“3S”技術課程實踐教學改革初探

鄭曉倩 張厚喜

摘 要：該文在分析近年來福建農林大學不同專業“3S”技術課程實踐教學情況的基礎上，總結了該課程實踐教學中存在的主要問題，并且從實踐教學的課時分配、教材設計及教學模式3個方面提出了改革措施，旨在不斷提升“3S”技術課程實踐的教學效果，培養學生的綜合應用能力。

關鍵詞：3S技術;實踐教學;互動教學模式

中圖分類號 G642.0文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）01-0136-03

Abstract：Based on the analysis of the practice teaching of geomatics in different majors of Fujian Agricultural and Forestry University in recent years，this paper summarizes the problems existing in the practice teaching of the course，and puts forward the concrete reform methods and measures of the practice teaching from three aspects，including the time allocation of the practice teaching，the design of the teaching materials and the teaching mode，with the aim of constantly improving the practice teaching effect of geomatics course and promoting the cultivation of students′ comprehensive application ability.

Key words：Geomatics;Practice teaching;Interactive teaching model

“3S”技術是GPS（Globle Positioning System，全球定位系統）、RS（Remote Sensing，遙感）和GIS（Geographic Information System，地理信息系統）的統稱[1]。這3種技術相互補充、相互依賴、相互滲透，涉及衛星、電子和計算機軟硬件等多種現代科學技術，為地理測繪、資源調查、生態評價、城市建設、天氣預測、環境監測等多個行業提供實時、全面且精準的空間信息數據[2-3]，是進入21世紀以后的一項新興的現代信息技術。作為非測繪類專業人員，尤其是未來從事農林行業的技術與科研工作者，在日新月異的技術迭代中，面對越發復雜的農林環境狀況和人力不能及的各種現實條件，更需全面了解、掌握時新的3S技術的理論和方法，才能更好地將其應用到未來的科研和工作中[2，4]。而高校課程教學也需緊跟時代步伐，及時發現教學過程中存在的問題，并提出應對策略，著力提高教學質量，從而進一步提升學生的實踐能力和專業素養，為現代化、信息化的農林專業輸送高層次人才。

1 “3S”技術課程實踐教學現狀

目前，福建農林大學多個農林專業（如林學、水土保持與荒漠化防治等）均開設了“3S”技術課程，對于課程的實踐教學主要以實驗課的形式開展，教學環節由教師講授實驗步驟和學生自主練習2個部分組成。實驗內容主要包括地物光譜反射率的測定、波段組合與幾何校正、地理配準、專題圖制作等實驗項目。在實驗過程中，教師主要扮演引導和輔助的角色指導學生完成相關實驗，在課程結束后通過評價學生的實驗報告來考查學生的學習效果。對于課程期末考核，實踐部分分數約占總成績的20%～30%。經過幾年的教學實踐，發現該課程的實踐教學尚存在以下3個方面的問題（圖1）。

1.1 理論教學與實踐教學課時分配不合理 “3S”技術課程的教學目標是培養學生熟練應用“3S”技術解決本專業問題的能力，從而為他們未來的深造和實際工作打下堅實的基礎[5]。而這一目標的實現需要以實踐教學為橋梁，并在教學過程中注重培養學生發現問題、分析問題、解決問題以及動手實踐的綜合能力。為完成教學目標，需要設置一系列由淺到深、循序漸進的課程內容與實驗項目[6]。然而，目前大部分專業該課程所安排的實驗課時比較有限（實驗課時約占總課時的25%），只能保證學生掌握軟硬件操作的基本方法，難以培養學生應用理論知識解決實際問題的能力;同時，由于實驗課時不足，難以保證學生有較充裕的時間進行練習與鞏固，導致其基本功不扎實，這也容易導致他們的學習興趣和積極性下降，甚至影響到實踐教學的順利開展，教學效果大打折扣，并最終影響教學目標的實現。

1.2 缺少注重“3S”綜合應用能力培養的實踐教材 目前，“3S”技術實踐教材的內容偏重于軟硬件的基本操作以及3S在每個“S”方向上的應用，較缺乏綜合性與研究性的實驗項目，因而難以開展綜合性的教學與訓練，不利于培養學生綜合應用3S技術解決實際問題的能力。“3S”技術作為一門實踐性很強的課程，教師在授課時應當注重理論引導和實踐訓練的分配比重，在教材編制過程中要盡量融合GPS、GIS和RS 3個方面的知識以設計綜合性較強的實驗項目。盡管目前國內已有不少關于3S技術的實驗教材，但普遍缺乏綜合性與研究性的實驗內容。

1.3 實踐教學形式陳舊，考核方式單一 目前，“3S”技術課程的實踐教學（以實驗課為主）基本沿用傳統的“教師演示，學生重復，學習理論，實驗證實”教學方法[7]。在該模式的教學過程中，老師主要是進行引導性的演示和重復，使得學生缺乏必要的討論和探究，往往只能保證學生掌握最基礎的操作方法，不利于培養學生獨立思考的意識，也難以培養他們應用“3S”技術解決實際問題的能力，整體教學效果不夠理想。同時，學生結合選用的實驗教程，亦步亦趨地跟隨教師的演示進行操作，這種按部就班式的學習方式，不利于提高學生學習的自主性，也影響了創新能力的培養，嚴重偏離了該課程的教學目標。此外，目前對于“3S”技術課程實踐教學的考核方式主要是通過評價最終的實驗報告來實現，考核方式相對單一，難以反映實踐教學的動態性與綜合性的特點，無法全面準確評價學生的實踐水平與能力。

2 “3S”技術課程實踐教學改革措施

針對目前“3S”技術課程實踐教學存在的問題，主要通過以下3個方面進行改革（圖2）：

2.1 適當增加實踐課時，改變實踐考核方式 針對目前“3S”技術課程普遍不重視實踐教學的現狀，首先要合理增加“3S”技術實踐部分的課時，并結合“3S”技術專業性、技術性強的特點[8]，加重對實踐的考核，適當提高課程期末考核中實踐部分的比例，從而提高學生對實踐課程的重視程度，充分調動其對實踐課程學習的積極性。其次，調整實踐的考核方式，將實踐考核的方式由簡單的撰寫實驗報告改為團隊合作進行野外調查并完成報告，或鼓勵學生自主設計完整的實驗項目和方案，弱化教師對實驗的干預，以強化對學生獨立思考和團隊合作能力的培養。目前，福建農林大學很多專業“3S”技術的實驗課時及其在期末總成績的比例都有不同程度的增加，甚至水土保持與荒漠化防治專業的實驗課時占總課時的比例達到50%（實驗課時∶總課時=30∶60），并且對于實踐部分的考核采用了評價個人與團隊實驗報告相結合的方式進行，這些都大大提高了學生對3S技術學習的熱情，取得了較好的效果。

2.2 合理編排教材內容，加強綜合實驗設計 針對目前“3S”技術實踐教材存在的綜合性實驗設計不足的問題，首先，需要加強實踐教材綜合性內容的建設，由于“3S”作為一門技術，不同行業的應用關注點不一樣[2，4]，難以設計涵蓋各個行業應用的全面的實踐教材，因此，更需要教師在實驗教學中基于所選的教材，針對不同的專業自行設計相關實驗。其次，“3S”技術課程實踐與其他課程實踐一樣，實驗安排應遵循由易到難的原則，盡量將綜合性、研究性的項目安排在課程后段，從而循序漸進地提高學生實際操作與應用技術的能力。綜合性實驗往往是多個實驗內容的綜合運用，較基礎性實驗，對教材的依賴減少，對學生的專業素養要求增強，因此，在設計時需注意把控難度，做到承上啟下，充分考慮學生對綜合實驗的接受能力與掌握程度，為后期的研究性實驗做好準備和鋪墊。另外，在進行綜合實驗設計時，可以把與專業相關的項目作為首選，并結合學校周邊或實驗基地環境，盡量為學生提供實地調查的機會，從而提高學生的學習興趣和積極性。最后，“3S”技術作為一項理論和技術發展都十分迅速的課程，教材也要與時俱進，及時更新相應軟硬件設施，改善教學條件，拓寬學生視野，從而為學生今后的學習和工作打下良好的專業基礎。在進行實驗設計時，可適當增加行業前沿與熱點，如基于無人機遙感的信息提取、虛擬現實、三維顯示等實驗內容，以增強學生的學習興趣、拓展他們的知識面。

2.3 豐富實踐教學手段，構建互動教學模式 首先，教師可借助網絡、手機APP等教學平臺，豐富實踐教學手段，努力提供類型豐富的學習資源，積極引導學生在網絡等教學平臺自主提問與交流探討，并適時給予適當的指導，以增強師生之間的有效互動。其次，結合專業發展現狀，在實踐教學中引入當前科研取得的最新研究成果，通過設置研究性的實踐內容，鼓勵學生模仿、探索其研究思路和設計理念，充分調動學生的學習主動性與積極性。特別是在研究性的實驗中，教師需更多的作為引導者，而不是單純的演示者，通過教師提出具有開放性、研究性的實驗主題，讓學生自主完成方案設計與實施，從而培養學生的創新能力和綜合素質，提升他們在學習中獲得的成就感[9]。再次，可以積極舉辦“3S”技術實踐競賽活動或者鼓勵學生參加全國相關的學科競賽，如“北斗杯”全國青少年科技創新大賽等，從而培養學生的學科信心，鍛煉學生應用理論知識解決實際問題的能力。學科競賽是在緊密結合課堂教學的基礎上，以競賽的方式，培養學生創新能力、團隊精神等綜合素質的特殊的考試，是課堂實踐教學的延伸與拓展。最后，靈活的教學方式和多樣的課外教學活動能夠充分提高學生對實踐的參與程度，提升教師和學生的互動性，從而促進實踐教學效果的提升。針對目前“3S”技術課程實踐存在的問題，筆者提出了一系列改革措施：在教學過程中積極利用網上的慕課等資源，豐富授課方式，在汲取前人經驗的基礎上錄制了適合本科生學習的慕課課程——《地球信息科學與空間技術》;積極組織學生參加“北斗杯”等行業相關競賽，并取得了良好的成績，這些措施都有效地提升了學生的學習興趣與效果。

3 結語

“3S”技術課程作為一門多個學科交叉、應用范圍廣泛的學科，具有實踐性強、知識點復雜、高層次技術多、技術更迭快速、運用潛力大等特點。在實踐教學過程中，教師應立足本科生需掌握的專業技能，緊密貼合專業現狀和前景，注重3S技術在農林方面的實際應用，不斷積累教學經驗，從而推動課程改革，提高教學質量。本文針對福建農林大學該課程實踐教學中存在的問題，提出了相應的改進方法與措施，闡述了實踐教學改革的具體思路。而教學改革的實施與成效并非一朝一夕就能成功的，未來仍需探索研究適合當今學生學習該課程的方式，為進一步完善農林專業的教學體系以及持續輸送優質的農林專業人才提供堅實的保障。

參考文獻

[1]劉祖文.3S原理與應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2006：4-5.

[2]林卓強.3S技術在林業中的應用與發展[J].農業開發與裝備，2018（10）：47.

[3]丁銳，謝駿鍇.3S技術應用現狀與發展趨勢[J].科技創新與應用，2019（14）：174-175.

[4]王維亮，潘多斌.3S技術在精準農業中的研究與應用[J].農業與技術，2019，39（08）：11-12.

[5]葉延瓊，章家恩.生態學專業《3S技術及其應用》課程的教學實踐與思考[J].教育教學論壇，2015（28）：131-133.

[6]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].科技創新導報，2012（7）：136-137.

[7]閆海冰.“林業遙感技術”課程教學及改革初探[J].中國林業教育，2009，27（4）：58-60.

[8]曹林.林業院校GIS專業“遙感”課程教學改革探索[J].中國林業教育，2015，33（6）：45-48.

[9]劉健，余坤勇，賴日文，等.“3S技術”課程案例教學的研究[J].中國林業教育，2010，28（3）：72-76.

（責編：張宏民）