孫德勇，徐永明，陳 健

（南京信息工程大學(xué)遙感學(xué)院，江蘇南京210044）

項(xiàng)目教學(xué)法在專(zhuān)業(yè)遙感課程教學(xué)中的應(yīng)用

孫德勇，徐永明，陳 健

（南京信息工程大學(xué)遙感學(xué)院，江蘇南京210044）

以海洋遙感專(zhuān)業(yè)課程為例，展示項(xiàng)目教學(xué)法在遙感應(yīng)用領(lǐng)域課程教學(xué)中的應(yīng)用，教學(xué)實(shí)踐表明該方法能取得較好的教學(xué)效果。通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)法，不但順利有效地完成了教學(xué)任務(wù)，更是在充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，提高了學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，達(dá)到了該類(lèi)課程的教學(xué)目的。

項(xiàng)目教學(xué)法；專(zhuān)業(yè)遙感課程；教學(xué)設(shè)計(jì)；實(shí)踐能力

遙感，即遙遠(yuǎn)的感知，是在不直接接觸的情況下，對(duì)目標(biāo)或自然現(xiàn)象遠(yuǎn)距離探測(cè)和感知的一種技術(shù)，但目前人們所說(shuō)的遙感是指電磁波遙感[1]。本質(zhì)上而言，遙感是以電磁波與地球表面物質(zhì)相互作用為基礎(chǔ)，探測(cè)、分析和研究地球資源與環(huán)境，揭示地球表面各要素的空間分布特征與時(shí)空變化規(guī)律的一門(mén)科學(xué)技術(shù)[2]。作為一種高效能的獲取、分析和處理空間信息的技術(shù)手段，其廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、土地規(guī)劃管理、城市空間擴(kuò)張等多個(gè)領(lǐng)域。因此，遙感應(yīng)用領(lǐng)域課程，如農(nóng)業(yè)遙感、城市遙感、海洋遙感等，以必修課或以選修課列入了遙感專(zhuān)業(yè)的教學(xué)計(jì)劃之中。這些課程的開(kāi)設(shè)對(duì)學(xué)生深入理解遙感的基本理論、技術(shù)方法和實(shí)踐應(yīng)用都具有積極重要的意義。然而，由于這類(lèi)課程本身的一些特點(diǎn)，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中時(shí)常感到內(nèi)容生硬晦澀，難以理解。為了改變這種現(xiàn)狀，筆者嘗試將項(xiàng)目教學(xué)法引入到這類(lèi)遙感課程的教學(xué)中，進(jìn)行了初步的教學(xué)實(shí)踐。

1 項(xiàng)目教學(xué)法的含義及特征

項(xiàng)目教學(xué)法是一種以項(xiàng)目為核心的切實(shí)有效的教與學(xué)的方法，是將教學(xué)過(guò)程與具體的項(xiàng)目任務(wù)充分融為一體，圍繞具體的項(xiàng)目構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系，組織實(shí)施教學(xué)。該教學(xué)法要求教學(xué)設(shè)計(jì)者把教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)巧妙地隱含在一個(gè)個(gè)任務(wù)之中，即教學(xué)進(jìn)程由任務(wù)來(lái)驅(qū)動(dòng)，而不是對(duì)教材內(nèi)容的羅列陳述和講解，并且把理論知識(shí)與實(shí)踐技能進(jìn)行較為完美的整合，使理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐技能的訓(xùn)練完全融合。這種教學(xué)法的理論基礎(chǔ)是職業(yè)教學(xué)課程的結(jié)構(gòu)觀(guān)[3]，它改變了傳統(tǒng)的“三個(gè)中心”，即以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以教材為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂?xiàng)目為中心，以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心[4]。

顯然，該教學(xué)法突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，其通過(guò)解決一些工程實(shí)踐中現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，來(lái)達(dá)到對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)傳播和教育的目的，使得學(xué)生自覺(jué)主動(dòng)地在自己的腦海中實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的構(gòu)建和對(duì)應(yīng)用的了解。因此，該教學(xué)法有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性、主動(dòng)性和積極性[5]。同時(shí)，其表現(xiàn)出如下特征：主題明確性、教學(xué)內(nèi)容的依托性、理論和實(shí)踐的結(jié)合性、學(xué)生自主的強(qiáng)化性、學(xué)習(xí)過(guò)程的注重性等。

2 項(xiàng)目教學(xué)法在專(zhuān)業(yè)遙感課程教學(xué)中的實(shí)踐

從上述項(xiàng)目教學(xué)法的特點(diǎn)而言，對(duì)于遙感專(zhuān)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程，該方法具有明顯的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，符合遙感專(zhuān)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程的教學(xué)目標(biāo)。本文以《海洋遙感》這門(mén)課程為例，展示項(xiàng)目教學(xué)法在遙感專(zhuān)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程中的應(yīng)用。

2.1 確定項(xiàng)目任務(wù)

在項(xiàng)目教學(xué)法中，項(xiàng)目任務(wù)的選擇和確定是首要的關(guān)鍵步驟。項(xiàng)目的選擇要結(jié)合課程的教學(xué)任務(wù)，要求能突出專(zhuān)業(yè)課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，能較好地展示知識(shí)的層次性，以便逐步提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力[6]?？梢赃x用一個(gè)綜合類(lèi)的項(xiàng)目貫穿整個(gè)課程，就《海洋遙感》課程而言，如基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的太湖水體葉綠素濃度遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的太湖水體藍(lán)藻遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的太湖水體溫度遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目任務(wù)均可。通過(guò)下達(dá)任務(wù)書(shū)的方式給學(xué)生提出任務(wù)要求，讓學(xué)生明確該項(xiàng)目任務(wù)的目的，以及在海洋遙感領(lǐng)域中的重要作用，其實(shí)也就是讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)這門(mén)課程的主要目的。

2.2 分解項(xiàng)目

分解項(xiàng)目是通過(guò)將一個(gè)完整的項(xiàng)目分解成若干個(gè)分項(xiàng)目，再將分項(xiàng)目繼續(xù)往下分解成更多個(gè)小項(xiàng)目，直到每個(gè)小任務(wù)可操作或可執(zhí)行為止。學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，不僅可以在每個(gè)小項(xiàng)目的完成時(shí)了解個(gè)別知識(shí)點(diǎn)，而且還可以將零散的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的串聯(lián)起來(lái)，形成系統(tǒng)的知識(shí)體系。拿“基于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的太湖水體葉綠素濃度遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)”項(xiàng)目舉例，筆者可以將其分解成多個(gè)子項(xiàng)目：

項(xiàng)目一，數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)備。

對(duì)整個(gè)項(xiàng)目所需要的各種數(shù)據(jù)資料進(jìn)行準(zhǔn)備，包括地面實(shí)測(cè)高光譜遙感數(shù)據(jù)、室內(nèi)分析的水體葉綠素濃度數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)等。同時(shí)，對(duì)每一部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行介紹，闡明它們各自在項(xiàng)目中的作用。由于所需要的一些數(shù)據(jù)是通過(guò)野外試驗(yàn)調(diào)查獲取的，而課堂上沒(méi)有充足的時(shí)間去野外試驗(yàn)調(diào)查采集，因此，針對(duì)每一種數(shù)據(jù)要和學(xué)生講述它們的獲取方法，可以結(jié)合一些野外試驗(yàn)照片，進(jìn)行說(shuō)明。如：對(duì)于衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目中利用的是我國(guó)自主研發(fā)的環(huán)境一號(hào)多光譜影像數(shù)據(jù)，于2008年9月成功發(fā)射[7]，首先向同學(xué)們介紹該遙感影像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，接著介紹該數(shù)據(jù)獲取方法等。最后，在介紹完所需數(shù)據(jù)的獲取方法之后，給出示例數(shù)據(jù)，使學(xué)生們對(duì)數(shù)據(jù)有所熟悉。

項(xiàng)目二，葉綠素濃度地面遙感反演模型的建立。

葉綠素濃度地面遙感反演模型的建立是整個(gè)項(xiàng)目中最重要的步驟之一，向同學(xué)講述其重要性的原因：由于星地同步數(shù)據(jù)獲取的困難性，所以需要地面實(shí)測(cè)高光譜數(shù)據(jù)作為媒介，以聯(lián)系衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)與水體葉綠素濃度數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，因此就需要構(gòu)建葉綠素濃度地面遙感反演模型。在這個(gè)子項(xiàng)目完成的過(guò)程中，要向同學(xué)們闡明幾個(gè)關(guān)鍵的操作步驟：①地面實(shí)測(cè)高光譜遙感數(shù)據(jù)模擬環(huán)境衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的方法；②葉綠素濃度的光譜敏感波段的選擇；③遙感反演模型最優(yōu)函數(shù)形式的確定。

項(xiàng)目三，衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理。

本項(xiàng)目所利用的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)是環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)，在將反演模型用于衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)之前，需要對(duì)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，大致可以分為以下步驟向同學(xué)們進(jìn)行闡述：首先，向?qū)W生介紹獲取的原始的環(huán)境衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)的文件構(gòu)成，讓學(xué)生了解各個(gè)文件的作用；接著，向?qū)W生介紹輻射定標(biāo)這項(xiàng)工作，說(shuō)明其內(nèi)在意義和做輻射定標(biāo)的理由，并讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐操作；然后，介紹大氣校正工作，同樣說(shuō)明大氣校正的意義和原理，介紹代表的幾種大氣校正方法，并針對(duì)一種方法進(jìn)行詳細(xì)闡述，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作，使得學(xué)生掌握該方法；最后，向?qū)W生介紹幾何糾正工作，主要講解地面控制點(diǎn)的選擇、像元誤差的控制等。

項(xiàng)目四，專(zhuān)題圖的制作。

在得到水體葉綠素濃度遙感反演模型和預(yù)處理后的影像數(shù)據(jù)之后，接下來(lái)的工作就是制作一定時(shí)間序列的葉綠素濃度分布專(zhuān)題圖。首先，介紹水體區(qū)域提取方法，為了精確起見(jiàn)，優(yōu)先向?qū)W生介紹利用水體邊界矢量數(shù)據(jù)文件裁切影像數(shù)據(jù)，大致步驟為：描繪矢量圖層->保存*.evf文件->subsetdataviaROIs。然后，向?qū)W生介紹反演模型用于影像數(shù)據(jù)反演的相關(guān)操作。最后，介紹專(zhuān)題圖的制作，注意專(zhuān)題圖基本要素的填加，如比例尺、指北針、圖例等，在保證準(zhǔn)確性的前提下，使得專(zhuān)題圖自然、美觀(guān)、信息表達(dá)性強(qiáng)。

2.3 制定計(jì)劃

項(xiàng)目任務(wù)的順利實(shí)施需要有一個(gè)詳細(xì)周密的項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃，該計(jì)劃是教師和學(xué)生學(xué)生開(kāi)展項(xiàng)目教學(xué)與實(shí)施的指導(dǎo)性文件。因此，在教師制定項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度表的同時(shí)，需保證整體的項(xiàng)目進(jìn)度按照此計(jì)劃執(zhí)行，以確保按時(shí)完成相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。具體而言，項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃需包括項(xiàng)目名稱(chēng)、項(xiàng)目?jī)?nèi)容、項(xiàng)目目標(biāo)、項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程、項(xiàng)目時(shí)間節(jié)點(diǎn)等。

2.4 實(shí)施計(jì)劃

①教學(xué)設(shè)備：60臺(tái)局域網(wǎng)聯(lián)接的計(jì)算機(jī)、遙感圖像數(shù)據(jù)處理軟件ENVI、M icrosoft Office軟件、投影儀等。②分析項(xiàng)目：在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)每個(gè)子項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行分析，一方面是為了提煉凝結(jié)在其中的理論知識(shí)，另一方面是為了培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，幫助學(xué)生樹(shù)立起對(duì)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域問(wèn)題解決的思路，這遵循了提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的科學(xué)邏輯思維，使得項(xiàng)目教學(xué)法能充分發(fā)揮作用。③示范操作：示范操作在項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施的過(guò)程中具有十分重要的作用。教學(xué)過(guò)程中，教師不但要用言語(yǔ)講述相關(guān)的理論及知識(shí)要點(diǎn)，更要對(duì)項(xiàng)目實(shí)施的步驟進(jìn)行示范操作。④ 實(shí)施項(xiàng)目：在項(xiàng)目實(shí)施階段，教師應(yīng)與學(xué)生在一起，隨時(shí)觀(guān)察學(xué)生的進(jìn)展情況，隨時(shí)幫助學(xué)生解決項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的問(wèn)題。

2.5 成果評(píng)估

項(xiàng)目完成之后，教師要求每位學(xué)生將成果提交上來(lái)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼故?。教師需肯定學(xué)生所付出的勞動(dòng)和獲得的項(xiàng)目成果，以增強(qiáng)學(xué)生心理上的成就感，這樣不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更有利于項(xiàng)目教學(xué)法的可持續(xù)應(yīng)用。同時(shí)，對(duì)優(yōu)秀成果進(jìn)行表?yè)P(yáng)，適當(dāng)樹(shù)立標(biāo)桿，突出榜樣的力量。此外，不能一味的加以肯定和表?yè)P(yáng)，應(yīng)針對(duì)某些項(xiàng)目成果，提出缺陷和不足，使學(xué)生清楚問(wèn)題所在，并讓學(xué)生做好記錄，在下次類(lèi)似的實(shí)踐項(xiàng)目中避免犯同樣的問(wèn)題。除了老師對(duì)項(xiàng)目成果的評(píng)價(jià)之外，也可以積極開(kāi)展學(xué)生自評(píng)和學(xué)生互評(píng)。

3 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)遙感專(zhuān)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程（本文以海洋遙感為例），筆者利用項(xiàng)目教學(xué)法開(kāi)展了相關(guān)教學(xué)實(shí)踐工作，取得了良好的應(yīng)用效果。一方面，學(xué)生表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性得到了較大的提高，多數(shù)學(xué)生反映利用項(xiàng)目教學(xué)法使得他們具有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)性，對(duì)理論知識(shí)具有更加深刻的理解，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。另一方面，項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)踐過(guò)程不僅體現(xiàn)了教師的主導(dǎo)作用，同時(shí)又發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，它符合遙感專(zhuān)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程的教學(xué)特點(diǎn)，適合該方面的課程教學(xué)。因此，項(xiàng)目教學(xué)法在遙感專(zhuān)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域課程的教學(xué)中值得大力提倡。

[1] 孫家柄.遙感原理與應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2009

[2] 趙英時(shí).遙感應(yīng)用分析原理與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2003

[3] 蔣慶斌，徐國(guó)慶.基于工作任務(wù)的職業(yè)教育項(xiàng)目課程研究[J].職業(yè)技術(shù)教育，2005(22)：46-50

[4] 路海蘭.項(xiàng)目教學(xué)法在A(yíng)utoCAD教學(xué)中的應(yīng)用[J].電化教育研究，2011(8)：153-154

[5] 冷淑君.關(guān)于項(xiàng)目教學(xué)法的探索與實(shí)踐[J].江西教育科研，2007（7）：121-122

[6] 于冬梅.研究性學(xué)習(xí)在遙感教學(xué)中的應(yīng)用 [J].青島大學(xué)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（3）：68-71

[7] 王橋，吳傳慶，厲青.環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].遙感學(xué)報(bào)，2010（14）：104-121

Application of Project Study to Teaching of Remote Sensing Major Courses

by SUN Deyong

This paper takes ocean remote sensing as an example,and shows the application of project study in remote sensing major courses.Teaching practice resultsdemonstrate that thismethod can obtain good teaching effect.Students'learning interest can be stimulated, and their capability in problem analysis and solving can be greatly improved.

Project study;Remote sensing major courses;Teaching design;Practical ability

2011-05-18

項(xiàng)目來(lái)源：南京信息工程大學(xué)校科研啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目（20100410）；南京信息工程大學(xué)教學(xué)改革一般研究課題（09JY0060）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（40901239）。

P237.9

B

1672-4623(2011)06-0148-02

孫德勇，博士，主要從事水環(huán)境遙感方面的研究。