朱紅 孟健 劉小陽 孫廣通 錢安

摘?要：推進防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)人才培養(yǎng)與教育教學(xué)的深度融合，通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式與教學(xué)方法的改革，培養(yǎng)導(dǎo)向性、創(chuàng)新性和專業(yè)性高校復(fù)合型人才是我國高等教育的重要任務(wù)之一。鑒于現(xiàn)有遙感科學(xué)發(fā)展與防災(zāi)減災(zāi)人才需求現(xiàn)狀存在的問題，提出面向防災(zāi)減災(zāi)需求導(dǎo)向的遙感原理與應(yīng)用課程建設(shè)及改革思路。從教學(xué)內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)入手，對遙感科學(xué)基礎(chǔ)知識的教學(xué)進行強化，實時融合防災(zāi)減災(zāi)相關(guān)發(fā)展的需求，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維與防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)能力的提高。通過改革措施的實踐，為防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域培養(yǎng)更多具備遙感素養(yǎng)及遙感災(zāi)害數(shù)據(jù)分析能力的綜合型人才。

關(guān)鍵詞：遙感原理與應(yīng)用；防災(zāi)減災(zāi)；教學(xué)實踐；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G64??文獻標識碼：A

1?概述

防災(zāi)減災(zāi)是國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的重要抓手和推動力。高等學(xué)校作為應(yīng)對災(zāi)害全過程的培養(yǎng)者和參與者，為實現(xiàn)教育水平與當(dāng)前防災(zāi)減災(zāi)專業(yè)人才需求和增長模式的相適應(yīng)，高等教育及人才培養(yǎng)應(yīng)該做到引領(lǐng)人才發(fā)展導(dǎo)向與科技創(chuàng)新［13］。在新工科時代發(fā)展背景的驅(qū)動下，以滿足人才需求、多學(xué)科交叉融合及創(chuàng)新為導(dǎo)向，以培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型人才為目標，是當(dāng)代中國特色國情的高等學(xué)校課程教育改革的必經(jīng)之路［46］。我國作為世界上自然災(zāi)害最為嚴重的國家之一，自然災(zāi)害種類多、分布地域廣、發(fā)生頻率高、影響損失大。災(zāi)害的突發(fā)性、極端性和復(fù)雜性有增無減，防災(zāi)減災(zāi)形勢依然嚴峻，防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)的高校人才教育、專業(yè)人才隊伍建設(shè)刻不容緩［78］。由此可見，防災(zāi)減災(zāi)科技的支撐能力與專業(yè)人才培養(yǎng)，是保障減災(zāi)服務(wù)、統(tǒng)籌和激活防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)管理人才建設(shè)的關(guān)鍵所在。隨著國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃中遙感衛(wèi)星體系的穩(wěn)步推進，以及商業(yè)遙感衛(wèi)星的蓬勃發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)獲取能力與質(zhì)量呈現(xiàn)齊升之勢，衛(wèi)星圖像構(gòu)成了遙感大數(shù)據(jù)的主體，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害評估及應(yīng)急指揮等領(lǐng)域中［912］。遙感大數(shù)據(jù)的發(fā)展為防災(zāi)減災(zāi)注入了新動力，擴大了遙感產(chǎn)業(yè)規(guī)模、深化行業(yè)應(yīng)用。因此，遙感大數(shù)據(jù)背景下對復(fù)合型遙感科學(xué)人才的培養(yǎng)提出了更高要求。測繪工程專業(yè)針對遙感原理與應(yīng)用課程學(xué)習(xí)應(yīng)以培養(yǎng)具備足夠競爭力的防災(zāi)減災(zāi)人才為目標，建立融合防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)需求下的遙感專業(yè)人才培養(yǎng)目標、教學(xué)內(nèi)容體系及實踐環(huán)節(jié)勢在必行。

本文從遙感原理與應(yīng)用課程教學(xué)的角度，討論了防災(zāi)減災(zāi)人才需求驅(qū)動下遙感原理教學(xué)和高校人才培養(yǎng)所帶來的機遇與挑戰(zhàn)，進而闡述了防災(zāi)減災(zāi)復(fù)合型人才需求下遙感原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革設(shè)想，以及所采取的具體措施。

2?防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)人才需求驅(qū)動下遙感原理課程教學(xué)的機遇與挑戰(zhàn)

防災(zāi)減災(zāi)人才需求為遙感原理課程的教學(xué)及發(fā)展帶來了新的機遇。面對地震、洪澇、臺風(fēng)、干旱等極端自然災(zāi)害，及時有效地采取救災(zāi)措施至關(guān)重要，而這其中災(zāi)情數(shù)據(jù)的獲取以及數(shù)據(jù)的時效是決定救災(zāi)措施有效性的關(guān)鍵所在［1314］。多源遙感影像作為災(zāi)害監(jiān)測與評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其重要性不言而喻。因此，遙感科學(xué)基礎(chǔ)知識的強化及遙感大數(shù)據(jù)的導(dǎo)向性應(yīng)用將有助于災(zāi)害監(jiān)測及防治管理。與此同時，從學(xué)術(shù)研究到應(yīng)急管理決策，基于遙感大數(shù)據(jù)的災(zāi)害要素識別、災(zāi)害信息分析等，遙感在防災(zāi)減災(zāi)的具體應(yīng)用中積累了大量的實際案例，有助于豐富遙感原理教學(xué)內(nèi)容與實踐設(shè)計，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。遙感理論與防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)的實際應(yīng)用相結(jié)合，既符合當(dāng)下多學(xué)科交叉融合發(fā)展的新趨勢，也有助于拓展學(xué)生的專業(yè)知識面，培養(yǎng)具備綜合分析能力的專業(yè)復(fù)合型人才。

目前，國內(nèi)遙感原理與應(yīng)用課程在教學(xué)模式上還存在一些問題，使其難以適應(yīng)遙感大數(shù)據(jù)時代下防災(zāi)減災(zāi)的人才培養(yǎng)需求?，F(xiàn)有問題大致可以歸納為以下幾個方面：

（1）教學(xué)內(nèi)容與防災(zāi)減災(zāi)案例融合薄弱，對顧及遙感大數(shù)據(jù)的防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用的動態(tài)吸收較為匱乏?，F(xiàn)有教材大多數(shù)的核心內(nèi)容依然以傳統(tǒng)的遙感圖像原理以及應(yīng)用為主，缺乏面向遙感大數(shù)據(jù)下的防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用的具體結(jié)合與應(yīng)用分析，致使教學(xué)內(nèi)容缺少與行業(yè)特色需求的融合。

（2）課程實踐設(shè)計缺乏行業(yè)背景需求的針對性，教學(xué)方式較為單一。目前，許多遙感原理與應(yīng)用課程以ERDAS軟件配套實驗數(shù)據(jù)為主，學(xué)生對遙感影像數(shù)據(jù)的普及與應(yīng)用了解甚少或掌握欠缺，對于具體行業(yè)應(yīng)用需求下遙感影像數(shù)據(jù)精準下載的把控較弱，對于遙感影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理及深入分析更是嚴重脫軌，無法有效地做到理論聯(lián)系實際，提升學(xué)生的動手能力。

（3）融合防災(zāi)減災(zāi)特色的專業(yè)思維能力培養(yǎng)尚且欠缺，導(dǎo)致學(xué)生難以將遙感原理與防災(zāi)減災(zāi)實踐相結(jié)合，從理論到實踐時，學(xué)生缺乏發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的專業(yè)能力，對于遙感大數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)誤用和濫用遙感影像的問題。

（4）教學(xué)考核方法及內(nèi)容較為傳統(tǒng)，側(cè)重于概念定義類型的記憶考查，難以體現(xiàn)學(xué)生對于行業(yè)背景專業(yè)掌握程度及靈活性，很難體現(xiàn)對學(xué)生技術(shù)實踐能力的考量。

3?防災(zāi)減災(zāi)復(fù)合型人才需求背景下遙感原理課程教學(xué)改革探索

3.1?面向防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用需求的遙感原理課程建設(shè)

3.1.1?設(shè)計塔式結(jié)構(gòu)教學(xué)目標，滿足防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)需求下學(xué)生的差異性培養(yǎng)

遙感原理與應(yīng)用對遙感科學(xué)的基礎(chǔ)要求較高，由于學(xué)生在基礎(chǔ)知識的理解、知識架構(gòu)的把控、主觀能動性等方面均存在不同差異，對于知識點的理解與吸收自然參差不齊?；诖?，針對防災(zāi)減災(zāi)復(fù)合型人才需求背景下遙感原理與應(yīng)用課程設(shè)計塔式結(jié)構(gòu)教學(xué)目標。以激發(fā)不同層次學(xué)生對遙感專業(yè)知識與防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用需求融合學(xué)習(xí)的積極性。從底層基礎(chǔ)到頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計教學(xué)目標如下：

（1）規(guī)劃基礎(chǔ)教學(xué)目標，涵蓋各個章節(jié)的主要內(nèi)容，面向大多數(shù)學(xué)生，使其掌握基礎(chǔ)知識結(jié)構(gòu)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生在遙感基礎(chǔ)知識方面的強化；

（2）設(shè)計行業(yè)特色的科學(xué)思維培養(yǎng)目標，重點強化專業(yè)重點及難點內(nèi)容，引入遙感專業(yè)知識與防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用的案例，培養(yǎng)學(xué)生分析行業(yè)需求下問題的分析與解決能力；

（3）實踐能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的終極目標，將各個章節(jié)的難點內(nèi)容融入具體的遙感災(zāi)害實際案例當(dāng)中，深刻體會章節(jié)中的重點與難點如果在實踐中進行應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生在防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)背景下創(chuàng)新實踐能力及解決專業(yè)問題的靈活性。

3.1.2?創(chuàng)建動態(tài)教學(xué)模塊，靈活融入防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用

近年來，遙感技術(shù)發(fā)展迅速，遙感課程早已不局限于最初的遙感領(lǐng)域應(yīng)用范疇。隨著衛(wèi)星遙感、人工智能及5G等前沿科技的快速發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)驅(qū)動并深化了行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域［15］，遙感科學(xué)技術(shù)也得到了廣泛關(guān)注。因此，遙感課程的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該做到與行業(yè)需求共同發(fā)展，將專業(yè)技術(shù)落實在具體的實際問題當(dāng)中。特別是當(dāng)前我國綜合防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)專業(yè)教育的院校存在數(shù)量尚不充足、專業(yè)設(shè)置的合理性和培養(yǎng)模式有待進一步完善的問題，全方位、系統(tǒng)化、專業(yè)化和階段性的高校人才培養(yǎng)迫在眉睫。

為兼顧傳統(tǒng)遙感領(lǐng)域與防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)的結(jié)合，確保遙感原理與應(yīng)用課程內(nèi)容的完整性，在借鑒國內(nèi)外遙感專業(yè)課程改革經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在教學(xué)內(nèi)容中融入防災(zāi)減災(zāi)案例教學(xué)模塊。培養(yǎng)學(xué)生形成科研論文檢索的習(xí)慣，提升學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)文獻的能力，調(diào)動學(xué)生對防災(zāi)減災(zāi)需求下遙感技術(shù)的應(yīng)用及最新災(zāi)害事件分析及管理的興趣。通過融入遙感災(zāi)害案例教學(xué)模塊及科研信息同步共享，提升遙感應(yīng)用于原理課程的深度和綜合性，展現(xiàn)遙感原理與應(yīng)用課程在防災(zāi)減災(zāi)需求下的與時俱進，使學(xué)生可以深刻感受遙感學(xué)科在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的作用和意義，開闊學(xué)生的專業(yè)視野。

3.2?面向防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用需求的遙感原理實踐教學(xué)改革

3.2.1?串聯(lián)遙感基礎(chǔ)知識點，形成以實例應(yīng)用為主的教學(xué)策略

提出基于遙感大數(shù)據(jù)的防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用實例作為教學(xué)的主要策略，結(jié)合已有的知識結(jié)構(gòu)，融入遙感災(zāi)害實例應(yīng)用，串聯(lián)各章節(jié)知識點。通過遙感災(zāi)害應(yīng)用實例驅(qū)動學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)，運用遙感知識點解決自然災(zāi)害中存在的專業(yè)問題，讓學(xué)生在具體案例中體會專業(yè)知識的魅力。不同于傳統(tǒng)知識點碎片化講解，在具體案例中串聯(lián)知識點，不僅可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)重點知識，同時也可以讓學(xué)生體會各個知識點及章節(jié)的關(guān)聯(lián)性，避免將知識點做孤立化理解，形成以實例應(yīng)用為主體的教學(xué)策略。在塔式結(jié)構(gòu)教學(xué)目標的規(guī)劃下，在實例應(yīng)用的驅(qū)動下，尋求解決問題的專業(yè)方法。如講授遙感影像判讀，在遙感基礎(chǔ)知識的講解基礎(chǔ)上，著重引導(dǎo)學(xué)生對災(zāi)害要素的判讀能力，講解不同災(zāi)種下災(zāi)害要素精準判讀的重要性，在遙感圖像自動識別分類知識點中，重點引導(dǎo)學(xué)生對災(zāi)害要素的自動識別及地物分類進行學(xué)習(xí)，依據(jù)某一自然災(zāi)害展開講解，串聯(lián)知識點講授的同時完成災(zāi)害要素的識別及分類。通過翻轉(zhuǎn)課堂的模式讓學(xué)生展現(xiàn)各自的實驗成果，分享案例中遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理、災(zāi)害要素的提取以及災(zāi)后的動態(tài)損失評估，增加學(xué)生解決實際問題的經(jīng)驗。最后，總結(jié)不同團隊在復(fù)現(xiàn)過程中的優(yōu)缺點，提升學(xué)生交流能力與合作意識，為學(xué)生后續(xù)畢業(yè)論文與畢業(yè)設(shè)計的完成提供支撐。

3.2.2?以專題應(yīng)用模式提升學(xué)生編程能力，以多元化考核模式優(yōu)化評價體系

不同于軟件工程或者計算機專業(yè)學(xué)生，測繪工程專業(yè)學(xué)生的程序編寫及程序設(shè)計能力相對薄弱。因此，為了更深入地學(xué)習(xí)與理解遙感原理的理論部分，復(fù)現(xiàn)經(jīng)典的遙感圖像處理方法，引導(dǎo)學(xué)生選擇Matlab或Python等較為高級的編程語言進行學(xué)習(xí)。設(shè)計塔式結(jié)構(gòu)的實踐教學(xué)內(nèi)容，如從遙感圖像的讀取到遙感圖像處理再到基于遙感圖像的災(zāi)害監(jiān)測，不斷提高學(xué)生的程序編寫能力以便更好地解決實踐中的專業(yè)問題。該環(huán)節(jié)先由教師帶領(lǐng)學(xué)生先熟悉編程環(huán)境、語言規(guī)則等基本內(nèi)容，通過由易到難、由淺入深的實踐環(huán)節(jié)及內(nèi)容設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識完成對應(yīng)算法的編寫，做到理論聯(lián)系實際。例如，可以從設(shè)計一個簡單的二分類線性分類器開始，讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)輸入、組織及分類基本流程；再逐漸進階到支持向量機等多類分類器的設(shè)計和試驗，并對這些分類器的分類效果進行比較分析。采用多維考核模式，公平有效地考量學(xué)生理論聯(lián)系實際的真實能力，綜合考勤、實踐、案例復(fù)現(xiàn)成果等多個方面構(gòu)成總成績，可設(shè)置不同的權(quán)重比例，建立融入防災(zāi)減災(zāi)案例下的多元化實踐考核體制。

結(jié)語

遙感大數(shù)據(jù)快速發(fā)展及其在防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)迫切需求，使傳統(tǒng)遙感原理與應(yīng)用課程的教學(xué)重要性凸顯，對該課程在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)解決問題、專業(yè)分析數(shù)據(jù)能力方面提出了更高的要求。盡管現(xiàn)階段的遙感原理與應(yīng)用課程的教學(xué)在與防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)的結(jié)合下還存在較大的不足，但是通過合理的教學(xué)改革可以有效地、漸進地改變這一現(xiàn)狀。一方面，在融入防災(zāi)減災(zāi)案例下強化學(xué)生對遙感專業(yè)知識的理解，引導(dǎo)學(xué)生動態(tài)學(xué)習(xí)遙感災(zāi)害專業(yè)知識的應(yīng)用；另一方面，加強學(xué)生多學(xué)科交叉融合的思維能力培養(yǎng)，使其掌握遙感數(shù)據(jù)在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的處理及應(yīng)用。通過具體改革措施，提升遙感數(shù)據(jù)與防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域多變需求想融合的能力，為學(xué)科和行業(yè)培養(yǎng)具備遙感素養(yǎng)和大數(shù)據(jù)災(zāi)害分析能力的復(fù)合型人才。

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基金項目：防災(zāi)科技學(xué)院教育研究與教學(xué)改革項目（No.JY2022B15）；河北省自然科學(xué)基金（No.D2020512?001）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費項目（No.ZY20200202）；廊坊市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計劃自籌經(jīng)費項目（No.2021013164）

*通訊作者：朱紅（1989—?），女，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事遙感圖像目標檢測、遙感圖像超分辨率重建、災(zāi)害評估等方面的研究。