孔春芳+張冬梅+董玉森+宋麥玲

摘 要：國(guó)土資源遙感是隨著遙感技術(shù)的飛速發(fā)展而出現(xiàn)的一門(mén)新興的邊緣學(xué)科，也是遙感科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的重要課程之一。文章提出在該課程教學(xué)過(guò)程中，采用國(guó)際先進(jìn)的CDIO工程教育理念，把案例教學(xué)法貫穿到課堂教學(xué)中，通過(guò)設(shè)置系列的國(guó)土資源遙感應(yīng)用案例，給學(xué)生營(yíng)造一種近似真實(shí)的項(xiàng)目環(huán)境，讓每個(gè)學(xué)生親歷構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與運(yùn)作的完整項(xiàng)目過(guò)程，達(dá)到“學(xué)中做”與“做中學(xué)”的無(wú)縫結(jié)合。

關(guān)鍵詞： CDIO；國(guó)土資源遙感；項(xiàng)目式案例教學(xué)；工程能力；創(chuàng)新能力

0 引 言

遙感科學(xué)與技術(shù)作為現(xiàn)代空間信息學(xué)的核心技術(shù)之一，正以前所未有的速度發(fā)展，并在軍事、國(guó)土資源、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、礦產(chǎn)、減災(zāi)等行業(yè)具有重要的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景[1]。國(guó)土資源遙感作為遙感科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，是一門(mén)理論與實(shí)踐相結(jié)合且技術(shù)性很強(qiáng)的課程。隨著遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，該課程的教學(xué)中出現(xiàn)一些矛盾，如：①遙感技術(shù)的飛速發(fā)展與教材更新緩慢之間的矛盾；②遙感技能與動(dòng)手能力的培養(yǎng)與實(shí)踐時(shí)間過(guò)少之間的矛盾；③遙感專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)與傳統(tǒng)的授課方式及考核方式之間的矛盾。為了解決上述矛盾，提高學(xué)生的工程能力、專(zhuān)業(yè)技能及職業(yè)素養(yǎng)，我們引入CDIO工程教育理念，把案例教學(xué)法融入國(guó)土資源遙感課程教學(xué)中，以案例的形式進(jìn)行教學(xué)改革、探索與實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用遙感科學(xué)與技術(shù)進(jìn)行國(guó)土資源調(diào)查、災(zāi)害預(yù)警、礦產(chǎn)資源勘查等的專(zhuān)業(yè)技能和科學(xué)素養(yǎng)。

1 CDIO工程教育理念與案例教學(xué)法

CDIO是一種以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的教育模式，其目的是讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[2]；讓學(xué)生親歷項(xiàng)目的構(gòu)思（conceive）—設(shè)計(jì)（design）—實(shí)現(xiàn)（implement）—運(yùn)作（operate）環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)“學(xué)中做”與“做中學(xué)”的有機(jī)結(jié)合[3]；注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、動(dòng)手能力、工程能力、創(chuàng)新能力、組織協(xié)調(diào)能力等綜合職業(yè)素養(yǎng)[4]。

案例教學(xué)（case method）是一種以“項(xiàng)目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)相長(zhǎng)的教學(xué)方法[5]，教學(xué)過(guò)程中以項(xiàng)目為主線，引導(dǎo)學(xué)生以完成項(xiàng)目任務(wù)的形式完成知識(shí)體系的學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生能夠主動(dòng)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，利用探究式的學(xué)習(xí)方式主動(dòng)獲得知識(shí)[6]。

2 第二次國(guó)土資源大調(diào)查案例驅(qū)動(dòng)下的國(guó)土資源遙感課程教學(xué)改革

第二次國(guó)土資源大調(diào)查的主要目標(biāo)之一是加強(qiáng)土地利用狀況調(diào)查評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)，滿足土地管理工作要求與經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求[7]，其中，建立土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)工作是為了滿足國(guó)土資源大調(diào)查而完成的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。遙感科學(xué)與技術(shù)以其特有的能夠提供全球覆蓋的、不同分辨率的、多時(shí)相的地表信息，成為國(guó)土資源大調(diào)查數(shù)據(jù)源的獲取方式。通過(guò)遙感數(shù)據(jù)，可以快速準(zhǔn)確地獲得主要城市和地區(qū)的耕地和建筑用地?cái)?shù)據(jù)，配合土地執(zhí)法檢查，形成“天上看、地上查、網(wǎng)上管”的體系結(jié)構(gòu)，為國(guó)土資源規(guī)劃、管理、保護(hù)和合理利用服務(wù)。因此，我們選擇土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)項(xiàng)目作為國(guó)土資源遙感案例之一，在CDIO工程教育理念的指導(dǎo)下，進(jìn)行土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作，直至完成整個(gè)項(xiàng)目。

2.1 基于CDIO工程教育理念的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)建庫(kù)案例的構(gòu)思

在土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)建庫(kù)工作的構(gòu)思階段，按照完成項(xiàng)目模式，由教師擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，將全班學(xué)生分為5～6組，各組成員分別擔(dān)任不同的角色[8]；同時(shí)，根據(jù)土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)建庫(kù)工作的要求，充分做好組織、技術(shù)、資料、儀器設(shè)備和工具、各種表格等方面的準(zhǔn)備工作，把項(xiàng)目需求和已有的項(xiàng)目資料發(fā)給每位學(xué)生，讓每位學(xué)生都了解整個(gè)項(xiàng)目的需求并根據(jù)項(xiàng)目的需求，結(jié)合自己的特長(zhǎng)或感興趣的內(nèi)容分別擔(dān)任不同的角色。各組需要推選組長(zhǎng)并擬定小組名稱(chēng)，根據(jù)分配的任務(wù)，領(lǐng)取任務(wù)進(jìn)度卡，確定本組的詳細(xì)任務(wù)目標(biāo)和時(shí)間安排[8]。土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)的構(gòu)思工作在課程的第1周內(nèi)完成。

2.2 基于CDIO工程設(shè)計(jì)理念的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)建庫(kù)案例的設(shè)計(jì)

土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)的設(shè)計(jì)階段由師生共同完成，學(xué)生在全面分析現(xiàn)有研究基礎(chǔ)和資料的前提下，按照國(guó)土資源部或各省市國(guó)土資源廳有關(guān)技術(shù)規(guī)定和實(shí)施細(xì)則，結(jié)合工作區(qū)實(shí)際情況，擬定技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)，然后有針對(duì)性地選擇1～2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)作研究區(qū)，通過(guò)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步修改和完善技術(shù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)的具體流程如圖1所示。

案例設(shè)計(jì)部分在整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)中的作用至關(guān)重要，不僅包括土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)全部?jī)?nèi)容及具體流程，還包括局部的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，如數(shù)據(jù)庫(kù)表設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)流程設(shè)計(jì)、野外勘探工作路線設(shè)計(jì)、內(nèi)業(yè)建庫(kù)設(shè)計(jì)等。由于案例設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響最終的學(xué)習(xí)效果與開(kāi)發(fā)成果，因此這個(gè)階段師生至少要用2周時(shí)間完成。

2.3 基于CDIO工程設(shè)計(jì)理念的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)建庫(kù)案例的實(shí)施

按照每組學(xué)生設(shè)計(jì)的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)建庫(kù)具體技術(shù)流程，就可以有計(jì)劃、有步驟、分階段、分片區(qū)（鄉(xiāng)、鎮(zhèn)）地全面實(shí)施項(xiàng)目各項(xiàng)工作；同時(shí)，為了有效控制這個(gè)階段的實(shí)施過(guò)程，要求每個(gè)小組在該階段建立科學(xué)的時(shí)間管理計(jì)劃，合理地管理時(shí)間。

在項(xiàng)目的實(shí)施階段，教師的主要工作是引導(dǎo)學(xué)生入門(mén)并激發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)的興趣，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[8]。學(xué)生需要按照每個(gè)項(xiàng)目組設(shè)計(jì)好的技術(shù)流程，把整個(gè)過(guò)程進(jìn)行一遍。首先，根據(jù)教師提供的遙感影像數(shù)據(jù)，進(jìn)行室內(nèi)遙感影像解譯，具體包括分析判讀資料—建立判讀標(biāo)志—初步判讀—確定分類(lèi)系統(tǒng)—詳細(xì)判讀—輸出判讀草圖；其次，進(jìn)行外業(yè)調(diào)查核實(shí)，把前期輸出的判讀草圖作為工作底圖，按照設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)的外業(yè)調(diào)查路線，對(duì)判讀草圖進(jìn)行調(diào)查和核實(shí)，同時(shí)，通過(guò)蒙片修改判讀草圖與工作底圖，得到核查后的土地利用基礎(chǔ)圖件并在記錄表中記錄錯(cuò)判、誤判的信息；第三，建立土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)，具體包括掃描核查后的土地利用基礎(chǔ)圖件—校正圖件—空間數(shù)據(jù)采集—接邊—拓?fù)湓靺^(qū)—屬性數(shù)據(jù)采集—面積評(píng)差—同類(lèi)文件拼接—建立土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)；第四，數(shù)據(jù)匯總與報(bào)告編寫(xiě)，具體包括對(duì)建立的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行邏輯檢查—數(shù)據(jù)匯總—輸出成果—編寫(xiě)土地利用調(diào)查報(bào)告；最后，提交成果，準(zhǔn)備驗(yàn)收。驗(yàn)收階段主要檢查計(jì)算機(jī)重新匯總的各地類(lèi)面積與上報(bào)面積的一致性，這也是第二次國(guó)土資源大調(diào)查的主要任務(wù)。除此之外，學(xué)生還需要根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫(xiě)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以此作為該案例的總結(jié)。

2.4 基于CDIO工程設(shè)計(jì)理念的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)建庫(kù)案例的運(yùn)作

運(yùn)作階段學(xué)生要完成的主要任務(wù)是以小組為單位進(jìn)行答辯，演示自己的工作，交流心得體會(huì)；從項(xiàng)目準(zhǔn)備、遙感影像處理、外業(yè)調(diào)查核實(shí)、土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)、數(shù)據(jù)匯總與報(bào)告編寫(xiě)、項(xiàng)目驗(yàn)收等方面，展示自己與小組成員在項(xiàng)目完成過(guò)程中所做的各項(xiàng)工作以及還有哪些不足、準(zhǔn)備如何改進(jìn)等。教師、組長(zhǎng)、組員和班級(jí)同學(xué)分別評(píng)分，將最終成績(jī)作為學(xué)生的課程期末考試成績(jī)。這種多元化的考核方法更能凸顯出學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力。此外，教師需要就每個(gè)小組的完成情況給予點(diǎn)評(píng)與總結(jié)，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)一步完善案例，以便在下一輪的教學(xué)中取得更好的效果。

3 結(jié) 語(yǔ)

將CDIO工程教育理念與案例教學(xué)法融入國(guó)土資源遙感的課程教學(xué)中，以建立土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目為案例進(jìn)行教學(xué)改革、探索與實(shí)踐，讓學(xué)生通過(guò)全程參與案例項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作，真正實(shí)現(xiàn)以科研項(xiàng)目為中心的學(xué)習(xí)方式；在教學(xué)過(guò)程中，始終貫穿“以項(xiàng)目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)方針，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、積極思考、勇于探索、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作。從教學(xué)效果看，這激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)國(guó)土資源遙感的興趣，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、解決問(wèn)題能力、交流互動(dòng)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，進(jìn)而形成一個(gè)融基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和工程實(shí)踐為一體的整體化培養(yǎng)機(jī)制，使得學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)、科學(xué)素養(yǎng)、工程能力和創(chuàng)新能力都得到全面均衡的發(fā)展。

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（編輯：宋文婷）