浅析服务于林业应用的“遥感与地理信息系统”课程教学改革

尚杨娟

黄山学院 安徽黄山 245041

传统林业以外业调查为主，工作量大、危险性高，且存在不能进行地理信息收集、技术分析和遥感监测等缺陷；从时效方面看，耗费时间与精力很多，已经远远不能满足林业资源信息管理及监测要求，更不能满足林业生产、经营、管理的技术需求。在大数据时代，随着地图学、地理学、遥感技术和计算机科学的不断发展，遥感与地理信息系统已经和自然资源管理、农业、林业、交通工程、土木工程、海洋科学、国防军事等诸多部门产生了广泛交叉，特别是在林业领域，已经广泛应用于森林资源规划设计调查、森林资源信息管理、林业经营与规划、林地及森林资源动态监测、森林火灾监测、森林病虫害监测等方面。为使林业数字化、智慧化、精准化更为完善，高校林学学科人才培养方案设立了“林业遥感”“林业地理信息系统”“遥感与地理信息系统”等相关专业课程。旨在帮助学生进一步了解遥感和地理信息系统的基础知识与实践方法，为林业应用提供技术服务。通过注重林业应用的“遥感与地理信息系统”课程教学改革，能够为林业的数字化、精准化发展提供人才基础。

1 “遥感与地理信息系统”课程教学现状

服务于林业应用的“遥感与地理信息系统”课程是一门交叉性学科，涉及有关先进技术、理论知识等内容。分析教学大纲，可以发现课程教学目标中遥感和地理信息系统融于一体，在教育内容、实践方法等方面，没有和林业应用要求相互融合，一体化的教学方式难以满足林业学科背景下的优秀人才培养目标。除此之外，教师之间的知识存储差异，导致学生没有意识到“遥感与地理信息系统”课程学习的重要性，无法调动学生学习的能动性，以至于课堂教学质量并不十分理想。社会发展新形势下，急需一批掌握林业专业知识和地理信息技术的综合技术人才，因此需要进行“遥感与地理信息系统”课程改革，创新优化教学内容和方法，提升人才储备水平。

2 新形势下“遥感与地理信息系统”课程改革建议

2.1 强化教师业务能力

服务于林业应用的“遥感与地理信息系统”课程设立，需要配备与其相符合的专业教师，此类课程专业教师不仅要有相当丰富的林学专业知识储备，而且还应该掌握遥感、地理信息系统技术、地理学、地图学等专业化知识。为此，教师应系统掌握测树学、森林经理学、森林经营学、森林生态学、森林培育学等林学专业知识，还应对测量学、遥感技术、地理信息技术、地理学、地图学有丰富的理论和实践经验。目前，能系统综合掌握这些知识的教师非常紧缺。为了促进“遥感与地理信息系统”课程教学改革发展，教师应该树立终身学习目标，做好备课工作，强化教师业务能力，可以从以下几点入手：第一，选取适当的教材课本与教学素材，总结撰写适合于“遥感与地理信息系统”课程的新型教材内容；第二，积极学习新颖的教学内容、教学方法，例如教学互动平台、教学成果翻转等；第三，积极参与学校组织的地理信息系统、遥感和林学论坛、高校讲评课活动等；第四，积极参与相关教学创新项目，不断总结教学经验，形成完善可行的教学对策；第五，运用丰富的教学素材，学习转化他人的教学方法。此外，教师可制定金课、慕课、超星在线课堂等线上课程，结合线下教学，形成一套线下授课、线上实践的教学新项目，使教学内容更加符合实际、贴合学生，才能为后续的教学改革工作奠定良好基础。

2.2 创新优化教学内容

2.2.1 理论教学内容的创新优化

当前设立的“遥感与地理信息系统”课程主要授课体系都是围绕着遥感和地理信息系统的基本原理、操作方法等主要知识内容，学生掌握的多是遥感技术及地理信息技术的理论及实践方法，对于林业专业知识的内容并未进行课程内容上的衔接。不仅如此，传统的教学方式习惯于将遥感和地理信息体系分为两门课程进行教学。这会使得教学内容各为一套体系，互为拼凑，从而致使教学内容缺乏连贯性。在教学案例中也不采用林业应用方面的实例，造成教学内容滞后。这些教学现状都表明，“遥感与地理信息系统”课程在林业应用方面还没有与实际需求挂钩，也未形成一套完整的林业“遥感与地理信息系统”课程体系，未能促进现代技术和林业应用的相互融合。

根据上述教学问题，“遥感与地理信息系统”课程教师应该基于“基础—新观念—新方法—实践运用”等方面，积极更新理论教学内容，调整理论教学框架，进一步创新优化林业应用与遥感、地理信息技术研究的实际需求。将传统的遥感与地理信息系统课程进行有机融合，并以林业应用为需求导向，构建新形势下“林业遥感与地理信息系统”课程新框架。教师在教学改革中，展现核心内容，不断引导优化，能够使学生的学习兴趣得到激活。在培养学生林学学科思维的基础上，课程改革全面系统地以地理要素为基础，林业资源配置需求为导向，采用遥感、地理信息系统技术，形成林学学科遥感和地理信息系统教学革新的基本结构，促进多源遥感、地理信息数据、科学算法的相互结合，有效解决林业的实际需求。

例如，“遥感与地理信息系统”课程教师在讲解有关“遥感图像分类”知识内容时，教师根据教材大纲的基本要求，教学重点是监管分类与非监管分类内容。其中，对于监管分类的教学，教师可以从最小距离分类方法入手，而非监管分类，教师应注重K均值算法、ISODATA迭代自组织算法的讲解。特别是在林业高分辨率遥感数据的识别分析中，传统分类、目测翻译技术方式与人工智能技术的发展难以融合，这阻碍了林业智能应用的发展速度。这就要求在教学实践中，教师既要讲解遥感、地理信息系统技术，又要融入林业相关知识，从而使得学生针对科学知识的理解能力、吸收能力不断提升。为此，教师可以引用AlphaGo人机大战教学案例，借助先进的技术手段，将林业监测任务和技术教学相互融合。而对于森林需要精细识别的教学部分，教师可采用线上理论讨论、线下技术互动的学习方式，并融入相应知识点，说明人工智能计算方法多样的同时，加深学生对理论知识的理解，意识到翻译和分类翻译者专业能力的必要性。鉴于此，在进行“遥感与地理信息系统”课程理论教学的同时，提升学生的整体创新能力，夯实学生林学学科专业知识基础，提高学生的学习转化效率。

2.2.2 实践教学内容的创新优化

服务于林业应用的“遥感与地理信息系统”课程实践教学以专题模块教学为主。首先需要教师进行示范演示，再让学生按照模块教学内容进行跟踪效仿，从而创新优化实践教学内容，为学生综合掌握林业地理信息技术奠定训练基础。目前，实践教学的教材主要来源于遥感和地理信息系统，一般情况下，以ArcGIS、ENVI等为主，根据相应的林业实践项目，展开实验实习报告的撰写任务。在大数据背景、人工智能识别技术和多元数据综合分析的影响下，林业智能管理平台和信息一体化的要求越来越高，单纯的软件系统教学已经难以满足学生多元数据综合分析的要求。为此，要注重学生信息处理能力的有效培养，使学生拥有独立思考的实际能力。现阶段，有关于实践教学的创新，可以从以下几点入手。

首先，利用常规实践教学的优势作用，积极倡导新观念、新技术的合理运用。常规的实践教学主要根据专业化软件系统，帮助学生进一步了解地图、卫片等内容，进而展开卫片、地图处理和分析。虽然教学内容十分清楚，但是教学形式过于死板，且容易忽略遥感与林业直接密切的关系。地理信息系统教学实践一般有水文分析、行政区域划分、动物栖息地选取、居民住房选址等方面，缺乏林业实践应用，因此也缺乏和林业应用的相互融合。这对于林业专业而言，只有牢牢跟随林业现代化发展，开展丰富多彩的教学内容，才能满足学科之间交叉发展现状。教师可引导学生积极参与林业监测野外教学活动，才能满足学科交叉式发展的动态。这就要求教师注重林业监测的野外实践操控，根据相关教学内容，改变学生的学习内容，提高学生的学习效率。采用技术如下：其一，多个平台的图像与处理技术手段，如ENVI、Matlba等；其二，人工智能技术和图像分析技术；其三，自动化图像处理技术；其四，大数据技术、云平台技术等。在引导学生根据多元遥感影像进行分析时，要求截取时间范围之内的森林与非森林遥感图像，同时区分这些连续的森林与非森林图像，确保其按照时间顺序进行排列，明确其所处的季节，最后进行空间重叠的详细分析，通过分析不同季节、不同林分的色块，鉴别其林种及现状，最终实现造林类型识别和林地现状分析。这种教学实践，不仅能使学生快速了解和掌握遥感图像识别、地理信息系统技术、地理空间分析和统计运算等技术，还能使学生深入理解林业专业基础知识在大数据时代的综合应用，特别是在云平台背景下的林业遥感数据的提取和分析。

其次，研究基于就业层面的实践教学新方法。基于就业的实践教学有着现实的实用价值，也是毕业生更加关注的事情。为此，“遥感与地理信息系统”课程教师在实践教学中，可组织学生到地方林业企业进行实习，最好是参与到企业项目的实施中，特别是涉及林业外业调查、内业整理测算、遥感卫片的分析、GPS位点的判读等方面，以增加学生的实际操作能力，为学生日后的学习与就业奠定良好基础。

2.3 创新优化教学方法

促进服务于林业应用的“遥感与地理信息系统”课程教学改革的发展，教师可以运用现代化技术手段，将其与教学内容相互融合，从而实践多元教学方式的融合优化。学科教师把动画、视频、图片等内容融合于教学之中，创新优化教学方法，使其变得更加生动，从而激发学生的学习动力，唤醒学生的学习热情。教师结合丰富的网络教学资源，可以把B站、超星学习通、慕课、知网等在线学习视频课程作为线上教学资源，共享国内外众多院校与教研组织所形成的学科特点、知识基础、技术能力，弥补新形势下学生对于新型技术的了解认知差异，把抽象复杂的数学知识变得形象有趣丰富。在课堂教学期间，教师可综合运用遥感、地理信息资源，将其与林业应用相互融合，并能够根据学生的课堂表现，对其展开更具有针对性的教学，保障整体教学质量。

教师可从专题案例入手，运用小组合作的教学方法，让学生以小组为单位进行讨论，这样不仅能增强学生之间的团结合作能力，还能通过讨论的方式产生头脑风暴，激发学生的创新思维能力。教师可以选择现阶段最具有代表性、影响力的林业应用案例，通过综述内容分析、方法探索、技术运用等方面，形成最完整的教学思路。在此教学基础上，引导学生进行文献查阅，让学生接纳他人的教学观念，并引导学生理解其技术思路。这种教学方法不仅能够促进学生形成科研思维能力，而且能够提高学生的理论转化实践的综合学习效率。在“遥感与地理信息系统”课程教学中，教师进行文献案例选取，通过分析国内外行业热点，从而带给学生新奇有趣的教学内容，激发学生的学习热情，并对学生的学习基础、兴趣爱好等方面加以考量，为学生选取文献难易程度适中的素材，使学生在摘要、前言、正文的学习中，进一步了解相应的概念理论，促进学生理解分析能力不断提升。

教师还要重视双语教学课程的设定，例如在“遥感与地理信息系统”课程教学中，教师可以为其配备相应的英文注释。目前，主流的专业技术软件多为英文界面，特别是遥感、地理信息系统的处理系统多源自于西方国家，而且有一些软件并没有汉化版，这就要求学生必须适应英文界面下的各项操作。教师在教学时，可以在专业技术上进行双语教学，并推荐学生多阅读英文文献和英文书籍，从而提高学生的英文听读能力。这种教学训练，不仅能够使学生尽快熟练掌握软件系统的运用方法，还能了解最新的国际前沿发展动态。教师在教学期间，可以要求学生进一步了解专业用语，并让其运用相应的记号笔标注出来，加深学生的记忆印象。通过此种教学方式的转变，强化学生的整体学习效率。

2.4 提升学生实践能力

林业“遥感与地理信息系统”课程改革是以培养综合应用型人才为目标的，因此要始终将培养学生的综合实践能力放在教学的核心地位。课程改革中，可以以兴趣小组的培养方式为引导，不断激发学生学习动力，提高学生创新创业的实践能力。在掌握遥感与地理信息系统技能后，教师可以构建多维评价体系作为激励，不仅从课程表现、出勤率、期末考试成绩等来评价学习成果，还应该鼓励学生参与多样化实践活动，建立课堂学习和课外实践两个要素间的联动，从而形成课内外的共认机制。教学过程中，可鼓励学生积极参加学科竞赛和创新创业大赛，训练学生系统创新思维和实践创业能力，并根据其取得的成果作为课外实践的评价指标，结合课堂学习表现，在平衡课程考核指标的基础上，增加实践环节的权重考核比例，突出学生在遥感和地理信息体系实践锻炼环节的考评比重。如在省级或校级大学生创新创业项目中，学生以林业遥感或林业地理信息系统为实践锻炼项目时，不仅需要学生熟练操作遥感与地理信息系统技术、掌握林业相关知识，而且要求学生能将这些知识进行综合分析，并建立个人地理数据库。在项目申请及实施过程中，学生还必须能够进行项目申请书的撰写，相关科研论文的构思。在这一实践过程中，学生的创新思维能力得到了锻炼，科研逻辑不断缜密，动手操作能力也得到了提高。

遥感与地理信息系统技术是前沿科技，要让学生明白其时效的重要性，我国林业发展如日中天，需要更多掌握遥感技术的林业专业人才加入其中，推动其不断发展。因此，将高校人才培养方案和学生的就业实习相结合，鼓励、指导和推荐学生加入企业项目完成的过程中去，并根据项目进度安排进行分阶段指导。不仅培养学生的协作力、组织力、执行力，也逐步培养学生从文献中学习创新思维、主动培养创新意识和动手能力，形成遥感图像处理的底层思维，建立自信，促进理论知识和实践相结合的学习，为以后的就业提供了多种可能。

结语

综上所述，为了促进服务于林业应用的“遥感与地理信息系统”课程教学改革，教师应该根据学校和学科的具体现状，进行教材的重新编创，并在新颖教学观念、教学方法、教学手段的指导下，不断提高整体师资力量，通过相互交流教学心得、教学经验，形成完整可行的“遥感与地理信息系统”课程教学改革体系，有助于强化整体教学质量，促进学生全面化发展。