遙感技術(shù)在樹木營養(yǎng)學(xué)課程教學(xué)改革中應(yīng)用

陳冉紅 陳婉婷 張穎 李明

摘 要：該文通過對遙感技術(shù)在樹木營養(yǎng)學(xué)課程改革中應(yīng)用的分析，在教學(xué)和實(shí)踐過程中將林業(yè)遙感技術(shù)融入該課程體系中，從教育教學(xué)、科研以及社會實(shí)踐三者有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式來提高樹木營養(yǎng)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，為現(xiàn)代化林業(yè)發(fā)展提供高素質(zhì)、專業(yè)化人才。

關(guān)鍵詞：遙感；樹木營養(yǎng)學(xué)；課程教學(xué)改革

中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）06-0097-03

Abstract：The application of remote sensing technology in the curriculum reform of tree nutrition is analyzed.In the course of teaching and practice，forestry remote sensing technology is integrated into the course system.From the three teaching modes of education，teaching，scientific research and social practice，we will improve the teaching quality of tree nutrition，to provide high-quality and specialized talents for the development of modern forestry.

Key words：Remote sensing；Tree nutrition；Curriculum reform

樹木營養(yǎng)學(xué)是高等農(nóng)林院校林學(xué)類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，以植物礦質(zhì)養(yǎng)分、林木營養(yǎng)原理和肥料施用為核心內(nèi)容。其中，林木營養(yǎng)診斷既是評價、分析和指導(dǎo)林木施肥的核心依據(jù)，也是樹木營養(yǎng)學(xué)課程理論教學(xué)和實(shí)踐實(shí)習(xí)的核心內(nèi)容[1]。樹木營養(yǎng)學(xué)是一門綜合性、系統(tǒng)性和實(shí)用性都很強(qiáng)的課程，其教學(xué)實(shí)踐過程中會涉及多方面的領(lǐng)域，比如遙感技術(shù)的運(yùn)用、土壤學(xué)的融合、植物生理學(xué)和病理學(xué)的應(yīng)用等。但是，當(dāng)前的樹木營養(yǎng)學(xué)的營養(yǎng)診斷教學(xué)內(nèi)容存在著理論抽象，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容少、可行性較弱，學(xué)生對缺素癥狀的理解及運(yùn)用差等問題。將現(xiàn)代科技發(fā)展的最新農(nóng)業(yè)遙感成果運(yùn)用到樹木營養(yǎng)診斷教學(xué)中，能夠更好地讓學(xué)生綜合樹木營養(yǎng)學(xué)課程和“3S”課程的學(xué)習(xí)成果，判讀森林的養(yǎng)分豐缺狀況，客觀指導(dǎo)樹木生產(chǎn)和施肥，從而激發(fā)學(xué)生對理論教學(xué)和實(shí)踐鍛煉的學(xué)習(xí)興趣，掌握更為明確實(shí)用的樹木營養(yǎng)診斷知識，提升樹木營養(yǎng)學(xué)教學(xué)效果。

遙感（Remote Sensing）是指在高空和外層空間的各種平臺上，通過各類傳感器獲取地表的信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)的傳輸和處理，最終實(shí)現(xiàn)研究地表物體形狀、大小、位置、性質(zhì)及其與環(huán)境的相互關(guān)系的一門現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)學(xué)科[2]。遙感技術(shù)（Remote Sensing technology）的特點(diǎn)是周期性觀測以及大面積覆蓋獲取地面信息，這些特點(diǎn)決定其可以提供實(shí)時、動態(tài)、綜合性強(qiáng)的環(huán)境資源信息[3]。在林業(yè)中，早在20世紀(jì)30年代，就采用一般的航空攝影來編制森林分布圖。近年來，遙感技術(shù)在林業(yè)科學(xué)領(lǐng)域得到了較好的運(yùn)用，特別是在森林資源調(diào)查與分類、森林航拍遙感診斷施肥、森林病蟲害監(jiān)測與防控等方面得到了較好的運(yùn)用。遙感技術(shù)已經(jīng)從專一領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到多領(lǐng)域發(fā)展，從現(xiàn)今社會對人才的要求及需要的角度來看，借助課程改革對林業(yè)遙感技術(shù)在樹木營養(yǎng)學(xué)課程中，將教學(xué)、科研與社會實(shí)踐三者結(jié)合，豐富課程的內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及自主實(shí)踐能力[4]。本文旨在研究遙感技術(shù)在樹木營養(yǎng)課程改革的應(yīng)用，以期更好地將教育教學(xué)、科研與社會實(shí)踐三者融合一體，培養(yǎng)能夠具有樹木營養(yǎng)與遙感知識的現(xiàn)代化林業(yè)人才。

1 樹木營養(yǎng)學(xué)課程改革的必要性

《樹木營養(yǎng)學(xué)》課程是以植物營養(yǎng)學(xué)和作物施肥為基礎(chǔ)，結(jié)合林業(yè)生產(chǎn)實(shí)際形成的一門綜合性課程，通過判別樹木的營養(yǎng)豐缺狀況，分析樹木營養(yǎng)豐缺狀況的原因，從而提出合理有效的施肥方案[1]。然而，由于科技進(jìn)步和課程教學(xué)過程中學(xué)生實(shí)習(xí)少、教學(xué)課時安排不合理、學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動性等問題，高等院校對相關(guān)課程進(jìn)行教學(xué)改革成為必然趨勢。

1.1 學(xué)生實(shí)習(xí)少 樹木營養(yǎng)學(xué)課程的教學(xué)過程中需要大量的校外觀測，以便于讓學(xué)生更好地、更直觀地觀察樹木的營養(yǎng)狀況，運(yùn)用自己所學(xué)的知識從樹木各方面的特征（比如樹木缺氮時，葉片變成淡綠色或黃白，枝細(xì)弱，頂梢新葉逐漸變小同時易落葉[5]），來判斷其是否缺失某種元素或某種元素過多而引起的相應(yīng)特征。然而，如今高校由于學(xué)生課程多，占用時間多，課余時間少、安全沒有保障等問題，使得農(nóng)學(xué)類學(xué)生實(shí)習(xí)機(jī)會較少，導(dǎo)致他們并不能正確的判斷樹木的營養(yǎng)狀況。

1.2 教學(xué)時間緊，任務(wù)多 在課程教學(xué)方面，教學(xué)課時安排不合理，并且教學(xué)時間緊，任務(wù)多，教師需要在40課時內(nèi)完成12章的教學(xué)任務(wù)，授課內(nèi)容主要包括植物營養(yǎng)和施肥的基本原理、植物袋土壤營養(yǎng)、氮磷鉀等大量元素以及中量、微量元素在植物體內(nèi)的生理作用、吸收和轉(zhuǎn)化、科學(xué)施肥[6]。然而，這些原因致使學(xué)生無法及時有效的觀測樹木營養(yǎng)失衡的情況，在沒有看到直觀地實(shí)例，學(xué)生對知識的掌握不清晰，學(xué)習(xí)興趣也逐漸弱化。

1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)主動性低 由于許多學(xué)生缺少學(xué)習(xí)的主動性，在課外并不能對課程進(jìn)行預(yù)習(xí)，使得其在課堂上跟不上教師的節(jié)奏，進(jìn)而對課程的學(xué)習(xí)興趣減少。教師由于教學(xué)任務(wù)緊，每節(jié)課都會完成相應(yīng)地章節(jié)教學(xué)，即使課堂復(fù)習(xí)，由于時間有限也只能復(fù)習(xí)一小部分，如果學(xué)生在課后再不進(jìn)行復(fù)習(xí)，其對課程會變得知之甚少。

2 林業(yè)遙感技術(shù)在課程改革與學(xué)生教育的切合點(diǎn)

2.1 高科技融入樹木營養(yǎng)學(xué)課程的教學(xué)過程 隨著科技的發(fā)展，遙感技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，對林業(yè)類學(xué)生的培養(yǎng)提出了新的要求——培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才，這是高校實(shí)施素質(zhì)教育的根本途徑。而建立高素質(zhì)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式需要建立適合的、健全的創(chuàng)新課程教學(xué)體系。在樹木營養(yǎng)學(xué)的教學(xué)過程中，融入遙感學(xué)科的知識及技術(shù)。比如：在樹木營養(yǎng)監(jiān)測中，缺氮的樹木樹葉顏色會變淺，其冠層顏色也相應(yīng)變?yōu)辄S綠色。而樹木冠層的顏色又是影響樹木冠層光譜反射變化的重要原因。利用遙感技術(shù)，可根據(jù)植物的反射波譜特征判斷植物的生長狀況。植物葉片對光的吸收主要是在400～700nm的可見光波段，植物冠層的光反射率在此波段會較低，并且透射率也很低，然而在550nm處卻有一個強(qiáng)烈的反射峰[7]，在紅外波段，植物葉片在700～1300nm處吸收很弱，反射率很強(qiáng)。一般情況下，樹木的綠色狀況與葉綠素含量有著密切的關(guān)系，而葉綠素與樹木的全氮含量有明顯的相關(guān)聯(lián)系，葉片冠層的光吸收或是反射都會受葉綠素含量變化的影響。在400～700nm處的冠層光反射會因葉綠素對可見光的有效吸收而發(fā)生變化，即樹木會隨其缺氮狀況的增加，冠層光反射也會增強(qiáng)[8]，廣大林業(yè)工作者可以坐在電腦面前觀看通過接收器經(jīng)處理形成的遙感圖像，分析樹木的營養(yǎng)失衡狀況，以便進(jìn)行后期的追肥。因此，遙感技術(shù)在樹木營養(yǎng)學(xué)的應(yīng)用，使得學(xué)生可以及時有效掌握樹木的營養(yǎng)狀況，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，形成了人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性與遙感課程教學(xué)的相互支撐。

2.2 社會需求促進(jìn)遙感技術(shù)與樹木營養(yǎng)學(xué)課程改革的結(jié)合 生態(tài)意識在人們的意識中越來越顯著，樹木對于環(huán)境有著進(jìn)化保護(hù)的重要作用，相應(yīng)的樹木營養(yǎng)學(xué)隨著社會發(fā)展其地位也越來越重要，遙感技術(shù)與其結(jié)合，對樹木營養(yǎng)學(xué)課程的改革有著重要的意義。教師從基礎(chǔ)理論、動手能力和科研創(chuàng)新的角度來教授學(xué)生，使其對遙感技術(shù)理論有了充分的理解和一定的思考，能夠具有掌握運(yùn)用遙感技術(shù)解決具體樹木營養(yǎng)缺失問題的能力。在解決樹木病蟲害的問題上，遙感技術(shù)的應(yīng)用大大提高了林業(yè)工作者的效率。那些還未被人眼所觀察到的危害，樹木的紅外波段光譜值就已經(jīng)發(fā)生了明顯的變化。從遙感數(shù)據(jù)中提取這些變化的信息，分析病蟲災(zāi)害的源地、災(zāi)情分布以及發(fā)展?fàn)顩r，對森林病蟲害的防治有著極大地幫助[9]。對于這些類似問題的解決，都需要農(nóng)業(yè)遙感專業(yè)技術(shù)方面的人才。因此，把滿足社會對專業(yè)性人才的需求作為促進(jìn)樹木營養(yǎng)學(xué)課程建設(shè)的切入點(diǎn)，才能更好的將遙感技術(shù)與該課程體系進(jìn)行結(jié)合。

2.3 教育教學(xué)、科研與社會實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的模式指導(dǎo)課程改革 一門學(xué)科的發(fā)展離不開教育教學(xué)，它是課程改革的基礎(chǔ)，而科研是教育教學(xué)的基礎(chǔ)，教學(xué)是科研成果的傳播途徑，實(shí)踐是檢驗(yàn)教學(xué)與科研的手段[6]。樹木營養(yǎng)學(xué)的迅速發(fā)展離不開遙感技術(shù)的應(yīng)用，而林業(yè)遙感是一種高新的技術(shù)，其發(fā)展非常迅速，使得教育和培訓(xùn)工作尤其重要。高等院校的教師要將自己的實(shí)踐與科研經(jīng)驗(yàn)融入到教學(xué)過程中，如將基于遙感的土壤養(yǎng)分評估、基于遙感樹木營養(yǎng)估測等科研成果帶入課堂，使得教學(xué)內(nèi)容更加貼合實(shí)際，易于學(xué)生對知識的掌握。在高校做科研有著豐富的資源，比如地域資源、人力資源[10]。教師對所在區(qū)域的地理資源進(jìn)行研究，在研究過程中讓學(xué)生加入，使其對課程有更深的了解和掌，對于研究的成果作為素材，帶入課堂引導(dǎo)學(xué)生。如將福建省的森林資源監(jiān)測遙感圖像引入到樹木營養(yǎng)的教學(xué)中，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[11]。

社會實(shí)踐是學(xué)生真正將自己所學(xué)的知識運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，積極投入與本專業(yè)相近專業(yè)的企業(yè)以及實(shí)習(xí)基地，走進(jìn)林場，近距離觀察樹木，診斷其缺素癥狀，并做出相應(yīng)的解救措施，讓學(xué)生體驗(yàn)一線的生產(chǎn)活動，提高其實(shí)踐能力。通過教學(xué)、科研和社會實(shí)踐在課程改革中的有機(jī)結(jié)合，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和課程教學(xué)質(zhì)量[12]，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新高素質(zhì)的人才，從而達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐能力以及增強(qiáng)其創(chuàng)新意識的雙重目的。

3 結(jié)語

遙感技術(shù)作為一種方便的現(xiàn)代化工具，對地面的植株進(jìn)行測試分析從而得到樹木的營養(yǎng)狀況，促進(jìn)樹木營養(yǎng)學(xué)課程的改革。在教學(xué)和實(shí)踐過程中將林業(yè)遙感技術(shù)融入到該課程體系中，從教育教學(xué)、科研和社會實(shí)踐三者有機(jī)結(jié)合的途徑去努力，必然會在學(xué)校與樹木營養(yǎng)學(xué)學(xué)科建設(shè)打好環(huán)境支持，在專業(yè)建設(shè)和發(fā)展中，取得良久的發(fā)展，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究的能力，為樹木營養(yǎng)學(xué)學(xué)科的建設(shè)提供了有效的支撐。

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（責(zé)編：張宏民）