陳鋒銳

摘 要： 遙感數(shù)字圖像處理是地理信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課程，針對(duì)該課程雙語(yǔ)教學(xué)的特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀，本文從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)手段、完善考核方式等方面對(duì)該課程的雙語(yǔ)教學(xué)進(jìn)行了一系列探索和思考，可為同類(lèi)院校該雙語(yǔ)課程的開(kāi)設(shè)提供一些參考。

關(guān)鍵詞： 雙語(yǔ)教學(xué)； 遙感數(shù)字圖像處理； 遙感； 地理信息系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN911.72 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2016）10-73-03

Preliminary discussion on the bilingual teaching of remote sensing digital image processing

Chen Fengrui

（College of Environment and Planning， Henan University， Kaifeng， Henan 475004， China）

Abstract： Remote sensing digital image processing is one of the key courses in geographic information system specialty. Considering the characteristics and teaching status of its bilingual teaching， this paper presents a series of reform measures to promote the students' learning interest and enhance their understanding abilities， including optimizing teaching contents， improving teaching methods， and improving examining evaluations etc. These will give references to others who also want to run bilingual teaching.

Key words： bilingual teaching； remote sensing digital image processing； remote sensing； geographic information system

0 引言

遙感是20世紀(jì)60年代以來(lái)在地球科學(xué)、測(cè)繪科學(xué)、空間科學(xué)、電子科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科交叉滲透、相互融合的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)綜合性對(duì)地觀測(cè)技術(shù)。隨著國(guó)內(nèi)外一系列遙感衛(wèi)星的成功發(fā)射，多種類(lèi)型的遙感影像被獲得，這些數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣象、水文、軍事、地質(zhì)、海洋、環(huán)保等領(lǐng)域，成為人們生活的一部分，不斷改變著人類(lèi)對(duì)世界的認(rèn)知。目前國(guó)內(nèi)已有140多所高校開(kāi)設(shè)了地理信息系統(tǒng)本科專(zhuān)業(yè)，遙感數(shù)字圖像處理是該專(zhuān)業(yè)的核心課程，一些專(zhuān)家結(jié)合本單位的實(shí)際情況已對(duì)該課程的教學(xué)改革和實(shí)踐作了大量的研究和探索，極大地提高了該課程的授課水平。

然而對(duì)遙感數(shù)字圖像處理雙語(yǔ)教學(xué)來(lái)說(shuō)，其還處于探索階段，尚未引起足夠重視。雙語(yǔ)教學(xué)是指對(duì)教學(xué)大綱中設(shè)定的課程使用兩種語(yǔ)言授課，為了實(shí)現(xiàn)與世界一流大學(xué)的交流與合作，培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的復(fù)合型人才。2011年9月，國(guó)家教育部《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》明確提出今后本科教育20%以上課程必須采用雙語(yǔ)教學(xué)。和其他雙語(yǔ)課程一樣，該課程目前同樣遭遇雙語(yǔ)教學(xué)內(nèi)容、師生英語(yǔ)水平、教學(xué)方法以及考核方式等方面的問(wèn)題。本文旨在對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行初步的探索和討論，以增進(jìn)學(xué)生對(duì)遙感科學(xué)問(wèn)題的理解，提高學(xué)習(xí)興趣，這對(duì)提升遙感數(shù)字圖像處理雙語(yǔ)教學(xué)質(zhì)量具有重要意義，同時(shí)可為同類(lèi)院校該雙語(yǔ)課程的開(kāi)設(shè)提供一些參考。

1 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

與傳統(tǒng)教學(xué)不同，雙語(yǔ)課程選擇教材要兼顧中英文內(nèi)容。為了避免學(xué)生初次接觸雙語(yǔ)課程的不適，確保該課程由傳統(tǒng)教學(xué)模式平穩(wěn)過(guò)渡到雙語(yǔ)教學(xué)，我們分別選擇了一本中文和一本英文的教材，以英文教材為主，中文教材為輔。目前比較有代表性的遙感數(shù)字圖像處理英文教材有：John R. Jensen的《 Introductory Digital Image Processing》[1]、John A. Richards等的《Remote Sensing Digital Image Analysis》[2]、Robert A. Schowengerd的《Remote sensing： models and methods for image processing》[3]等。通過(guò)對(duì)這些教材進(jìn)行詳細(xì)的內(nèi)容對(duì)比和結(jié)構(gòu)分析，并綜合考慮學(xué)生的接受能力等因素，選擇John A. Richards的教程作為英文教材，該教材已重印到第5版，被國(guó)外高校廣泛采用。中文教材則在對(duì)比分析錢(qián)樂(lè)祥編著的《遙感數(shù)字影像處理與地理特征提取》[4]、韋玉春等的《遙感數(shù)字圖像處理教程》[5]和朱文泉等的《遙感數(shù)字圖像處理》[6]等教程基礎(chǔ)上，選擇韋玉春主編的教程作為中文教材；此外，針對(duì)這些教程注重理論算法，對(duì)算法引導(dǎo)相對(duì)不足的弱點(diǎn)，我們又借鑒了岡薩雷斯等的《數(shù)字圖像處理》[7]，利用該教程翔實(shí)的實(shí)例，加快引導(dǎo)學(xué)生對(duì)遙感數(shù)字圖形處理算法的理解。通過(guò)對(duì)以上教材內(nèi)容的消化吸收，理論課內(nèi)容安排見(jiàn)表1，兼顧課程內(nèi)容的完成性與邏輯性。在完整性方面，該課程涉及遙感影像的整個(gè)處理流程，包括預(yù)處理、增強(qiáng)、信息提取、以及信息應(yīng)用等內(nèi)容；依照處理流程順序來(lái)設(shè)置課程使內(nèi)容之間更具邏輯性；為了便于學(xué)生學(xué)習(xí)，設(shè)置第四講遙感圖像變換，主要講授光譜域變化（主成份分析等）以及空間域變換（傅立葉變化、小波變化等）等內(nèi)容，為接下來(lái)頻率域影像增強(qiáng)和遙感影像融合等內(nèi)容的講解提供知識(shí)鋪墊。

遙感數(shù)字影像處理也是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)同樣非常重要。實(shí)驗(yàn)課中，在老師指導(dǎo)下，學(xué)生利用遙感圖像處理軟件完成遙感影像處理，從而進(jìn)一步理解和掌握遙感圖像處理的原理和方法。目前，國(guó)際上主流的遙感圖像處理軟件有ENVI、ERDAS以及PCI等，每個(gè)軟件均有各自的特點(diǎn)。本課程采用ENVI作為實(shí)驗(yàn)軟件，原因在于：①ENVI是基于IDL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，它允許用戶根據(jù)自己的特定需求對(duì)軟件的特性和功能進(jìn)行擴(kuò)展或自定義，這是其他遙感軟件難以比擬的；②自2007年開(kāi)始，ITT Visual Information Solutions與ESRI公司開(kāi)展全面戰(zhàn)略合同，所以ENVI完全支持ArcGIS的GeodataBase等數(shù)據(jù)格式；③IDL是一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)圖形圖像處理與可視化的高級(jí)語(yǔ)言，選用IDL進(jìn)行教學(xué)能快速提高學(xué)生的編程能力和對(duì)處理算法的理解力。鑒于實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，無(wú)法對(duì)所有內(nèi)容逐一實(shí)驗(yàn)，基于理論課安排，同時(shí)參照在《ENVI遙感圖像處理方法》[8]等教程基礎(chǔ)上，選擇遙感數(shù)字影像處理中最重要的實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)內(nèi)容，以問(wèn)題為導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。遙感數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置為24個(gè)課時(shí)（表2），內(nèi)容大體分為兩類(lèi)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)加深和強(qiáng)化學(xué)生對(duì)遙感影像處理基本理論、方法的認(rèn)識(shí)，如影像校正、影像分類(lèi)等；綜合性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化和升華驗(yàn)證性?xún)?nèi)容，要求學(xué)生能夠綜合利用多種影像處理方法來(lái)解決某一問(wèn)題，如利用遙感影像研究某區(qū)域土地利用變化，該實(shí)驗(yàn)涉及影像預(yù)處理、增強(qiáng)以及分類(lèi)等多種處理技術(shù)。

2 完善教學(xué)方法

2.1 教學(xué)方式

教與學(xué)相互促進(jìn)，傳統(tǒng)授課模式以老師講解為主，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，難以調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性。雙語(yǔ)教學(xué)要注重引導(dǎo)，以問(wèn)題為導(dǎo)向，采用啟發(fā)式、討論式、研究式、互動(dòng)式等授課方式，引導(dǎo)學(xué)生深層次、多角度地思考問(wèn)題，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。通過(guò)社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)以及與我們生活息息相關(guān)的事情引出遙感所要解決的問(wèn)題，使學(xué)生感受到知識(shí)的價(jià)值和重要性。例如通過(guò)確定耕地減少問(wèn)題引出遙感影像分類(lèi)和變化監(jiān)測(cè)技術(shù)，接下來(lái)對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的講解和分析，讓學(xué)生明白利用這些技術(shù)對(duì)不同時(shí)像TM影像分析即可解決該問(wèn)題；最后在實(shí)驗(yàn)課上讓學(xué)生進(jìn)行具體實(shí)踐，進(jìn)一步增強(qiáng)他們對(duì)遙感數(shù)字圖像處理的理解和認(rèn)識(shí)。在課堂結(jié)束時(shí)把一些相對(duì)簡(jiǎn)單及次要的問(wèn)題拋給學(xué)生，讓他們通過(guò)課下查閱資料，上網(wǎng)等途徑提出解決方案，在接下去的課堂上討論，之后老師再做詳細(xì)的闡述，如此培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)自解決問(wèn)題的能力。

2.2 語(yǔ)言引導(dǎo)

雙語(yǔ)教學(xué)不僅要求教師精通專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且具有較高的英語(yǔ)口語(yǔ)水平，能夠熟練地用英語(yǔ)表達(dá)。遙感數(shù)字圖像處理雙語(yǔ)課程安排在第五學(xué)期，通過(guò)前四個(gè)學(xué)期大學(xué)英語(yǔ)的學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生通過(guò)了國(guó)家英語(yǔ)4級(jí)或6級(jí)考試，具備學(xué)習(xí)雙語(yǔ)課程的語(yǔ)言基礎(chǔ)；然而中國(guó)學(xué)生英語(yǔ)聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)四項(xiàng)能力中，聽(tīng)和說(shuō)的能力最弱，這將嚴(yán)重影響雙語(yǔ)課程的效果。英語(yǔ)聽(tīng)力的提高是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，不但需要學(xué)生在課外多下工夫，教師的語(yǔ)言引導(dǎo)也至關(guān)重要。教師備課時(shí)一定要弄準(zhǔn)相關(guān)單詞的讀音，確保課堂上正確發(fā)音，否則會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生從最基本的單詞開(kāi)始，規(guī)范讀音，不斷練習(xí)，這樣方可聽(tīng)懂課堂內(nèi)容并提高聽(tīng)力水平；其次，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)課程內(nèi)容，通過(guò)查字典等手段解決生詞，理清專(zhuān)業(yè)單詞的讀音及漢語(yǔ)意思，并逐句理解課文內(nèi)容，逐漸提高他們的閱讀能力；此外，鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上使用英文來(lái)回答問(wèn)題及討論問(wèn)題，通過(guò)不斷的“說(shuō)”來(lái)提高他們的口語(yǔ)能力。專(zhuān)業(yè)課雙語(yǔ)課程的學(xué)習(xí)是促進(jìn)學(xué)生提高個(gè)人外語(yǔ)水平的一個(gè)重要途徑，為他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的英語(yǔ)基礎(chǔ)。

2.3 建立興趣小組

建立興趣小組，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究。興趣小組的組建采用自由組合原則，每組5-6人；小組成員在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后發(fā)表自己的觀點(diǎn)，討論該實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及注意事項(xiàng)，并共同完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在綜合性實(shí)驗(yàn)部分，老師不再統(tǒng)一設(shè)置實(shí)驗(yàn)題目，每個(gè)小組根據(jù)其興趣愛(ài)好自行選擇題目，獨(dú)自收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料，制定實(shí)驗(yàn)方案，并最終完成實(shí)驗(yàn)，而教師只在必要時(shí)及時(shí)地介入。通過(guò)組建興趣小組，培養(yǎng)學(xué)生參與科研的興趣以及獨(dú)自解決問(wèn)題的能力。

3 考核方式

當(dāng)前很多高校把期末考試成績(jī)作為學(xué)期考核結(jié)果，導(dǎo)致許多學(xué)生平時(shí)不努力，僅在考前突擊，難以反映其真實(shí)水平；而國(guó)外大學(xué)通常將考試分為若干次，每次考試的成績(jī)按相應(yīng)比例計(jì)入最終成績(jī)，這樣做可有效避免上述問(wèn)題。為此，環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院從2015年開(kāi)始引入期中考試，由期中、期末考試以及其他考核等共同決定最終的考核成績(jī)。

考核方式多樣化，除期中和期末考試外，還將平時(shí)考勤、實(shí)驗(yàn)考核、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等內(nèi)容納入最終的成績(jī)計(jì)算。我們采用如下考核形式：考勤占10%，實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%，期中考試成績(jī)占30%，期末考試成績(jī)占40%。由于該課程是雙語(yǔ)教學(xué)，因此在考核中也應(yīng)得到體現(xiàn)，例如期中和期末考試的部分試題以英文形式出現(xiàn)，要求學(xué)生同樣用英文作答。實(shí)驗(yàn)考核從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中隨機(jī)選取，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均設(shè)置考核要點(diǎn)，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)操作，然后根據(jù)他們的完成情況評(píng)定成績(jī)。

4 結(jié)束語(yǔ)

遙感數(shù)字圖像處理是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，實(shí)踐證明：通過(guò)雙語(yǔ)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能系統(tǒng)地掌握遙感數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)知識(shí)和一系列處理方法，還能養(yǎng)成良好的英語(yǔ)學(xué)習(xí)習(xí)慣，這為他們走向工作崗位或繼續(xù)攻讀學(xué)位奠定了良好的基礎(chǔ)。然而雙語(yǔ)教學(xué)是一個(gè)大的系統(tǒng)工程，不僅需要老師具有很強(qiáng)的理論水平，同時(shí)要求教師在授課的過(guò)程中不斷地學(xué)習(xí)，提高英語(yǔ)能力、完善教學(xué)技巧及方法，及時(shí)總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能更好地引導(dǎo)學(xué)生利用遙感專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析和解決問(wèn)題，逐步培養(yǎng)其獨(dú)立科研能力。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] John. R. Jensen. Introductory digital image processing[M].

NewYork： Prentice Hall，1996.

[2] John. A. Richards. Remote sensing digital image analysis[M].

Berlin： Springer，2012.

[3] Robert. A. Schowengerdt. Remote sensing： models and

methods for image processing[M]. NewYork： Academic press，2006.

[4] 錢(qián)樂(lè)祥.遙感數(shù)字影像處理與地理特征提取[M].科學(xué)出版社，

2004.

[5] 韋玉春.遙感數(shù)字圖像處理教程[M].科學(xué)出版社，2007.

[6] 朱文泉，林文鵬.遙感數(shù)字圖像處理[M].高等教育出版社，

2015.

[7] R. C. Gonzalez. 岡薩雷斯.數(shù)字圖像處理[M].電子工業(yè)出版

社，2006.

[8] 鄧書(shū)斌.ENVI遙感圖像處理方法[M].科學(xué)出版社，2011.