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遥感数字图像处理实习课程教学改革探索论文

发布时间:2021-01-11 09:29:46 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘要:遥感数字图像处理是地理信息科学专业的核心课程,作为该课程的后续实践课程,遥感数字图像处理实习课程更侧重于激发学生的兴趣,提高学生的动手能力和创造性。本文针对该课程现存问题,结合多年教学经验,针对如何提升遥感数字图像处理实践课程的本科教学效果提出一些浅见,以望能为该课程的改革提供一些参考。

关键词:地理信息科学;遥感数字图像处理;教学改革

本文引用格式:于文凭,马明国,周廷刚.遥感数字图像处理实习课程教学改革探索[J].教育现代化,2019,6(73):153-154.

随着卫星对地面观测的日益频繁,多源、多尺度卫星遥感数据成为了构成地球大数据的重要部分[1],促进人类对于世界的宏观认知及模拟构建,且其已经被广泛用于全球气候变换、自然灾害监测、环境保护、农业管理、海洋调查、气象预报等领域。因此迫切需要培养能够系统掌握遥感理论知识,能熟练处理遥感图像和应用技能的人才。这也是1998年教育部新增的地理信息系统专业的培养重要目标,目前国内已经有140多所高校开设该专业[2]。经过20余年的教学实践探索,遥感数字图像处理已经作为该专业的核心课程,在本科学生教学的知识构建中发挥着重要作用。

随着遥感数字图像处理课程的内容的不断更新和对培养学生实践能力的迫切需要,近几年西南大学(后文简称“我校”)的地理信息科学专业已经将遥感数字图像处理实践课程单独开设成一门课程“遥感数字图像处理实习”,其作为遥感数字图像处理理论课程的后续基础课程,以遥感图像处理软件ENVI软件为处理平台,培养学生结合遥感理论知识掌握遥感图像处理的基本操作;引导学生了解遥感数字图像处理在植被、生态、土壤、土地利用、资源环境监测方面的基本处理过程。笔者从目前教学过程存在的问题入手,围绕着如何提高这门实践性课程的教学质量,优化教学内容和教学方法等方面,提出一系列改革的措施,为推进这门课程的教学提供参考。

一课程现状及存在问题

遥感数字图像处理实习课程需要培养学生具有系统的遥感图像处理知识,熟练掌握遥感处理技术,并加深对遥感数字图像处理技术的理解,提高应用遥感技术解决问题的能力。但现实的教学并没完全达到效果,培养出的学生无法灵活应用图像处理技术,大大局限了学生探索创新的能力[3]。究其原因,重要有以下几点:

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(一)缺乏适宜的教材

目前国内有很多适合“遥感数字图像处理”理论课程的教材,但对于与之匹配的实践课程并没有给予足够的重视,缺乏针对性的教材。因此,本门实践课程的参考教材多是基于某一种图像处理软件操作类书籍,侧重于软件操作和功能的介绍,内容繁多,缺乏针对性和学科系统性,不利于教师讲授,也严重影响学生对实践课程内容的理解和掌握。

(二)讲授方法比较单一

基于传统遥感数字图像处理方法实习课程教学的方式方法,教师讲授重点多侧重于基本操作步骤,讲授方法比较单一,经常忽略将具体操作步骤和具体参数设置,与理论课程的知识和原理结合,最终导致学生只盲目重复教师的操作步骤,缺乏对遥感数字图像处理的感性认知,无法灵活应用图像处理软件遥感对不同的数字图像进行针对性的处理和应用。

(三)课程内容以基本验证性实验性为主

目前我校本专业的遥感数字图像处理实习课程的内容设置见表1,从表可知课程内容主要包括软件介绍和基本操作、遥感图像校正、图像增强、和遥感图像分类及制图,而只有第四章的实验内容是综合性的实验,其他的实验均是验证性实验。因此在本门课程的实验体系中,验证实验的比例远远高于综合性实行,因此,从实验内容的设计上,目前的课程内容不利于学生的创新素质和实践能力的培养。


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(四)传统的考核体系

我校本门课程的考核方式是以期末上机考试和平时考核按照70%和30%的比例分配,这种考核方式中明显上机考试的占的比例比较多。而期末考试往往是在有限的时间内完成,因此,上机考试一般多侧重于考核学生基本操作的能力,无法考核学生独立解决综合性问题的能力和创造性素质[4]。

二 改革具体措施

针对目前遥感数字图像实习课程的现在,笔者尝试提出以下改善本课程教学效果的措施以供读者参考:

(一)建立新的课程体系,并编写针对性的课程教材

根据认知规律和遥感数字图像处理实习课程的特点,突出实践课程的培养学生实践能力与创造力,需要更新本门课程目前的实验课程体系,重组实验课程,努力减少验证性实验的比例,设计由基础性实验、综合性实验、研究创造性实验组成的梯度实验。新课程体系的顺利实施需要编撰配套内容的教材作为支撑,以保证新的课程体系下的教学质量。新教材的内容除了包括课程体系中安排的实验内容,还需要涵盖由于课时安排无法安排到课程体系内的验证性实验和创造性开放实验,留给学生课后通过自学来提高自身的基本技能,同时为学有余力的同学预留足够的能力扩展材料。

(二)丰富讲授方法

在实验课程的教学过程中,改变原有的由老师以讲授式授课,学生盲目模仿的模式,采用多样化的教学方法和手段,充分调动学生的积极性和学习能动性,变成一种师生互动,学生充分参与的新模型。尤其在综合性和创造性实验课程过程中,在实验教室的教师教学管理系统的辅助下,老师可以综合利用启发式、问题式教学方法,由学生来设计具体实践操作,并进行操作演示和讲解,最后老师进行综合。这种模式一方面让老师快速了解学生基本知识和基本技能的掌握程度,另一方面可以激发学生的学习兴趣,培养学生自主思维和创造性。

(三)确立新考核方式

根据培养目标,调整目前以考试为主的考核方式,确立新的遥感数字图像处理实习课程的考核方式,最好以综合性遥感应用大作业和实验答辩的形式来开展,以便能充分考察学生基本技能,又可以培养学生独立探索素养和团队协作精神。同时,开放性的、综合性的题目有利于学生发挥主观能动性和创造性。

(四)开展编程能力拓展教学探索

地理信息科学专业的学生需要具有一定的编程能力,因此可以根据本专业的编程语言课程内容安排,基于学生已经学习的语言,比如python、IDL、MATLAB等,编写一些图像处理小程序来巩固所学图像处理的理论,加强学生对解决图像处理实际问题的认识。同时作为课程拓展可以尝试性为学生讲授编写代码完成批量处理和可视化大量遥感数据的内容,大大提高学生的处理遥感数据的技能和效率,为后续学生独立解决基于遥感的现实问题、开展科学研究奠定技能基础[5]。

三 结语

从地理信息系统专业的设立到今天的地理信息科学专业,经过不断探索,遥感数字图像处理实践内容在很多高校已经单独成为一门基础课程。发展至今,本门课程的教学质量稳步提高,学生普遍掌握图像处理的基本技能。但培养的学生仍存在着欠缺独立思维和创造性的问题,导致学生缺乏基于遥感数据独立解决现实问题的能力,更无法参与或独立开展科学研究。因此,本门实验课程仍需从实验课程体系、教材、教学方法、考核方式、编程能力拓展等多方面加强课程建设,提高遥感数字图像处理实习课程的教学质量。虽然本文提出了一些课程改革措施,并在实际的教学中取得良好的效果。但遥感技术具有快速发展的特点,因此,如何不断适应遥感技术的发展需要,培养高水平的遥感专业人才,仍需要本门课程的教师和从事遥感数字图像处理研究的研究者在教学和科研过程中不断推进。

参考文献

[1]胡云锋,商令杰,张千力,等.基于GEE平台的1990年以来北京市土地变化格局及驱动机制分析.遥感技术与应用.2018,33(04):573-83.
[2]陈锋锐,乔家君,闫卫阳,等.“遥感数字图像处理”教学改革初探.计算机时代.2013(06):67-8+71.
[3]阿里木江·卡斯木.“遥感数字图像处理”课程教学改革探析.吉林省教育学院学报(上旬).2014(08):37-9.
[4]刘春国,卢晓峰,马超.GIS专业“遥感数字图像处理”课程教学改革探索.中国电力教育.2012(10):81-2.
[5]杜鸿,张敏.数字图象处理课程中视频分析演示和实验系统[J].教育现代化,2018,5(30):158-159+172.

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