“3S”技术课程实践教学改革初探

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　　摘 要：该文在分析近年来福建农林大学不同专业“3S”技术课程实践教学情况的基础上，总结了该课程实践教学中存在的主要问题，并且从实践教学的课时分配、教材设计及教学模式3个方面提出了改革措施，旨在不断提升“3S”技术课程实践的教学效果，培养学生的综合应用能力。
　　关键词：3S技术;实践教学;互动教学模式
　　中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 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”技术是GPS（Globle Positioning System，全球定位系统）、RS（Remote Sensing，遥感）和GIS（Geographic Information System，地理信息系统）的统称[1]。这3种技术相互补充、相互依赖、相互渗透，涉及卫星、电子和计算机软硬件等多种现代科学技术，为地理测绘、资源调查、生态评价、城市建设、天气预测、环境监测等多个行业提供实时、全面且精准的空间信息数据[2-3]，是进入21世纪以后的一项新兴的现代信息技术。作为非测绘类专业人员，尤其是未来从事农林行业的技术与科研工作者，在日新月異的技术迭代中，面对越发复杂的农林环境状况和人力不能及的各种现实条件，更需全面了解、掌握时新的3S技术的理论和方法，才能更好地将其应用到未来的科研和工作中[2，4]。而高校课程教学也需紧跟时代步伐，及时发现教学过程中存在的问题，并提出应对策略，着力提高教学质量，从而进一步提升学生的实践能力和专业素养，为现代化、信息化的农林专业输送高层次人才。
　　1 “3S”技术课程实践教学现状
　　目前，福建农林大学多个农林专业（如林学、水土保持与荒漠化防治等）均开设了“3S”技术课程，对于课程的实践教学主要以实验课的形式开展，教学环节由教师讲授实验步骤和学生自主练习2个部分组成。实验内容主要包括地物光谱反射率的测定、波段组合与几何校正、地理配准、专题图制作等实验项目。在实验过程中，教师主要扮演引导和辅助的角色指导学生完成相关实验，在课程结束后通过评价学生的实验报告来考查学生的学习效果。对于课程期末考核，实践部分分数约占总成绩的20%～30%。经过几年的教学实践，发现该课程的实践教学尚存在以下3个方面的问题（图1）。
　　1.1 理论教学与实践教学课时分配不合理 “3S”技术课程的教学目标是培养学生熟练应用“3S”技术解决本专业问题的能力，从而为他们未来的深造和实际工作打下坚实的基础[5]。而这一目标的实现需要以实践教学为桥梁，并在教学过程中注重培养学生发现问题、分析问题、解决问题以及动手实践的综合能力。为完成教学目标，需要设置一系列由浅到深、循序渐进的课程内容与实验项目[6]。然而，目前大部分专业该课程所安排的实验课时比较有限（实验课时约占总课时的25%），只能保证学生掌握软硬件操作的基本方法，难以培养学生应用理论知识解决实际问题的能力;同时，由于实验课时不足，难以保证学生有较充裕的时间进行练习与巩固，导致其基本功不扎实，这也容易导致他们的学习兴趣和积极性下降，甚至影响到实践教学的顺利开展，教学效果大打折扣，并最终影响教学目标的实现。
　　1.2 缺少注重“3S”综合应用能力培养的实践教材 目前，“3S”技术实践教材的内容偏重于软硬件的基本操作以及3S在每个“S”方向上的应用，较缺乏综合性与研究性的实验项目，因而难以开展综合性的教学与训练，不利于培养学生综合应用3S技术解决实际问题的能力。“3S”技术作为一门实践性很强的课程，教师在授课时应当注重理论引导和实践训练的分配比重，在教材编制过程中要尽量融合GPS、GIS和RS 3个方面的知识以设计综合性较强的实验项目。尽管目前国内已有不少关于3S技术的实验教材，但普遍缺乏综合性与研究性的实验内容。
　　1.3 实践教学形式陈旧，考核方式单一 目前，“3S”技术课程的实践教学（以实验课为主）基本沿用传统的“教师演示，学生重复，学习理论，实验证实”教学方法[7]。在该模式的教学过程中，老师主要是进行引导性的演示和重复，使得学生缺乏必要的讨论和探究，往往只能保证学生掌握最基础的操作方法，不利于培养学生独立思考的意识，也难以培养他们应用“3S”技术解决实际问题的能力，整体教学效果不够理想。同时，学生结合选用的实验教程，亦步亦趋地跟随教师的演示进行操作，这种按部就班式的学习方式，不利于提高学生学习的自主性，也影响了创新能力的培养，严重偏离了该课程的教学目标。此外，目前对于“3S”技术课程实践教学的考核方式主要是通过评价最终的实验报告来实现，考核方式相对单一，难以反映实践教学的动态性与综合性的特点，无法全面准确评价学生的实践水平与能力。 　　2 “3S”技术课程实践教学改革措施
　　针对目前“3S”技术课程实践教学存在的问题，主要通过以下3个方面进行改革（图2）：
　　2.1 适当增加实践课时，改变实践考核方式 针对目前“3S”技术课程普遍不重视实践教学的现状，首先要合理增加“3S”技术实践部分的课时，并结合“3S”技术专业性、技术性强的特点[8]，加重对实践的考核，适当提高课程期末考核中实践部分的比例，从而提高学生对实践课程的重视程度，充分调动其对实践课程学习的积极性。其次，调整实践的考核方式，将实践考核的方式由简单的撰写实验报告改为团队合作进行野外调查并完成报告，或鼓励学生自主设计完整的实验项目和方案，弱化教师对实验的干预，以强化对学生独立思考和团队合作能力的培养。目前，福建农林大学很多专业“3S”技术的实验课时及其在期末总成绩的比例都有不同程度的增加，甚至水土保持与荒漠化防治专业的实验课时占总课时的比例达到50%（实验课时∶总课时=30∶60），并且对于实践部分的考核采用了评价个人与团队实验报告相结合的方式进行，这些都大大提高了学生对3S技术学习的热情，取得了较好的效果。
　　2.2 合理编排教材内容，加强综合实验设计 针对目前“3S”技术实践教材存在的综合性实验设计不足的问题，首先，需要加强实践教材综合性内容的建设，由于“3S”作为一门技术，不同行业的应用关注点不一样[2，4]，难以设计涵盖各个行业应用的全面的实践教材，因此，更需要教师在实验教学中基于所选的教材，针对不同的专业自行设计相关实验。其次，“3S”技术课程实践与其他课程实践一样，实验安排应遵循由易到难的原则，尽量将综合性、研究性的项目安排在课程后段，从而循序渐进地提高学生实际操作与应用技术的能力。综合性实验往往是多个实验内容的综合运用，较基础性实验，对教材的依赖减少，对学生的专业素养要求增强，因此，在设计时需注意把控难度，做到承上启下，充分考虑学生对综合实验的接受能力与掌握程度，为后期的研究性实验做好准备和铺垫。另外，在进行综合实验设计时，可以把与专业相关的项目作为首选，并结合学校周边或实验基地环境，尽量为学生提供实地调查的机会，从而提高学生的学习兴趣和积极性。最后，“3S”技术作为一项理论和技术发展都十分迅速的课程，教材也要与时俱进，及时更新相应软硬件设施，改善教学条件，拓宽学生视野，从而为学生今后的学习和工作打下良好的专业基础。在进行实验设计时，可适当增加行业前沿与热点，如基于无人机遥感的信息提取、虚拟现实、三维显示等实验内容，以增强学生的学习兴趣、拓展他们的知识面。
　　2.3 丰富实践教学手段，构建互动教学模式 首先，教师可借助网络、手机APP等教学平台，丰富实践教学手段，努力提供类型丰富的学习资源，积极引导学生在网络等教学平台自主提问与交流探討，并适时给予适当的指导，以增强师生之间的有效互动。其次，结合专业发展现状，在实践教学中引入当前科研取得的最新研究成果，通过设置研究性的实践内容，鼓励学生模仿、探索其研究思路和设计理念，充分调动学生的学习主动性与积极性。特别是在研究性的实验中，教师需更多的作为引导者，而不是单纯的演示者，通过教师提出具有开放性、研究性的实验主题，让学生自主完成方案设计与实施，从而培养学生的创新能力和综合素质，提升他们在学习中获得的成就感[9]。再次，可以积极举办“3S”技术实践竞赛活动或者鼓励学生参加全国相关的学科竞赛，如“北斗杯”全国青少年科技创新大赛等，从而培养学生的学科信心，锻炼学生应用理论知识解决实际问题的能力。学科竞赛是在紧密结合课堂教学的基础上，以竞赛的方式，培养学生创新能力、团队精神等综合素质的特殊的考试，是课堂实践教学的延伸与拓展。最后，灵活的教学方式和多样的课外教学活动能够充分提高学生对实践的参与程度，提升教师和学生的互动性，从而促进实践教学效果的提升。针对目前“3S”技术课程实践存在的问题，笔者提出了一系列改革措施：在教学过程中积极利用网上的慕课等资源，丰富授课方式，在汲取前人经验的基础上录制了适合本科生学习的慕课课程——《地球信息科学与空间技术》;积极组织学生参加“北斗杯”等行业相关竞赛，并取得了良好的成绩，这些措施都有效地提升了学生的学习兴趣与效果。
　　3 结语
　　“3S”技术课程作为一门多个学科交叉、应用范围广泛的学科，具有实践性强、知识点复杂、高层次技术多、技术更迭快速、运用潜力大等特点。在实践教学过程中，教师应立足本科生需掌握的专业技能，紧密贴合专业现状和前景，注重3S技术在农林方面的实际应用，不断积累教学经验，从而推动课程改革，提高教学质量。本文针对福建农林大学该课程实践教学中存在的问题，提出了相应的改进方法与措施，阐述了实践教学改革的具体思路。而教学改革的实施与成效并非一朝一夕就能成功的，未来仍需探索研究适合当今学生学习该课程的方式，为进一步完善农林专业的教学体系以及持续输送优质的农林专业人才提供坚实的保障。
　　参考文献
　　[1]刘祖文.3S原理与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2006：4-5.
　　[2]林卓强.3S技术在林业中的应用与发展[J].农业开发与装备，2018（10）：47.
　　[3]丁锐，谢骏锴.3S技术应用现状与发展趋势[J].科技创新与应用，2019（14）：174-175.
　　[4]王维亮，潘多斌.3S技术在精准农业中的研究与应用[J].农业与技术，2019，39（08）：11-12.
　　[5]叶延琼，章家恩.生态学专业《3S技术及其应用》课程的教学实践与思考[J].教育教学论坛，2015（28）：131-133.
　　[6]邓磊，赵文吉，胡德勇.遥感课程实践教学模式探索与教改实践[J].科技创新导报，2012（7）：136-137.
　　[7]闫海冰.“林业遥感技术”课程教学及改革初探[J].中国林业教育，2009，27（4）：58-60.
　　[8]曹林.林业院校GIS专业“遥感”课程教学改革探索[J].中国林业教育，2015，33（6）：45-48.
　　[9]刘健，余坤勇，赖日文，等.“3S技术”课程案例教学的研究[J].中国林业教育，2010，28（3）：72-76.
　　（责编：张宏民）
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