西藏高校林學專業(yè)3S技術(shù)課程教學改革探索

尹惠妍　張志偉　郭健斌　楊小林

［摘 要］林學專業(yè)3S技術(shù)課程具有內(nèi)容豐富、涉及范圍廣、信息技術(shù)含量高、實踐性和綜合性強等特點。文章以西藏農(nóng)牧學院為例，基于林學專業(yè)3S技術(shù)課程開設的背景及課程體系特點，針對教學過程中存在的問題，進一步提出教學內(nèi)容、教學方法、實踐教學以及課程考核等方面的改革措施，旨在建設高質(zhì)量的林學專業(yè)3S技術(shù)課程，不斷提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)專業(yè)能力強的3S技術(shù)應用型人才。

［關(guān)鍵詞］3S技術(shù)；林學專業(yè)；教學改革

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）08-0042-03

人類社會已步入信息化時代，各種信息深刻影響著社會的發(fā)展和人們的生活。林業(yè)要實現(xiàn)可持續(xù)、健康發(fā)展，必須與現(xiàn)代信息技術(shù)以及先進的科學技術(shù)相結(jié)合。2009年2月，國家林業(yè)局頒發(fā)了兩個重要文件——《全國林業(yè)信息化建設技術(shù)指南（2008—2020年）》《全國林業(yè)信息化建設綱要（2008—2020年）》，這兩個文件為現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展提供了有力保障，標志著中國林業(yè)信息化建設進入全新的發(fā)展時期[1]。林業(yè)信息化是現(xiàn)代化林業(yè)建設的重要組成部分，是實現(xiàn)林業(yè)建設的重要內(nèi)容，也是林業(yè)發(fā)展的必然選擇。

森林是人類生存與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，也是經(jīng)濟社會發(fā)展不可或缺的自然資源 [2]。我國西藏地區(qū)具有豐富的森林資源，西藏森林是我國西南邊陲的綠色寶庫，堪稱“綠色基因庫”和 “自然博物館”[3]。要實現(xiàn)對這些森林資源的經(jīng)營管理、保護、監(jiān)測評價、結(jié)構(gòu)調(diào)整、決策制定等，需要對森林資源信息進行收集、分析和處理，而精準的、現(xiàn)實的、客觀的森林資源信息的獲取需要借助3S技術(shù)來實現(xiàn)[4]。

目前，我國各大高校的眾多專業(yè)均開設了3S技術(shù)的相關(guān)課程，特別是農(nóng)林院校的林學專業(yè)。學習3S技術(shù)在林學專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域中的應用，是林業(yè)信息化教育和發(fā)展的重要基礎，是培養(yǎng)林學專業(yè)人才的需要。

一、3S技術(shù)課程體系及其特點

3S技術(shù)是遙感（Remote Sensing）、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）及其集成技術(shù)的統(tǒng)稱。遙感技術(shù)（RS）是當代宏觀資源環(huán)境信息采集的主要技術(shù)手段，全球定位技術(shù)（GPS）是利用人造衛(wèi)星進行點位測量導航技術(shù)的一種，地理信息系統(tǒng)（GIS）是資源環(huán)境空間信息與屬性信息存儲、處理及空間分析的主要技術(shù)工具，而計算機硬件及軟件系統(tǒng)為3S技術(shù)的實施提供了保障。3S技術(shù)是收集、存貯、處理以及分析地理空間數(shù)據(jù)的高級地學技術(shù)系統(tǒng)，在林業(yè)生產(chǎn)、科研等工作中應用廣泛[5]。從課程內(nèi)容上看，林學專業(yè)3S技術(shù)課程除了包含地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng)3門學科的基本理論知識，還包括這3門學科在林業(yè)中的應用。因此，林學專業(yè)3S技術(shù)課程具有涉及多門學科、內(nèi)容豐富、理論性和實踐性強、內(nèi)容更新快等特點[6]。林學專業(yè)3S技術(shù)課程與林學專業(yè)骨干課程之間具有緊密的聯(lián)系。3S技術(shù)課程是林學專業(yè)長遠發(fā)展的新的出發(fā)點，在信息化高速發(fā)展的社會背景下，“數(shù)字地球”“數(shù)字林業(yè)”等概念的提出，就是林業(yè)順應社會信息化發(fā)展的有力見證。

3S技術(shù)在常規(guī)的林業(yè)工作（如森林資源調(diào)查、森林資源經(jīng)營管理、森林營造、森林管護、農(nóng)業(yè)氣象災害、農(nóng)業(yè)質(zhì)量產(chǎn)量監(jiān)控等）中應用廣泛，同時在林業(yè)生態(tài)工程建設項目（如退耕還林/草、天然林保護、防護林工程等）中也運用較多。另外，3S技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測、抵御自然災害、管理自然資源等方面具有重要作用。因此，該課程是林學、野生動物保護、水土保持、農(nóng)學、生態(tài)學等相關(guān)專業(yè)的一門重要課程。

二、課程教學中存在的問題

本文以西藏農(nóng)牧學院（以下簡稱本校）林學專業(yè)為例，探討林學專業(yè)3S技術(shù)課程在實際授課過程中存在的問題。

（一）課程開設存在的限制

根據(jù)本校林學專業(yè)的課程設置安排，3S技術(shù)這門課程在第七學期開設。課程學時數(shù)為48學時，其中理論學時與上機學時各為24學時。目前，開展該門課程的軟硬件設施相對不足，學校的計算機房在數(shù)量上相對較少，但要承擔全校與計算機相關(guān)的課程的教學任務。學校并沒有一個專門用于3S相關(guān)軟件學習的計算機實驗室，這在一定程度上影響了學生對3S技術(shù)課程的學習。

（二）部分學生存在的學習困難

本課程的授課對象主要為藏漢混合班，授課過程以漢語為主。然而，部分少數(shù)民族學生從小生活、學習在藏語環(huán)境下，雖然隨著基礎教育的不斷改善，其漢語能力有了一定提高，但在純漢語環(huán)境下，其漢語基礎的薄弱問題就顯露出來了。所以，這些少數(shù)民族學生在進行專業(yè)課學習的過程中會遇到一定的障礙，特別是在學習專業(yè)性較強的課程時，這一現(xiàn)象就更加突出了。另外，部分少數(shù)民族學生的知識基礎相對薄弱，特別是對中學階段的數(shù)學、物理、化學等學科知識的掌握不夠牢固，這一問題直接影響到這些少數(shù)民族學生進入大學以后對專業(yè)課程的接受能力。特別是3S技術(shù)課程涉及地理、物理、計算機、數(shù)學等多個學科的知識，這導致部分教師感覺授課難，而同時部分學生也感覺知識難以理解。

（三）理論教學中的問題

3S技術(shù)課程的理論知識比較抽象，這對承擔3S技術(shù)課程的授課教師提出了更高的要求。對于學生而言，部分少數(shù)民族學生的漢語水平有限，理論知識相對薄弱，在學習3S技術(shù)這門課程的時候感覺理論知識抽象難懂、枯燥乏味，加之課堂活躍度不高、趣味性不夠，導致部分學生缺乏學習的積極性，課前缺乏預習，課堂上難以跟上教師的思路，課后不能及時復習。長此以往，這些學生很難掌握3S技術(shù)這門課程的主要知識。部分學生在考試前突擊學習，采用死記硬背的方式應付考試，導致課程考核成績不理想，且考試過后課程知識就被拋之腦后。另外，林學專業(yè)3S技術(shù)課程與森林經(jīng)理學、森林資源調(diào)查與規(guī)劃、林火生態(tài)與管理以及測量學等有密切關(guān)系，但是在實際教學過程中，由于技術(shù)手段和設備限制、課時有限等，3S技術(shù)課程與其他林學專業(yè)課程之間的融合不足。

（四）實踐教學中的問題

林學專業(yè)3S技術(shù)課程在實踐教學中開展得還不夠深入。主要是因為這門課程的學時數(shù)相對較少，且涉及3個方面的技術(shù)，多以理論教學為主，上機實驗和實踐環(huán)節(jié)受到多方面的限制而無法達到預期效果。本校林學專業(yè)的3S 技術(shù)課程均設置了上機實驗操作和實習實踐環(huán)節(jié)，但是，由于課程總課時數(shù)較少、理論課部分任務較重，3S技術(shù)課程的上機實驗操作及實踐環(huán)節(jié)的教學效果不佳。同時，3S技術(shù)課程的理論內(nèi)容抽象性較強，但是在實習實踐與理論學習之間缺少較系統(tǒng)完整的、形象生動的觀摩學習，以致學生對 3S 技術(shù)的實際操作與應用并無系統(tǒng)的、直觀的認識[7]。林學專業(yè)的很多工作本身就相對缺乏直觀性，使用3S技術(shù)開展的林業(yè)工作又具有宏觀性和周期性，學生通過短短幾十節(jié)課程的學習難以將 3S 技術(shù)的理論與應用實踐有效地結(jié)合起來。

三、3S技術(shù)在林業(yè)中的應用教學改革策略

（一）教材選擇及教學內(nèi)容的改革

本校林學專業(yè)的3S技術(shù)課程之前使用的是林輝等主編的《林業(yè)遙感》，該教材重點介紹遙感的原理、圖像處理、實際應用等，未涉及地理信息系統(tǒng)及全球定位系統(tǒng)這兩個方面的知識。因此，近年來本校林學專業(yè)開始使用李云平主編的《林業(yè)“3S”技術(shù)》作為主要教材。該教材全面詳細地介紹了全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和遙感的概念、特點和相關(guān)軟件操作，主要分為4個模塊、9個項目，詳細敘述了3S技術(shù)在林業(yè)上的應用方法和技巧。主要內(nèi)容包括：手持GPS的使用、林業(yè)遙感影像預處理、圖像增強處理、林地利用分類圖的制作、ArcGIS 10.0基礎操作、林業(yè)空間數(shù)據(jù)采集與編輯、林業(yè)專題地圖制圖、林業(yè)空間數(shù)據(jù)的空間分析和3S技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)中的綜合應用等。

在該門課程中，如何協(xié)調(diào)3S的課時比例是一個重要問題，是均衡對待，還是有所側(cè)重，值得探討。全國農(nóng)林院校相關(guān)專業(yè)3S技術(shù)課程的設置情況大體分為兩種：一種是涵蓋3個S，但是在具體的授課過程中有所側(cè)重；另一種是舍棄其中一個S，將舍棄的這一個S放到本專業(yè)其他課程中講授。本校就是第一種情況，3個S都要兼顧，具體3種技術(shù)所占課時的比例大約為GIS占50%、RS占30%、GPS占20%。

（二）教學方法及手段的探索

在具體實施教學的過程中，我們試圖通過多樣的教學方法，提高學生的學習興趣及學習效率，使學生能夠更好地掌握該門課程的理論知識及基本技能。當某一門課程讓學生覺得今后在深造或工作中能用得上時，那么他們就會投入精力努力學好這門課程。然而，某些課程理論性很強、不易理解吸收、學習難度較大，僅靠學生自身的努力實在難以掌握。這就要求教師的授課要具有啟發(fā)性和趣味性，能使學生主動投入精力去學習。在本校，林學專業(yè)3S技術(shù)課程安排在第七學期，學生在該階段的學業(yè)負擔很重，并且大部分學生要面臨考研、公考、就業(yè)等問題。如果這個時間開設的課程內(nèi)容難度較大且比較枯燥，就很難保證學習效果。因此，林學專業(yè)3S技術(shù)課程需要采取高效、適用的教學方法。例如，在學習遙感技術(shù)的圖像解譯部分時，可以選取不同地區(qū)的遙感影像圖，讓學生來辨別不同的地物、不同的地點。如針對學校所在區(qū)域的林芝市巴宜區(qū)的遙感影像，讓學生通過目視解譯的方法區(qū)分不同的街道、不同的建筑、不同的村莊，也可以觀察附近的林區(qū)，還可以與森林經(jīng)理學的相關(guān)內(nèi)容相結(jié)合。對于3個S的理論學習部分，可以要求學生在課下進行預習或復習，再將自己的理解向全班進行講解，這樣不僅可以鍛煉學生面對眾人說話的勇氣，還可以增強他們自主學習的能力。在課堂教學中，還可以通過分組討論、知識競答等方式讓學生開展學習。多樣化的教學方式既能提高學生學習的興趣，又能提高學生學習的效率，更是保障教學效果的有效措施。

通過對教學方式、方法的改革與創(chuàng)新，教師的“教”與學生的“學”得以充分配合。引入啟發(fā)式教學和研討式教學，使用理論講授與案例學習相結(jié)合的方法，能加強對學生自主學習能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加深學生對3S技術(shù)原理的理解。

（三）實踐教學改革

林學專業(yè)的學生需掌握森林資源經(jīng)營管理、森林資源保護、森林遺傳育種、森林病蟲害防治、3S技術(shù)應用等方面的基本理論和知識，這些學生未來主要從事林業(yè)管理、林業(yè)規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境建設與森林資源綜合開發(fā)利用等相關(guān)的技術(shù)或科研工作。因此，林學專業(yè)的教育教學及人才培養(yǎng)應注重理論學習與實踐教學的結(jié)合。

3S技術(shù)課程的實踐環(huán)節(jié)包括遙感影像的處理、遙感圖像信息的提取、地理空間數(shù)據(jù)的處理、林業(yè)專題圖的制作等。通過實踐環(huán)節(jié)的學習，學生可加深對3S技術(shù)的理解和實際應用。我國森林資源豐富、森林類型多樣，在森林資源的經(jīng)營管理及保護方面也存在很多問題，這就決定了林學專業(yè)人才培養(yǎng)的方向呈多樣化。因此，農(nóng)林院校林學專業(yè)3S技術(shù)課程的教學計劃及課程體系與信息技術(shù)專業(yè)該課程的設置方案不同。我們需要在現(xiàn)有的課程體系及培養(yǎng)方案的要求下，通過實踐教學改革培養(yǎng)出林學專業(yè)的信息技術(shù)人才，而 3S 技術(shù)是林業(yè)信息化人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。通過對實踐環(huán)節(jié)的改革研究，可提高學生對3S技術(shù)的實踐應用能力。

（四）考核機制改革

本校以培養(yǎng)建設西藏、發(fā)展西藏的高科技人才為目的，而課程考核是檢驗教學成果的最佳標準。傳統(tǒng)的課程考核由期末試卷成績和平時成績構(gòu)成，而平時成績僅包括考勤、作業(yè)、課堂提問等，無法體現(xiàn)學生的創(chuàng)新能力和自主思考能力。結(jié)合以上問題，本課程的考核機制增加了實踐能力考核內(nèi)容。本課程對軟件使用技能要求較高，可進一步完善課程考核機制，適當調(diào)整理論考試與實踐能力考核的比例。調(diào)整后該課程的總成績構(gòu)成如表1所示。結(jié)合專業(yè)知識完成相關(guān)專題圖制作是考核的重要內(nèi)容，能激發(fā)學生的學習興趣，提高教學效果和教學質(zhì)量，還能充分發(fā)揮學生的能動性與創(chuàng)造力。

四、結(jié)語

林學專業(yè)3S技術(shù)課程具有內(nèi)容豐富、涉及范圍廣、信息技術(shù)含量高、實踐性和綜合性強等特點。本文以西藏農(nóng)牧學院為例，闡述了林學專業(yè)3S技術(shù)課程開設的背景及課程體系特點，并針對教學過程中存在的問題，進一步提出了在教學內(nèi)容、教學方法、實踐教學以及課程考核等方面的改革措施，旨在建設高質(zhì)量的林學專業(yè)3S技術(shù)課程，不斷提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)專業(yè)能力強的3S技術(shù)應用型人才。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 張雅梅.林學本科專業(yè)3S技術(shù)類課程設置的探討[J].中國林業(yè)教育，2016，34（6）：59-62.

[2] 張曉麗，馮仲科.林學專業(yè)3S技術(shù)課程體系研究與實踐[J].中國林業(yè)教育，2007（2）：55-58.

[3] 賀東北，柯善新，陳振雄，等.西藏森林資源特點與林業(yè)發(fā)展思考[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2014，33（3）：1-4.

[4] 衛(wèi)凡.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計中3S技術(shù)應用探討[J].綠色科技，2020（21）：146-148.

[5]趙鵬祥，李衛(wèi)忠，毛曉利.“3S”技術(shù)類課程與林學專業(yè)骨干課程內(nèi)容相容性研究[J].中國農(nóng)業(yè)教育，2007（2）：32-35.

[6] 吳英，鄧榮艷，楊梅.基于人才培養(yǎng)目標的3S技術(shù)課程教學內(nèi)容體系重構(gòu)探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2016（9）：60-61.

[7] 任德智，潘剛.西藏高校“3S”技術(shù)課程教學現(xiàn)狀與對策[J].中國農(nóng)業(yè)教育，2011（1）：71-74.

［責任編輯：劉鳳華］