時間:2023-04-19 16:35:01
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇地理信息科學論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
二、信息技術與高中地理課程整合對高中地理產(chǎn)生的影響
1.信息技術與高中地理課程整合可以激發(fā)學生的學習興趣,是因為信息技術創(chuàng)設新的教學情境,吸引學生的好奇心,擁有傳統(tǒng)教學模式不可模擬的優(yōu)勢及特點。動態(tài)的圖片及聲音有助于提高學生的觀察能力和形象思維能力。
2.信息技術與高中地理課程整合可以提高教學的質量,是因為運用信息技術可以突出教學重點和難點、化解難點。地理事物的演變過程和某些特殊的地理現(xiàn)象屬于高中地理知識的重難點,高中教師運用傳統(tǒng)教學手段板書、畫圖很難讓學生理解這其中知識的深奧,而采用信息技術可以運用動畫把地理事物的演變過程變的現(xiàn)象化,增強了教學的立體感和動態(tài)感。
3.信息技術與高中地理課程整合可以提高課堂的效率和增加課堂的容量,是因為傳統(tǒng)的教學高中地理教師通過板書,畫圖浪費很多的課堂時間,而信息技術讓高中地理教師可以以課件的形式全面展示課堂內容,既為教師上課節(jié)省時間又助于學生集中注意力聽講,同時教師利用信息技術可以為學生提供更多的資料,拓展學生的知識面。課堂上,教師有更多的時間與學生進行交流,向學生提供多樣的分析問題和解決問題的方法,使學生的地理學習不僅僅局限于課本知識,重要的是拓展學生的思維能力。
4.信息技術與高中地理課程整合可以提高學生的讀圖能力,應用地圖的能力。地理的學習最主要的是使學生能夠看懂圖和應用地圖,從而提高地理思維能力。傳統(tǒng)的教學是老師根據(jù)課本現(xiàn)有的地圖或是通過掛圖進行講解或是在黑板上畫圖但不精確不規(guī)范,這些教學方法讓學生在課堂上學習吃力,同時教師也浪費了時間和精力。采用信息技術可以把地圖里的地理現(xiàn)象直觀的展示在學生面前,使學生一目了然。信息技術不僅可以把地圖放大或縮小和移動,而且可以提高地圖的清晰度和區(qū)分度。教師在這種新的教學模式下就可以提高學生的讀圖和應用地圖的能力。
三、信息技術與高中地理課程整合目前存在的問題
1.學校的硬件設施發(fā)展不平衡。尤其是一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)學校,沒有經(jīng)濟能力配置好的多媒體網(wǎng)絡教室,部分學校甚至沒有配置電腦教室。如果連基礎的硬件設施都沒有,談何信息技術與高中地理課程整合。
2.信息技術學科在大多數(shù)學校不受重視。現(xiàn)在學校都追求升學率,學生的學習成績成為學校關注的問題,信息技術學科不是高考的考試科目,學校不重視,學生自然認為信息技術課學好無所謂。
3.師資力量不足。
4.信息技術與高中地理課程整合的資源不足。
5.對整合的認識不深。
四、信息技術與高中地理課程整合的對策
對于整合的認識不深的問題可以采用不同地區(qū)分層次分步驟實施信息技術與高中地理課程整合。信息技術與地理創(chuàng)新能力和學習興趣的整合。運用信息技術,教師可以引導學生自學,讓學生成為學習的主人,培養(yǎng)學生獲取信息的能力。
中圖分類號:G421 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)05(b)-0185-02
遙感作為一種高效的探測、獲取、分析和處理空間信息的先進技術手段,已廣泛應用于各個領域。高等院校是我國遙感專業(yè)人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場,它提供了一個綜合性高、專業(yè)性強的平臺[1]。在該平臺上,可以針對社會的應用需求,塑造學生不同的個體特征,培養(yǎng)出適于不同崗位的研究型、應用型人才。因而,構建旨在培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng),并突出其個體特征的課程體系具有舉足輕重的作用。特色鮮明的體系可以在提升學生的綜合素養(yǎng)的同時,也能夠突出學生個體,因而可以更好地滿足我國遙感專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。
現(xiàn)階段我國為遙感專業(yè)人才培養(yǎng)設置的本科專業(yè)主要有攝影測量與遙感、遙感科學與技術、地理信息科學等,在這些專業(yè)的培養(yǎng)方案中,《遙感導論》和《遙感圖像處理》在多數(shù)高等院校中都有開設,并為專業(yè)核心課程之一,有的高等院校還開設了《數(shù)字圖像處理》。《遙感導論》和《數(shù)字圖像處理》兩門課程可以視為《遙感圖像處理》的前期基礎課,因而在課程學期安排上應該提前。
《遙感圖像處理》以地理學、測繪學、數(shù)理統(tǒng)計、計算機技術等為背景,在學習了遙感技術、圖像處理技術的原理和理論基礎上,著重介紹遙感信息處理的原理、過程與方法,并掌握遙感圖像處理技術的發(fā)展動態(tài)與實際應用。由于《遙感圖像處理》是多學科的交叉,與很多專業(yè)都有很密切的聯(lián)系,而且發(fā)展速度較快,在遙感圖像處理的教學中,一方面要求不同對象的學生掌握、理解或了解圖像處理技術的基本原理;另一方面,還要求不同對象的學生理解或了解遙感圖像的成像機理、處理技術和流程等。同時,圖像處理技術和遙感技術具有技術更新快的特點,因而還需要學生掌握現(xiàn)階段的狀態(tài)以及最新發(fā)展情況。除了教學內容和教學方法外,實驗教學也是《遙感圖像處理》課程的重要的環(huán)節(jié),傳統(tǒng)的課程教學大都偏重于理論,一些已有的實驗也主要是針對特定圖像處理的一些應用,缺乏圖像處理技術應用與遙感圖像特征無縫結合和系統(tǒng)組織。
總的來說,目前的《遙感圖像處理》課程體系主要存在以下幾個方面的問題[2]:(1)傳統(tǒng)的課程體系多注重經(jīng)典理論,輕實驗和實踐[3]。除了應該重視理論教學外,有效地利用實踐教學環(huán)節(jié),有利于學生理解和掌握該課程內容,取得事半功倍的教學效果;(2)傳統(tǒng)課程體系脫胎于數(shù)字圖像處理,和遙感處理關鍵技術之間存在斷裂面,遙感處理知識體系不夠完善。
本文以我國高等師范院校開設的遙感科學與技術、地理信息科學專業(yè)為例,針對《遙感圖像處理》課程的教學目標,提出了適合高等師范院校本專業(yè)領域學生的課程體系的構建方案,并就其實踐教學的效果和課程體系特色進行介紹。
1 課程體系的建立
內容的模塊化設計是目前課程體系建設的主要方案,在很多高等院校的專業(yè)教學中得到了較好地應用[4]。為適于高等師范院校開設的遙感科學與技術、地理信息科學專業(yè)教學需求,通過近10年左右的實踐教學,我們將《遙感圖像處理》的課程體系結構分為7個模塊,如圖1所示。
(1)圖像基礎模塊:這一部分主要介紹遙感數(shù)字圖像的基礎知識,主要包括遙感數(shù)字圖像、遙感數(shù)字圖像的計算機存儲、遙感數(shù)字圖像的計算機視圖與表達等內容,讓學生了解遙感數(shù)字圖像的基本概念和特點,并從計算機存儲和顯示的角度,定性了解數(shù)字遙感圖像,引導學生建立遙感圖像處理研究和實踐的興趣。
(2)定量遙感處理模塊:遙感定量化是當前技術發(fā)展的重要方向之一,其分析和處理過程涉及到物理、大氣等學科;本科生由于前期所開課程較少,感覺定量遙感處理的難度較大,因而我們主張在本科階段掌握定量遙感的基礎理論和圖像處理,深層次處理設置在后續(xù)的研究生課程開設。
該模塊的主要內容涵蓋輻射定標、大氣校正、熱紅外地面溫度反演等,以Landsat TM圖像為例,了解遙感圖像的輻射校正和定量反演的技術方法:輻射定標結合Landsat TM的0級、1級產(chǎn)品,介紹遙感圖像數(shù)字值(digital number,DN)轉換為光譜輻射亮度的方法;大氣校正主要講述基于輻射傳輸方程的校正方法,結合6S和MOTRAN輻射傳輸軟件包,完成遙感圖像的大氣校正;熱紅外圖像地表溫度反演以Landsat TM6為例,介紹單波段熱紅外圖像的地表溫度反演方法和技術流程。
(3)幾何遙感處理模塊:該模塊針對遙感成像的純中心投影、多中心投影、側視雷達等不同構像方式,解釋它們的幾何糾正方法和技術流程;對于多項式糾正方法重點介紹,強度多項式的構建、地面控制點的選擇、最小二乘法擬合等相關內容。
(4)數(shù)字圖像增強模塊:數(shù)字圖像增強模塊按照彩色增強、輻射增強、空間域增強、頻率域增強、多光譜增強等順序進行講解。在這一部分,我們遵循系統(tǒng)深入的原則,基于遙感數(shù)字圖像處理的實例,幫助學生系統(tǒng)復結并領會各種理論方法之間的邏輯順序與本質。由于圖像處理具有理論性和可視化強的特點,在這個部分教學中,我們希望加強學生對前置基礎課程(如《遙感導論》和《數(shù)字圖像處理》)所學基本理論和方法的深入理解,使其充分認識遙感機理理論知識在遙感圖像增強應用中的指導意義,并體會理論本身的魅力。
(5)遙感圖像融合模塊:該模塊從遙感圖像融合的目的出發(fā),介紹圖像融合的主要方法和技術流程、圖像融合結果的性能評估等;聯(lián)系數(shù)字圖像增強模塊的多光譜增強子模塊,以HIS變換、主成份分析、傅里葉變換和小波變換等為基礎,闡述遙感圖像融合的主要技術方法,并對其方法的缺點進行分析,提出改進的遙感圖像融合方案。
(6)遙感圖像分類模塊:該模塊主要包括計算機分類的基本原理、非監(jiān)督分類、監(jiān)督分類、計算機分類的新方法、分類結果后處理、精度評估等內容。在這一部分教學中,我們充分發(fā)揮圖像處理應用性強的特點,選擇最小距離法、ISODATA、最大似然分類法等,重點講述其基礎理論和技術方法,激發(fā)學生學習興趣。
(7)變化檢測模塊:該模塊是對前面所學模塊的綜合運用,向學生展示《遙感圖像處理》立體而豐富的專業(yè)內容。在介紹遙感圖像變化檢測意義和技術流程的基礎上,重點論述變化檢測的分類后比較法和直接比較法;將變化向量分析法(CVA)作為典型算法進行講述,通過土地覆被變化檢測的應用實例,綜合遙感圖像輻射校正、幾何糾正等知識,重點論述變化強度和變化方向的確定方法,并利用圖像處理實踐提升學生的研究性思維,初步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
2 課程教學實踐及其特色
2.1 加強實踐教學環(huán)節(jié),注重動手能力的培養(yǎng)
本課程主要教學目的是使學生了解和掌握遙感信息處理的基本知識、方法、基本技能和發(fā)展動態(tài),初步掌握應用遙感信息處理技術分析和解決實際問題的能力。因而,實踐教學能力培養(yǎng)是我們課程建設的核心部分。我們在每個模塊中設置了多個實踐環(huán)節(jié),多角度、多目標的提升學生動手操作能力。
通過理論學習、實踐處理等環(huán)節(jié),增強學生對本課程的理解,并在此基礎上使學生進一步掌握遙感圖像成像的基本原理、基本理論和這些理論在遙感圖像處理中的應用。近10年的教學實踐證明,該課程的實踐教學環(huán)節(jié)較好地調動了學生專業(yè)學習的積極性,取得了較好的學習效果。
2.2 內容延伸模塊化,形成分層次課程體系
我們依據(jù)課程教學內容,構建了授課內容的基本框架,按照教學內容分塊設置,根據(jù)學生學習階段、課時安排、專業(yè)特色延伸等可以靈活變化,因而給授課內容帶來了較大的機動性。
在每個教學模塊中首先確定知識體系和拓展專題內容,將這些拓展專題分為偏應用型和偏理論型。每個專題中設置基本內容和擴展內容,形成模塊化分層次的課程體系。
例如:在數(shù)字圖像增強模塊中,目前的大多數(shù)教材中存在直方圖均衡化的內容,然而隨著圖像處理技術的發(fā)展和應用的拓展,人們發(fā)現(xiàn)在絕大多數(shù)遙感圖像增強處理中不適合直方圖均衡化處理,因此這部分內容可以不講或讓學生自學。圖像增強部分的內容非常多,使學生清楚掌握第一節(jié)內容介紹的關鍵詞,課程的延伸內容就會更易理解。根據(jù)學科特色和學習層次,可以有意識地引入偏應用專題或偏理論專題,更好地滿足不同目標、不同層次的學生的需求。
通過遙感圖像處理課程教學內容的分塊劃分,形成了層次化、模塊化課程體系,在確保授課內容體系完整情況下,使內容選擇更具條理和可操作性,便于培養(yǎng)不同目標導向的學生,更適于我國高等師范院校相關專業(yè)的教學設計。
2.3 多目標人才及其創(chuàng)新能力培養(yǎng)
社會對人才可以從不同的角度加以分類,從生產(chǎn)或工作活動的目的來分析,現(xiàn)代社會的人才可分為學術型(理論型)、技術型、工程型和技能型等。多目標人才就是多功能人才,其特點是多才多藝,能夠在很多領域大顯身手。當今社會的重大特征是學科交叉,知識融合,技術集成。因而,《遙感圖像處理》多目標人才培養(yǎng)是培養(yǎng)學生在各個方面都有一定能力,同時在某一個具體的方面要能出類拔萃。
在高等師范院校地理學背景創(chuàng)辦遙感科學與技術、地理信息科學等本科專業(yè)的情況下,不同層次、不同培養(yǎng)目標導向,可以讓學生針對自己的發(fā)展方向選擇應用型還是研究型,因而該課程體系更加具有靈活度。我們課程體系中設置的定量遙感模塊,可以滿足學生在應用型《遙感圖像處理》課程中學習到研究型知識,豐富和完善學生的有關遙感處理的知識結構,提升學生的創(chuàng)新能力。實踐教學證明,我們的本科生經(jīng)過該模塊的學習,也能夠獨立完成研究方案構思和具體研究路線設計,并在老師的指導下撰寫科學論文。
3 結語
衛(wèi)星遙感、圖像處理技術的迅猛發(fā)展,其應用領域愈來愈廣泛,該領域受到很多學生的垂青,激發(fā)了他們的學習熱情。目前很多高等院校都開設了《遙感圖像處理》這門課程。如何根據(jù)各個高等院校的學科特色、學生特點構建適合自己的課程教學體系、安排好授課內容、提高教學方法和教學手段的有效性是很多高等院校主講教師最關注的,同時對于提高學生學習興趣、加強實踐應用能力以及培養(yǎng)信息技術時代的創(chuàng)新型人才具有重要意義。
筆者結合多年《遙感圖像處理》課程的教學經(jīng)驗,設計了一個課程內容模塊化、專題內容可延伸、分層次的課程體系,它采用專題框架,在保證授課體系完整性的前提下,授課教師可以依據(jù)人才培養(yǎng)目標、專業(yè)特色、學時要求引入模塊化延伸內容,有機地將課程教學內容聯(lián)合在一起,形成多層次、多目標的授課內容。實踐證明,該課程體系設置達到了我們高等師范院校相關專業(yè)的課程教學預期效果,可以為我國其他高等師范院校的相關專業(yè)的《遙感圖像處理》課程教學提供參考。
參考文獻
[1] 鄧磊,趙文吉,胡德勇.遙感課程實踐教學模式探索與教改實踐[J].科技創(chuàng)新導報,2012(7):136-137.