苏 伟 赵瑞春 杨建宇 黄健熙 李 俐 尹冬勤

（[1]中国农业大学土地科学与技术学院 北京 100083；[2]农业部农业灾害遥感重点实验室 北京 100083）

0 引言

2019年9月5日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平给全国涉农高校的书记校长和专家代表回信，提出了“以立德树人为根本，以强农兴农为己任”的殷切期望。为了全面贯彻党的教育方针，中国农业大学提出了将育人元素融入专业课程的育人大纲建设思路，目的是紧紧围绕立德树人根本任务，以社会主义核心价值观为引领，加强“课程思政”育人要求，以专业人才培养目标达成为核心、落实OBE教育教学理念，融入学科建设、产业发展和技术进步、教育教学改革的新成果，突出学生创新创业能力培养和综合素质提升，打造有深度、有难度和挑战度的“一流课程”，从而提高农业院校的人才培养质量。

如何在课时紧张的情况下，实现专业核心课程的“课程思政”，从而让专业课程不仅仅能完成知识传授、学生创新能力提高的同时，突出育人价值，让立德树人做到“润物细无声”，是农业院校所有课程育人大纲建立时首要遇到的问题。为此，本文以《遥感数字影像处理与分析》课程为例，探索如何将育人元素与专业知识有机结合。

1 课程简介

《遥感数字影像处理与分析》是我校地理信息系统专业的一门专业核心课程，主要讲授遥感影像处理基础知识、遥感影像预处理（几何校正、辐射校正）、遥感影像增强、遥感影像融合、遥感影像分类、植被冠层模型及农作物长势监测分析、雷达影像处理及土壤水分反演等内容，该门课程的实践要求较高，需要学生在所学理论知识和技术方法的基础上，能够实际动手对遥感影像进行各种预处理操作，并在农业应用领域进行土地覆被分类、农作物长势监测等实际应用。在教学过程中，具体专业知识与育人元素有机融合：（1）通过对遥感影像处理技术发展历史的讲授，让学生了解到科学技术是第一生产力，科学技术的进步推动社会各方面的发展；中国农业大学的遥感研究始于1979年中国农业遥感应用与培训中心的成立，该中心是在联合国粮农组织（FAO）与计划开发暑（UNDP）援华的第一批科技项目支持下在中国农业大学成立，成为我国首批遥感人才的摇篮，我们应该接过前辈的火炬将农业遥感应用做好。（2）通过利用各种遥感影像处理技术可以发现许多人眼无法直接观察到的现象和规律，我们应该切实保护好自然环境，科学、合理利用农业资源、土地资源等。（3）在现代信息技术条件下，遥感在国民经济各行各业都有充分应用，遥感已从上世纪早期单纯的军事用途扩大到现代生活的各方面，如土地管理、气象预报、全球变化、灾害监测、资源调查监测、生态调查、旅游、交通等各行各业，成为服务人类现代生活的重要高科技手段之一，以此让同学们知遥感的农业应用，爱遥感应用。（4）通过展望遥感影像处理发展前景，引导同学们强农爱农，增强责任感与使命感。《遥感数字影像处理与分析》课程知识体系与育人元素融合关系图见图1。

图1：遥感数字影像处理与分析知识体系与育人元素融合关系

2 教学理念

党的十九大以来，聚焦实现全员全过程全方位育人，教育部启动“三全育人”综合改革工作，要求高校将立德树人作为立身之本，着力构建“三全育人”工作体系。在《遥感数字影像处理与分析》课程育人大纲建立过程中，采用课堂讲授、动手实践、社会调研等多种途径将“立德树人”的教育理念融入到教学全过程。在立德树人”的教育理念下，《遥感数字影像处理与分析》课程的教学理念为：

（1）以先进的教学理念引导学生主动学习。“教师的责任不在教，而在引导，教会学生学”；以教学团队已上线的MOOC在线课程《遥感数字影像处理与农业应用》为依托，在教学过程中“先学后教，以教导学，以学促教”；教师引导“得当”，学生学习“得体”，从而取得最佳的教学效果。

（2）秉承“以学生为中心”的理念，以学习为基本逻辑展开教学。教学的目的是为了学生的发展，教学的手段是促使学生主动学习、亲身实践，在讲授遥感影像处理方法、原理的基础上，让学生通过ENVI软件或者Python编程实现算法内容，从而做到“做中学”，提高学生的动手能力。

（3）以新信息技术手段激发学生的创新能力。在教学内容和实验内容设计上，融入对“互联网+教育”新时代教育教学等多方位的思考，将深度学习、GoogleEarth Engine(GEE)地理计算云平台等新信息技术融入到遥感影像处理与分析的教学内容和教学设计上，让学生接触最新的研究成果和技术进步，激发学生的创新能力。

3 课程内容

本课程内容包括8个章节，理论课为32个学时，实验课为24个学时，理论课与实践课穿插进行，在学生掌握了理论知识后尽快动手实践，加深对理论知识的学习与掌握，课程教学内容如表1所示。

表1：课程内容与教学要求

4 教学方法

针对遥感课程理论多而杂、技术性强、抽象难学等特点，在教学内容的完善与改革、积极结合传统教学手段和网络时代的信息技术手段、突出农业应用案例等教学手段和教学方法的改革方面进行积极探索和尝试，通过三种教学改革措施将遥感课程不再“遥不可测”，以达到让学生体会到“遥感即艺术”的目标，具体工作做法如下：

（1）教学内容的完善与改革。在农业院校遥感课程学时非常有限的条件下，在保证所要掌握的遥感数字影像处理内容完整、系统、保证逻辑联系的前提下，精简传统遥感数字影像预处理的内容，突出遥感影像几何校正、辐射校正、遥感影像增强、遥感影像融合、遥感影像分类等教学重点；增加基于深度学习和AI技术的农作物种植面积提取、农作物冠层参数定量反演及长势监测、基于微波遥感的土壤水分反演等极具农业应用特色的教学内容。在保证学生能够听懂、消化所有知识点的基础上，将最新技术融入到教学内容中，使学生能够具有敏锐的专业洞察力和创新能力。

（2）调整实验内容，合理设置实验，让每一个知识点成为实验点。要求学生在学习过程中遵循多思考、勤动手的原则，动手做的嵌套有三个环节：第一个环节，每个小知识点数学模型的编程实现，比如遥感影像的最近邻域法、二次多项式法、三次卷积法的重采样方案、影像的线性和非线性增强方法、遥感影像的数学融合方法等知识点，鼓励学生利用C++或者Python语言编程实现；第二个环节，具体遥感影像处理过程的实现，包括遥感影像的几何校正、辐射定标、大气校正、空间域影像增强、影像融合、非监督和监督分类的实现、分类精度评价；第三个环节，具体遥感应用案例的全流程实验，即在前面第一环节小知识点实现和第二环节遥感影像预处理实现的基础上，完成一个完整的遥感数字影像处理的农业应用案例，包括基于机器学习/深度学习方法的农作物种植面积提取、用于作物长势监测垂直植被指数构建、基于微波遥感的水云模型农田土壤水分反演。通过三个环节的实验设置，让学生对理论知识有感性认识，并在此基础上对算法、模型有更深入的了解，从而让学生有对所学知识并有将来可以单独承担一项遥感应用研究的自信。

（3）将专业遥感测量仪器进课堂，让所有知识点不再“遥不可测”。在讲述农作物长势监测时，将 SVC地物光谱仪、LAI-2200C植物冠层分析仪、SPAD502植物叶绿素测定仪带入课堂，给学生讲述用于作物长势遥感监测精度验证依据的地面作物冠层光谱、叶片光谱、作物冠层叶面积指数、作物叶片叶绿素含量、作物冠层叶绿素含量如何测量；在讲述农田土壤水分反演时，将TDR土壤水分测定仪带入课堂，教给学生如何测量土壤各剖面深度（10cm、20cm、50cm）土壤水分的测量方法。通过将农业用专业测量仪器带入课堂，让课上所讲授理论知识可测量、可解释、可应用。

（4）教学与科研相长：通过所讲授的遥感数字影像处理算法，鼓励本科生申请国家、北京市创新项目、URP项目，参与老师的科研工作，并鼓励学生将所发现的研究成果写出来发表学术论文。