“3S”技術(shù)課程實踐教學(xué)改革初探

鄭曉倩 張厚喜

摘 要：該文在分析近年來福建農(nóng)林大學(xué)不同專業(yè)“3S”技術(shù)課程實踐教學(xué)情況的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該課程實踐教學(xué)中存在的主要問題，并且從實踐教學(xué)的課時分配、教材設(shè)計及教學(xué)模式3個方面提出了改革措施，旨在不斷提升“3S”技術(shù)課程實踐的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù);實踐教學(xué);互動教學(xué)模式

中圖分類號 G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）01-0136-03

Abstract：Based on the analysis of the practice teaching of geomatics in different majors of Fujian Agricultural and Forestry University in recent years，this paper summarizes the problems existing in the practice teaching of the course，and puts forward the concrete reform methods and measures of the practice teaching from three aspects，including the time allocation of the practice teaching，the design of the teaching materials and the teaching mode，with the aim of constantly improving the practice teaching effect of geomatics course and promoting the cultivation of students′ comprehensive application ability.

Key words：Geomatics;Practice teaching;Interactive teaching model

“3S”技術(shù)是GPS（Globle Positioning System，全球定位系統(tǒng)）、RS（Remote Sensing，遙感）和GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）的統(tǒng)稱[1]。這3種技術(shù)相互補(bǔ)充、相互依賴、相互滲透，涉及衛(wèi)星、電子和計算機(jī)軟硬件等多種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，為地理測繪、資源調(diào)查、生態(tài)評價、城市建設(shè)、天氣預(yù)測、環(huán)境監(jiān)測等多個行業(yè)提供實時、全面且精準(zhǔn)的空間信息數(shù)據(jù)[2-3]，是進(jìn)入21世紀(jì)以后的一項新興的現(xiàn)代信息技術(shù)。作為非測繪類專業(yè)人員，尤其是未來從事農(nóng)林行業(yè)的技術(shù)與科研工作者，在日新月異的技術(shù)迭代中，面對越發(fā)復(fù)雜的農(nóng)林環(huán)境狀況和人力不能及的各種現(xiàn)實條件，更需全面了解、掌握時新的3S技術(shù)的理論和方法，才能更好地將其應(yīng)用到未來的科研和工作中[2，4]。而高校課程教學(xué)也需緊跟時代步伐，及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中存在的問題，并提出應(yīng)對策略，著力提高教學(xué)質(zhì)量，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的實踐能力和專業(yè)素養(yǎng)，為現(xiàn)代化、信息化的農(nóng)林專業(yè)輸送高層次人才。

1 “3S”技術(shù)課程實踐教學(xué)現(xiàn)狀

目前，福建農(nóng)林大學(xué)多個農(nóng)林專業(yè)（如林學(xué)、水土保持與荒漠化防治等）均開設(shè)了“3S”技術(shù)課程，對于課程的實踐教學(xué)主要以實驗課的形式開展，教學(xué)環(huán)節(jié)由教師講授實驗步驟和學(xué)生自主練習(xí)2個部分組成。實驗內(nèi)容主要包括地物光譜反射率的測定、波段組合與幾何校正、地理配準(zhǔn)、專題圖制作等實驗項目。在實驗過程中，教師主要扮演引導(dǎo)和輔助的角色指導(dǎo)學(xué)生完成相關(guān)實驗，在課程結(jié)束后通過評價學(xué)生的實驗報告來考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。對于課程期末考核，實踐部分分?jǐn)?shù)約占總成績的20%～30%。經(jīng)過幾年的教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)該課程的實踐教學(xué)尚存在以下3個方面的問題（圖1）。

1.1 理論教學(xué)與實踐教學(xué)課時分配不合理 “3S”技術(shù)課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生熟練應(yīng)用“3S”技術(shù)解決本專業(yè)問題的能力，從而為他們未來的深造和實際工作打下堅實的基礎(chǔ)[5]。而這一目標(biāo)的實現(xiàn)需要以實踐教學(xué)為橋梁，并在教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及動手實踐的綜合能力。為完成教學(xué)目標(biāo)，需要設(shè)置一系列由淺到深、循序漸進(jìn)的課程內(nèi)容與實驗項目[6]。然而，目前大部分專業(yè)該課程所安排的實驗課時比較有限（實驗課時約占總課時的25%），只能保證學(xué)生掌握軟硬件操作的基本方法，難以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力;同時，由于實驗課時不足，難以保證學(xué)生有較充裕的時間進(jìn)行練習(xí)與鞏固，導(dǎo)致其基本功不扎實，這也容易導(dǎo)致他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性下降，甚至影響到實踐教學(xué)的順利開展，教學(xué)效果大打折扣，并最終影響教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。

1.2 缺少注重“3S”綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)的實踐教材 目前，“3S”技術(shù)實踐教材的內(nèi)容偏重于軟硬件的基本操作以及3S在每個“S”方向上的應(yīng)用，較缺乏綜合性與研究性的實驗項目，因而難以開展綜合性的教學(xué)與訓(xùn)練，不利于培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用3S技術(shù)解決實際問題的能力?！?S”技術(shù)作為一門實踐性很強(qiáng)的課程，教師在授課時應(yīng)當(dāng)注重理論引導(dǎo)和實踐訓(xùn)練的分配比重，在教材編制過程中要盡量融合GPS、GIS和RS 3個方面的知識以設(shè)計綜合性較強(qiáng)的實驗項目。盡管目前國內(nèi)已有不少關(guān)于3S技術(shù)的實驗教材，但普遍缺乏綜合性與研究性的實驗內(nèi)容。

1.3 實踐教學(xué)形式陳舊，考核方式單一 目前，“3S”技術(shù)課程的實踐教學(xué)（以實驗課為主）基本沿用傳統(tǒng)的“教師演示，學(xué)生重復(fù)，學(xué)習(xí)理論，實驗證實”教學(xué)方法[7]。在該模式的教學(xué)過程中，老師主要是進(jìn)行引導(dǎo)性的演示和重復(fù)，使得學(xué)生缺乏必要的討論和探究，往往只能保證學(xué)生掌握最基礎(chǔ)的操作方法，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的意識，也難以培養(yǎng)他們應(yīng)用“3S”技術(shù)解決實際問題的能力，整體教學(xué)效果不夠理想。同時，學(xué)生結(jié)合選用的實驗教程，亦步亦趨地跟隨教師的演示進(jìn)行操作，這種按部就班式的學(xué)習(xí)方式，不利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，也影響了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，嚴(yán)重偏離了該課程的教學(xué)目標(biāo)。此外，目前對于“3S”技術(shù)課程實踐教學(xué)的考核方式主要是通過評價最終的實驗報告來實現(xiàn)，考核方式相對單一，難以反映實踐教學(xué)的動態(tài)性與綜合性的特點，無法全面準(zhǔn)確評價學(xué)生的實踐水平與能力。

2 “3S”技術(shù)課程實踐教學(xué)改革措施

針對目前“3S”技術(shù)課程實踐教學(xué)存在的問題，主要通過以下3個方面進(jìn)行改革（圖2）：

2.1 適當(dāng)增加實踐課時，改變實踐考核方式 針對目前“3S”技術(shù)課程普遍不重視實踐教學(xué)的現(xiàn)狀，首先要合理增加“3S”技術(shù)實踐部分的課時，并結(jié)合“3S”技術(shù)專業(yè)性、技術(shù)性強(qiáng)的特點[8]，加重對實踐的考核，適當(dāng)提高課程期末考核中實踐部分的比例，從而提高學(xué)生對實踐課程的重視程度，充分調(diào)動其對實踐課程學(xué)習(xí)的積極性。其次，調(diào)整實踐的考核方式，將實踐考核的方式由簡單的撰寫實驗報告改為團(tuán)隊合作進(jìn)行野外調(diào)查并完成報告，或鼓勵學(xué)生自主設(shè)計完整的實驗項目和方案，弱化教師對實驗的干預(yù)，以強(qiáng)化對學(xué)生獨立思考和團(tuán)隊合作能力的培養(yǎng)。目前，福建農(nóng)林大學(xué)很多專業(yè)“3S”技術(shù)的實驗課時及其在期末總成績的比例都有不同程度的增加，甚至水土保持與荒漠化防治專業(yè)的實驗課時占總課時的比例達(dá)到50%（實驗課時∶總課時=30∶60），并且對于實踐部分的考核采用了評價個人與團(tuán)隊實驗報告相結(jié)合的方式進(jìn)行，這些都大大提高了學(xué)生對3S技術(shù)學(xué)習(xí)的熱情，取得了較好的效果。

2.2 合理編排教材內(nèi)容，加強(qiáng)綜合實驗設(shè)計 針對目前“3S”技術(shù)實踐教材存在的綜合性實驗設(shè)計不足的問題，首先，需要加強(qiáng)實踐教材綜合性內(nèi)容的建設(shè)，由于“3S”作為一門技術(shù)，不同行業(yè)的應(yīng)用關(guān)注點不一樣[2，4]，難以設(shè)計涵蓋各個行業(yè)應(yīng)用的全面的實踐教材，因此，更需要教師在實驗教學(xué)中基于所選的教材，針對不同的專業(yè)自行設(shè)計相關(guān)實驗。其次，“3S”技術(shù)課程實踐與其他課程實踐一樣，實驗安排應(yīng)遵循由易到難的原則，盡量將綜合性、研究性的項目安排在課程后段，從而循序漸進(jìn)地提高學(xué)生實際操作與應(yīng)用技術(shù)的能力。綜合性實驗往往是多個實驗內(nèi)容的綜合運(yùn)用，較基礎(chǔ)性實驗，對教材的依賴減少，對學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)要求增強(qiáng)，因此，在設(shè)計時需注意把控難度，做到承上啟下，充分考慮學(xué)生對綜合實驗的接受能力與掌握程度，為后期的研究性實驗做好準(zhǔn)備和鋪墊。另外，在進(jìn)行綜合實驗設(shè)計時，可以把與專業(yè)相關(guān)的項目作為首選，并結(jié)合學(xué)校周邊或?qū)嶒灮丨h(huán)境，盡量為學(xué)生提供實地調(diào)查的機(jī)會，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。最后，“3S”技術(shù)作為一項理論和技術(shù)發(fā)展都十分迅速的課程，教材也要與時俱進(jìn)，及時更新相應(yīng)軟硬件設(shè)施，改善教學(xué)條件，拓寬學(xué)生視野，從而為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)。在進(jìn)行實驗設(shè)計時，可適當(dāng)增加行業(yè)前沿與熱點，如基于無人機(jī)遙感的信息提取、虛擬現(xiàn)實、三維顯示等實驗內(nèi)容，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、拓展他們的知識面。

2.3 豐富實踐教學(xué)手段，構(gòu)建互動教學(xué)模式 首先，教師可借助網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)APP等教學(xué)平臺，豐富實踐教學(xué)手段，努力提供類型豐富的學(xué)習(xí)資源，積極引導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)平臺自主提問與交流探討，并適時給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，以增強(qiáng)師生之間的有效互動。其次，結(jié)合專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，在實踐教學(xué)中引入當(dāng)前科研取得的最新研究成果，通過設(shè)置研究性的實踐內(nèi)容，鼓勵學(xué)生模仿、探索其研究思路和設(shè)計理念，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性與積極性。特別是在研究性的實驗中，教師需更多的作為引導(dǎo)者，而不是單純的演示者，通過教師提出具有開放性、研究性的實驗主題，讓學(xué)生自主完成方案設(shè)計與實施，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，提升他們在學(xué)習(xí)中獲得的成就感[9]。再次，可以積極舉辦“3S”技術(shù)實踐競賽活動或者鼓勵學(xué)生參加全國相關(guān)的學(xué)科競賽，如“北斗杯”全國青少年科技創(chuàng)新大賽等，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科信心，鍛煉學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力。學(xué)科競賽是在緊密結(jié)合課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，以競賽的方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、團(tuán)隊精神等綜合素質(zhì)的特殊的考試，是課堂實踐教學(xué)的延伸與拓展。最后，靈活的教學(xué)方式和多樣的課外教學(xué)活動能夠充分提高學(xué)生對實踐的參與程度，提升教師和學(xué)生的互動性，從而促進(jìn)實踐教學(xué)效果的提升。針對目前“3S”技術(shù)課程實踐存在的問題，筆者提出了一系列改革措施：在教學(xué)過程中積極利用網(wǎng)上的慕課等資源，豐富授課方式，在汲取前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上錄制了適合本科生學(xué)習(xí)的慕課課程——《地球信息科學(xué)與空間技術(shù)》;積極組織學(xué)生參加“北斗杯”等行業(yè)相關(guān)競賽，并取得了良好的成績，這些措施都有效地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與效果。

3 結(jié)語

“3S”技術(shù)課程作為一門多個學(xué)科交叉、應(yīng)用范圍廣泛的學(xué)科，具有實踐性強(qiáng)、知識點復(fù)雜、高層次技術(shù)多、技術(shù)更迭快速、運(yùn)用潛力大等特點。在實踐教學(xué)過程中，教師應(yīng)立足本科生需掌握的專業(yè)技能，緊密貼合專業(yè)現(xiàn)狀和前景，注重3S技術(shù)在農(nóng)林方面的實際應(yīng)用，不斷積累教學(xué)經(jīng)驗，從而推動課程改革，提高教學(xué)質(zhì)量。本文針對福建農(nóng)林大學(xué)該課程實踐教學(xué)中存在的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法與措施，闡述了實踐教學(xué)改革的具體思路。而教學(xué)改革的實施與成效并非一朝一夕就能成功的，未來仍需探索研究適合當(dāng)今學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的方式，為進(jìn)一步完善農(nóng)林專業(yè)的教學(xué)體系以及持續(xù)輸送優(yōu)質(zhì)的農(nóng)林專業(yè)人才提供堅實的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]劉祖文.3S原理與應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006：4-5.

[2]林卓強(qiáng).3S技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2018（10）：47.

[3]丁銳，謝駿鍇.3S技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（14）：174-175.

[4]王維亮，潘多斌.3S技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的研究與應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2019，39（08）：11-12.

[5]葉延瓊，章家恩.生態(tài)學(xué)專業(yè)《3S技術(shù)及其應(yīng)用》課程的教學(xué)實踐與思考[J].教育教學(xué)論壇，2015（28）：131-133.

[6]鄧?yán)?，趙文吉，胡德勇.遙感課程實踐教學(xué)模式探索與教改實踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（7）：136-137.

[7]閆海冰.“林業(yè)遙感技術(shù)”課程教學(xué)及改革初探[J].中國林業(yè)教育，2009，27（4）：58-60.

[8]曹林.林業(yè)院校GIS專業(yè)“遙感”課程教學(xué)改革探索[J].中國林業(yè)教育，2015，33（6）：45-48.

[9]劉健，余坤勇，賴日文，等.“3S技術(shù)”課程案例教學(xué)的研究[J].中國林業(yè)教育，2010，28（3）：72-76.

（責(zé)編：張宏民）