1. 引言
2020年5月教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，全面推进高校课程思政建设，将课程思政融入课堂教学建设，贯穿于课堂。2020年9月重庆市印发《重庆市全面推进高等学校课程思政建设工作方案》，提出要培育一批国家级课程思政先进典型，课程思政建设示范校、教学团队、精彩案例，各类课程与思政课程同向同行，可见，课程思政建设已经成为新时代我国普通高校专业课程教学改革的主要方向。空间信息数字与技术作为重庆市一流建设学科，使得对本专业的培养方案，专业课程设计、培养学生目标，课程思政等建设极其重要。本文以空间信息数字与技术专业核心课“遥感图像处理与应用”课程为例，对如何更好在专业课程中融入课程思政内容进行探讨。
同时，为实现“知识传授、能力培养与价值引领”的有机统一，本文以体验式学习(Experiential Learning)和项目式学习(Project-Based Learning, PBL)为主要理论框架。体验式学习理论强调通过具体体验、反思观察、抽象概括与主动应用四个循环阶段实现知识内化与价值认同[1]。项目式学习则主张通过引导学生解决复杂的真实问题，在长周期探究中培养核心素养与责任感[2]。基于此，本课程改革的核心思路是：将思政元素作为“具体体验”嵌入专业实践(如使用国产数据解决生态问题)，并通过“项目式”教学组织模式，引导学生在主动探究中完成从专业认知到价值内化的深度学习过程。这一理论框架为后续教学方案设计提供了明确的学理依据。
2. 《遥感图像处理与应用》的课程特点
《遥感图像处理与应用》作为空间信息与数字技术专业的专业基础课程。课程教学主要内容包括遥感相关概念、遥感物理基础、遥感图像成像原理、几何校正、辐射校正、图像增强、图像解译与自动分类，以及遥感参数提取与应用等。自2000年，重庆邮电大学(简称“我校”)开设地理信息科学专业将《遥感图像处理与应用》作为专业核心课程，2014年专业改革，计算机科学与技术学院开设了空间信息与数字技术专业，设置该课程为专业核心课程，综合计算机、地理信息、空间信息技术、数学等基础学科，是一门综合性课程。针对当前人工智能、大数据、深度学习的发展热潮，计算机视觉、目标监测、图像分类等领域被广泛用于遥感图像处理，因此，加强遥感图像处理与应用课程的思政建设、培养具有正确价值观和强烈家国情怀的优秀遥感领域人才成为本专业发展迫在眉睫的任务[3]。
因此，本课程主要的思政教学内容如下：(1) 理论课程授课上要求学生掌握遥感基本概念、组成、发展趋势、电磁波谱及遥感物理基础、图像处理以及图像应用等内容，通过分享我国卫星、传感器核心技术的发展，遥感应用对国家战略政策的作用；(2) 随堂实验操作上要求学生掌握我国卫星遥感数据获取方式以及遥感图像处理软件应用，应用国产遥感数据分析我国生态、国土、灾害等，实现我国四个现代化建设应用与实践创新的能力。本思政课程的目标旨在适当引入时政要素，增强学生的使命感与责任感，培养学生的家国情怀。
3. 《遥感图像处理与应用》课程思政建设的不足
《遥感图像处理与应用》作为空间信息与数字技术专业基础课程，专业性强，基础理论知识多，思政内容融入方式较为单一，导致思政内容融入困难。课程前期基础设置较少，学生接触专业内容相对狭窄，导致专业理论知识薄弱，引入思政内容接受度较低。教学反馈机制不完善，容易造成课程思政教学效果反馈不及时，不利于授课中对思政内容进行改进，导致思政内容传授和学习不足。主要存在问题如下：
3.1. 教师思想政治教育意识薄弱，思政内容挖掘不够全面
专业教师主要攻于学术研究和专业知识的传授，在教学过程中的思想政治教育意识一般相对较为薄弱，思政教学水平不高，通过理论授课潜移默化影响学生思政思想相对比较困难，实验课程中更专注理论知识的实际应用，融入思政元素的意识薄弱。其次，专业教材的知识相对固化与思政元素的融合较为生硬，将具体知识点与思政元素案例联系起来相对较少，实验实践困难，从而对思政内容的挖掘不够全面。
3.2. 教学方法单一，思政内容融入不够深入
目前，《遥感图像处理与应用》教学方式单一，理论主要采用教师授课为主，学生自主学习、讨论、反转课堂等教学方式欠缺，无法调动学生的积极性；实验部分主要根据实验操作说明书，“傻瓜式”的完成相应内容，并且实验内容与理论相照应，内容相对陈旧，未能较好与前沿内容进行融合；其次，教学平台相对单一，未能较好的与互联网有效连通，使实验资源得不到充分利用[4]，思政内容融入不够深入。
3.3. 学生思政思维薄弱，思政效果评价机制不全面
我校《遥感图像处理与应用》开设空间信息与数字技术专业大三年级，学生前期学习课程主要为计算机大类相关课程，对遥感基础理论知识掌握不充分，导致在考研和实习压力下，对遥感专业知识兴趣缺乏，听课效率低下，思政内容无法较好与专业课程融合理解，特别在实验实践内容上，照抄照搬实验操作说明书，缺乏专业和思政内容相结合的思维；其次，针对教学评价主要以期末考核为准，不能全面反应学生思政能力的提升，无法反应学生在教师授课当中融入思政内容获得的收获，故评价形式单一，不利于思政教学内容改进。针对我校《遥感图像处理与应用》课程思政教学现状，提升教学团队思政能力是非常必要的，落实具体思政目标、思政元素等建设方案是核心，本课程分为理论教学和随堂实验教学两部分，结合参考书籍编写教学大纲，授课计划分别在基础理论教学和随堂实验教学对课程思政内容的进行设计。
4. 课程思政建设措施
针对上述课程思政建设存在的不足，本文设计了一系列改进措施，目的是解决教师意识、教学方法与评价机制三个层面的问题。具体的问题导向与对策设计如下表1所示：
Table 1. Correspondence table of problems and improvement measures in ideological and political education in courses
表1. 课程思政存在问题与改进措施对应表
存在的问题 |
改进措施 |
(一) 教师思政意识薄弱，内容挖掘不全面 |
3.1 提升教学团队思政教学能力(组建团队、集体学习、研讨会、专题培训) |
(二) 教学方法单一，融入不够深入 |
3.2 课程思政的设计(理论课融入案例、实验课使用国产软硬件、项目式学习) |
(三) 学生思政思维薄弱，评价机制不全面 |
3.3 教学实践与效果评估(设计综合评估体系，包含问卷、项目量规和反思日志) |
4.1. 提升教学团队思政教学能力
教师自身道德素养和知识水平对传授学生的思想思维具有很重要的影响，因此空间信息系组建一只具有教学经验丰富，政治素养过硬的中青年教学团队，积极开展思政政治学习，增强对课程思政的理解和认同，每周将党组织教育与教学研讨活动结合，鼓励教师主动积极学习“学习强国”相关内容，强化任课教师课程思政意识，团队教师通过教学研讨会分享实时思政素材，从研讨教学法、案例教学法、实践教学等方法探讨如何融入思政元素；同时，积极参加学校思政案例优秀课堂学习，课程思政教学能力专题培训和师德师风建设等培训，提升团队教师课程思政能力；因此，通过不断学习、互帮互助、老带新的团队协作方式，加强教师思政理论意识、思政教学能力和教学方法提升团队教师的思政教学能力。
4.2. 课程思政的设计
在“遥感图像处理与应用”课程中，课程思政的设计旨在通过结合专业知识与思政教育，帮助学生树立正确的价值观和人生观，激发他们的责任感和家国情怀，提升他们的专业自信与创新精神。以下是每一部分的具体设计。
4.2.1. 理论授课
1) 中国遥感技术发展史
理论讲授遥感的引言部分，通过讲解中国遥感技术的发展历程，突出我国在该领域的突破性进展与自主创新，增强学生的民族自豪感。首先，通过介绍李小文院士(“布鞋院士”)等遥感科技领军人物的事迹，展示我国遥感技术的起步与成长。李小文院士被誉为定量遥感的奠基人，其研究为我国遥感事业奠定了坚实的基础。进一步讲解钱学森领导的科研团队克服重重困难，成功研制出我国第一颗人造卫星，标志着我国在空间科技领域的重要突破，激发学生的创造力。此外，还将介绍我国自主研发的卫星平台，如北斗导航系统，强调其在国家安全、经济发展及国际地位中的重要作用[5]。通过这些重要历史事件的梳理，学生不仅能理解遥感技术的发展脉络，还能体会到技术创新对国家发展的巨大推动力。这一部分内容将引导学生树立民族自信心、增强家国情怀，培养他们作为遥感领域从业者的社会责任感和使命感。
2) 国际遥感技术的发展趋势
通过了解国际上遥感的当今发展，激发学生的创新思维。国际遥感技术持续发展，特别是在高分辨率卫星和数据融合方面，提升了遥感数据的精度和应用范围。欧洲的Copernicus系列、美国的Landsat系列和中国的高分系列卫星为环境监测和资源管理提供了精准数据。遥感技术正在向多源数据融合发展，结合无人机和地面传感器等数据，提高了监测精度和时效性，特别在农业监控和灾害预警中具有重要应用。人工智能和深度学习的引入，增强了遥感图像处理的智能化和自动化，提升了数据分析效率和准确性，推动了农业、城市规划等领域的决策支持。随着技术不断进步，遥感技术在气候变化、资源勘探和生态保护等领域的应用不断扩展，成为全球重要的监测工具。通过学习这些前沿技术，学生能够更好地理解遥感技术的国际发展脉络，激发其创新思维，并为我国遥感技术的发展贡献力量。
3) 遥感技术的应用
遥感技术的广泛应用体现了其在多个关键领域中的社会价值，尤其是在生态保护、灾后重建、农业管理和国土资源监测等方面。通过具体案例，如“遥感揭秘秦岭违建”事件，学生能够直观理解遥感技术如何助力国家生态安全监测，及时发现和解决环境问题。“绿水青山就是金山银山”，利用遥感卫星数据宏观评估地区生态环境的变化趋势，这不仅展示了遥感技术在自然保护中的应用，还引导学生思考科技如何保护生态环境中发挥关键作用。在灾后重建方面，遥感技术被广泛应用于如北川县城异地重建等项目，通过提供精确的地理信息，帮助政府和相关机构迅速恢复灾区基础设施，展示技术在应急响应中的重要性，同时，在2025年1月13日西藏地震中遥感卫星提供灾区灾害情况，为相关部门抢险救灾、灾害评估等工作提高了数据保障。在科技助力乡村振兴，打好脱贫攻坚战方面通过遥感影像分析土地利用现状、农作物分布等引导学生思考遥感技术在农业生产方面的应用，也为学生提供了科技助力社会发展的实际例证，增强其社会责任感和爱国情怀。通过这些应用，学生不仅能认识到遥感技术的多维度影响，更能培养服务社会、贡献国家的使命感[6]。
4) 翻转教学课题设计
利用线上资源与线下实践相结合的方式，设计翻转教学课题，旨在通过学生自主学习、团队协作和实践操作，深化对遥感技术的理解与应用能力。翻转教学的核心在于将传统的课堂讲授与课后作业模式颠倒，学生在课前通过线上资源自主学习理论知识，课堂上则通过讨论、实践和项目设计等形式，将理论知识转化为实际应用能力。这种教学模式不仅能够提高学生的主动性和参与度，还能培养其解决实际问题的能力。2019年，中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》，明确提出要加快教育现代化进程，推动教育理念、教学模式和评价体系的创新。翻转教学模式正是对这一政策的积极响应。它通过将传统的“以教师为中心”的教学模式转变为“以学生为中心”的自主学习模式，契合了教育现代化战略中“注重学生能力培养”的核心要求。
① 线上资源建设：线上学习资源可以通过设计与国家发展目标密切相关的案例分析，引导学生关注国家经济、社会和环境等方面的实际问题，激发其为国家科技进步和社会发展的贡献热情。例如，在分析遥感技术在生态保护中的应用时，可以引导学生讨论“双碳”目标的实现对环境保护的重大意义，帮助学生树立正确的价值观和责任感。通过这种方式，线上学习不仅仅是知识的传授，更是学生思想政治教育的有效载体，使他们在提升专业技能的同时，理解科技创新和社会发展的紧密联系，从而更好地服务国家发展，成为有理想、有担当的新时代人才。
② 课堂讨论与案例分析：在遥感技术应用的案例分析中，教师可以引导学生思考如何将遥感技术与国家发展战略相结合，如何为国家经济、环境保护、乡村振兴等事业做出贡献。并且，教师可以通过引导学生深入讨论遥感技术在生态保护、扶贫攻坚等国家战略中的应用，帮助学生理解技术的社会价值。同时，课堂讨论也可以通过结合思政教育，引导学生树立正确的价值观，认识到科技创新不仅仅是个人的进步，更是服务国家、服务人民、推动社会发展的重要途径。例如，在进行城市扩张分析时，教师可以引导学生思考这一问题背后的社会影响。城市扩张的快速发展常常带来环境污染、资源浪费和生态系统破坏等问题。通过遥感技术，学生可以探索如何利用这些技术实现更加科学、可持续的城市发展，为国家的绿色发展和生态文明建设贡献智慧和力量。例如，在分析森林火灾监测时，学生可以探讨如何通过技术手段保护生态环境、推动环境保护政策的落实。通过这种方式，学生不仅仅是技术的操作者，更是推动社会可持续发展和国家战略目标的积极参与者。
③ 成果展示与评价反馈：通过这一环节，学生能够将自己所学知识与实践经验进行全面展示，同时接受来自教师与同学的评价和反馈。这一过程不仅是对学生专业技能的考核，也是一种价值观和社会责任感的培养。在成果展示过程中，教师可以引导学生从多维度进行自我反思，思考自己所做的项目如何与社会需求和国家发展目标相结合。例如，在展示遥感技术应用于农业监测项目时，学生应认识到其成果对于保障国家粮食安全、推动农业现代化的意义。在这一过程中，教师可以强调技术背后的社会责任，鼓励学生将个人的学习成果与社会贡献相联系，培养学生的社会责任感与使命感。在评价环节，教师应注重过程性评价与结果性评价相结合。过程性评价主要关注学生在自主学习、课堂讨论和实践操作中的表现，包括学习态度、参与度、团队协作能力等；结果性评价则侧重于项目设计的科学性、创新性和实用性。通过多元化的评价方式，教师能够全面了解学生的学习效果，并为其提供针对性的反馈和改进建议。
4.2.2. 随堂实验设计
在实验课程中，突破以往照抄照搬按照实验手册完成数据读取、裁剪、旋转、融合等操作。首先我们将介绍国际和国内常用的遥感软件，帮助学生掌握图像处理技能并激发创新意识。国际主流软件如ENVI和ERDAS Imagine广泛应用于遥感图像分析，具有强大的数据处理和分类功能，适用于环境监测和资源调查等领域。了解这些软件能拓宽学生的技术视野。同时，课程还会重点介绍国产软件，如SuperMap和PIE (遥感图像处理与分析平台)。SuperMap在城市管理和环境监测中得到广泛应用，PIE则在遥感数据处理和变化检测上表现突出，鼓励学生多采用国内软件，同时跟国产软件公司合作，以产学研项目为依托，宣传国产软件的同时让学生了解我国遥感应用的方向和前沿技术。此外，通过对比国内外软件，学生不仅能掌握实践技能，还能增强对国产技术的认同感，培养创新精神和国家自信心。
在实验数据选择方面，打破以往采用软件自带测试数据或者教师提供数据方式，鼓励学生自主下载遥感卫星数据，特别是国产卫星数据，比如风云系列，高分系列，资源系列，环境系列等数据。通过学生下载的不同卫星数据处理方式存在差异，比如tif、img、hdf等格式，从而培养学生自主学习各种数据处理方式，采用引导式学习方式培养学生的动手能力和自主学习能力，同时培养学生的爱国情怀。
在综合应用方面，鼓励学生自主选题和团队协作完成，结合时事热点遥感技术在其应用作用，比如火点监测、降水反演、城市变迁、城市热岛等课题。根据不同选题学生自主进行理论学习，从方法原理、数据下载、数据处理、结果反演等流程认识到我国卫星遥感数据在生活中各个领域的广泛应用。在小组合作中，教师可以通过引导学生建立共同的责任感和集体主义精神，鼓励学生相互支持、共同进步。通过实际的项目设计和团队合作，学生不仅能提升专业能力，还能培养团队合作精神、集体主义意识，激发他们的创新思维和问题解决能力，同时加强他们对国产卫星的认同感和国家自信心。课后让学生撰写实验报告，主要包括实验收获和心得，让学生深刻体会我国卫星遥感在资源、环境、灾害等方面的应用。
通过以上设计，课程将实现专业知识与思政教育的有效融合，不仅帮助学生掌握遥感专业技能，还能培养他们的家国情怀、责任感和创新意识，为培养高素质、具备社会责任感的遥感技术人才奠定基础。
4.3. 教学实践与效果评估
为检验课程思政教学方案的实际效果，教学实践于2024~2025学年春季学期面向空间信息与数字技术专业2024级学生(N = 90)展开。实践采用单组前测–后测设计，并通过多元方法评估效果。
4.3.1. 教学实践设计
实践周期为一学期(18周)。理论教学环节融入了以李小文、钱学森为代表的科学家事迹及北斗系统等案例；实验环节则引导学生使用国产PIE软件处理高分系列等国产卫星数据。期末综合项目主题设定为“基于国产遥感数据的区域生态监测”，使思政元素在专业应用中具体化。
4.3.2. 评价方法与工具
教学效果的评估依赖于一个综合性的评价体系，该体系整合了量化与质性研究方法。量化分析通过问卷调查进行，采用包含家国情怀、社会责任感与创新精神三个维度的李克特五点量表，于学期初和学期末对全体学生进行两次测量，用于获取学生思政素养变化的总体趋势数据。为从学习成果中获取思政元素融合程度的直接证据，教学实践引入了基于专门设计的《课程项目思政融合评价量规》(附录)的项目报告评价方法。该量规在专业知识评价标准外，增设了与国家战略关联度、社会责任意识体现及国产化意识等维度，课程结束后由教师进行盲评。此外，通过对学生反思日志进行主题分析，质性探究其情感态度与价值认同的内在转变机制。问卷调查、项目评价与反思日志分析分别从宏观趋势、行为产出和认知内化三个层面收集证据，共同构成一个相互印证、互补的评估框架。
4.3.3. 结果与分析
对教学实践所收集数据的分析结果表明，课程思政教学方案取得了预期效果。问卷数据的配对样本t检验结果显示(见表2)，学生在家国情怀、社会责任感及创新精神三个维度的后测得分均显著高于前测得分(p < 0.001)，这表明教学干预后学生的整体思政素养呈现出统计上的显著提升。项目报告的量规评价结果为问卷数据的结论提供了来自实践层面的支撑，分析显示项目报告在思政维度的平均得分较高(42.5/50)，且多数报告能够主动将分析结果与国家生态文明建设等战略需求相联系，并体现出使用国产工具数据的自觉意识，反映了专业知识学习与价值引领的有效结合。反思日志的文本分析进一步揭示了上述变化的内在动因，学生在学习科学家事迹、应用国产技术解决实际问题后，其日志中普遍表现出专业认同感与社会责任意识的增强，例如有学生提及“使用国产软件完成项目让我对自主技术产生了更强的认同感”，这一质性发现为量化数据的提升提供了内在认知转变的解释。综合三类证据可知，该教学方案在提升学生专业能力的同时，有效促进了其价值观念的正向发展。
Table 2. Results of t-test for paired samples with pre- and post-test scores (N = 90)
表2. 前后测得分配对样本t检验结果(N = 90)
测评维度 |
时间 |
平均值 |
标准差 |
t值 |
显著性(p) |
家国情怀 |
前测 |
3.85 |
0.62 |
8.73 |
p < 0.001 |
后测 |
4.48 |
0.53 |
社会责任感 |
前测 |
3.78 |
0.59 |
8.41 |
p < 0.001 |
后测 |
4.40 |
0.50 |
创新精神 |
前测 |
3.90 |
0.65 |
5.12 |
p < 0.001 |
后测 |
4.28 |
0.58 |
思政素养总分 |
前测 |
3.84 |
0.51 |
9.13 |
p < 0.001 |
后测 |
4.40 |
0.45 |
5. 结语
本文探讨了在《遥感图像处理与应用》课程中构建并实践“价值引领–项目驱动–多元评价”教学模式的效果。教学实践数据显示，该模式有助于将专业知识传授与价值引导相结合，学生在课程学习后，其家国情怀、社会责任感等维度的认知水平有所提高。同时，需指出此项工作存在两方面主要局限。一方面，实践周期与样本规模有限，思政素养培养的长期效果需要更持续的观察。另一方面，效果评估目前主要依据问卷和带有主观色彩的作品分析，未来可考虑引入更直接的行为观测指标。课程思政的深入实施，仍需面对如何自然融入专业教学、如何回应学生个体差异等常见问题。后续工作可在更广范围和不同课程类型中验证该模式的适用性，并进一步完善其评价方法，为专业课程的思政建设提供参考。
基金项目
2023年重庆邮电大学课程思政建设“遥感图像处理与应用”(XKCSZ230)；2023年中国高校产学研创新基金北创助教项目(三期)“基于量子计算仿真平台实践的量子计算课程建设与探索”(2022BC060)。
附 录
《课程项目思政融合评价量规》
评价日期：2025年度
课程项目名称 |
|
学生姓名 |
|
评价维度 |
评分细则 |
得分 |
A、专业知识与技能(权重50%) |
1、5分(优秀)：技术路线设计科学、逻辑清晰。；数据处理方法正确，结果准确无误；分析深入，能清晰阐述技术原理与过程。 2、3分(合格)：技术路线基本合理；数据处理方法基本正确，结果无重大错误；分析过程清晰，但深度不足。 3、1分(待改进)：技术路线存在明显错误；数据处理方法不当或结果错误；分析过程混乱或缺失。 |
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B、与国家战略/社会需求的关联度(权重20%) |
1、5分(优秀)：主动且深刻地将项目主题、过程或结果与“生态文明建设”、“乡村振兴”、“国家安全”、“双碳目标”等国家战略或重大社会需求相联系，并进行了有见地的讨论。 2、3分(合格)：提及了项目与某个国家战略或社会需求的关联，但讨论较为表面化，未能深入阐述其内在联系。 3、1分(待改进)：报告内容未提及任何国家战略或社会需求，或关联极其生硬、牵强。 |
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C、社会责任意识的体现(权重20%) |
1、5分(优秀)：在分析基础上，能基于结果提出具有建设性的、可操作的社会性建议或预警(如：为城市规划提出生态优化建议；为灾害高风险区提出防范措施)；体现出强烈的服务社会的责任担当。 2、3分(合格)：能描述项目结果可能带来的社会影响或价值，但未提出具体建议；体现出一定的社会关怀。 3、1分(待改进)：报告仅停留在技术结果描述，完全未涉及任何社会影响、价值或责任的思考。 |
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D、创新精神与国产化意识 |
1、5分(优秀)：优先并明确使用了国产卫星数据(如高分、风云系列)和国产软件(如PIE)；在报告中阐述了使用国产工具的价值与意义，或在方法/应用场景上体现出一定的创新性。 2、3分(合格)：使用了国产或开源数据/工具，但未予评价或说明；完整地复现了既有方法，未体现创新思考。 3、1分(待改进)：主要使用国外商业数据/软件，且未说明理由；方法陈旧，完全照搬现有方案。 |
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总体评语 |
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总分 |
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评分说明：1、总分计算：总分 = (A维度得分 × 0.5) + (B维度得分 × 0.2) + (C维度得分 × 0.2) + (D维度得分 × 0.1)。2、等级划分：优秀(4.5~5.0)，良好(4.0~4.4)，合格(3.0~3.9)，待改进(<3.0)。