面向实践能力培养的“遥感图像分析”教学探索

［摘 要］ 在践行新时代教育方针及信息化、智能化技术发展对人才新要求的背景下，“遥感图像分析”课程在教学内容、教学模式、教学条件等方面存在实践能力培养不足等问题。从实践化多维度课程内容构建、实践化混合式教学创新、实践化全方位教学条件建设、实践化形成性考核探索四个方面，重点对遥感图像分析理论模块及实操部分分别采用BOPPPS混合式教学和课堂实验、课外竞赛、岗位实习全方位加以改革实践，经过不断迭代检验，收到了较好的教学效果。

［关键词］ 遥感图像分析；实践化；教学

［作者简介］ 马 兰（1980—），女，湖北南漳人，博士，国防科技大学国际关系学院副教授，主要从事遥感图像处理分析研究；俞 明（1976—），男，安徽来安人，学士，国防科技大学国际关系学院副教授，主要从事遥感图像分析研究；符雪飞（1989—），男，江苏如东人，硕士，国防科技大学国际关系学院讲师，主要从事遥感图像分析研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）09-0026-04 ［收稿日期］ 2023-12-26

当前，院校正在深化课程实践化改革与创新，在教学理念、教学内容、教学模式方法、教学条件、教研能力等方面向能力培养上靠拢，努力践行新时代教育方针，培养能解决实际问题的人才，提高实践能力水平。遥感图像分析是在遥感图像处理基础上的升华，更贴近岗位任职实际。本文结合“遥感图像分析”课程教学特点，探讨其实践化改革做法与成效，为相关教研人员提供参考借鉴。

一、现状与研究背景

经过多年建设，“遥感图像分析”课程已基本形成“教学内容较为充实、任职岗位对接紧密、学生能力拓展明显”的特色。学生须具备结合现实背景从遥感图像中分析出有价值的观点，并根据掌握的资料生成图文结合成果的能力。根据上述教学目标，课程内容主要有遥感图像分析概念与任务、原则与要求、遥感图像分析方法、遥感图像产品制作与应用等。但随着高分辨率遥感成像能力的提升，以及智能化、大数据分析技术的发展，对遥感图像分析方向人才培养提出了新要求。原有课程内容和教学模式已难以适应未来遥感图像分析人才培养需要，亟须进行改革：（1）教学内容贴合实践化要求还不足，先前主要侧重对遥感图像分析理论的讲解，缺乏针对性的教学案例等配套资源，学生的实践化技能锻炼不够；（2）教学模式单一，以讲授为主，学生主动学习潜能发挥不足；（3）教学条件与遥感智能化等技术结合有欠缺，相关科研成果向教学和应用单位转化还有待提升，学生应用能力拓展不够。

二、面向实践能力培养的教学改革

引入成果导向教育（outcome-based education，OBE）理念［1］，针对上述学生能力培养方面存在的问题，从教学内容、教学模式、教学条件、课程考核组织等方面进行改革，并在课程教学实践中进行了检验。

（一）重构实践化多维度课程内容

根据实践化对遥感图像分析的需求，从知识、技能、情感三方面提炼学生的能力需求，进而设计理论与实践相结合的课程内容体系。一是建设了课程配套教材，并针对遥感图像分析概念、方法、成果生产等理论模块，制作了系列慕课、微课，方便学生自学。二是根据课程岗位实践性强的特点，建设与应用结合度较高的系列教学案例，包括单项案例和综合案例。通过案例教学，让学生直观地体验遥感图像分析在实际业务工作中的应用。三是在原有遥感图像分析方法模块偏定性的内容框架上，融合“算法+”“软件+”的设计理念，加强定量分析相关内容比重。如通过算法设计、软件应用等方式，增加典型定量分析方法、统计分析与预测等定量分析方法及深度学习算法在图像分析中的创新应用，使遥感图像定性分析与定量分析有机结合，以丰富“遥感图像分析”课程内容的技术含量。

（二）创新实践化混合式教学

针对课程理论部分以教师讲授为主导致学生参与度较低、教学效果较差、实践能力培养不足等问题，引入BOPPPS混合式教学［2］，并根据“遥感图像分析”课程实际进行创新性应用。由于教师课堂讲授和学生课后学习始终无法较好地联系起来，虽然通过课外活动、课后大作业等方式进行了改进，但学生的学习主动性仍然不够高涨。此外，课堂上的“即时讨论”缺乏学生对知识点的内化学习和吸收，无法较好地进行讨论，从而影响了课堂教学效果。在遥感图像分析理论模块课堂教学中，设计BOPPPS混合式教学，课前利用教材、慕课等教学资源，通过相关章节内容预习和课程配套慕课展开（由于学生课外自学时间较少，该环节设计内容较少，预留时间较短，可在课堂教学中进行强化）。在课堂教学中，通过课堂导入，激发学生兴趣，明确本堂课的教学目标。通过前测获取学生对课前知识点学习的理解程度，针对性进行本堂课知识点精讲（压缩约一半的讲解时间）。在深度参与式环节，教师设置问题场景，学生利用上述知识点分组进行讨论，解决相关问题。要注意的是，本环节所设置的问题要与知识点结合起来，教师要指导学生防止讨论偏离预设方向或中断等。在交流、讲评阶段，学生分组简要交流主要观点，组内补充完善，组间提问，教师讲评和小结。课后教师布置课外作业，完成小组互评及课程拓展等。

以遥感图像分析概念、任务内容为例。首先，课前分发本部分慕课视频（10分钟以内）及配套测试题，并布置课前预习教材中的章节内容；学生安排约半小时的时间进行上述教学准备工作。接下来进入课堂教学环节（以90分钟一堂课为例），教师通过几张图像分析产品的展示，引导学生思考图像分析的概念及任务，从而明确本堂课教学知识、技能及情感目标（5分钟左右）。其次，通过问卷星等工具分发前测题目，考查学生课前自主学习的效果，并根据答题准确度进行本堂课知识点精讲（约25分钟）。再次，设计热点事件中遥感图像分析案例，让学生分组围绕场景搜集资料，回答与图像分析概念任务相关的问题。学生分组进行准备（约30分钟）。考虑时间因素，每组回答的问题具有互补性，此外各组间也可学习借鉴。最后，进行分组汇报，组间交流，教师讲评和小结（约30分钟）。课后利用问卷星等工具对课堂各组表现进行投票，形成闭环。此外，教师布置作业，学生通过完成作业巩固所学内容，并进行拓展提升，完成一个教学内容。经过教学模式改进，直观上反映出学生增强了对理论课程的学习主动性，课堂氛围更加活跃，课堂作业完成的质量较高。

（三）打造实践化全方位教学条件

针对“遥感图像分析”课程岗位性强这一特点，实操环节是改革的重点，主要从实操性课堂教学中分层级实验、课外实践活动中教研相长型比赛、岗位任职实践中能力素养检验三方面发力，打造紧贴实践的全方位教学条件。

1.课堂实验保障。探究数字信息技术学科与遥感图像处理学科交叉融合，构建遥感图像分析人才培养与科研相结合的新范式。通过引入或自研遥感图像处理分析各类软件系统，模拟学生岗位工作遥感图像处理平台。通过单人软件实操、小组分模块实验、大组分任务作业的方式，在建设教学科研相关数据的同时，提升学生遥感图像分析全方位技能。

以遥感图像智能解译系统为例。首先，教师在讲解遥感图像智能解译理论的前提下，分组布置各类别目标样本库建设任务；组内学生讨论目标识别特征并针对性确定分类标准，为后续建设样本数据提供基准。其次，组内分工协作，通过智能解译工具中的样本标注功能建设目标样本数据；各组将标注好的样本录入样本库进行训练，并根据精度调整训练模型、参数或改进样本数据。最后，各组汇报、组间交流、教师讲评。学生在强化自身人工解译技能的同时，锻炼了智能解译软件操作技能，体会到其助力遥感图像分析业务的能力，也充实完善了软件数据。

2.专业竞赛助力。以学生课外创新实践基地为平台，激励学生参与遥感图像分析相关科研项目，积极推动科研成果向教学能力转化，形成“教学驱动科研，科研服务教学”的良性循环。针对课内实验时间有限、参与学生有限、无法形成系统化成果等问题，依托已成立的学生课外创新实践基地，从管理制度建设、承训项目设计、保障条件支撑等方面，通过设立各类遥感图像分析与应用相关兴趣小组，鼓励各年级学生通过实验室设备环境开展地方及相关比赛活动。在管理制度建设上，从组织管理、实验室运行管理、人员管理、项目管理和竞赛管理等方面制订基地运行和管理计划，在制度机制上为开展课外实践活动提供规范化的政策支撑。在承训项目设计上，从遥感图像分析与应用创新训练项目、承担校级竞赛活动、参加省级以上竞赛等方面制订年度工作计划、预期成果和考核指标；选题与教学课程和科研任务相结合，保证了活动的持续进行及为教研发展提供助力；各兴趣小组任务方向与各课程模块实验部分相结合，形成了课内课外一体化设计联动展开的运转模式。在保障条件支撑上，首先依托现有各专业教室和实验室软硬件环境，为开展基地实践活动提供了稳定的场地支持；其次并依托校院关于学科竞赛的管理办法等教学文件制度（规定了奖项激励、教学工作量和学分认定等），保障了师生参与专业竞赛具有稳定的动力源泉；最后根据基地建设经费支持，确保了竞赛活动所需的经费需求。

以遥感图像分析与应用创新训练项目为例。根据课程学期安排，低年级学生由于专业课程知识积累较少，可根据个人兴趣报名参加基础类兴趣小组；鼓励高年级学生参加综合性强的兴趣小组。学生在参加小组活动中，任务内容与课程实验相结合；此外，鼓励表现突出的学生跨年级组队参加院级甚至省级以上学科竞赛。从基地运行实践可得，学生对课程的认同感增强，对“图像分析”课程的学习积极性显著提升；部分学生在院级甚至省级以上学科竞赛中取得了较好的成绩；在专业竞赛活动开展的同时，相关科研数据积累明显增加。

3.任职能力检验。根据任职能力检验标准，建立覆盖现地教学、岗位任职等典型的实习实践基地群。现地教学方面，为便于对典型目标形成直观认识，选择有代表性的单位，定期开展现地目标调研，与相应的遥感图像、照片等形成对应关系，不断加深对目标的理解。岗位实习方面，学生定期赴相关单位认知实践，体会业务单位岗位流程，现场开展基于特定任务场景的遥感图像分析工作，为后续课程学习提供方向指导，为毕业后胜任岗位要求提供预演场景支持。

（四）设计实践化形成性考核方式

针对原有课程考核更多侧重课终笔试，而未全面考核学生遥感图像分析与应用实践能力的问题，为使评价方式多元化、能全面覆盖课程模块（特别是实操环节），采用了课终笔试与平时形成性评价相结合的考核方式。

根据课程教学计划要求，“遥感图像分析”课程考核主要包括平时和课终两部分，分别占比60%和40%。平时主要检测学生对“遥感图像分析”课程各模块理论与实操的掌握程度，包括慕课、理论部分课堂案例、单项实验（写作、制图）、综合实验（定量分析、智能分析）等，采用个人与分组相结合的计分方式。其中，慕课更多考核课前学生对知识点的理解程度，理论部分课堂案例考核学生对知识运用的能力，实验区分了单项和综合2个层次，上述设计基本覆盖了平时课程模块的教学内容。课终考核注重个人课后理论理解和对临场遥感图像分析能力的运用，以笔试方式进行，客观题与主观材料分析题相结合，有效地保证了考核的科学性。

原有的课程考核，课堂教学对考核结果的影响不大，导致学生更多的是在结课前一周对课程知识点的突击式复习而忽视了平时课程学习。改革后的课程考核贯穿课程的课前、课中、课后阶段，不仅提升了学生对课程平时教学特别是课堂教学的重视度，也是与岗位任职相结合的理念在考核中的具体运用，还提升了考核的全面性、针对性、科学性，较好地实现了“遥感图像分析”课程的实践化改革闭环。

三、教学效果分析

通过上述“遥感图像分析”课程实践化改革与实践做法，师生的实践化能力素养和专业的实践化教学条件都得到了显著加强。一是提升了学生的遥感图像分析实践化能力。通过案例、实验的设计，使学生将所学理论知识和实操应用进行有机融合，较好地保证了知识目标、能力目标、情感目标的统一性，提升了学生遥感图像分析的实践化能力。学生结合课程发表学术论文，并参加相关学科竞赛获奖；用人单位普遍反映，毕业生能较快地胜任岗位工作，大多数能成为本领域骨干力量。二是提高了实践化遥感图像分析教学条件水平。通过建设教材、案例、慕课等实践化教学资源，以及遥感图像分析各流程软件系统，形成了教研相长的教学生态，锻炼了教师的实践化能力，提升了教学实践化条件水平。三是收到了较好的课程考核成绩。从平时表现和综合实践汇报情况可知，学生对作业较为重视，成果完成认真且质量较高。从课终笔试成绩可知，学生除个别概念理解有偏差之外，总体掌握较好。通过对比可知，经过实践化改革迭代，考核成绩更加符合正态分布，证明了考核方式更加科学；平时成绩、课终笔试成绩和总评成绩中除了最高分有细微的差异，其他部分特别是平均分和优良率都有了较大的提升，这进一步证明了改革的成效。四是获得了各层级的正向评价。督导专家和领导对“遥感图像分析”授课教师团队评价较好；课前进行问卷时，学生对课程期望是能提升遥感图像分析能力，课程结束后学生普遍反映课程能更好地提高学习的针对性和兴趣，较好地达到预期目标，自身的遥感图像分析能力得到了较大的提升。