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【摘要】：遥感技术目前在我国农林渔业等诸多领域应用非常广泛且深入，因此许多高校的非遥感专业也纷纷开设遥感课程。通过多年遥感教学实践探索，对无测绘学科背景的非遥感专业本科生，如何有效提高学生学习遥感的积极性和掌握专业术语的理解力，是本教学改革研究的关键内容。本文以西藏大学15级地理科学班和西藏农牧学院15级自然地理与资源环境班為例，分析当前遥感教学中存在的共性问题，提出适合于非遥感专业本科生的教学改革措施并在两所大学进行实践，有效提高遥感教学质量。
【关键词】：遥感 教学 改革 ENVI
遥感技术作为地理空间信息科学的核心技术，其在农业、林业、渔业、国土资源、城乡建设以及测绘等方面都得到了广泛的应用。近几年其社会实用价值和学术价值因遥感技术的成熟快速发展得以显著提升，并展示出广阔的应用前景，许多领域急需遥感专业性人才来推动遥感技术的应用。目前我国已有一百多所高校顺应社会潮流纷纷开设遥感专业课程。但与传统地理学专业不同的是，按照教育部发布的《普通高等学校本科专业目录（2012）》，遥感科学与技术专业属于工学测绘类。一些高校在开设遥感课程时，因本科生相关专业方向偏向人文地理学、地理师范等非测绘类学科，并未考虑到测绘工程、大地测量学等相关专业课程的同步开设，导致学生在无测绘背景知识的前提下学习遥感课程，专业术语理解费时费力，不知道教师课堂所云，知识点理解片面化，很难形成属于自己的知识网络体系。而与遥感应用相关的课程范围较广，涉及面也较大，面面俱到显然不现实。本文根据上述情况，结合笔者近几年对非测绘遥感专业本科生的教学经验及改革方案的实施情况，以西藏大学15级地理师范班41位本科生和西藏农牧学院15级自然地理与资源环境班32位本科生为例，论述ENVI遥感软件开发竞赛及实例操作应用对学生学习遥感课程的促进作用。
1、非遥感专业本科生遥感教学中存在的共性问题
1.1 学生对遥感课本中许多名词感到陌生，无法理解
从不同班级多次遥感教学情况来看，学生相关基础知识匮乏是理解遥感课本中专业名词困难、无法在头脑中形成具体可感知的形象的重要原因之一。学生往往表现出对概念的理解感到抽象模糊，知识断层不连贯，知识点支离破碎无法整合在一起，继而造成学生课堂听讲效率低下，课下更不愿意主动学习的恶性循环情况的发生。
遥感课程涉及到的学科广泛，内容交叉。相关基础知识主要有测绘工程中的地理投影基本原理、地面控制点等基本知识，物理学中的电磁学部分内容，天文学中卫星运动轨道等内容，高等数学中数理统计、卷积运算计算机科学中的图像识别、数据存储格式等方面。因此，学生背景知识的匮乏造成其想理解透彻所学内容并非易事，往往知其然而不知其所以然。如电磁波谱的概念，在遥感课程中不仅要求对电磁学有所掌握，而且还要理解不同波长电磁波在遥感探测应用中的不同作用，这与波谱中不同波长的波段功能密切相关，又能进一步关联到像元亮度值、大气窗口等概念。学生不理解电磁波谱是什么，就无法对遥感知识进行前后关联，所学也就一盘散沙，仅仅知道有这么一个名词而已。
1.2 课堂缺乏遥感教学主线，仅按照课本章节进度教学
教师按照自己的教学进度有条不紊的进行遥感每一章节的依次教学，本身并没有问题。问题在于学生每一章节都有很多难以理解消化的知识点，并且对前后内容无法关联理解，知识点破碎无法整合。因此学生学习过程中并不知遥感的具体应用价值是什么，有种“不识庐山真面目，只缘身在此山中”的感觉。
教学主线的缺失导致课堂教学内容形而上，并非一种有机统一的整体。学生学习过程中非常想知道这一章节在某些遥感具体应用中有什么用，为什么要学习这个知识点。如果教师能够抓住遥感在社会生产某领域中具体应用这一主线，在每节课中首先详细介绍这节课知识点在遥感应用中具体发挥什么作用，学生能够对遥感知识结构提前思路清晰，就能积极调动学生学习的兴趣，从而带动遥感教学的连贯性，让学生清清楚楚认识到自己今天所学的内容在遥感实际应用中能够发挥怎样的价值。
2、遥感教学改革措施：
2.1ENVI遥感软件实例操作促进遥感理论学习
遥感教材中的许多专业术语如果仅仅靠教师逐步解释、学生识记的方式，是很难做到连贯学习、网络化遥感专业知识。因为学生对专业术语难以有直观的、可视化的感知和理解，造成学习的知识具有离散性、碎片性、易遗忘等特点。因此，必须有能够纵观遥感教材内容并且可以实践操作的具象事物，如利用遥感影像对森林火灾面积提取和火灾等级分析，通过这个具体可感知的操作来使学生明白整体操作过程中所涉及到遥感课本中哪些章节哪些知识点，加深学生的直观印象，提高学生学习遥感的学科兴趣。
实例操作必然依靠功能强大的遥感软件来实施完成。ENVI（The Environment for Visualizing Images）是由遥感领域的科学家采用交互式数据语言IDL（Interactive Data Language）开发的一套功能强大的遥感图像处理软件。以利用遥感影像对森林火灾面积提取和火灾等级分析实例操作促进学生学习遥感专业知识为例。首先要让学生明白如何下载遥感影像数据，下载到的不同卫星不同波段类型的遥感影像数据有什么区别，利用ENVI软件进行遥感影像文件的卫星信息、存储格式等信息读取。这就涉及到了遥感教材中遥感的特点、大气窗口、不同遥感卫星的特点、遥感影像存储方式等知识点。其次对遥感影像进行裁剪、几何辐射校正等操作。对应于遥感教材中几何校正、辐射校正等知识点，可以让学生一目了然为何要进行几何辐射校正，校正前后两幅遥感影像的差异可视化展现在学生面前，让学生对遥感教材中的章节知识点有了直观感受。最后的遥感影像增强处理和火险等级分析，涉及遥感教材中对比度和空间特征处理、归一化植被指数、监督非监督分类、密度分割、图像时间序列分析等内容。完整实例操作演示，学生能够整体把握遥感教材中的不同章节知识内容，它们是统一的有机整体，绝不是分裂孤立存在于每页中。 笔者认为遥感教师教学过程中，尤其是对背景知识薄弱的非遥感专业学生教学，应该主动打破遥感教材中章节按部就班的编写模式，通过几个实例分析的操作，边操作边与课本知识内容对应着介绍，能够有效促进学生理解陌生的专业术语，同时提高学生学习遥感知识的兴趣，化抽象为具体，变文字为可视。同时每个章节内容具体讲解过程中，找到对应的实例多次操作演示，学生动手能力提高同时也真正学会了遥感知识。
2.2ENVI二次开发的功能实现促进遥感教学主线灵活多样
操作ENVI软件实现遥感经典实例对促进遥感教材基本内容教学有显著帮助，但对遥感知识的精通掌握以及灵活应用还缺乏创新性。基于IDL语言的ENVI软件二次开发，能够实现许多自定义函数功能，从而完成一些ENVI菜单无法操作的、自定义的遥感分析实例。
笔者于2018年开始指导15级地理科学班几位感兴趣的学生参加ESRI杯中国大学生ENVI软件二次开发竞赛，虽然第一年参赛没有按时完成作品，但几位学生在遥感专业上的思维能力都显著提高，在探讨问题时能够提出许多专业性强的、具有一定挑战难度的问题，并能够主动在课下查阅资料，自主寻找问题答案。学生们结合身边遇到的环境问题，提出利用ENVI软件二次开发实现拉萨河水质监测反演，预期实现利用多时相遥感影像分析拉萨河水质污染情况快速分析的功能，并能生成基于遥感影像的水体污染分类等级图。
虽然一个班级只有少数学生最终参加ENVI二次开发竞赛，但学生在班级中的学习氛围影响力要高于教师短暂的课堂教学。学生们能够带动周围学生的遥感学习热情，主动帮助其他学生探索问题的答案，使短暂的课堂热度延伸到宿舍，延伸到学生自习时间。潜移默化中提高了遥感教学的覆盖范围和时间效率。
ENVI二次开发实现具体功能，使得遥感教材里分散的原理和术语被学生们在需要的时候翻阅查找出来，直接转化为实用的指导信息，同时还能不拘泥于一个教材，从图书馆、网络中寻找相关信息。这样灵活多样的遥感学习方式让学生自己发散思维，自主寻找答案，不仅印象深刻，而且能透彻应用。
3. 结束语
为提高非遥感专业学生遥感教学质量，结合近几年给不同非遥感专业班级遥感教学过程中遇到的困难及共性问题，以西藏大学15级地理科学班41位本科生和西藏农牧学院15级自然地理与资源环境班32位本科生为教学改革研究对象，实施ENVI软件实例操作指导遥感教材专业理论学习、参与ENVI二次开发竞赛的教学改革方法，探讨该方法在遥感教学中的实际效果。对两所学校两个班级共73位学生2018年7月遥感期末考试成绩分析，发现两个学校的两个班级学生成绩都有明显提高，尤其是对开放性题目的作答，不完全拘泥于教材内容，有学生自主思考的部分。
遥感教材仅作为参考，学习目的是为了解决实际问题。通过教师和学生的应用实践，学习遥感成为学生们感兴趣的事。同时要培养能够将理论与实践相结合、具有解决应用领域实际问题能力的人才，保证他们就业所需的基本技能[6]。遥感教学是一项涉及多门学科交叉，专业性极强，与地理信息系统和GPS卫星定位等课程紧密结合的工作，如何针对不同学习能力的学生设计多元化、差异化教学模式，对培养遥感专业技术人才、满足社会单位用人需求至关重要，也是今后教学过程中不断探索和研究的内容。
【参考文献】
【1】 吴学睿. 高校遥感课程教学改革的探索与思考[J]. 赤峰学院学报（自然科学版），2013，29（10）：247-248.
【2】 王桥，杨一鹏，黄家柱. 环境遥感[M]. 北京：科学出版社，2005.
【3】 陈文波. 非遥感专业遥感课程教学面临的问题与解决途径[J]. 实验科学与技术，2016，14（4）：117-120.
【4】 刘沛. 遥感实践教学方法探讨[J]. 中国地质教育，2014，1：76-79.
【5】 邓书斌，陈秋锦，杜会建，等. ENVI遙感图像处理方法[M]. 北京：高等教育出版社，2014.
【6】 闵爱莲，项磊. 《遥感原理与应用》实验教学改革探索[J]. 地理空间信息，2015，13（6）：175-176.
基金项目：西藏大学2017年教学研究与改革项目（XZDXJXYJ201712）；2015年中西部高校综合实力提升项目（遥感原理应用课程提升）
【关键词】：遥感 教学 改革 ENVI
遥感技术作为地理空间信息科学的核心技术，其在农业、林业、渔业、国土资源、城乡建设以及测绘等方面都得到了广泛的应用。近几年其社会实用价值和学术价值因遥感技术的成熟快速发展得以显著提升，并展示出广阔的应用前景，许多领域急需遥感专业性人才来推动遥感技术的应用。目前我国已有一百多所高校顺应社会潮流纷纷开设遥感专业课程。但与传统地理学专业不同的是，按照教育部发布的《普通高等学校本科专业目录（2012）》，遥感科学与技术专业属于工学测绘类。一些高校在开设遥感课程时，因本科生相关专业方向偏向人文地理学、地理师范等非测绘类学科，并未考虑到测绘工程、大地测量学等相关专业课程的同步开设，导致学生在无测绘背景知识的前提下学习遥感课程，专业术语理解费时费力，不知道教师课堂所云，知识点理解片面化，很难形成属于自己的知识网络体系。而与遥感应用相关的课程范围较广，涉及面也较大，面面俱到显然不现实。本文根据上述情况，结合笔者近几年对非测绘遥感专业本科生的教学经验及改革方案的实施情况，以西藏大学15级地理师范班41位本科生和西藏农牧学院15级自然地理与资源环境班32位本科生为例，论述ENVI遥感软件开发竞赛及实例操作应用对学生学习遥感课程的促进作用。
1、非遥感专业本科生遥感教学中存在的共性问题
1.1 学生对遥感课本中许多名词感到陌生，无法理解
从不同班级多次遥感教学情况来看，学生相关基础知识匮乏是理解遥感课本中专业名词困难、无法在头脑中形成具体可感知的形象的重要原因之一。学生往往表现出对概念的理解感到抽象模糊，知识断层不连贯，知识点支离破碎无法整合在一起，继而造成学生课堂听讲效率低下，课下更不愿意主动学习的恶性循环情况的发生。
遥感课程涉及到的学科广泛，内容交叉。相关基础知识主要有测绘工程中的地理投影基本原理、地面控制点等基本知识，物理学中的电磁学部分内容，天文学中卫星运动轨道等内容，高等数学中数理统计、卷积运算计算机科学中的图像识别、数据存储格式等方面。因此，学生背景知识的匮乏造成其想理解透彻所学内容并非易事，往往知其然而不知其所以然。如电磁波谱的概念，在遥感课程中不仅要求对电磁学有所掌握，而且还要理解不同波长电磁波在遥感探测应用中的不同作用，这与波谱中不同波长的波段功能密切相关，又能进一步关联到像元亮度值、大气窗口等概念。学生不理解电磁波谱是什么，就无法对遥感知识进行前后关联，所学也就一盘散沙，仅仅知道有这么一个名词而已。
1.2 课堂缺乏遥感教学主线，仅按照课本章节进度教学
教师按照自己的教学进度有条不紊的进行遥感每一章节的依次教学，本身并没有问题。问题在于学生每一章节都有很多难以理解消化的知识点，并且对前后内容无法关联理解，知识点破碎无法整合。因此学生学习过程中并不知遥感的具体应用价值是什么，有种“不识庐山真面目，只缘身在此山中”的感觉。
教学主线的缺失导致课堂教学内容形而上，并非一种有机统一的整体。学生学习过程中非常想知道这一章节在某些遥感具体应用中有什么用，为什么要学习这个知识点。如果教师能够抓住遥感在社会生产某领域中具体应用这一主线，在每节课中首先详细介绍这节课知识点在遥感应用中具体发挥什么作用，学生能够对遥感知识结构提前思路清晰，就能积极调动学生学习的兴趣，从而带动遥感教学的连贯性，让学生清清楚楚认识到自己今天所学的内容在遥感实际应用中能够发挥怎样的价值。
2、遥感教学改革措施：
2.1ENVI遥感软件实例操作促进遥感理论学习
遥感教材中的许多专业术语如果仅仅靠教师逐步解释、学生识记的方式，是很难做到连贯学习、网络化遥感专业知识。因为学生对专业术语难以有直观的、可视化的感知和理解，造成学习的知识具有离散性、碎片性、易遗忘等特点。因此，必须有能够纵观遥感教材内容并且可以实践操作的具象事物，如利用遥感影像对森林火灾面积提取和火灾等级分析，通过这个具体可感知的操作来使学生明白整体操作过程中所涉及到遥感课本中哪些章节哪些知识点，加深学生的直观印象，提高学生学习遥感的学科兴趣。
实例操作必然依靠功能强大的遥感软件来实施完成。ENVI（The Environment for Visualizing Images）是由遥感领域的科学家采用交互式数据语言IDL（Interactive Data Language）开发的一套功能强大的遥感图像处理软件。以利用遥感影像对森林火灾面积提取和火灾等级分析实例操作促进学生学习遥感专业知识为例。首先要让学生明白如何下载遥感影像数据，下载到的不同卫星不同波段类型的遥感影像数据有什么区别，利用ENVI软件进行遥感影像文件的卫星信息、存储格式等信息读取。这就涉及到了遥感教材中遥感的特点、大气窗口、不同遥感卫星的特点、遥感影像存储方式等知识点。其次对遥感影像进行裁剪、几何辐射校正等操作。对应于遥感教材中几何校正、辐射校正等知识点，可以让学生一目了然为何要进行几何辐射校正，校正前后两幅遥感影像的差异可视化展现在学生面前，让学生对遥感教材中的章节知识点有了直观感受。最后的遥感影像增强处理和火险等级分析，涉及遥感教材中对比度和空间特征处理、归一化植被指数、监督非监督分类、密度分割、图像时间序列分析等内容。完整实例操作演示，学生能够整体把握遥感教材中的不同章节知识内容，它们是统一的有机整体，绝不是分裂孤立存在于每页中。 笔者认为遥感教师教学过程中，尤其是对背景知识薄弱的非遥感专业学生教学，应该主动打破遥感教材中章节按部就班的编写模式，通过几个实例分析的操作，边操作边与课本知识内容对应着介绍，能够有效促进学生理解陌生的专业术语，同时提高学生学习遥感知识的兴趣，化抽象为具体，变文字为可视。同时每个章节内容具体讲解过程中，找到对应的实例多次操作演示，学生动手能力提高同时也真正学会了遥感知识。
2.2ENVI二次开发的功能实现促进遥感教学主线灵活多样
操作ENVI软件实现遥感经典实例对促进遥感教材基本内容教学有显著帮助，但对遥感知识的精通掌握以及灵活应用还缺乏创新性。基于IDL语言的ENVI软件二次开发，能够实现许多自定义函数功能，从而完成一些ENVI菜单无法操作的、自定义的遥感分析实例。
笔者于2018年开始指导15级地理科学班几位感兴趣的学生参加ESRI杯中国大学生ENVI软件二次开发竞赛，虽然第一年参赛没有按时完成作品，但几位学生在遥感专业上的思维能力都显著提高，在探讨问题时能够提出许多专业性强的、具有一定挑战难度的问题，并能够主动在课下查阅资料，自主寻找问题答案。学生们结合身边遇到的环境问题，提出利用ENVI软件二次开发实现拉萨河水质监测反演，预期实现利用多时相遥感影像分析拉萨河水质污染情况快速分析的功能，并能生成基于遥感影像的水体污染分类等级图。
虽然一个班级只有少数学生最终参加ENVI二次开发竞赛，但学生在班级中的学习氛围影响力要高于教师短暂的课堂教学。学生们能够带动周围学生的遥感学习热情，主动帮助其他学生探索问题的答案，使短暂的课堂热度延伸到宿舍，延伸到学生自习时间。潜移默化中提高了遥感教学的覆盖范围和时间效率。
ENVI二次开发实现具体功能，使得遥感教材里分散的原理和术语被学生们在需要的时候翻阅查找出来，直接转化为实用的指导信息，同时还能不拘泥于一个教材，从图书馆、网络中寻找相关信息。这样灵活多样的遥感学习方式让学生自己发散思维，自主寻找答案，不仅印象深刻，而且能透彻应用。
3. 结束语
为提高非遥感专业学生遥感教学质量，结合近几年给不同非遥感专业班级遥感教学过程中遇到的困难及共性问题，以西藏大学15级地理科学班41位本科生和西藏农牧学院15级自然地理与资源环境班32位本科生为教学改革研究对象，实施ENVI软件实例操作指导遥感教材专业理论学习、参与ENVI二次开发竞赛的教学改革方法，探讨该方法在遥感教学中的实际效果。对两所学校两个班级共73位学生2018年7月遥感期末考试成绩分析，发现两个学校的两个班级学生成绩都有明显提高，尤其是对开放性题目的作答，不完全拘泥于教材内容，有学生自主思考的部分。
遥感教材仅作为参考，学习目的是为了解决实际问题。通过教师和学生的应用实践，学习遥感成为学生们感兴趣的事。同时要培养能够将理论与实践相结合、具有解决应用领域实际问题能力的人才，保证他们就业所需的基本技能[6]。遥感教学是一项涉及多门学科交叉，专业性极强，与地理信息系统和GPS卫星定位等课程紧密结合的工作，如何针对不同学习能力的学生设计多元化、差异化教学模式，对培养遥感专业技术人才、满足社会单位用人需求至关重要，也是今后教学过程中不断探索和研究的内容。
【参考文献】
【1】 吴学睿. 高校遥感课程教学改革的探索与思考[J]. 赤峰学院学报（自然科学版），2013，29（10）：247-248.
【2】 王桥，杨一鹏，黄家柱. 环境遥感[M]. 北京：科学出版社，2005.
【3】 陈文波. 非遥感专业遥感课程教学面临的问题与解决途径[J]. 实验科学与技术，2016，14（4）：117-120.
【4】 刘沛. 遥感实践教学方法探讨[J]. 中国地质教育，2014，1：76-79.
【5】 邓书斌，陈秋锦，杜会建，等. ENVI遙感图像处理方法[M]. 北京：高等教育出版社，2014.
【6】 闵爱莲，项磊. 《遥感原理与应用》实验教学改革探索[J]. 地理空间信息，2015，13（6）：175-176.
基金项目：西藏大学2017年教学研究与改革项目（XZDXJXYJ201712）；2015年中西部高校综合实力提升项目（遥感原理应用课程提升）