摘 要 教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的知識(shí)載體，對(duì)于教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量有著重要意義。本文依據(jù)遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言”課程的教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和課程特點(diǎn)，針對(duì)該門(mén)課程教材工具書(shū)的出版現(xiàn)狀，論證了開(kāi)展該課程教材建設(shè)的必要性和重要性。文中提出了“遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言”教材建設(shè)的指導(dǎo)思想，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述了教材建設(shè)的具體內(nèi)容。

關(guān)鍵詞 遙感專業(yè) 遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 教材建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Study on the Textbook Construction of the Remote Sensing

Secondary Development Language Course

XU Yongming

（School of Remote Sensing， Nanjing University of Information Science & Technology， Nanjing， Jiangsu 210044）

Abstract As the knowledge carrier of teaching contents and methods， textbook is very important for teaching efficiency and quality. Based on the teaching objective， content and characteristic of the remote sensing secondary development language course of the remote sensing science and technology specialty， the status of the textbooks for this course was analyzed and the importance of the textbook construction was illustrated. The guiding ideology of the remote sensing secondary development language textbook was presented and the content of the textbook construction was introduced in detail.

Key words remote sensing specialty; remote sensing secondary development language course; text construction

0 引言

衛(wèi)星遙感是一門(mén)新興的空間信息科學(xué)，能夠以宏觀、動(dòng)態(tài)、快捷的手段獲取地球表面信息，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)研究有著重要意義。2002年教育部正式批準(zhǔn)設(shè)立遙感科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)，以滿足我國(guó)對(duì)遙感人才的需求。①近年來(lái)遙感專業(yè)得到了快速的發(fā)展，已經(jīng)先后有武漢大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)、山東科技大學(xué)等二十余所高校設(shè)立了專門(mén)的遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。②③

遙感科學(xué)與技術(shù)是一個(gè)比較新的專業(yè)，在學(xué)科建設(shè)與教材建設(shè)過(guò)程中存在很多機(jī)遇和挑戰(zhàn)，有很多問(wèn)題需要探討和嘗試。④南京信息工程大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我校”）針對(duì)遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)理論和實(shí)踐能力并重的特點(diǎn)，在遙感原理、遙感數(shù)字圖像處理、定量遙感等偏重于理論的課程之外，還開(kāi)設(shè)了“遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言”等強(qiáng)調(diào)專業(yè)編程開(kāi)發(fā)能力的課程，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用專業(yè)軟件和編程語(yǔ)言完成遙感圖像處理和信息提取任務(wù)的能力。然而，由于遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)起步相對(duì)較晚，“遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言”這類比較新的專業(yè)課程教材緊缺問(wèn)題比較嚴(yán)重。教材是體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的知識(shí)載體，是教師教學(xué)過(guò)程的重要依據(jù)和學(xué)生學(xué)習(xí)的重要參考資料。⑤⑥⑦為了提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，需要加強(qiáng)這方面的教材建設(shè)工作。本文基于我校遙感專業(yè)“遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言”課程的多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，圍繞課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，對(duì)該課程的教材建設(shè)進(jìn)行了探討。

1 遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言教材建設(shè)的必要性

“遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言”課程主要講授目前在遙感二次開(kāi)發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的的IDL（Interactive Data Language）交互式數(shù)據(jù)語(yǔ)言。IDL語(yǔ)言是面向矩陣的第四代計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)單易學(xué)，在圖像處理、科學(xué)計(jì)算和可視化方面有著獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，其與遙感通用處理軟件ENVI的結(jié)合，更是為遙感方面的工作提供了強(qiáng)有力的工具。⑧⑨該課程系統(tǒng)介紹IDL編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)及其在遙感相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，以培養(yǎng)和提高學(xué)生利用IDL語(yǔ)言和專業(yè)知識(shí)去解決具體遙感問(wèn)題的能力為主要目的。課程共有32個(gè)課時(shí)，包含16個(gè)理論課時(shí)和16個(gè)上機(jī)實(shí)習(xí)課時(shí)，體現(xiàn)了理論與實(shí)踐并重的特點(diǎn)。

市面上現(xiàn)有的IDL語(yǔ)言編程書(shū)籍有三本：《IDL可視化分析與應(yīng)用》、《IDL可視化工具入門(mén)與提高》和《IDL程序設(shè)計(jì)》。這三本書(shū)在介紹IDL基礎(chǔ)語(yǔ)法之外，都比較強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)可視化及工程開(kāi)發(fā)方面。除了《IDL程序設(shè)計(jì)》之外，另外兩本書(shū)都沒(méi)有涉及到科學(xué)計(jì)算、IDL與ENVI交互編程等方面的內(nèi)容。《IDL程序設(shè)計(jì)》對(duì)IDL與ENVI交互編程的語(yǔ)法內(nèi)容說(shuō)明不夠詳細(xì)，缺乏對(duì)函數(shù)/過(guò)程的參數(shù)和關(guān)鍵字的解釋，在IDL/ENVI交互編程方面更側(cè)重工程開(kāi)發(fā)的內(nèi)容，還缺乏遙感專題應(yīng)用方面的實(shí)例，此書(shū)更合適作為遙感技術(shù)開(kāi)發(fā)人員的參考工具書(shū)而不是本科生教材。因此，根據(jù)遙感專業(yè)學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)和“遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言”課程特點(diǎn)，開(kāi)展此課程的教材建設(shè)工作是非常有必要的，這對(duì)于提高教師教學(xué)效率和學(xué)生學(xué)習(xí)效率具有重要意義。

2 遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言教材建設(shè)的指導(dǎo)思想

根據(jù)遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言課程的教學(xué)目標(biāo)、課程體系和特點(diǎn)，其教材建設(shè)圍繞著以下幾個(gè)原則進(jìn)行：

（1）系統(tǒng)性。教材結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，層次分明，遵循由淺入深、從理論到實(shí)踐的原則，各部分有機(jī)聯(lián)系，有利于學(xué)生對(duì)IDL語(yǔ)言及其遙感應(yīng)用的掌握。

（2）簡(jiǎn)明性。簡(jiǎn)單扼要的介紹IDL語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)，精心挑選最基本、最重要的知識(shí)點(diǎn)，做到知識(shí)容量適度，內(nèi)容緊湊，易于IDL初學(xué)者快速入門(mén)。

（3）針對(duì)性。主要針對(duì)遙感學(xué)科的需要，對(duì)IDL編程知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)取舍，舍去與遙感專業(yè)不相關(guān)或者相關(guān)性很小的內(nèi)容，保留與遙感關(guān)系密切的部分，并強(qiáng)化IDL與ENVI結(jié)合的內(nèi)容。

（4）實(shí)踐性。教材中給出大量翔實(shí)的IDL遙感編程實(shí)例，理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生使用IDL語(yǔ)言解決遙感實(shí)際問(wèn)題的能力。

（5）多樣性。教材的建設(shè)注重多樣性，除了紙質(zhì)的主教材之外，還包括電子教案、實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)、代碼庫(kù)、數(shù)據(jù)集等教學(xué)資源，形成一個(gè)立體化的教材體系。

3 遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言教材建設(shè)內(nèi)容

遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的教材內(nèi)容按照三大模塊進(jìn)行組織，共包含9章內(nèi)容。

第一模塊主要是IDL語(yǔ)言的基礎(chǔ)語(yǔ)法內(nèi)容，使學(xué)生通過(guò)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)能夠掌握IDL語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的方法，正確使用IDL語(yǔ)言編寫(xiě)程序。這一模塊包含第1～4章：第1章“IDL語(yǔ)言概述”主要對(duì)IDL語(yǔ)言進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹;第二章“IDL語(yǔ)法基礎(chǔ)”介紹變量、數(shù)組、字符串、表達(dá)式和結(jié)構(gòu)體等內(nèi)容;第3章“IDL編程基礎(chǔ)”介紹過(guò)程/函數(shù)、控制語(yǔ)句、參數(shù)/關(guān)鍵字及變量作用域等內(nèi)容;第4章“數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作”介紹文件基本操作、ASCII碼文件讀寫(xiě)、二進(jìn)制文件讀寫(xiě)、圖像文件讀寫(xiě)以及HDF、NetCDF文件讀取等內(nèi)容。

第二模塊主要介紹了遙感實(shí)際工作中編程所涉及到的一些專題知識(shí)，主要為數(shù)據(jù)可視化、數(shù)理統(tǒng)計(jì)以及與遙感軟件ENVI的交互等內(nèi)容。這一模塊包含第5～8章：第5章“圖形繪制”介紹曲線圖、散點(diǎn)圖、柱狀圖及直方圖等圖形的繪圖方法;第6章“圖像處理”介紹圖像的顯示、統(tǒng)計(jì)、增強(qiáng)、濾波及幾何變換等內(nèi)容;第7章“隨機(jī)數(shù)、統(tǒng)計(jì)與插值”介紹IDL隨機(jī)數(shù)操作、相關(guān)分析、回歸分析研及插值方法等內(nèi)容;第8章“IDL與ENVI的結(jié)合”介紹IDL與ENVI兩者間的數(shù)據(jù)交互、ENVI調(diào)用IDL函數(shù)以及IDL調(diào)用ENVI函數(shù)等內(nèi)容。

第三模塊主要介紹了IDL在遙感中的具體應(yīng)用實(shí)例。通過(guò)這部分的學(xué)習(xí)讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，具備將所學(xué)IDL編程知識(shí)應(yīng)用于具體遙感工作中的能力。這一部分主要為第9章“IDL遙感應(yīng)用實(shí)例”，通過(guò)20個(gè)具體的遙感實(shí)例展示了IDL編程語(yǔ)言在遙感數(shù)據(jù)處理及專題應(yīng)用中的作用。內(nèi)容包括光譜數(shù)據(jù)處理、批量生成快視圖、水體動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)、地表溫度反演、氣溶膠光學(xué)厚度反演、林火監(jiān)測(cè)等。

在主教材之外，編寫(xiě)了電子教案、實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)并建立了代碼庫(kù)和遙感實(shí)例數(shù)據(jù)集等教學(xué)資源，構(gòu)成了一個(gè)立體化的教材體系。電子教案依據(jù)主教材內(nèi)容編寫(xiě)，根據(jù)具體的課時(shí)情況對(duì)主教材內(nèi)容進(jìn)行了取舍，體現(xiàn)了遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言課程的教學(xué)思路與知識(shí)點(diǎn)。實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)對(duì)IDL基本工作環(huán)境、語(yǔ)法及編程基礎(chǔ)進(jìn)行了圖文并茂的細(xì)致介紹，并包括了若干典型遙感應(yīng)用案例，使學(xué)生能夠基于具體遙感數(shù)據(jù)運(yùn)用IDL編程實(shí)現(xiàn)具體工作目的。代碼庫(kù)包含了教材中出現(xiàn)的所有重要IDL代碼文件，按章節(jié)體系保存，便于使用。遙感實(shí)例數(shù)據(jù)集與主教材第9章以及實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)配套，包括了教材中用到的所有遙感示例數(shù)據(jù)，并同時(shí)包含了實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)供學(xué)生上機(jī)實(shí)習(xí)使用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐和探索，在“遙感二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言”課程的教材建設(shè)方面取得了一定的成績(jī)，教材體系結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和配套資源逐步完善。在課程的教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，顯著提高了教學(xué)效率，有助于學(xué)生快速、系統(tǒng)地理解和掌握IDL語(yǔ)言及其在遙感中的具體應(yīng)用，收到很好的教學(xué)效果。教材的建設(shè)與探索是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作，今后還需要積極借鑒遙感學(xué)科以及IDL編程技術(shù)的新發(fā)展，在實(shí)踐中不斷完善和更新教材內(nèi)容，使教材內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，常改常新。

基金項(xiàng)目：南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)與環(huán)境氣象實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教材建設(shè)項(xiàng)目（SYJC2014C10）

注釋

① 張熠，方圣輝.遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)分析[J].中國(guó)校外教育（下旬刊），2012（4）：122.

② 趙巧華，陳健.遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[J].地理空間信息，2010.8（5）：154-156.

③ 韓瑞梅，馬超，成曉倩等.遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式[J].地理空間信息，2013.11（3）：171-172.

④ 徐永明.遙感實(shí)習(xí)課程獨(dú)立設(shè)課的教學(xué)實(shí)踐與思考[J].地理空間信息，2011.9（6）：146-147.

⑤ 趙軍.中國(guó)地理學(xué)類專業(yè)地圖學(xué)教材建設(shè)回顧與思考[J].測(cè)繪科學(xué)，2010.35（1）：197-200.

⑥ 時(shí)向東.對(duì)建立我國(guó)高校教材更新機(jī)制的思考與建議[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2003（6）：37.

⑦ 沈婕，湯國(guó)安，楊紅等.我國(guó)地理信息系統(tǒng)專業(yè)教材建設(shè)應(yīng)用與發(fā)展[J].地球信息科學(xué)，2007.9（4）：94-99.

⑧ 閆殿武.IDL可視化工具入門(mén)與提高[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

⑨ 崔麗華，劉善軍，聞彩煥等.基于IDL與ENVI的MODIS遙感影像鑲嵌[J].河北理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009.31（2）：127-130.