自然資源監測與分析課程教學案例庫建設與實踐

鄒 濱，胡晨霞，馮徽徽，湯玉奇，陶 超，張云生

（中南大學 地球科學與信息物理學院，長沙 410083）

《自然資源調查監測體系構建總體方案》（以下簡稱《總體方案》）中指出，自然資源部未來一段時期內將圍繞土地、礦產、森林、草原、水、濕地和海域海島7 類自然資源，構建自然資源調查監測標準體系和技術體系，科學組織實施調查、監測、數據庫建設、分析評價、成果及應用等各類自然資源調查監測工作。并且提出了自然資源調查監測評價一體化、自然資源數據庫統一建設及自然資源調查監測數據共享的新要求。這一新的行業使命對測繪類工程人才培養提出了新要求，即需要行業技術人員具有強實踐能力，能把握開展自然資源調查監測基本原理，熟練掌握各類自然資源要素調查監測的技術方法與操作流程。

然而，傳統自然資源監測與分析課程普遍存在重理論輕實踐、人才培養目標達成度低的問題，主要體現在：（1）傳統課程以教師講授為主[1]，課堂乏味枯燥、學生學習熱情不高、對于教師講授內容理解吸收度較低，從而出現教師以為自己傾囊而授，但學生并未真正掌握要義的錯位現象；（2）課堂匯報討論內容與學生現實生活距離較遠，導致學生難以理解、無法參與討論，學生參與感較低；（3）實驗課程內容設計未深入貫徹理論與實踐結合的理念，且與實際工程項目脫節，無法提升學生實踐能力，學生所學內容無法解決實際工程問題。

為化解自然資源統一監管對強實踐能力人才的新需求與傳統課堂培養的學生重理論輕實踐之間存在的現實矛盾，承載自然資源調查與監測隊伍培養使命的測繪工程研究生專業學位教育須緊密結合行業需求，開展案例教學，加強學生與教師之間的互動[2]，以學生為中心，以實際工程問題為導向，促進理論與實踐有機融合[3-4]，培養學生運用專業理論知識分析解決實際工程問題的能力，提升學生的實踐能力[5]。

高質量案例庫是案例教學的核心保障[6]。然而，我國目前雖已開展了一系列典型案例庫建設項目，但可用于自然資源監測與分析課程教學的案例庫較少，且現有相關案例庫存在主題單一、案例內容與實際工程項目脫節等問題。因此，在全國“十四五”全面實施自然資源調查監測《總體方案》的新形勢下，建設面向自然資源調查監測的案例庫已成為當前系統提升測繪科學與技術人才專業技術水平亟待解決的重要教育資源問題，更是當前我國高校測繪工程研究生專業學位人才培養推進面向國家需求、緊扣行業需要教學改革的重要內容。

針對以上問題，本文從課程教師團隊主持參與的自然資源監測與分析實際工程項目資源中析出典型案例素材，同時邀請重大工程項目實際執行人，結合學生實踐能力基礎，設計并建設學生易于理解使用、體現工程項目實施過程、調查監測技術與時俱進的學生友好型、實踐能力培養型及內容鮮活型的自然資源監測與分析教學案例庫，并開展案例教學，增強學生利用專業知識解決實際問題的實踐能力，進而支撐工程教育培養目標的達成。

一、教學案例庫建設舉措

（一）案例庫建設原則

自然資源監測與分析課程教學案例庫建設原則包括系統性、理論性、綜合性、學生主體性、實踐性、啟發性、典型性、動態性及行業規范性等。

系統性：案例庫是多個案例的集合，且必須服務于教學目標[7]。對案例庫進行系統性的頂層設計可以合理分配各案例理論知識點，避免內容單一、訓練內容重復等問題出現，從而有效幫助學生系統性掌握自然資源監測與分析理論知識框架及技術體系。

理論性：深入貫徹理論指導實踐理念，緊扣課程教學理論知識點設計編寫案例庫內容，通過夯實學生理論基礎，助力學生運用理論知識解決實際問題能力提升[8]。

綜合性：案例是多個理論知識點的綜合應用，較之一般例子，案例內容要更為復雜、內涵更為豐富，對案例的分析解決過程也更復雜，以此提升學生運用綜合知識解決問題的能力。

學生主體性：以學生為中心建立學生友好型案例庫[9]。以學生熟悉的領域為出發點設計案例內容[10]，充分調動學生學習熱情，使其主動參與課堂討論、實踐探索甚至案例庫建設。

實踐性：案例內容須貼合實際工程項目，案例配套實踐手冊須具有較強的可操作性，鍛煉并提升學生運用自然資源監測與分析理論知識及技術方法解決實際工程問題的實踐能力。

啟發性：案例具備問題導向性，啟發學生思考分析解決問題，拓寬學生思維[11]。

典型性：案例取材應著重選取實際工程實施過程會發生的代表性問題，以小窺大者最佳，不可為了設置問題而進行情景假定或選取偶然性問題[8]。

動態性：根據行業技術發展不斷更新案例內容，保持案例內容與時俱進；同時根據課堂實際效果、學生問題反饋等方式不斷優化完善案例庫。

行業規范性：因測繪類專業具有較強的行業規范性，相關案例庫的建設必須符合行業項目生產技術標準，以培養學生的職業素養。

（二）案例庫內容設計

本文從自然資源監測與分析現有相關課程資源存在的問題出發，依托教師實際主持參與的工程項目，遵循案例庫建設原則，進行教學案例庫頂層設計，確定案例主題，設計各案例內容。最終確定“典型自然資源的調查與數據采集”“城市擴張邊界多尺度提取與分析”“城市建筑變化檢測與太陽能承載潛力評估”“土地利用變化監測與情景模擬”“城市熱島時序遙感監測與分析”“城市大氣污染源多源遙感監測與分析”“林地覆蓋與長勢衛星遙感監測”和“湖泊水質星地耦合監測”共8 個專題案例，如圖1 所示。

圖1 自然資源監測與分析課程教學案例庫結構

（三）案例庫建設流程

緊扣自然資源監測與分析課程教學目標，設置包括“案例選題”“內容設計”“案例編寫”“教學實踐”及“優化完善”的案例庫建設流程，如圖2 所示，建設自然資源監測與分析課程教學案例庫。案例選題來源于教師主持參與的實際工程項目，并融合了生產單位工程項目實施過程的典型問題。同時由理論基礎扎實的專業教師與實際工程項目執行人共同設計并編寫課程教學案例庫，有效解決案例庫建設與實際工程項目脫節的問題。將案例庫應用于課堂教學實踐，開展案例教學，在教學實踐中不斷優化完善案例庫。

圖2 自然資源監測與分析課程教學案例庫建設流程

二、案例教學實踐與成效

（一）課堂導入

采用問題導向教學法，將案例轉化為貼近學生生活的問題用于課堂導入，引導學生從實際生活出發理解自然資源監測與分析可以解決的問題。例如，針對“城市大氣污染源多源遙感監測與分析”案例，以公眾關注的空氣污染問題為切入點，設計“空氣污染的元兇可能是誰？”“空氣污染濃度值的變化可能與哪些因素有關？”及“自然資源中土地利用情況是否會影響空氣污染？”等環環相扣的問題，引出“自然資源監測與分析在空氣污染治理方面可以做什么？”等該課程的行業應用情況，激發學生好奇心，逐步引導學生理解并掌握課程理論知識。讓學生在課程學習初始階段便能夠較好地掌握自然資源監測框架，助力學生在實踐中直觀明了學懂弄通測繪地理信息理論知識與關鍵技術。

（二）課堂討論

將問題導向教學法和案例教學法相結合，形成案例引出、問題引導的問題導向教學模式（PBL 教學法）。例如，針對教師提供的“城市大氣污染源多源遙感監測與分析”案例，學生就遙感反演土地利用變化、土地利用變化影響大氣污染機理等進行現場討論并做出總結，整個過程均有教師參與指導與引導。學生通過對實際問題討論解決的方式加深學生對所學課程知識點的熟悉、理解和應用程度，培養對理論知識的理解能力和模型的構建能力；并與實際應用相聯系，擴展學生的學習視野和思維廣度，學會分析和處理短周期的實際問題。

（三）實踐操作

通過系統的案例實踐操作鍛煉學生運用理論知識分析解決問題的實踐能力。例如，讓學生對“城市大氣污染源多源遙感監測與分析”案例中“基于遙感影像提取大氣污染源”“土地利用與大氣污染的關系分析”“大氣污染時空統計制圖”等部分進行實踐操作，并撰寫結果分析報告。學生在實操過程中不僅掌握了大氣污染時空統計制圖與分析的流程與方法，運用理論知識解決實際問題的能力也在潛移默化中得到提升。

（四）教學評價

為建設高質量教學案例庫、提升課程案例教學效果，課程邀請校內督導、行業專家對該課程進行聽課并點評；通過學生課堂表現、作業考核及成績評定等評判課程教學目標達成度；采取問卷調查等方式廣泛聽取學生對于案例庫的難易程度、案例是否有助于理論知識理解及案例庫與案例教學模式可以改進之處等方面的評價與意見，對案例庫內容、教學方式方法等不斷改進優化案例庫與案例教學模式。

（五）教學成效

通過案例教學，學生學習積極性提高、實踐能力顯著提升，學生對該課程評價普遍較高（表1），選課人數從過去年均12 人增加至近30 人，90%以上的學生課程考核成績優秀，教學目標達成度高。校內督導認為案例教學促進了教師與學生的互動，激發了學生學習熱情，對該課程的評分均在優秀以上。同行專家認為該課程可以有效提升學生實踐能力，緩解工程專業人才培養與實際用人需求脫節的問題；課程教學案例庫可以推廣至行業技術人員培訓，提升從業人員理論與技術水平。通過案例教學，學生不僅思維得以拓寬，運用理論知識分析解決問題的實踐能力也顯著提升，從中獲得極大的成就感，對該課程的學習興趣高漲。

表1 自然資源監測與分析課程部分學生評價

三、結束語

建設自然資源監測與分析課程教學案例庫，并進行案例教學，有助于改善傳統課堂重理論輕實踐、人才培養目標達成度不高的問題，有效提升學生分析解決實際工程問題的實踐能力。但該案例庫目前僅涉及土地、森林和水體三大類資源，后續需進一步擴充完善礦產、草原、濕地和海域海島專題案例，形成可滿足自然資源調查監測總體需求的完整案例庫，以滿足行業技術人才培養的實際教學案例需要。