汪垚 劉睿 姜亮亮 肖作林 冀琴

摘要：遙感技術(shù)的快速發(fā)展，對現(xiàn)有遙感概論課程教學(xué)提出了較高的要求。為促進(jìn)遙感概論課程教學(xué)內(nèi)容改革，文章從共編教學(xué)大綱、多維協(xié)同教學(xué)、線上線下混合教學(xué)、專家學(xué)者聽課指導(dǎo)、線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)、共建教學(xué)資源庫與案例庫、課程思政建設(shè)和產(chǎn)學(xué)研用融合八個方面，探討虛擬教研室的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：GIS專業(yè)；遙感概論；虛擬教研室

遙感技術(shù)是目前我國空間信息科學(xué)技術(shù)中的核心對地觀測技術(shù)。高校急需構(gòu)建云端、野外、課堂多維協(xié)同打造的育人新途徑，建設(shè)遙感科學(xué)產(chǎn)學(xué)研用全鏈條的遙感概論課程虛擬教研室（以下簡稱虛擬教研室），將信息化的遙感實(shí)驗(yàn)融入課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生更加直觀理解遙感原理，掌握并熟練運(yùn)用遙感技術(shù)。

一、GIS專業(yè)遙感概論課程教學(xué)存在的問題

（一）基礎(chǔ)課程設(shè)置不完善

遙感概論課程是地理科學(xué)類專業(yè)主干課程，也是地理科學(xué)類專業(yè)學(xué)生全面掌握現(xiàn)代地理科學(xué)基本理論、基本知識和基本技能的主要渠道。該課程涉及物理、數(shù)學(xué)和地理等學(xué)科知識，專業(yè)性和綜合性比較強(qiáng)，學(xué)生需要扎實(shí)的基礎(chǔ)知識才能很好地掌握課程內(nèi)容。然而，因?yàn)榻處熢谶b感概論課程授課過程中，往往只是簡單地介紹遙感技術(shù)所涉及的物理原理，并沒有深入剖析和開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)來讓學(xué)生直觀地理解，所以許多學(xué)生只是簡單學(xué)習(xí)了GIS（地理信息科學(xué)）相關(guān)課程，并未充分學(xué)習(xí)遙感技術(shù)背后的科學(xué)原理。進(jìn)而在前期基礎(chǔ)知識不扎實(shí)的情況下，部分學(xué)生無法充分掌握遙感技術(shù)內(nèi)涵及其應(yīng)用，更無法進(jìn)一步將遙感技術(shù)應(yīng)用到行業(yè)所需當(dāng)中。

（二）課程教材不完備

目前，遙感概論課程的教學(xué)主要依靠幾本經(jīng)典的參考書目開展。因?yàn)樵撜n程常開設(shè)于GIS專業(yè)，參考書目專業(yè)性較強(qiáng)，教師多偏向于專業(yè)的講解和應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生無法綜合地理解課程。而且，對于專業(yè)培養(yǎng)方案中的其他課程，也會涉及遙感技術(shù)知識內(nèi)容。不同課程存在教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)，會減弱學(xué)生對遙感概論課程的學(xué)習(xí)興趣。此外，隨著多種遙感數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，遙感圖像處理軟件的開發(fā)和應(yīng)用不斷更新，目前的課程參考書目還是基于傳統(tǒng)的遙感圖像處理軟件開展課程教學(xué)，存在極大的滯后性。

（三）缺乏理論與實(shí)踐的結(jié)合

學(xué)生學(xué)習(xí)遙感概論課程，除了掌握基本理論知識以及應(yīng)用方向外，核心內(nèi)容還包括動手實(shí)踐應(yīng)用，即將學(xué)習(xí)到的理論知識應(yīng)用于具體實(shí)踐中。但是，由于目前專題應(yīng)用課程內(nèi)容的不完備和野外試驗(yàn)的困難，大多數(shù)學(xué)生局限在理論知識的掌握。此外，由于遙感數(shù)據(jù)的更新速度快，教師在演示遙感數(shù)據(jù)處理及其應(yīng)用時，并沒有基于最新數(shù)據(jù)和方法講解，存在數(shù)據(jù)滯后和方法落后的問題。

（四）專業(yè)軟件教學(xué)不夠深入

遙感數(shù)據(jù)處理是遙感應(yīng)用的核心過程，目前已經(jīng)形成了較為成熟的遙感圖像處理軟件，比如ERDAS IMAGINE和ENVI。由于國產(chǎn)遙感軟件起步較晚，目前大多數(shù)教師基于ERDAS IMAGINE和ENVI兩個傳統(tǒng)軟件進(jìn)行教學(xué)，缺乏國產(chǎn)遙感圖像處理軟件的深度應(yīng)用。在進(jìn)行遙感軟件實(shí)踐教學(xué)時，教師多數(shù)按照實(shí)驗(yàn)文檔講述操作過程，隨之學(xué)生參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)文檔一步步操作實(shí)踐。因?yàn)槿狈?shù)據(jù)處理原理的講解，這種實(shí)踐教學(xué)方式讓學(xué)生僅僅掌握了軟件功能。不僅如此，目前遙感概論課程專業(yè)軟件的實(shí)踐應(yīng)用考核多基于特定章節(jié)內(nèi)容開展，缺乏綜合性。

因此，為了促進(jìn)學(xué)生對遙感的基本原理、遙感數(shù)據(jù)獲取、遙感數(shù)據(jù)處理、遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用等的全方位掌握，虛擬教研室需構(gòu)建云端、野外、課堂多維協(xié)同的育人新途徑，開展產(chǎn)學(xué)研用全鏈條的虛擬教研室建設(shè)研究，打造產(chǎn)學(xué)研用融合一體化的學(xué)生培養(yǎng)模式。

二、遙感概論課程虛擬教研室的建設(shè)方案

虛擬教研室建設(shè)方案的主要框架如圖1所示，包括共編教學(xué)大綱、多維協(xié)同教學(xué)、線上線下混合教學(xué)、專家學(xué)者聽課指導(dǎo)、線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)、共建教學(xué)資源庫與案例庫、共建課程思政和產(chǎn)學(xué)研用融合八個部分。

（一）共編教學(xué)大綱

高校應(yīng)根據(jù)人才培養(yǎng)方案和企業(yè)用人需求完善課程教學(xué)目標(biāo)，綜合各單位專業(yè)人才培養(yǎng)方案、國家級或省級一流專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)等，共同建設(shè)虛擬教研室教學(xué)大綱，最終形成標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)文件，從而為虛擬教研室教學(xué)提供指導(dǎo)。

（二）多維協(xié)同教學(xué)

首先，構(gòu)建多校協(xié)同教學(xué)方式。一是形成“1+M+ N”模式（即1門課程，聯(lián)合M所高校教師，教學(xué)N名學(xué)生）的教學(xué)方式。高校聯(lián)合科研院所開展協(xié)同教學(xué)改革、協(xié)同實(shí)驗(yàn)設(shè)計等形式的協(xié)同教研實(shí)踐，形成因材施教模式，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。二是構(gòu)建跨學(xué)科、跨學(xué)院、跨學(xué)校的交叉整合型教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊。高校應(yīng)鼓勵不同專業(yè)學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)學(xué)習(xí)，突破專業(yè)思維局限，并強(qiáng)化學(xué)生的復(fù)合專業(yè)知識與綜合專業(yè)能力培養(yǎng)。

其次，構(gòu)建團(tuán)隊協(xié)助育人機(jī)制。高校依托虛擬教研室團(tuán)隊的科研力量，讓學(xué)生跨學(xué)科、跨學(xué)院組建興趣小組開展科技創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)課堂深化－課后延伸。在夯實(shí)基礎(chǔ)的前提下，高校融合各團(tuán)隊遙感科學(xué)與技術(shù)的最新研究成果，設(shè)置研究型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)科前沿專題研究，進(jìn)一步利用學(xué)生的科研成果持續(xù)更新課程教材，改進(jìn)授課內(nèi)容。

（三）線上線下混合教學(xué)

遙感概論課程信息化特征十分顯著，隨著遙感傳感器的不斷增加與遙感內(nèi)容不斷拓展，課程教學(xué)與固定學(xué)時之間的矛盾不斷凸顯。虛擬教研室可以采用線上線下混合教學(xué)的方式解決教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時之間的矛盾。一是與國家級線上課程的融合。部分知識性課程內(nèi)容講授由線上課程完成，線下課程進(jìn)行知識檢核與鞏固。二是與信息化教學(xué)環(huán)境的融合。學(xué)生的部分實(shí)際操作過程通過教學(xué)視頻自主完成，線下課程檢驗(yàn)學(xué)生的完成成果。三是線上與線下學(xué)術(shù)報告的融合。通過鼓勵與要求學(xué)生參與線上學(xué)術(shù)會議以及線下學(xué)術(shù)匯報的形式，讓學(xué)生接觸遙感科學(xué)最新的學(xué)術(shù)研究成果，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（四）專家學(xué)者聽課指導(dǎo)

虛擬教研室將邀請專家學(xué)者對虛擬教研室教師成員進(jìn)行聽課指導(dǎo)。高校通過聽課、評課和研討等方式，對教師教學(xué)方法、課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)方案等進(jìn)行指導(dǎo)和建議；組織專家學(xué)者開展專題講座，傳授教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提高虛擬教研室中教師的教學(xué)質(zhì)量。

（五）線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

遙感野外綜合實(shí)驗(yàn)的開展可以讓學(xué)生更加直觀理解遙感原理。但是，傳統(tǒng)的“地面-航空-航天”一體化的多尺度遙感監(jiān)測綜合實(shí)驗(yàn)存在較多難點(diǎn)，包括野外光譜觀測展示度不足、無人機(jī)飛行實(shí)驗(yàn)的危險性、野外實(shí)驗(yàn)的高成本和不可逆性。高校通過構(gòu)建“空天地多尺度的遙感監(jiān)測虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”，可降低教學(xué)成本，避免環(huán)境約束，提高大規(guī)模授課效率。線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以強(qiáng)化學(xué)生的多維地學(xué)習(xí)體驗(yàn)，并將信息化的遙感實(shí)驗(yàn)融入課程教學(xué)環(huán)節(jié)。高校通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)線上教學(xué)，讓學(xué)生了解并熟悉地物光譜特征及遙感圖像處理關(guān)鍵，掌握并能熟練運(yùn)用遙感技術(shù)的相關(guān)理論開展實(shí)際地學(xué)應(yīng)用。

（六）共建教學(xué)資源庫與案例庫

虛擬教研室在協(xié)同共建的基礎(chǔ)上，還需實(shí)現(xiàn)課程、專業(yè)和學(xué)科等教學(xué)資源的內(nèi)部共享。課程資源包括課程大綱、教學(xué)設(shè)計、教案與課件、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、習(xí)題庫等；專業(yè)資源包括專業(yè)人才培養(yǎng)方案、專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)等；學(xué)科資源包括學(xué)科建設(shè)方案、教學(xué)學(xué)術(shù)研究經(jīng)驗(yàn)等。最終推動虛擬教研室成員充分利用信息技術(shù)和在線教育平臺實(shí)現(xiàn)共享優(yōu)質(zhì)資源。

（七）課程思政建設(shè)

虛擬教研室著力打造學(xué)生主動參與的思政課堂，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自我教育。虛擬教研室通過全國大學(xué)生GIS應(yīng)用技能大賽、國際高分遙感圖像解譯大賽、中國地理科學(xué)展示大賽等學(xué)科專業(yè)比賽，在緊密結(jié)合課堂教學(xué)、新技術(shù)應(yīng)用、我國現(xiàn)有資源現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以競賽中遙感理論與知識的應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生通過完成競賽任務(wù)，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和了解現(xiàn)狀，并在實(shí)踐中提高學(xué)生社會適應(yīng)力與分析問題、解決問題的能力，進(jìn)一步用科技創(chuàng)新成果實(shí)現(xiàn)課程思政的自我發(fā)展與自我完善。

（八）產(chǎn)學(xué)研用融合

虛擬教研室將聚焦產(chǎn)學(xué)研用融合，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。在課程整體教學(xué)設(shè)計上融合產(chǎn)業(yè)教學(xué)、學(xué)校教學(xué)、科研教學(xué)、應(yīng)用教學(xué)四個模塊，打造產(chǎn)學(xué)研用一體化教學(xué)機(jī)制。產(chǎn)業(yè)教學(xué)模塊根據(jù)產(chǎn)業(yè)、企業(yè)需求完善課程教學(xué)目標(biāo)，開闊師生眼界，重建教學(xué)大綱；建設(shè)實(shí)習(xí)基地，開展產(chǎn)業(yè)應(yīng)用案例式教學(xué)。學(xué)校教學(xué)模塊進(jìn)一步完善理論知識和實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，充分利用資源庫完善學(xué)生的知識體系；創(chuàng)新調(diào)整基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建設(shè)虛擬仿真教學(xué)。科研教學(xué)模塊提供前沿知識和先進(jìn)技能，整合研究條件和實(shí)踐條件，培養(yǎng)學(xué)生的研究與創(chuàng)新能力。應(yīng)用教學(xué)模塊以實(shí)際應(yīng)用為最終目的，通過實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)開展綜合項(xiàng)目式實(shí)踐，提高學(xué)生綜合能力，培養(yǎng)高質(zhì)量人才。

虛擬教研室建設(shè)將涵蓋多個學(xué)科內(nèi)容，能用于不同專業(yè)學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)學(xué)習(xí)，突破專業(yè)思維局限，實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊成員優(yōu)勢互補(bǔ)，強(qiáng)化對學(xué)生綜合專業(yè)能力培養(yǎng)。虛擬教研室開拓產(chǎn)學(xué)研用一體化課程發(fā)展新路徑，將進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)學(xué)研用融合的高層次創(chuàng)新人才新模式。

總而言之，虛擬教研室的建立，將進(jìn)一步促進(jìn)GIS專業(yè)學(xué)生對于遙感技術(shù)的全面掌握和應(yīng)用，促進(jìn)遙感概論課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革，促進(jìn)教師個人、團(tuán)隊的成長和教學(xué)方法的改進(jìn)，最終為社會培養(yǎng)優(yōu)秀的GIS專業(yè)遙感技術(shù)人才，促進(jìn)我國遙感科學(xué)與技術(shù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜亮亮，劉睿，肖作林，等.GIS專業(yè)遙感類課程教學(xué)改革方法研究[J].數(shù)據(jù)，2021（9）.

[2]桑新民，賈義敏，焦建利，等.高校虛擬教研室建設(shè)的理論與實(shí)踐探索[J].中國高教研究，2021（10）.

[3]肖作林.面向地理科學(xué)師范專業(yè)的遙感概論課程教學(xué)改革探索[J].科技風(fēng)，2023（10）.

[4]庾露，初愛萍，鐘仕全.將國產(chǎn)遙感軟件PIE引入遙感概論課程實(shí)踐探究[J].廣西教育，2023（6）.

[5]秦耀辰，付品德，閆衛(wèi)陽，等.國際聯(lián)合虛擬教研室的組織模式與實(shí)踐探索：以Web GIS教研為例[J].高等理科教育，2022（2）.

[6]戰(zhàn)德臣，聶蘭順，唐德凱，等.虛擬教研室：協(xié)同教研新形態(tài)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2022（32）.

基金項(xiàng)目：重慶師范大學(xué)基金項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號：22XLB029；重慶師范大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：202233sz；重慶師范大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：xyjg23006。

（作者單位：重慶師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院/地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究重慶市高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）