《农业环境科学学报》
遥感是当代空间信息科学的核心技术之一,具有获取信息快、更新周期短和大面积同步观测等优势,最早用于气象预报,现已在农业、林业、城市规划、生态和环境科学等领域得到广泛的应用,成为科学研究的重要数据源和管理决策的重要工具[1]。为此,以遥感在相关学科的应用为目的,许多高校在非遥感类专业的基础上开设了遥感相关课程。由于遥感技术具有发展迅速,知识更新快等特点,其所用的遥感平台、处理流程和信息提取技术均存在不断地更新过程中。不同专业遥感课程的教学内容和侧重点有所差异,对于地方性高校而言,非遥感专业的遥感课程如何通过教学内容的优化和教学方式的改革,更好地为应用型人才培养服务仍有待深入思考[2]。
资源与环境遥感课程作为盐城工学院环境科学专业本科生的一门专业课程,拟通过该课程的学习使学生在了解遥感原理、图像处理和信息提取等知识基础上,重点培养利用遥感数据和专业软件解决实际环境生态问题的能力,受课程属性和专业背景等因素影响,目前在教学过程中仍存在教学内容过于抽象、实践创新能力培养偏弱的现象。为此,本文从环境科学专业人才的需求和案例教学法适用性分析出发,对案例驱动模式下的该课程教学改革对策与思路进行了探讨。
一 环境科学专业遥感课程教学现状分析
环境科学专业属于交叉性学科,资源与环境遥感课程具有多科学交叉应用型较强的特点。就环境科学专业的本科生而言,该课程在教学内容上侧重于遥感技术在环境领域的应用,主要在遥感原理了解的基础上,掌握利用常用的卫星遥感数据(诸如Landsat、高分一号和MODIS等)和专业软件(ENVI),完成遥感影像的获取、预处理、信息提取和分析等过程。学习该课程要求具备数学、物理和计算机方面的知识,然而,环境科学专业在课程体系上偏向于生态和污染监测和分析方面专业课程,缺少与遥感相关的基础课程,诸如《地图学》《GPS》《测量学》和《天文学》等,在一定程度上影响了学生对遥感物理基础、大气校正和几何校正等抽象知识的理解和掌握。
作为专业选修课程,2016年之前该课程学时为32学时,教学内容包括:电磁波及遥感物理基础、遥感平台及其特征、遥感图像数字处理基础、遥感图像的辐射处理、遥感图像的几何处理、遥感影像的目视判读、遥感数字图像的计算机解译、遥感在资源与环境中应用等9个章节。教学过程主要以理论教学为主,缺少实践课程,随后虽增加了8个学时的上机实践,但总体来说学生的实践能力培养仍不理想。目前的课程考核以大作业的形式,偏向与遥感理论知识的掌握程序,缺少对实践创新目标点的考核。在当前培养方案总学分缩减的趋势下,实践仍局限于软件的基本操作,缺少对软件开发和综合能力的培养;教学内容在结合地方环境问题需求方面联系还不够紧密,学生缺少利用遥感技术进行环境问题分析的主动性。
二 案例教学法的适用性分析
案例教学法是指在学生掌握了有关基本知识和分析技术的基础上,根据课程教学目标的需要,通过对典型性案例的实施,以培养学生分析问题和解决问题的综合能力[4]。案例教学法现已在众多实践性较强的课程中得到运用[5-6]。针对以上环境科学专业资源与环境遥感课程现状的分析,将案例教学引入到该课程的教学环节,有利于改善传统课程满堂灌式教学,通过构建与当地的环境生态问题密切关联的教学案例,更有利于激发学生的学习兴趣,调动学生学习的主动性、可信性和亲身感。目前该课程与现有课程体系中的相关课程(如地理信息系统、环境生态学等课程)联系不够紧密,通过典型案例的组织和实施,也更有利于相关课程的知识点相互渗透和融合,从而支撑专业培养目标和促进学生就业能力培养。
三 案例教学的实施过程
案例的设计是案例教学的关键环节,直接影响着教学效果和目标的达成。案例设计在充分考虑本专业本科生知识特点的基础上,结合教师的科研实例进行讲解。在考虑到盐城生态环境问题现状基础上,构建了利用遥感技术进行植被覆盖度计算、平原区水体信息提取、水稻田提取和城镇化分析4个典型教学案例,4个案例在内容上相互联系,难易程度和综合性逐渐提升,以期逐步实现学生对多源遥感数据的获取、预处理、分析建模和二次开发等实践能力。
针对目前遥感技术的资源环境中应用现状及数据的可获取性,4个案例教学过程中在数据源的选择上主要以Landsat卫星、高分一号卫星和MODIS卫星数据为主,通过案例需求分析、关键技术流程、结果分析等环节,让学生亲历构思、数据源的选取、数据预处理、信息的提取和分析评价等完整的项目案例过程。