“遥感二次开发语言”课程的教材建设的方式

　　0 引言
　　卫星遥感是一门新兴的空间信息科学，能够以宏观、动态、快捷的手段获取地球表面信息，对于社会经济和科学研究有着重要意义。2002年教育部正式批准设立遥感科学与技术本科专业，以满足我国对遥感人才的需求。①近年来遥感专业得到了快速的发展，已经先后有武汉大学、南京信息工程大学、北京航空航天大学、长安大学、山东科技大学等二十余所高校设立了专门的遥感科学与技术专业。②③
　　遥感科学与技术是一个比较新的专业，在学科建设与教材建设过程中存在很多机遇和挑战，有很多问题需要探讨和尝试。④南京信息工程大学（以下简称“我校”）针对遥感科学与技术专业理论和实践能力并重的特点，在遥感原理、遥感数字图像处理、定量遥感等偏重于理论的课程之外，还开设了“遥感二次开发语言”等强调专业编程开发能力的课程，培养学生灵活运用专业软件和编程语言完成遥感图像处理和信息提取任务的能力。然而，由于遥感科学与技术专业起步相对较晚，“遥感二次开发语言”这类比较新的专业课程教材紧缺问题比较严重。教材是体现教学内容和教学方法的知识载体，是教师教学过程的重要依据和学生学习的重要参考资料。⑤⑥⑦为了提高教学效率和教学质量，需要加强这方面的教材建设工作。本文基于我校遥感专业“遥感二次开发语言”课程的多年教学经验，围绕课程教学目标和教学内容，对该课程的教材建设进行了探讨。
　　1 遥感二次开发语言教材建设的必要性
　　“遥感二次开发语言”课程主要讲授目前在遥感二次开发领域应用最广泛的的IDL（Interactive Data Language）交互式数据语言。IDL语言是面向矩阵的第四代计算机编程语言，功能强大，简单易学，在图像处理、科学计算和可视化方面有着独到的优势，其与遥感通用处理软件ENVI的结合，更是为遥感方面的工作提供了强有力的工具。⑧⑨该课程系统介绍IDL编程语言的基础知识及其在遥感相关领域的实际应用，以培养和提高学生利用IDL语言和专业知识去解决具体遥感问题的能力为主要目的。课程共有32个课时，包含16个理论课时和16个上机实习课时，体现了理论与实践并重的特点。
　　市面上现有的IDL语言编程书籍有三本：《IDL可视化分析与应用》、《IDL可视化工具入门与提高》和《IDL程序设计》。这三本书在介绍IDL基础语法之外，都比较强调数据可视化及工程开发方面。除了《IDL程序设计》之外，另外两本书都没有涉及到科学计算、IDL与ENVI交互编程等方面的内容。《IDL程序设计》对IDL与ENVI交互编程的语法内容说明不够详细，缺乏对函数/过程的参数和关键字的解释，在IDL/ENVI交互编程方面更侧重工程开发的内容，还缺乏遥感专题应用方面的实例，此书更合适作为遥感技术开发人员的参考工具书而不是本科生教材。因此，根据遥感专业学培养目标和“遥感二次开发语言”课程特点，开展此课程的教材建设工作是非常有必要的，这对于提高教师教学效率和学生学习效率具有重要意义。
　　2 遥感二次开发语言教材建设的指导思想
　根据遥感二次开发语言课程的教学目标、课程体系和特点，其教材建设围绕着以下几个原则进行：
　　（1）系统性。教材结构严谨，层次分明，遵循由浅入深、从理论到实践的原则，各部分有机联系，有利于学生对IDL语言及其遥感应用的掌握。
　　（2）简明性。简单扼要的介绍IDL语言的基础知识，精心挑选最基本、最重要的知识点，做到知识容量适度，内容紧凑，易于IDL初学者快速入门。
　　（3）针对性。主要针对遥感学科的需要，对IDL编程知识进行适当取舍，舍去与遥感专业不相关或者相关性很小的内容，保留与遥感关系密切的部分，并强化IDL与ENVI结合的内容。
　　（4）实践性。教材中给出大量翔实的IDL遥感编程实例，理论联系实际，培养学生使用IDL语言解决遥感实际问题的能力。
　　（5）多样性。教材的建设注重多样性，除了纸质的主教材之外，还包括电子教案、实习指导书、代码库、数据集等教学资源，形成一个立体化的教材体系。
　　3 遥感二次开发语言教材建设内容
　　遥感二次开发语言的教材内容按照三大模块进行组织，共包含9章内容。
　　第一模块主要是IDL语言的基础语法内容，使学生通过这部分内容的学习能够掌握IDL语言程序设计的方法，正确使用IDL语言编写程序。这一模块包含第1～4章：第1章“IDL语言概述”主要对IDL语言进行简单介绍;第二章“IDL语法基础”介绍变量、数组、字符串、表达式和结构体等内容;第3章“IDL编程基础”介绍过程/函数、控制语句、参数/关键字及变量作用域等内容;第4章“数据的读写操作”介绍文件基本操作、ASCII码文件读写、二进制文件读写、图像文件读写以及HDF、NetCDF文件读取等内容。
　　第二模块主要介绍了遥感实际工作中编程所涉及到的一些专题知识，主要为数据可视化、数理统计以及与遥感软件ENVI的交互等内容。这一模块包含第5～8章：第5章“图形绘制”介绍曲线图、散点图、柱状图及直方图等图形的绘图方法;第6章“图像处理”介绍图像的显示、统计、增强、滤波及几何变换等内容;第7章“随机数、统计与插值”介绍IDL随机数操作、相关分析、回归分析研及插值方法等内容;第8章“IDL与ENVI的结合”介绍IDL与ENVI两者间的数据交互、ENVI调用IDL函数以及IDL调用ENVI函数等内容。
　　第三模块主要介绍了IDL在遥感中的具体应用实例。通过这部分的学习让学生理论联系实际，具备将所学IDL编程知识应用于具体遥感工作中的能力。这一部分主要为第9章“IDL遥感应用实例”，通过20个具体的遥感实例展示了IDL编程语言在遥感数据处理及专题应用中的作用。内容包括光谱数据处理、批量生成快视图、水体动态变化监测、地表温度反演、气溶胶光学厚度反演、林火监测等。
　　在主教材之外，编写了电子教案、实习指导书并建立了代码库和遥感实例数据集等教学资源，构成了一个立体化的教材体系。电子教案依据主教材内容编写，根据具体的课时情况对主教材内容进行了取舍，体现了遥感二次开发语言课程的教学思路与知识点。实习指导书对IDL基本工作环境、语法及编程基础进行了图文并茂的细致介 绍，并包括了若干典型遥感应用案例，使学生能够基于具体遥感数据运用IDL编程实现具体工作目的。代码库包含了教材中出现的所有重要IDL代码文件，按章节体系保存，便于使用。遥感实例数据集与主教材第9章以及实习指导书配套，包括了教材中用到的所有遥感示例数据，并同时包含了实习数据供学生上机实习使用。
　　4 结语
　　通过几年的教学实践和探索，在“遥感二次开发语言”课程的教材建设方面取得了一定的成绩，教材体系结构、内容和配套资源逐步完善。在课程的教学过程中发挥了重要作用，显著提高了教学效率，有助于学生快速、系统地理解和掌握IDL语言及其在遥感中的具体应用，收到很好的教学效果。教材的建设与探索是一项长期工作，今后还需要积极借鉴遥感学科以及IDL编程技术的新发展，在实践中不断完善和更新教材内容，使教材内容与时俱进，常改常新。
　　 基金项目：南京信息工程大学大气科学与环境气象实验实习教材建设项目（SYJC2014C10）
　　注释
　　① 张熠，方圣辉.遥感科学与技术专业教学质量评价分析[J].中国校外教育（下旬刊），2012（4）：122.
　　② 赵巧华，陈健.遥感科学与技术专业建设中的几个关键问题[J].地理空间信息，2010.8（5）：154-156.
　　③ 韩瑞梅，马超，成晓倩等.遥感科学与技术专业创新型人才培养模式[J].地理空间信息，2013.11（3）：171-172.
　　④ 徐永明.遥感实习课程独立设课的教学实践与思考[J].地理空间信息，2011.9（6）：146-147.
　　⑤ 赵军.中国地理学类专业地图学教材建设回顾与思考[J].测绘科学，2010.35（1）：197-200.
　　⑥ 时向东.对建立我国高校教材更新机制的思考与建议[J].中国大学教学，2003（6）：37.