淺析服務于林業應用的“遙感與地理信息系統”課程教學改革

尚楊娟

黃山學院 安徽黃山 245041

傳統林業以外業調查為主，工作量大、危險性高，且存在不能進行地理信息收集、技術分析和遙感監測等缺陷；從時效方面看，耗費時間與精力很多，已經遠遠不能滿足林業資源信息管理及監測要求，更不能滿足林業生產、經營、管理的技術需求。在大數據時代，隨著地圖學、地理學、遙感技術和計算機科學的不斷發展，遙感與地理信息系統已經和自然資源管理、農業、林業、交通工程、土木工程、海洋科學、國防軍事等諸多部門產生了廣泛交叉，特別是在林業領域，已經廣泛應用于森林資源規劃設計調查、森林資源信息管理、林業經營與規劃、林地及森林資源動態監測、森林火災監測、森林病蟲害監測等方面。為使林業數字化、智慧化、精準化更為完善，高校林學學科人才培養方案設立了“林業遙感”“林業地理信息系統”“遙感與地理信息系統”等相關專業課程。旨在幫助學生進一步了解遙感和地理信息系統的基礎知識與實踐方法，為林業應用提供技術服務。通過注重林業應用的“遙感與地理信息系統”課程教學改革，能夠為林業的數字化、精準化發展提供人才基礎。

1 “遙感與地理信息系統”課程教學現狀

服務于林業應用的“遙感與地理信息系統”課程是一門交叉性學科，涉及有關先進技術、理論知識等內容。分析教學大綱，可以發現課程教學目標中遙感和地理信息系統融于一體，在教育內容、實踐方法等方面，沒有和林業應用要求相互融合，一體化的教學方式難以滿足林業學科背景下的優秀人才培養目標。除此之外，教師之間的知識存儲差異，導致學生沒有意識到“遙感與地理信息系統”課程學習的重要性，無法調動學生學習的能動性，以至于課堂教學質量并不十分理想。社會發展新形勢下，急需一批掌握林業專業知識和地理信息技術的綜合技術人才，因此需要進行“遙感與地理信息系統”課程改革，創新優化教學內容和方法，提升人才儲備水平。

2 新形勢下“遙感與地理信息系統”課程改革建議

2.1 強化教師業務能力

服務于林業應用的“遙感與地理信息系統”課程設立，需要配備與其相符合的專業教師，此類課程專業教師不僅要有相當豐富的林學專業知識儲備，而且還應該掌握遙感、地理信息系統技術、地理學、地圖學等專業化知識。為此，教師應系統掌握測樹學、森林經理學、森林經營學、森林生態學、森林培育學等林學專業知識，還應對測量學、遙感技術、地理信息技術、地理學、地圖學有豐富的理論和實踐經驗。目前，能系統綜合掌握這些知識的教師非常緊缺。為了促進“遙感與地理信息系統”課程教學改革發展，教師應該樹立終身學習目標，做好備課工作，強化教師業務能力，可以從以下幾點入手：第一，選取適當的教材課本與教學素材，總結撰寫適合于“遙感與地理信息系統”課程的新型教材內容；第二，積極學習新穎的教學內容、教學方法，例如教學互動平臺、教學成果翻轉等；第三，積極參與學校組織的地理信息系統、遙感和林學論壇、高校講評課活動等；第四，積極參與相關教學創新項目，不斷總結教學經驗，形成完善可行的教學對策；第五，運用豐富的教學素材，學習轉化他人的教學方法。此外，教師可制定金課、慕課、超星在線課堂等線上課程，結合線下教學，形成一套線下授課、線上實踐的教學新項目，使教學內容更加符合實際、貼合學生，才能為后續的教學改革工作奠定良好基礎。

2.2 創新優化教學內容

2.2.1 理論教學內容的創新優化

當前設立的“遙感與地理信息系統”課程主要授課體系都是圍繞著遙感和地理信息系統的基本原理、操作方法等主要知識內容，學生掌握的多是遙感技術及地理信息技術的理論及實踐方法，對于林業專業知識的內容并未進行課程內容上的銜接。不僅如此，傳統的教學方式習慣于將遙感和地理信息體系分為兩門課程進行教學。這會使得教學內容各為一套體系，互為拼湊，從而致使教學內容缺乏連貫性。在教學案例中也不采用林業應用方面的實例，造成教學內容滯后。這些教學現狀都表明，“遙感與地理信息系統”課程在林業應用方面還沒有與實際需求掛鉤，也未形成一套完整的林業“遙感與地理信息系統”課程體系，未能促進現代技術和林業應用的相互融合。

根據上述教學問題，“遙感與地理信息系統”課程教師應該基于“基礎—新觀念—新方法—實踐運用”等方面，積極更新理論教學內容，調整理論教學框架，進一步創新優化林業應用與遙感、地理信息技術研究的實際需求。將傳統的遙感與地理信息系統課程進行有機融合，并以林業應用為需求導向，構建新形勢下“林業遙感與地理信息系統”課程新框架。教師在教學改革中，展現核心內容，不斷引導優化，能夠使學生的學習興趣得到激活。在培養學生林學學科思維的基礎上，課程改革全面系統地以地理要素為基礎，林業資源配置需求為導向，采用遙感、地理信息系統技術，形成林學學科遙感和地理信息系統教學革新的基本結構，促進多源遙感、地理信息數據、科學算法的相互結合，有效解決林業的實際需求。

例如，“遙感與地理信息系統”課程教師在講解有關“遙感圖像分類”知識內容時，教師根據教材大綱的基本要求，教學重點是監管分類與非監管分類內容。其中，對于監管分類的教學，教師可以從最小距離分類方法入手，而非監管分類，教師應注重K均值算法、ISODATA迭代自組織算法的講解。特別是在林業高分辨率遙感數據的識別分析中，傳統分類、目測翻譯技術方式與人工智能技術的發展難以融合，這阻礙了林業智能應用的發展速度。這就要求在教學實踐中，教師既要講解遙感、地理信息系統技術，又要融入林業相關知識，從而使得學生針對科學知識的理解能力、吸收能力不斷提升。為此，教師可以引用AlphaGo人機大戰教學案例，借助先進的技術手段，將林業監測任務和技術教學相互融合。而對于森林需要精細識別的教學部分，教師可采用線上理論討論、線下技術互動的學習方式，并融入相應知識點，說明人工智能計算方法多樣的同時，加深學生對理論知識的理解，意識到翻譯和分類翻譯者專業能力的必要性。鑒于此，在進行“遙感與地理信息系統”課程理論教學的同時，提升學生的整體創新能力，夯實學生林學學科專業知識基礎，提高學生的學習轉化效率。

2.2.2 實踐教學內容的創新優化

服務于林業應用的“遙感與地理信息系統”課程實踐教學以專題模塊教學為主。首先需要教師進行示范演示，再讓學生按照模塊教學內容進行跟蹤效仿，從而創新優化實踐教學內容，為學生綜合掌握林業地理信息技術奠定訓練基礎。目前，實踐教學的教材主要來源于遙感和地理信息系統，一般情況下，以ArcGIS、ENVI等為主，根據相應的林業實踐項目，展開實驗實習報告的撰寫任務。在大數據背景、人工智能識別技術和多元數據綜合分析的影響下，林業智能管理平臺和信息一體化的要求越來越高，單純的軟件系統教學已經難以滿足學生多元數據綜合分析的要求。為此，要注重學生信息處理能力的有效培養，使學生擁有獨立思考的實際能力。現階段，有關于實踐教學的創新，可以從以下幾點入手。

首先，利用常規實踐教學的優勢作用，積極倡導新觀念、新技術的合理運用。常規的實踐教學主要根據專業化軟件系統，幫助學生進一步了解地圖、衛片等內容，進而展開衛片、地圖處理和分析。雖然教學內容十分清楚，但是教學形式過于死板，且容易忽略遙感與林業直接密切的關系。地理信息系統教學實踐一般有水文分析、行政區域劃分、動物棲息地選取、居民住房選址等方面，缺乏林業實踐應用，因此也缺乏和林業應用的相互融合。這對于林業專業而言，只有牢牢跟隨林業現代化發展，開展豐富多彩的教學內容，才能滿足學科之間交叉發展現狀。教師可引導學生積極參與林業監測野外教學活動，才能滿足學科交叉式發展的動態。這就要求教師注重林業監測的野外實踐操控，根據相關教學內容，改變學生的學習內容，提高學生的學習效率。采用技術如下：其一，多個平臺的圖像與處理技術手段，如ENVI、Matlba等；其二，人工智能技術和圖像分析技術；其三，自動化圖像處理技術；其四，大數據技術、云平臺技術等。在引導學生根據多元遙感影像進行分析時，要求截取時間范圍之內的森林與非森林遙感圖像，同時區分這些連續的森林與非森林圖像，確保其按照時間順序進行排列，明確其所處的季節，最后進行空間重疊的詳細分析，通過分析不同季節、不同林分的色塊，鑒別其林種及現狀，最終實現造林類型識別和林地現狀分析。這種教學實踐，不僅能使學生快速了解和掌握遙感圖像識別、地理信息系統技術、地理空間分析和統計運算等技術，還能使學生深入理解林業專業基礎知識在大數據時代的綜合應用，特別是在云平臺背景下的林業遙感數據的提取和分析。

其次，研究基于就業層面的實踐教學新方法。基于就業的實踐教學有著現實的實用價值，也是畢業生更加關注的事情。為此，“遙感與地理信息系統”課程教師在實踐教學中，可組織學生到地方林業企業進行實習，最好是參與到企業項目的實施中，特別是涉及林業外業調查、內業整理測算、遙感衛片的分析、GPS位點的判讀等方面，以增加學生的實際操作能力，為學生日后的學習與就業奠定良好基礎。

2.3 創新優化教學方法

促進服務于林業應用的“遙感與地理信息系統”課程教學改革的發展，教師可以運用現代化技術手段，將其與教學內容相互融合，從而實踐多元教學方式的融合優化。學科教師把動畫、視頻、圖片等內容融合于教學之中，創新優化教學方法，使其變得更加生動，從而激發學生的學習動力，喚醒學生的學習熱情。教師結合豐富的網絡教學資源，可以把B站、超星學習通、慕課、知網等在線學習視頻課程作為線上教學資源，共享國內外眾多院校與教研組織所形成的學科特點、知識基礎、技術能力，彌補新形勢下學生對于新型技術的了解認知差異，把抽象復雜的數學知識變得形象有趣豐富。在課堂教學期間，教師可綜合運用遙感、地理信息資源，將其與林業應用相互融合，并能夠根據學生的課堂表現，對其展開更具有針對性的教學，保障整體教學質量。

教師可從專題案例入手，運用小組合作的教學方法，讓學生以小組為單位進行討論，這樣不僅能增強學生之間的團結合作能力，還能通過討論的方式產生頭腦風暴，激發學生的創新思維能力。教師可以選擇現階段最具有代表性、影響力的林業應用案例，通過綜述內容分析、方法探索、技術運用等方面，形成最完整的教學思路。在此教學基礎上，引導學生進行文獻查閱，讓學生接納他人的教學觀念，并引導學生理解其技術思路。這種教學方法不僅能夠促進學生形成科研思維能力，而且能夠提高學生的理論轉化實踐的綜合學習效率。在“遙感與地理信息系統”課程教學中，教師進行文獻案例選取，通過分析國內外行業熱點，從而帶給學生新奇有趣的教學內容，激發學生的學習熱情，并對學生的學習基礎、興趣愛好等方面加以考量，為學生選取文獻難易程度適中的素材，使學生在摘要、前言、正文的學習中，進一步了解相應的概念理論，促進學生理解分析能力不斷提升。

教師還要重視雙語教學課程的設定，例如在“遙感與地理信息系統”課程教學中，教師可以為其配備相應的英文注釋。目前，主流的專業技術軟件多為英文界面，特別是遙感、地理信息系統的處理系統多源自于西方國家，而且有一些軟件并沒有漢化版，這就要求學生必須適應英文界面下的各項操作。教師在教學時，可以在專業技術上進行雙語教學，并推薦學生多閱讀英文文獻和英文書籍，從而提高學生的英文聽讀能力。這種教學訓練，不僅能夠使學生盡快熟練掌握軟件系統的運用方法，還能了解最新的國際前沿發展動態。教師在教學期間，可以要求學生進一步了解專業用語，并讓其運用相應的記號筆標注出來，加深學生的記憶印象。通過此種教學方式的轉變，強化學生的整體學習效率。

2.4 提升學生實踐能力

林業“遙感與地理信息系統”課程改革是以培養綜合應用型人才為目標的，因此要始終將培養學生的綜合實踐能力放在教學的核心地位。課程改革中，可以以興趣小組的培養方式為引導，不斷激發學生學習動力，提高學生創新創業的實踐能力。在掌握遙感與地理信息系統技能后，教師可以構建多維評價體系作為激勵，不僅從課程表現、出勤率、期末考試成績等來評價學習成果，還應該鼓勵學生參與多樣化實踐活動，建立課堂學習和課外實踐兩個要素間的聯動，從而形成課內外的共認機制。教學過程中，可鼓勵學生積極參加學科競賽和創新創業大賽，訓練學生系統創新思維和實踐創業能力，并根據其取得的成果作為課外實踐的評價指標，結合課堂學習表現，在平衡課程考核指標的基礎上，增加實踐環節的權重考核比例，突出學生在遙感和地理信息體系實踐鍛煉環節的考評比重。如在省級或校級大學生創新創業項目中，學生以林業遙感或林業地理信息系統為實踐鍛煉項目時，不僅需要學生熟練操作遙感與地理信息系統技術、掌握林業相關知識，而且要求學生能將這些知識進行綜合分析，并建立個人地理數據庫。在項目申請及實施過程中，學生還必須能夠進行項目申請書的撰寫，相關科研論文的構思。在這一實踐過程中，學生的創新思維能力得到了鍛煉，科研邏輯不斷縝密，動手操作能力也得到了提高。

遙感與地理信息系統技術是前沿科技，要讓學生明白其時效的重要性，我國林業發展如日中天，需要更多掌握遙感技術的林業專業人才加入其中，推動其不斷發展。因此，將高校人才培養方案和學生的就業實習相結合，鼓勵、指導和推薦學生加入企業項目完成的過程中去，并根據項目進度安排進行分階段指導。不僅培養學生的協作力、組織力、執行力，也逐步培養學生從文獻中學習創新思維、主動培養創新意識和動手能力，形成遙感圖像處理的底層思維，建立自信，促進理論知識和實踐相結合的學習，為以后的就業提供了多種可能。

結語

綜上所述，為了促進服務于林業應用的“遙感與地理信息系統”課程教學改革，教師應該根據學校和學科的具體現狀，進行教材的重新編創，并在新穎教學觀念、教學方法、教學手段的指導下，不斷提高整體師資力量，通過相互交流教學心得、教學經驗，形成完整可行的“遙感與地理信息系統”課程教學改革體系，有助于強化整體教學質量，促進學生全面化發展。