林學本科專業(yè)3S技術類課程設置的探討

張雅梅

(河南農(nóng)業(yè)大學林學院，鄭州　450002)

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林學本科專業(yè)3S技術類課程設置的探討

張雅梅

(河南農(nóng)業(yè)大學林學院，鄭州450002)

摘要：依據(jù)我國林業(yè)信息化建設發(fā)展的新階段和林業(yè)發(fā)展的方向，依托林學本科專業(yè)，立足3S技術類課程本身的性質(zhì)和特征，為滿足當今林學專業(yè)人才培養(yǎng)的社會需求，探討3S技術類課程的設置原則、設置模式等問題，提出了具有林學特色的課程名稱、課程設置模式和教學方式。課程設置模式為“森林經(jīng)理學(含GPS)+林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”“測量學(含GPS)+林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”“林業(yè)GIS”“林業(yè)3S技術”4種模式。課程教學方式為“課程理論+課程實驗”“課程理論+課程實驗+綜合實習”2種方式。

關鍵詞：林學專業(yè)；本科；3S技術；課程設置

3S技術是遙感RS(Remote Sensing)、地理信息系統(tǒng)GIS(Geographic Information System)、全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System)的簡稱。隨著3S技術為代表的空間信息技術的飛速發(fā)展，推動了國家林業(yè)信息化建設。同時，“數(shù)字林業(yè)”工程的全面建設，也進一步推動了3S技術在林業(yè)領域中更深層次更廣范圍的應用。特別是“精準林業(yè)”“智慧林業(yè)”概念的提出，使3S技術逐漸成為林業(yè)領域不可缺少的重要組成部分。全國農(nóng)林類高校，承擔著為林業(yè)部門培養(yǎng)高級人才的使命，為了滿足日益發(fā)展的人才市場需要，普遍開設了3S技術類課程，但各農(nóng)林類高校的3S技術類課程內(nèi)容的設置大相徑庭，且課程的設置模式、教學方式等存在不合理、不系統(tǒng)、專業(yè)特色不突出等問題。因此，本文依據(jù)林業(yè)信息化建設所處的階段，依托林學本科專業(yè)，立足3S技術的性質(zhì)和特征，把3S技術類課程引入到林學專業(yè)教學計劃體系中，并對3S技術類課程的命名、課程的設置模式、教學方式等進行了探討。

一、林學本科專業(yè)設置3S技術類課程的必要性

(一)林業(yè)信息化發(fā)展的必然要求

人類社會已經(jīng)進入信息時代，信息化已成為時代發(fā)展的顯著特征，成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚闹匾M成部分。國務院高度重視信息化，2006年印發(fā)了《2006—2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》，指出信息化是當今世界發(fā)展的大趨勢，是推動經(jīng)濟社會變革的重要力量。大力推進信息化建設，是國家的迫切需要和必然選擇。2010年，國務院又頒布了《關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，指明加快培育和發(fā)展包括新一代信息技術產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，明確將新一代信息技術產(chǎn)業(yè)培育成國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一的發(fā)展目標。作為信息技術產(chǎn)業(yè)的重要分支，地理信息產(chǎn)業(yè)也獲得國家的高度重視。2014年，國務院辦公廳頒布了《關于促進地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，同年國家測繪地理信息局制定了《國家地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2014—2020年)》。

在信息時代的大背景下，林業(yè)信息化是林業(yè)發(fā)展的必然選擇，也是現(xiàn)代林業(yè)建設的必經(jīng)之路。2009年，國家林業(yè)局制定了《全國林業(yè)信息化建設綱要(2008—2020年)》和《全國林業(yè)信息化建設技術指南(2008—2020年)》，這標志著中國林業(yè)信息化建設進入到全面發(fā)展的階段。

(二)林學專業(yè)發(fā)展的需要

以信息技術為重要手段的林業(yè)信息化建設的快速推進，實現(xiàn)了林業(yè)從“傳統(tǒng)林業(yè)—數(shù)字林業(yè)—智慧林業(yè)”的發(fā)展過程。林業(yè)領域的發(fā)展變化，帶動了林學專業(yè)的發(fā)展變化，目前林學專業(yè)發(fā)展比較突出的領域是生物技術和信息技術2個方向，3S技術及其相關技術，是信息技術新發(fā)展方向的集中體現(xiàn)。而林學專業(yè)的發(fā)展和改革，要求教學體系的重新構建和與時俱進，以滿足當代林業(yè)信息化對人才的需求。全國各大農(nóng)林類高校的林學本科專業(yè)教學計劃中(依據(jù)各大高校官網(wǎng)的最新介紹)，絕大部分農(nóng)林高校開設了3S技術類課程。一部分高校，如北京林業(yè)大學、南京林業(yè)大學、西北農(nóng)林科技大學、西南林業(yè)大學、中南林業(yè)科技大學等，將3S技術類課程按必修課程設置，將其歸為核心課、基礎課；其他高校，如東北林業(yè)大學，按選修課程設置。

3S技術支撐著林業(yè)信息化的建設和發(fā)展，3S技術類課程承擔著為林業(yè)培養(yǎng)參與現(xiàn)代林業(yè)建設并推動其向前進一步發(fā)展的人才重任，使得3S技術類課程在林學專業(yè)教學計劃中的地位不斷加強。

二、林學本科專業(yè)3S技術類課程設置的原則

(一)依托林學專業(yè)，突出林業(yè)特色

3S技術類課程設置在林學專業(yè)中，其課程的內(nèi)容應緊緊圍繞林業(yè)，突出林業(yè)特色。課程的命名應當簡單、明了，能夠突出課程的教學內(nèi)容和教學特色。

(二)課程性質(zhì)定位于必修課

3S技術類課程在林學專業(yè)中，有定位于基礎課程的，如山東農(nóng)業(yè)大學；有定位于專業(yè)基礎課程的，如南京林業(yè)大學；有定位于專業(yè)選修課程的，如東北林業(yè)大學；有定位于專業(yè)核心課的，如西南林業(yè)大學等。不同的定位決定了課程的教學內(nèi)容、學時數(shù)，同時不同的定位也確定了課程在林學專業(yè)課程體系中所處的地位及其對專業(yè)的貢獻度。

3S技術類課程在專業(yè)中的定位，主要取決于林業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向。目前，我國林業(yè)已進入信息化建設全面加快發(fā)展的新階段[2]，林業(yè)現(xiàn)代化是發(fā)展目標，所以3S技術類課程必須定位為必修課，而選修課僅僅適合于林業(yè)信息化發(fā)展的初始階段。

(三)按1門課程設置，兼顧3個“S”的內(nèi)容

目前，大多數(shù)高校林學專業(yè)的3S技術類課程設置為一門課程，但是也有一部分高校設置為2門課程的，如南京林業(yè)大學開設有專業(yè)基礎課“地理信息系統(tǒng)”和專業(yè)基礎選修課“林業(yè)遙感”。就課程設置而言，3S技術類課程可以設置為3門課程、2門課程、1門課程3種情況。若設置為3門、2門等多門課程，在實際教學過程中，每門課程均完成各自的理論和實踐教學任務，致使各門課程之間缺乏相互配合、共同協(xié)作、有機集成。因此，筆者認為林學專業(yè)，應該按一門綜合課程來設置。另外，3S技術類課程與林學專業(yè)骨干課程緊密聯(lián)系，在林業(yè)生產(chǎn)中涉及的領域比較多[3]，可見3S技術中的每個“S”對林學專業(yè)的學生來說均需要學習。3S技術中的3個“S”，雖然各有自己的專屬功能，但這些功能又緊密聯(lián)系、相互滲透，以一定的方式方法集成在一起，形成新的有機體，所以應該按1門課程來設置，且3個“S”內(nèi)容缺一不可。

對于林學專業(yè)，3S技術類課程設置為1門課程，那么3個“S”的協(xié)調(diào)則成為關鍵。3個“S”是怎么協(xié)調(diào)的，是平等對待，還是有所側(cè)重。平等對待，3個“S”設置成1門課程，則表現(xiàn)為課堂教學上的平等對待。有所側(cè)重，可歸納為2種情況：一是3個“S”都存在，從具體課堂教學方面?zhèn)戎?；二是舍棄其中的一個“S”，把舍棄的“S”放在其他課程中講述，重點講授其他2個“S”，河南農(nóng)業(yè)大學林學院就屬于這種情況。

三、林學本科專業(yè)3S技術類課程設置的模式

在林學專業(yè)課程體系中，有很多課程既有聯(lián)系又有區(qū)別。課程聯(lián)系在于均為林學專業(yè)的相關知識和技能，課程區(qū)別在于課程之間的知識和技能不重復。由于各農(nóng)林院校教學體系的構建不盡相同，所以3S技術類課程的設置模式各異，致使課程名稱和教學內(nèi)容多樣化。

(一)“森林經(jīng)理學(含GPS)+林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”模式

“森林經(jīng)理學”課程是林學專業(yè)的核心、骨干課程，課程內(nèi)容主要是森林資源區(qū)劃、調(diào)查、分析、評價、經(jīng)營和管理等。而在森林資源區(qū)劃、調(diào)查等教學內(nèi)容中要使用GPS工具輔助林場界、林班界的區(qū)劃，固定樣地的定位、查找復位，進行小班調(diào)繪，求面積等。因此，它具備把GPS的知識融入到“森林經(jīng)理學”課程中學習的條件。另外，雖然GPS的理論知識比較深奧，但基礎知識比較簡單；GPS的功能比較單一，只是定位和導航；GPS工具的操作和使用比較簡單，容易上手，特別是手持類型的工具，因此完全可以把GPS的知識放入到“森林經(jīng)理學”課程中進行學習。剩下RS和GIS的知識，在林學專業(yè)中則把課程命名為“林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”比較合理?！傲謽I(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”課程講述RS、GIS的基礎知識、原理和技能，遙感圖像解譯，GIS空間分析，專題圖制作等知識點在林業(yè)上的應用，以及RS和GIS集成模式在林業(yè)上的應用。

(二)“測量學(含GPS)+林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”模式

在林學專業(yè)中，對于“測量學”課程的開設情況分為3種。一是將“測量學”課程設為專業(yè)基礎課，這種情況居多，如南京林業(yè)大學；二是將“測量學”課程設為選修課，如東北林業(yè)大學；三是不設“測量學”課程，如中南林業(yè)科技大學。

“測量學”課程的核心內(nèi)容是研究如何測定空間點的位置，而GPS的功能主要是定位，定位即是確定地面點的位置和高程。因此，完全可以把GPS的知識放入到“測量學”課程中學習。目前可選擇的“測量學”教材，絕大多數(shù)包含GPS的章節(jié)，為GPS知識放入“測量學”課程中學習提供了條件。同樣，將3S技術類課程命名為“林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”也比較合理。這種模式只適用于開設有“測量學”課程的課程體系。

(三)“林業(yè)GIS”模式

GPS的主要功能是獲取位置信息，屬于數(shù)據(jù)采集的一種方式。遙感影像是林業(yè)上常用的一種數(shù)據(jù)源，遙感數(shù)據(jù)的分析、處理和解譯需要遙感技術RS，所以遙感技術也屬于一種數(shù)據(jù)采集的方式。GIS由數(shù)據(jù)的采集、處理、輸出3大組成部分，而GPS和RS都可作為數(shù)據(jù)采集的一種方式，所以廣義的GIS就把GPS和RS認為是自己數(shù)據(jù)采集的組成部分，因此3S技術類課程就被設置為“林業(yè)GIS”課程。雖然這種設置很少見，但筆者認為也是一種合理的命名和設置模式?！傲謽I(yè)GIS”課程主要講授廣義GIS的數(shù)據(jù)采集、處理、輸出內(nèi)容，而GPS和RS只作為GIS數(shù)據(jù)采集的方式存在，因此教學內(nèi)容側(cè)重于GIS。

(四)“林業(yè)3S技術”模式

“3S技術”(福建農(nóng)林大學設置)、“3S技術概論”(東北林業(yè)大學)、“3S技術及其應用”(山東農(nóng)業(yè)大學)、“林業(yè)3S技術”(西北農(nóng)林科技大學)等都是3S技術類課程常用的名字。這些名字的共性體現(xiàn)在2個關鍵詞上，一是3S；二是在林學專業(yè)開設，其突出特色是林業(yè)，所以命名為“林業(yè)3S技術”比較科學合理?！傲謽I(yè)3S技術”課程的重點在于3個“S”怎么合理安排的問題，是平等安排，還是有所側(cè)重。平等安排，表示3個“S”是平等關系，包括課時數(shù)上的平等和知識內(nèi)容上的平等2種情況。課時數(shù)上的平等，是指3個“S”在課時上的分配一樣，授課教師要按課時數(shù)合理安排知識內(nèi)容；知識內(nèi)容上的平等，是指3個“S”的知識深度一致，據(jù)此來合理安排教學內(nèi)容和學時。3個“S”都存在，但要有所側(cè)重，可以從增加課時數(shù)量、提升授課內(nèi)容的知識深度等方面?zhèn)戎?，也可以根?jù)3個“S”在林業(yè)中的應用、林業(yè)對3S技術的具體需求等方面進行側(cè)重。

“林業(yè)3S技術”課程主要學習GIS、RS、GPS方面的理論知識和實踐技能以及3個“S”集成的理論知識和模式在林業(yè)上的應用。

四、林學本科專業(yè)3S技術類課程的教學模式

由于農(nóng)林高校3S技術類課程的命名不同、課程定位不同、課程設置模式不同、教學的深度和側(cè)重點不同，所以3S技術類課程的教學方式也不同，主要有下面3種教學方式。①課程理論知識授課模式，代表高校為山東農(nóng)業(yè)大學；②“課程理論+課程實驗”模式，代表高校為東北林業(yè)大學；③“課程理論+課程實驗+綜合實習”模式，代表高校為西南林業(yè)大學。3S技術類課程屬于技術類課程，授課方式應該遵循技術類課程的經(jīng)典講授方式，即“概念—原理—方法—應用”的邏輯順序進行授課。對于任何一門課程，首先講授的都應該是基本概念、理論，在清楚基本概念、理論的基礎上，講授技術方法，然后是技術方法的應用。因此依據(jù)課程的特性，筆者認為3S技術類課程合理的教學方式為2種：“課程理論+課程實驗”“課程理論+課程實驗+綜合實習”模式。

(一)“課程理論+課程實驗”教學模式

該教學方式適用于基礎課程、專業(yè)基礎課程等。它要求學生掌握基本知識、理論、技能，學習3S技術在林業(yè)中的各種應用。為了保證教學質(zhì)量，教師在講授理論知識的同時，必須進行課程實驗，用實驗驗證理論知識。這種教學方式不僅提高了學生理論知識水平，而且使學生感受到課程的技術性，使學生學會用專業(yè)工具和軟件解決林業(yè)領域中的各種工程技術問題。

(二)“課程理論+課程實驗+綜合實習”教學模式

該教學方式適用于核心課程、主干課程等。一般教師將課程分為理論知識、課程實驗、綜合實習3個部分進行授課，在授課過程中首先要處理好課堂講授的理論知識和課程實驗環(huán)節(jié)的教學安排，其次要協(xié)調(diào)好課程實驗和課程綜合實習的關系。學生在學習過程中不僅要掌握基本理論知識，熟練使用專業(yè)工具和軟件，還要跟蹤3S技術和林業(yè)相結(jié)合的熱點問題、發(fā)展趨勢等，并運用3S技術去分析解決林業(yè)領域的專業(yè)問題。

總之，在林業(yè)信息化大力推進的新階段，以3S技術為代表的信息技術在林業(yè)中的地位日益凸顯，給林學專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求，因此林學專業(yè)3S技術類課程的重新定位，已成為林學專業(yè)改革的重要組成部分。筆者提出的4種課程設置模式和2種教學方式的合理組合，已形成了3S技術類課程在林學本科專業(yè)教學計劃中的存在形式，不同高等院校的林學本科專業(yè)，可根據(jù)自己教學計劃體系的實際情況選擇相應的課程設置模式和教學方式。

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(責任編輯孫艷玲)