一个图层的显示样式(边框样式、填充样式、颜色样式),利用label功能定义标注地物所用的字段,实现地物的自动标注,制成校园平面电子图。
2.4.2 遥感专题图的制作
将数字化的矢量图形不显示,仅对遥感图上的要素进行文字标注,即形成校园遥感专题图。
将电子图进行必要的图面设计与修饰,在GIS软件的Layout中设定出图比例尺即可打印输出成纸质地图。
3 GPS定位技术的应用
实习中,GPS技术的应用体现在两点:第一,在注册遥感图像时使用GPS获取地面控制点的坐标;第二,Google Earth所的影像一般不是最近期的,现势性有些滞后,因此,需实地使用GPS测出地物的特征点,在GIS中进行增补。
4 结论
通过实习使学生能够学会利用互联网搜集遥感影像,并将其下载保存。掌握GPS的使用原理,使用方法。巩固了遥感的基本原理,增强了目视解译能力,锻炼了遥感图像处理软件常用功能的操作和应用能力,掌握了地理信息系统软件的使用和专题图的制作方法。
该实验作为一门综合性设计性实验,一方面充分调动了学生的学习兴趣;另一方面也提高了学生的动手解决问题的能力,真正做到理论联系实际,教学结合生产。这门实验课在提高“3S”技术课程的教学质量的同时也深受学生的喜爱。
参考文献
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[8] 王功文,陈建平.“3S”技术课程在地球科学领域中的教学实践探讨[J].中国地质教育,2007(1):54-56.
为贵州荔波喀斯特地貌申请世界自然遗产成功,作出了特殊贡献。
屠玉麟教授,硕士生导师。贵州省生态学会副理事长;贵州省环境科学学会副理事长;中国生态学会理事;中国环境科学学会理事。1962年毕业于贵阳师范学院生物系。主要从事植物地理、环境生态与自然保护等方面的研究。享受国务院颁发政府特殊津贴。贵州省农业区划先进个人,贵州省优秀环境科技工作者,全国优秀教师,贵州省五一劳动奖章获得者。获省部级以上科研成果奖励9项,主持参加完成科研项目10余项,目前主持在研项目3项,编写或参与编写著作20余部,近5年发表学术论文10余篇。
安裕伦1987年贵州师范大学自然地理专业硕士。教授,硕士生导师(兼职博士生导师),地理与生物科学学院院长,校学科带头人,曾为英国、澳大利亚访问学者。担任过地理信息系统、遥感、综合自然地理、气象与气候、贵州地理、土地资源等10余门课的教学。主持省重点攻关等各类科研项目20项。获省科技进步奖2项。发表论著40余项。2003年获得省“五一”劳动奖章、贵州省先进科技工作者称号。兼任中国地理学会理事,贵州省土地学会副理事长:贵州省地理学会常务理事:贵州省遥感学会副理事长:贵州省测绘学会专业委员会副主任。
专业学术方向:环境遥感与信息系统、自然地理
梁虹1985年陕西机械学院工程水文及水资源专业硕士研究生毕业,硕士学位,教授,硕士生导师,贵州省省管专家,校学科带头人。科研方面,主持国家自然科学基金项目2项。省部级科研项目多项,在《中国岩溶》、《地理科学》、《经济地理》、《水电能源科学》、《贵州师范大学学报》等全国重要学术期刊和全国性科技期刊以及国家出版社发行的全国性学术会议论文集上以独著或第一作者的身份20余篇。
学术贡献:创建一门新兴交叉学科一“喀斯特水文地貌学”
彭贤伟教授,硕士生导师,房地产估价师,土地估价师。1984年7月西南师范学院地理系地理学专业本科毕业,获学士学位。1985年9月-1987年2月在河北师范大学区域地理助教进修班学习硕士学位研究生主要课程,结业后回贵州师范大学任教。中国地理学会会员。中国地理学会城市地理专业委员会委员、中国地理学会长江分会第五届委员会、贵州省房地产业协会中介专业委员会委员、贵州省房地产估价专家鉴定委员会委员。主要从事房地产估价、土地评价与估价、自然资源开发与区域发展等方面研究工作。近5年主持参加科研项目6项。发表学术论文7篇。专著1部。
【关键词】遥感数字图像处理 团队合作 问题导向 地理信息科学
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)10-0016-02
一、课程特点和教学现状
1998年教育部新增地理信息系统(GIS)本科专业后,我国GIS教育发展形势空前活跃。目前,国内已有近200所高校开设了地理信息系统专业,逐步形成了比较稳定的GIS专业课程体系与课程设置方案(石永明,2011)。其中,遥感系列课程(遥感物理与技术、遥感数字图像处理、遥感地学分析与应用)成为GIS专业课程体系中的重要模块。充分利用各种图像处理算法从遥感数据中获取各种生物物理参数和土地覆被/利用信息,可以为自然和人文生态系统的空间分布式模型提供输入参数,在遥感技术应用中占有十分重要的地位。
《遥感数字图像处理》是一门系统研究遥感图像理论、技术和应用的课程(路元刚,2012), 它是遥感科学技术和地理信息系统等专业本科生的专业课(朱洪锦,2012;宋怀波,2014)。数字图像处理技术的迅速发展使其分支几乎扩展到农业信息科学的全部领域,该课程强调实践性,实践教学是创新人才培养中的重要环节,对于培养学生专业技能和理论实践结合能力、激发学生的创新思维和探索精神、提升科研能力,有着重要意义。因此,只有通过适时安排实验课,才能收到最佳的教学效果。目前,国内高校中该课程一般都安排有12个学时以上的实验。新疆农业大学GIS专业的《遥感数字图像处理》课程于2009年开设,教学过程中重视实践教学环节,安排有20-24学时的上机实验,按照教育部对实验课的要求,实验类型主要为验证性和综合性。虽然现有的实践教学内容不断丰富,但仍以教师为主导,学生的学习兴趣没有被完全调动,主动思考的意识尚有待提高。而现代教学模式强调学生的主观能动性,教学要以学生为中心,使学生处于主动的地位。因此,如何更好地激发学生学习遥感图像处理的兴趣、鼓励学生自主学习理论知识并培养动手能力是在本课程课堂实践环节中最重要的目标之一。笔者所在的新疆农业大学GIS教研室的教师通过多年的课程实践教学积累了一些经验,并在实践中取得了很好的效果(朱磊,2014),需及时地进行系统地梳理和总结,尽快建立起一套符合农业类院校遥感图像处理的课堂实践教学模式,以规范和完善课程实践教学的内容并推动授课模式的改革,有助于提高GIS专业学生的遥感图像处理的实践能力。综上所述,本研究拟将“研究型教学模式”和“问题导向型教学模式”引入到课程的课堂实践环节中,构建以学生为主导的实践体系,使学生了解和掌握了图像处理的主要内容和方法,培养学生团结协作和创新思维能力,为今后深入学习专业课程和高质量完成毕业论文奠定基础。
二、实践教学内容调整
1.调整课时安排
《遥感数字图像处理》课程强调学生的实践动手能力,因而实践教学在整个教学过程中占据重要地位。新疆农业大学自2009年开设“遥感数字图像处理”课程以来,课程总学时为50-52学时,其中实践教学课程始终保持在20学时至24学时之间,占课程总课时量的近50%,高于其它同类高校约33%的平均比例(黄秋燕,2008)。较高的实践教学课时,保证了学生能够接触到大量的综合性实验,并有足够的时间能在教师指导的状态下熟悉和掌握实践技能,这对他们提高动手能力、积累实战经验大有益处。全部课程共十章,除第一章绪论外,其余各章均安排有2-4学时的课堂实习。
2.补充教学材料
《遥感数字图像处理》课程相关教材较多,我们选用的是韦玉春等主编的、科学出版社出版的《遥感数字图像处理教程》(韦玉春,2007)。该教材结构设置合理,对遥感数字图像处理的基本概念和常用方法进行了系统的讲解。但限于篇幅,教材中对涉及到的其它遥感领域的一些定义、算法和思路仅做了概述,因此向学生推荐了多本辅助教材,如:赵英时主编的《遥感应用分析原理与方法》(赵英时,2003)和戴昌达等主编的《遥感图像应用处理与分析》(戴昌达,2004)等。另外,鉴于教材中部分内容的时效性,不能够反映最新的研究动态,而这部分内容恰恰是教材中最能够引发学生学习兴趣的部分。因此,我们鼓励学生自行检索并下载阅读近1-3年相关领域的文献,并推荐有能力的同学阅读英文文献。同时,引导学生充分利用网络资源,主动查阅资料,不断更新知识库、扩展知识面。
3.推进学科交织
遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)构成了“3S”综合应用体系,遥感作为该系统最重要的数据源,与其他学科结合紧密。学生已初步具备了GIS和GPS的基本知识和操作技能。因此,教师适时地运用视频、图片等多媒体方式将“3S”实际应用的案例穿插在理论讲授过程中,让学生了解遥感图像处理在整个“3S”应用体系中的作用和技术要求,以及RS如何与GIS和GPS衔接与集成。此外,积极引导学会学生触类旁通、举一反三,不仅要知道怎么做,而且知道为什么做,同样的方法还能够解决什么问题,碰到类似的问题时自己是否能够独立解决等等,这对学生日后面对实际工作、解决实际问题具有极大的帮助。
三、实践教学方法改革
1.构建任务导向式的实践教学模式
根据实践教学方案,各主要章节理论知识讲授完毕后,均安排相关内容进行上机实验。课堂实验选题设计为学生在未来的专业领域可能遇的“真实世界”的现实的问题,没有固定的解决方法和过程。整个过程以自主探究和小组写作为主,减少教师的“灌输式”讲述。在每一个任务完成和每个课程单元结束时进行自我评价和小组评价,并定期进行总结。如:第八章图像分割上机实验题目为“运用空间建模手段,提取给定影像上的植被信息,非植被区域保留原始影像”。通过完成该任务,学生可以复习、巩固以下知识点和技能点:(1)归一化植被的概念、作用和计算步骤,不同取值的指示意义;(2)如何为植被区域赋常量值,非植被区域保留原始影像;(3)借助专业图像处理软件ERDAS IMAGINE的空间建模平台,构建针对本任务的模型。上机实验中任务的设计对教学效果极其重要,应全面考虑学生对理论知识的掌握程度,并要求教师对重要知识点的提炼和融合,力求让学生通过完成一个课堂任务来增强对理论知识的理性认识,更重要的是培养学生分析问题、解决问题的能力。
2.培养学生团队合作意识和能力
实践教学活动在我校综合实验楼GIS机房中进行,作者本学期所带的GIS132班共计29人,按照自愿结合的原则,分为10个小组(除第十组为2人外,各小组均为3人)。同一小组的同学座位相邻,便于交流。每人一台计算机,保证操作的独立性。
首先用很短的时间对已学的相关知识进行简要的复习,让学生较快地进入到学习新知识的氛围中来,并让学生了解到本节课实践内容与复习内容的相关性,为之后学生自主探究及实践做铺垫。
之后教师课堂任务,学生以小组为单位开展实践。由于最终的考核是以小组为单位,所以组内的每位成员都需按时完成任务,且保证质量,小组内部就会产生一种你追我赶的学习状态,每个学生都不想因为自己的落后而影响整个小组。从而在小组内自发形成“快带慢、快帮慢”的学习模式。此外,在任务完成质量同等的前提下,教师将对先完成任务的小组给出较高的分数,各小组间也形成了竞争模式。先完成的小组可以帮助进度较慢的小组,这种帮助其他同学完成任务的过程也会让先完成的同学获得成功的体验,形成“任务一出,大家争相完成”的学习氛围。
3.改革学习考核评价方法
本研究运用上述授课形式,对GIS132班进行了教学模式改革的尝试,学期末通过对学生进行的调查问卷,获取了学生对知识掌握的情况及对该授课方式的意见和建议。最终,综合学期考勤记录、学生课堂表现记录和期末调查问卷,得到课堂实践教学模式改革的整体效果评价,结果显示:(1)学生出勤率较高,完成作业情况较好,课程学习的积极性较高:全班共计29人,本课程包含13个教学周,总计旷到1人次、请假2人次、迟到5人次;课后书面作业5次,总计4人次未按时提交,作业正确率较高。(2)学生对知识点的掌握更为牢固,调查问卷显示90%以上的学生认为通过本学期的学习,掌握了遥感数字图像处理的主要步骤和方法,了解了实际应用的领域。(3)课堂实践教学模式取得了较好的效果,全班认为“问题导向型模式”和“小组协作型模式”有助于课堂理论知识的巩固和实践操作技能的提高的比例达到100%。
四、结语
《遥感数字图像处理》课程是地理信息科学专业本科生的专业必修课,在整个课程体系中占有重要地位。该课程在理论和方法的课堂教学之外更加强调学生的实践能力,因此该课程的课堂实践教学显得尤为重要。本研究探索性地将“研究型教学模式”和“问题导向型教学模式”引入到课程的课堂实践环节中,构建了以学生为主导的实践体系,同时编制《遥感数字图像处理实验手册》。该教学模式在提高学生学习主动性和创造性及培养团队意识等方面取得了较好的效果,。今后的教学改革中,如能将该模式与翻转课堂等其它先进的教学模式进行合理地组合,将开创《遥感数字图像处理》课程课堂实践教学的新模式,进一步提高学生自主学习的效率,并有助于探索出一套适合GIS本科生实践技能和创新能力培养的开放式的综合教学体系。
参考文献:
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课堂教学在本科四年教育中承担着传授知识的重要作用,作为信息工程专业课程的重要组成部分,遥感系列课程需要在有限的课时内给学生传授足够的遥感学科的基础理论知识和初步应用技能。为了改变以往讲述式、填鸭式的课堂灌输教学,笔者所在教学科研团队一直在不懈努力地探索改革教育教学方法。研究型教学作为近年来比较成功的新型教学模式,成为教学研究的热点之一。[2-4]我们在如下方面开展了研究型教学的有益实践:首先,将最新的科研成果带入课堂教学,[5]拓展学生的视野和知识面,启发学生独立思考和实践;其次,在课堂教学中专门设计课时,由教师提出适合学生知识层次的研究型讨论课题,再将学生按照兴趣自愿组合成若干小组,在小组内开展资料查阅,课题探讨和交流;最后,经过一段时间的学习探讨,教师组织各小组分别就研究型课题的研究心得进行课堂交流或者书面交流,由教师对各小组的研究心得进行讲评和给分。在上述实践中,有若干原则需要教师把握好:
1.题目难易适度
考虑到本科生学习专业知识的时间不多,专门知识和理论基础有待加强,过于“精”和“深”的题目会使学生觉得难度大和无从着手,从而产生畏难情绪,不利于研究型教学的开展。选择研究型教学内容时,我们考虑密切结合教材知识点,特别是需要学生掌握的重点内容,结合遥感领域最新成果,选择适当难度的题目引导学生开展。另一方面,学生尚不具备从事科研工作的经验,解决研究型题目的手段主要依托大学公共资源和互联网资源,查阅资料,分析现状,提出想法,有条件的可以进行简单的计算机仿真。例如介绍雷达图像军事目标判读解译时,我们引入美国的长曲棍球卫星及其拍摄的坦克目标的雷达影像,结合教材介绍的三种强散射结构,引导学生思考从雷达目标散射特性出发,探讨分析如何提高判读效率和准确性。
2.兴趣吸引
在授课过程中将科研成果引入课堂,将教员从事科研活动中获得的新方法、新技术、新成果、新灵感及时引入到教学中。例如,将SAR图像车辆目标自动识别、小型化复眼成像装备等科研成果结合教材内容,进行实例讲解,拉近学生与最新成果的距离,开拓学生思维,吸引学生注意力,提高从事科研工作的兴趣。
3.激励措施得当
研究型教学的开展,不仅要求教师开动思维,灵活牵引,也需要学生热情参与,适当发挥分数(学分)的指挥棒效应是有益的尝试。在学生本门课程最终成绩中,目前是研究型学习成绩占30%,考试成绩占70%,以后根据研究型教学探索的阶段性成果,考虑适当提高前者的比重。
二、本科毕业设计环节的研究型教学探索
随着高等教育改革的深入,毕业设计过程中的研究型教学探索也有不少创新,[6-8]主要是转换本科生的主体角色,由学生转化为科研人员,毕业设计课题转换为科研小任务,使本科毕业生能够主动参与团队科研活动,互动探讨,提高科研能力。“导师+研究生+本科生”的研究型本科毕业设计模式,已经成为共识。
1.课题设计与知识储备
信息工程专业本科生经过三年多的本科教育,基础知识和专业知识具有了一定的的基础。因而相对于课堂教学的研究型题目,毕业设计题目应当让学生在基础理论、基本技能、创新精神、科研方法、实践能力和团队协作等方面得到比较全面的综合训练,能够具备初步从事科研工作的能力。笔者所在的教学科研团队根据长期的科研工作经验和目前所从事的科研任务,每年设计一个遥感信息处理专题,每个教师设计2-4个子课题,这些题目处理该专题下的具体小的技术问题,涵盖遥感图像校正、去噪、配准、目标检测、目标识别等具体技术问题。题目及其主要工作内容下发给学生,学生可根据兴趣和自由选择题目和导师。导师提前与学生见面,了解学生的基本情况和学习特点,提供课题需要的部分资料,做好启动毕业设计工作的知识储备。
2.科研交流
在本科生进入课题后,导师应将其纳入所在科研团队,参与学术讨论、程序设计、文档撰写、阶段汇报等工作,使之成为科研攻关的一员。研究过程中,本科生可就毕业设计过程中的理论和技术问题,及时和导师、其他研究人员交流解决。
3.研究生的辅助作用
高校科研的主体是教师和研究生,因而研究生在本科毕业设计中的辅助指导作用不可或缺。高年级硕士研究生或者博士研究生已经受过较长时间的科研训练,比较熟悉课题,研究思路较为清晰,研究工作有进展,具备辅助指导的条件。毕业设计题目若与研究生本身研究课题和团队攻关课题相关,则更为有利。研究生也是从本科生成长起来,对于整个毕业设计和课题研究的过程更为熟悉,可以向本科生在更多细节问题上答疑解惑。
4.过程控制
良好的本科毕业设计离不开学校和导师对过程质量的监控。笔者所在院校从命题设计、学生选题、下达任务书、撰写开题报告、中期检查、论文撰写、毕业答辩等各流程环节进行了时间和质量上的规范。这就要求导师在毕业设计全过程密切跟踪学生的研究进度,及时交流,适时提供帮助克服困难。
三、结束语
关键词:地质工程;课程体系;课程改革;实践基地
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1671-1580(2017)01-0121-03
一、引言
为满足我国经济社会发展对高层次应用型人才的实际需求,2009年3月19日教育部下发《关于做好全日制硕士专业学位研究生培养工作的若干意见》(教研[2009]1号)文件,决定从2009年起扩大以应届本科毕业生为主的全日制硕士专业学位招生范围,我国在所有硕士专业(军事硕士除外)中,开展了全日制专业学位(Professional Degree)研究生教育,实行全国研究生统一招生考试。吉林大学地质工程全日制硕士专业学位研究生也是从2009年正式开始招生。
地质工程是研究人类的工程活动与地质环境的相互作用,以便认识评价、改造和保护地质环境。对于专业学位来说,地质工程专业的研究领域相当于地质资源与地质工程一级学科的研究领域,它是以数理化和地球科学为理论基础,以地质调查、矿产资源的普查与勘探、重大工程的地质结构与地质背景涉及的工程问题为主要对象,以地球物理技术、地球化学技术、钻探技术、数学地质方法、遥感技术、测试技术、计算机技术等为手段,为国民经济建设服务的先导性工程领域。由于全日制硕士专业学位招生时间不长,其课程体系还不成熟,课程内容还不全面,许多学校还是沿用学术型硕士或工程硕士的课程体系和课程内容,地质工程专业也不例外。为提高专业学位研究生的培养质量,课程体系建设是首当其冲需要完善和健全的内容。
二、课程体系建设理念
(一)以应用型人才培养为目标,培养高素质的专业型人才。专业学位研究生的培养目标主要是为应用型人才培养而制定,要求毕业生“具有较强的解决实际问题的能力,能够承担专业技术或管理工作,具有良好的职业素养”。完全不同于学术型硕士的培养目标,一是人才类型定位,由“研究型”调整为“应用型”;二是在能力培养方面,将“从事科学研究”调整为“解决实际问题”;三是增加了素养要求,即“具有良好的职业素养”。故其课程体系建设应以实际应用为导向,以职业需求为目标,以综合素养和应用知识与能力的提高为核心。
(二)以目标引领理论学习,夯实坚实的基础理论知识。专业学位研究生的培养目标还要求毕业生“掌握某一专业(或职业)领域坚实的基础理论知识和宽广的专业知识”,与学术型硕士的区别:一是由“学科”变为“专业(或职业)”;二是专业知识由“系统的”调整为“宽广的”。故在研究生的培养过程中和课程设置中,要始终突出目标引领,在夯实基础理论的同时,还需拓宽专业知识;要以解决工程实践中的问题为主要教学方向,合理设置相关的基础理论课程和专业课程。
(三)以理论支撑实践,提高解决实际问题的能力。专业学位研究生理论教学与实践教学要紧密衔接,理论教学主要在校内完成,实习和实践教学可以在指导教师所研究的科研项目野外现场或实习单位完成。在课程设置和教学要求中,要注重理论知识的实践应用,以理论支撑野外实践和实际工作,提高理论知识在解决实际问题中的指导作用。
三、课程体系建设的内涵
专业学位硕士研究生课程体系建设的内涵,与学术型研究生和本科生课程体系内涵相似,主要包括课程内容的改革、课程模块的优化和课程体系的构建。
(一)课程内容的改革:要强调基本概念、基础理论、应用原理、实验验证的有机结合,突出案例分析和实践研究内容。课程内容改革的首要任务是处理好目标、内容、组织、评价四大要素之间的关系,以工程目标为导向、以内容为载体、以组织为纽带、以评价贯穿全过程,使得课程建设真正落到实处,触及本质。改革的关键在于充分发挥目标的核心指导作用,目标一经决定,内容的选择和活动的组织都要以达成所定目标为取向。改革要在目标模式和过程模式指导下,加强课程教学目标、内容、组织、评价之间的融合与完善,通过目标性和过程性评价进一步加强四者的联系。
(二)课程模块的优化:模块化课程体系的建设是高层次人才培养的主要模式,一般都包括公共课模块、专业基础课模块、专业课模块和选修课模块等四大模块。前三大模块的课程都为学位课,也是必修课,选修课模块可由各研究方向根据需要设置。课程模块的优化是在总学分一定的前提下,对其公共基础课、专业基础课、专业课以及选修课等课程的学分比例是合理和最优的。课程模块的优化,还要重视同一模块内和不同模块间课程的整合与优化。在满足基础知识和拓展专业知识的同时,又能让研究生有较大的自主选修权,这样才更有助于实现应用型人才培养的研究生教育目标。
(三)课程体系的构建:专业学位研究生课程体系的构建还应有利于高层次应用型人才的培养,应把研究生课程内容和野外实践相结合在整个培养模式中,要加强课程教学与实践训练间的联系。要把课程体系的构建放眼于社会需求和经济发展更大的环境中进行全面考虑,即从课程教学、实践教学、科学研究和工程生产等培养环节,全面进行课程体系的设置与改革,才能真正发挥课程教学在整个研究生教育中的作用。
四、课程体系建设的实践
吉林大学地球信息探测技术学院地质工程全日制专业学位研究生面向基础地质调查与地质资源探查与开发领域的需求,培养以应用型为主的高层次工程技术人员和工程管理人才,分为应用地球物理、应用地球化学、遥感与地理信息系统、和地球物理探测仪器等四个研究方向。
(一)四模块式课程设置:课程学习阶段采用了学分制结构体系,每个研究方向在总课程学分不低于32学分的前提下,将课程分为“公共基础课模块、专业基础课模块、专业课模块和实践教学模块”等四大模块(如图1),公共基础课模块为全校所有研究必选课,主要为了培养学生的外Z能力和政治修养能力,4门课可获得分;专业基础课模块为夯实学生的基础理论而设置,按不同的研究生方向设置课程10门课,共22学分,而每个研究方向只需选择5门课,可获得12学分;专业课模块为拓宽学生的专业知识,四个方向共设置了13门课,共26学分,每个研究生可按研究方向和个人爱好选择4门课,可获得8学分;实践教学课模块为提高学生实际动手能力而设置,不同的专业方向其教学课程内容也不同,每个方向不低于6学分。
(二)三段式培养模式:全日制专业学位研究生培养年限一般为3学年,将其分为“课程学习+生产实践十毕业论文”三个培养阶段,各1学年。不同于学术型研究生两段式的培养模式,即“课程学习”为1.5学年,“科学研究+毕业论文”为1.5学年。减少了理论学习时间,增加了生产实践的时间,提高了学生解决实际问题的能力。
(三)双导师制指导论文:建立健全的全日制专业学位的“校内导师+企业导师”双导师制,校内导师为第一导师,由学院本专业硕士生导师担任,以校内导师为主,负责学生培养计划的制定,学位论文指导等;企业导师为第二导师,选聘不同学科领域的专家、学者和实践领域有丰富经验的专业人员作为第二导师,共同承担专业学位研究生的培养工作,参与研究生实践过程、项目研究、课程与论文等多个环节的指导工作。
(四)一体化教学基地建设:课堂学习和生产实践离不开教学基地建设,我们构建了“四个基地交互融合延伸”一体化的应用型人才教学基地,校内教室和实验室为第一教学基地,“校内导师的科研实验室”为第二教学基地,校内“国家一省一校级”重点实验室为第三教学基地;“校外的产学研平台”为第四教学基地。校内教学实践基地建设包括硬件建设和软件建设两个方面,硬件建设是指建设研究生公共实验室,软件建设是指依托基地提供的各种研究生创新课题及各类研究生科技创新活动。在加强校内教学基地建设的同时,我们还广泛利用校外教学资源,与校外近十多家单位建立了产学研的合作关系,一方面为各单位培训人才,另一方面,为地质工程研究生提供良好的实习和实训平台。
五、实践效果与思考
通过七年课程体系建设的实践,我院已有四届全日制专业学位毕业研究生,除一部分学生继续攻读博士外,大部分毕业生就业于国土资源、石油化工、工矿企业、工程设计院、资源勘查与评价,工程测量与测绘等单位,从事设计、施工、生产管理等方面工作,受到用人单位的一致好评。
吉林大学地质工程专业学位研究生培养按不同的研究方向分布在三个学院,本文主要介绍了地球信息探测技术学院的课程建设情况,还有建设工程学院地质工程方向和地球科学学院矿产普查与勘探研究方向未做介绍。整个地质工程专业学位研究生课程建设是一项复杂而系统的工程,本文研究仅是一个方向,也只是初步探索,其课程体系建设还需要在今后的实践中不断地创新与完善。
[关键词]高校 GIS教育 专业 人才培养
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)20-0015-03
一、引言
自1991年联合国亚太环境规划署视察并援助安徽GIS技术项目以来,安徽GIS产业走过了20年的发展历程,全省各行业GIS技术应用蓬勃发展。近年来,随着GIS产业的发展纳入《中国国民经济与社会发展第十一个五年规划纲要》,安徽省GIS产业已初具规模,市场需求旺盛并快速发展,使得我省乃至全国对GIS相关专业的人才需求日益增加。
为全面掌握安徽省GIS教育现状,安徽省地理信息中心组织调查了有关高等院校、科研院所及企事业单位,并结合相关统计资料、教育科研网、中国教育在线及各高校招生就业等网站进行综合调研,在此基础上总结了安徽省高校GIS教育和人才培养的现状,结合社会需求分析了存在的问题,并提出建议,为安徽GIS教育水平的提升提供参考。
二、安徽省高校GIS教育现状
(一)GIS专业设置现状
截至2012年底,宿州学院地球科学与工程系已系统开展了GIS相关专科教育;已设置并招收GIS专业本科生的有滁州学院、合肥工业大学、安徽师范大学、安徽理工大学、安徽建筑大学、安徽科技学院、安徽大学、池州学院和铜陵学院等9所高校。
其中,滁州学院GIS本科专业2009年被教育部遴选为国家级特色专业建设点,安徽师范大学GIS本科专业设立“安徽自然灾害过程与防控研究”省级实验室、“资源环境与地理信息工程”省级高校工程技术研究中心。合肥工业大学、安徽师范大学、安徽理工大学拥有培养GIS专业人才的硕士点,全省没有GIS专业的博士点,但部分院校已陆续开展GIS相关专业的博士培养工作。
(二)GIS本科专业发展
因为针对研究生的教学方式、培养方案与本科生差别较大,与生源专业、导师研究方向等多种因素密切相关,具有差异化和个性化等特点,且安徽省GIS专业硕士点较少,招生时间不长,招生人数不多,因此安徽省高校GIS教育主要集中在本科生的培养上。
自2001年合肥工业大学开设GIS本科专业以来,安徽师范大学、安徽理工大学等高校也陆续开设GIS本科专业,随着各学校师资力量的壮大和软硬件的加强,招生人数也逐年上升,全省高校面向全国每年新招GIS本科专业学生由2001年的30余人增加到2012年的600余人,为我省乃至全国培养了一批GIS专业人才。以下将分析安徽省已完成四年度GIS本科教育的6所高校GIS教学情况。
(三) GIS本科专业课程体系建设
1.课程构成
合理的课程设置,尤其是专业核心课程的设置,是GIS人才培养体系建设中的重要问题。据调研,GIS本科专业课程体系主要由以下几部分构成。
(1)公共基础课:是教育部或所在高校指定的必修课程,包括数学与自然科学类、计算机基础类、语言类、人文社会科学类、经济管理类、体育艺术类等。
(2)公共选修课:由各高校统一安排,学生根据个人兴趣爱好在通识教育课程中选取学习的课程,它有利于扩展学生的基础理论知识,构建更科学、合理的知识结构。
(3)专业基础课:指与专业知识、技能直接联系的基础课程,是必须学习掌握的课程,主要包括测绘类、计算机类、地理类、其他类等。
(4)专业选修课:指学生根据专业的培养要求与自己的学习方向有选择地学习的课程,有利于拓宽专业知识面与应用技能,并为发展特定方向的研究能力奠定基础。
(5)实践及其他:主要包括课程设计、社会调查、实习、毕业论文、军训、公益劳动等。
2.课程设置及学时划分
GIS是多学科相互融合交叉的,因此地理类、计算机类、测绘类和GIS类的课程组成了GIS专业课程的基础。各校总学分设置相差不大,但在课程构成上各有侧重。在偏工科为主的合肥工业大学、安徽理工大学、安徽建筑大学等院校中,应用性较强,高等数学等公共基础课程在总学分的比重较大,均在30%以上,其中安徽理工大学公共基础课比重最大为39.5%。而偏理学的安徽师范大学、滁州学院、安徽科技学院更侧重地理类、计算机科学类及GIS类课程的教学,专业基础课在总学分中的比重较大,均在35%以上,其中安徽师范大学比重最大为51.2%。公共选修课各校学分设置基本类似,比重差别不大。安徽理工大学、安徽建筑大学、滁州学院和合肥工业大学专业选修课比重较大,均在13%以上,体现了对学生个人兴趣和研究方向的重视与培养。
3.实验与实践环节设置
GIS是综合性的交叉学科,也是实践性极强的学科,仅靠课程是远远达不到培养目标要求的,还要从提高学生的实践能力和创新能力上下功夫,设置丰富的实践类课程。通过几所高校调研,我省GIS本科生实践课内容一般有如下几个方面:入学教育、军事训练、社会实践和公益劳动等;专业实验课教学;创新实验和素质拓展;生产单位实践及毕业实习、论文设计。
目前6所高校已建立GIS专业实验室,基本满足学生上机实践的需要,其中安徽师范大学实验室数量最多,面积较大,安徽理工大学GPS等相关测绘硬件设备最多。地理信息系统、测量学、地图制图、图形图像处理等课程实习都涉及专业软件,专业软件平台主要有ArcGIS、SuperMapGIS、MapGIS、Mapinfo等GIS软件,ERDAS、ENVI等遥感软件,南方CASS等数字测图软件。
(四)师资力量
师资力量是科学规范的教学过程的首要保证,高素质的教师队伍不仅要求教师要有较高的专业知识、良好的个人品质,而且整个队伍的专业结构、年龄结构、学术结构、职称结构、学缘结构等方面必须保持合理。根据2010年底各高校反馈数据,6所高校GIS本科专业师资力量,博士学历42人,硕士学历55人,本科学历3人;助教9人,讲师56人,副教授24人,教授11人,学术带头人6人,集中于硕士学历,讲师职称。教师人数滁州学院最多,安徽理工大学次之,安徽建筑大学和安徽科技学院最少。专业结构对比分析,合肥工业大学偏GIS,安徽师范大学和滁州学院偏地理,安徽理工大学和安徽科技学院偏测绘。从教师年龄结构来看,各高校35岁及以下青年教师比例较大。
三、安徽省GIS产业人才需求
安徽省GIS产业应用范围从最初的土地规划、资源管理、水利防汛扩展到了几乎所有与空间信息相关的各行业,根据ESRI中国(北京)有限公司2009年不完全统计数据显示,其公司ARCGIS产品2005年-2009年在安徽的销售量分别是2004年的3.9倍、5.7倍、14.7倍、19.3倍和22.4倍。ARCGIS作为全球使用量最大的GIS平台产品,其在安徽省的销售增长比例,客观地反映出安徽省地理信息系统应用快速增长的态势。GIS多元化应用、快速发展的局面使得我省对GIS专业人才的需求也呈现出多层次的趋势,因此,有必要对我省GIS人才需求进行探讨,以利于各高校完善学科建设,优化人才培养模式,培养出适应社会多层次需求的GIS相关专业人才。
(一)事业单位公开招考及高校人才引进
省直事业单位对GIS专业人才的需求主要集中于遥感与地理信息系统、与GIS相关的测绘工程及计算机等专业,学历层次以本科及以上学历为主,近两年人才需求量加大。与省直单位相比,各地市对测绘工程、摄影测量与遥感等GIS相关专业人才的需求集中于传统的国土、城建、测绘管理、规划、水利等行业,学历层次均要求在本科或硕士,除个别岗位注明适合男性外,其他岗位无性别要求。
目前我省很多高等院校现有GIS专业教师中部分是从其他学科通过短期培训或自学方式转入本专业的,可能存在研究、开发和应用的实践经验较少的情况,需要加大专业培训力度和人才引进来提高学校的整体GIS教学水平和大型科研项目实施能力,这对提高学生毕业设计质量和实现人才培养目标至关重要。根据各高校反馈信息,目前我省各高校均有GIS专业人才引进计划,主要集中于遥感、GIS软件设计、GIS系统开发等研究方向。
(二)企业人才需求
近年来,安徽省一批软件企业纷纷涉足GIS领域,对GIS人才的需求也大量增加。各企业通过专业人才网站、行业或单位网站、论坛、人才交流会等方式招聘,类型包括程序员、资深开发、测试、技术支持、数据处理、市场、营销、项目经理、高层管理及其他。
本文调查了相关企业122个招聘岗位,按照类型进行分类,并统计性别倾向、学历倾向和注重角度等特点。目前所紧缺的GIS人才工作性质为技术类岗位,程序员(35%)和数据处理人员(24%)是目前最紧缺的,资深开发人员次之,因此技术研发类岗位将是未来一段时间内毕业生需求最多的方向。从性别倾向来看,目前正在招聘的岗位中56%基本不考虑性别差异,但是仍有39%的岗位倾向选择男性,与倾向女性的5%有较大差距。从学历来看,本科生(38%)需求最大,硕士和专科生次之,但是也有相当的岗位不限学历,因为从企业注重的角度中可以看出,未来发展潜力和动手操作能力,短期内尽快上岗是最重要的,而学生的在校成绩、是否学生干部等不是企业最关注的角度。
四、面向需求的GIS人才培养存在的问题
教师队伍和课程设置有进一步改进的空间。由于近几年来我省GIS产业发展较快,GIS专业毕业生就业率较好,很多高校纷纷申请开设GIS专业,但是各校的师资力量和教学设备实际并不能完全满足教学要求,部分院校师资力量不足,GIS专业技术力量有待提高。
学生的实践和创新能力有待进一步提高。GIS实践性极强,需要通过实践课程来提高学生的实践和创新能力。各高校虽设置了较丰富的实践课体系,但仍然存在着部分毕业生编程基础较差,不能满足社会需求的情况。
五、对策与建议
根据社会需求确定各高校专业培养目标,调整和优化人才培养方案。各高校教学思路、教学目标与课程设置应顺应社会需求做出新的调整,按照社会各行业的需求来制定GIS专业人才培养的目标。在保持原有专业特色的情况下,进一步加强复合型人才的培养。目前,部分高校对GIS专业人才培养方案进行了大幅度的修改,并积极采用工程教育(CDIO)理念和教学大纲,将会对GIS专业人才培养起到积极的作用和深远的影响。
加强专业核心课程师资队伍建设。各高校应针对现状有选择地引进计算机、地理、GIS、遥感及测绘等专业教师,充实GIS专业教师队伍,提高综合实力,鼓励优秀青年教师进行在职教育,提高GIS专业师资队伍的素质。注意开展教师梯队人才建设,培养学术带头人,定期开展核心课程教学观摩或教学经验交流活动,逐步提高核心课程授课教师水平。
加强专业实践环节的重视程度。加强实验室和实习基地的建设,培养学生动手解决问题和学术创新能力;加强毕业论文的实践性,与学校的科研项目挂钩,让学生参与解决实际问题,使能力较强的学生参与基础软件或应用系统的研发;充分利用社会资源为学生创造实践机会,安排到相关3S企业、生产单位及各级地理信息中心进行挂职锻炼,提高综合能力。
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