自然资源监测与分析课程教学案例库建设与实践

邹 滨，胡晨霞，冯徽徽，汤玉奇，陶 超，张云生

（中南大学 地球科学与信息物理学院，长沙 410083）

《自然资源调查监测体系构建总体方案》（以下简称《总体方案》）中指出，自然资源部未来一段时期内将围绕土地、矿产、森林、草原、水、湿地和海域海岛7 类自然资源，构建自然资源调查监测标准体系和技术体系，科学组织实施调查、监测、数据库建设、分析评价、成果及应用等各类自然资源调查监测工作。并且提出了自然资源调查监测评价一体化、自然资源数据库统一建设及自然资源调查监测数据共享的新要求。这一新的行业使命对测绘类工程人才培养提出了新要求，即需要行业技术人员具有强实践能力，能把握开展自然资源调查监测基本原理，熟练掌握各类自然资源要素调查监测的技术方法与操作流程。

然而，传统自然资源监测与分析课程普遍存在重理论轻实践、人才培养目标达成度低的问题，主要体现在：（1）传统课程以教师讲授为主[1]，课堂乏味枯燥、学生学习热情不高、对于教师讲授内容理解吸收度较低，从而出现教师以为自己倾囊而授，但学生并未真正掌握要义的错位现象；（2）课堂汇报讨论内容与学生现实生活距离较远，导致学生难以理解、无法参与讨论，学生参与感较低；（3）实验课程内容设计未深入贯彻理论与实践结合的理念，且与实际工程项目脱节，无法提升学生实践能力，学生所学内容无法解决实际工程问题。

为化解自然资源统一监管对强实践能力人才的新需求与传统课堂培养的学生重理论轻实践之间存在的现实矛盾，承载自然资源调查与监测队伍培养使命的测绘工程研究生专业学位教育须紧密结合行业需求，开展案例教学，加强学生与教师之间的互动[2]，以学生为中心，以实际工程问题为导向，促进理论与实践有机融合[3-4]，培养学生运用专业理论知识分析解决实际工程问题的能力，提升学生的实践能力[5]。

高质量案例库是案例教学的核心保障[6]。然而，我国目前虽已开展了一系列典型案例库建设项目，但可用于自然资源监测与分析课程教学的案例库较少，且现有相关案例库存在主题单一、案例内容与实际工程项目脱节等问题。因此，在全国“十四五”全面实施自然资源调查监测《总体方案》的新形势下，建设面向自然资源调查监测的案例库已成为当前系统提升测绘科学与技术人才专业技术水平亟待解决的重要教育资源问题，更是当前我国高校测绘工程研究生专业学位人才培养推进面向国家需求、紧扣行业需要教学改革的重要内容。

针对以上问题，本文从课程教师团队主持参与的自然资源监测与分析实际工程项目资源中析出典型案例素材，同时邀请重大工程项目实际执行人，结合学生实践能力基础，设计并建设学生易于理解使用、体现工程项目实施过程、调查监测技术与时俱进的学生友好型、实践能力培养型及内容鲜活型的自然资源监测与分析教学案例库，并开展案例教学，增强学生利用专业知识解决实际问题的实践能力，进而支撑工程教育培养目标的达成。

一、教学案例库建设举措

（一）案例库建设原则

自然资源监测与分析课程教学案例库建设原则包括系统性、理论性、综合性、学生主体性、实践性、启发性、典型性、动态性及行业规范性等。

系统性：案例库是多个案例的集合，且必须服务于教学目标[7]。对案例库进行系统性的顶层设计可以合理分配各案例理论知识点，避免内容单一、训练内容重复等问题出现，从而有效帮助学生系统性掌握自然资源监测与分析理论知识框架及技术体系。

理论性：深入贯彻理论指导实践理念，紧扣课程教学理论知识点设计编写案例库内容，通过夯实学生理论基础，助力学生运用理论知识解决实际问题能力提升[8]。

综合性：案例是多个理论知识点的综合应用，较之一般例子，案例内容要更为复杂、内涵更为丰富，对案例的分析解决过程也更复杂，以此提升学生运用综合知识解决问题的能力。

学生主体性：以学生为中心建立学生友好型案例库[9]。以学生熟悉的领域为出发点设计案例内容[10]，充分调动学生学习热情，使其主动参与课堂讨论、实践探索甚至案例库建设。

实践性：案例内容须贴合实际工程项目，案例配套实践手册须具有较强的可操作性，锻炼并提升学生运用自然资源监测与分析理论知识及技术方法解决实际工程问题的实践能力。

启发性：案例具备问题导向性，启发学生思考分析解决问题，拓宽学生思维[11]。

典型性：案例取材应着重选取实际工程实施过程会发生的代表性问题，以小窥大者最佳，不可为了设置问题而进行情景假定或选取偶然性问题[8]。

动态性：根据行业技术发展不断更新案例内容，保持案例内容与时俱进；同时根据课堂实际效果、学生问题反馈等方式不断优化完善案例库。

行业规范性：因测绘类专业具有较强的行业规范性，相关案例库的建设必须符合行业项目生产技术标准，以培养学生的职业素养。

（二）案例库内容设计

本文从自然资源监测与分析现有相关课程资源存在的问题出发，依托教师实际主持参与的工程项目，遵循案例库建设原则，进行教学案例库顶层设计，确定案例主题，设计各案例内容。最终确定“典型自然资源的调查与数据采集”“城市扩张边界多尺度提取与分析”“城市建筑变化检测与太阳能承载潜力评估”“土地利用变化监测与情景模拟”“城市热岛时序遥感监测与分析”“城市大气污染源多源遥感监测与分析”“林地覆盖与长势卫星遥感监测”和“湖泊水质星地耦合监测”共8 个专题案例，如图1 所示。

图1 自然资源监测与分析课程教学案例库结构

（三）案例库建设流程

紧扣自然资源监测与分析课程教学目标，设置包括“案例选题”“内容设计”“案例编写”“教学实践”及“优化完善”的案例库建设流程，如图2 所示，建设自然资源监测与分析课程教学案例库。案例选题来源于教师主持参与的实际工程项目，并融合了生产单位工程项目实施过程的典型问题。同时由理论基础扎实的专业教师与实际工程项目执行人共同设计并编写课程教学案例库，有效解决案例库建设与实际工程项目脱节的问题。将案例库应用于课堂教学实践，开展案例教学，在教学实践中不断优化完善案例库。

图2 自然资源监测与分析课程教学案例库建设流程

二、案例教学实践与成效

（一）课堂导入

采用问题导向教学法，将案例转化为贴近学生生活的问题用于课堂导入，引导学生从实际生活出发理解自然资源监测与分析可以解决的问题。例如，针对“城市大气污染源多源遥感监测与分析”案例，以公众关注的空气污染问题为切入点，设计“空气污染的元凶可能是谁？”“空气污染浓度值的变化可能与哪些因素有关？”及“自然资源中土地利用情况是否会影响空气污染？”等环环相扣的问题，引出“自然资源监测与分析在空气污染治理方面可以做什么？”等该课程的行业应用情况，激发学生好奇心，逐步引导学生理解并掌握课程理论知识。让学生在课程学习初始阶段便能够较好地掌握自然资源监测框架，助力学生在实践中直观明了学懂弄通测绘地理信息理论知识与关键技术。

（二）课堂讨论

将问题导向教学法和案例教学法相结合，形成案例引出、问题引导的问题导向教学模式（PBL 教学法）。例如，针对教师提供的“城市大气污染源多源遥感监测与分析”案例，学生就遥感反演土地利用变化、土地利用变化影响大气污染机理等进行现场讨论并做出总结，整个过程均有教师参与指导与引导。学生通过对实际问题讨论解决的方式加深学生对所学课程知识点的熟悉、理解和应用程度，培养对理论知识的理解能力和模型的构建能力；并与实际应用相联系，扩展学生的学习视野和思维广度，学会分析和处理短周期的实际问题。

（三）实践操作

通过系统的案例实践操作锻炼学生运用理论知识分析解决问题的实践能力。例如，让学生对“城市大气污染源多源遥感监测与分析”案例中“基于遥感影像提取大气污染源”“土地利用与大气污染的关系分析”“大气污染时空统计制图”等部分进行实践操作，并撰写结果分析报告。学生在实操过程中不仅掌握了大气污染时空统计制图与分析的流程与方法，运用理论知识解决实际问题的能力也在潜移默化中得到提升。

（四）教学评价

为建设高质量教学案例库、提升课程案例教学效果，课程邀请校内督导、行业专家对该课程进行听课并点评；通过学生课堂表现、作业考核及成绩评定等评判课程教学目标达成度；采取问卷调查等方式广泛听取学生对于案例库的难易程度、案例是否有助于理论知识理解及案例库与案例教学模式可以改进之处等方面的评价与意见，对案例库内容、教学方式方法等不断改进优化案例库与案例教学模式。

（五）教学成效

通过案例教学，学生学习积极性提高、实践能力显著提升，学生对该课程评价普遍较高（表1），选课人数从过去年均12 人增加至近30 人，90%以上的学生课程考核成绩优秀，教学目标达成度高。校内督导认为案例教学促进了教师与学生的互动，激发了学生学习热情，对该课程的评分均在优秀以上。同行专家认为该课程可以有效提升学生实践能力，缓解工程专业人才培养与实际用人需求脱节的问题；课程教学案例库可以推广至行业技术人员培训，提升从业人员理论与技术水平。通过案例教学，学生不仅思维得以拓宽，运用理论知识分析解决问题的实践能力也显著提升，从中获得极大的成就感，对该课程的学习兴趣高涨。

表1 自然资源监测与分析课程部分学生评价

三、结束语

建设自然资源监测与分析课程教学案例库，并进行案例教学，有助于改善传统课堂重理论轻实践、人才培养目标达成度不高的问题，有效提升学生分析解决实际工程问题的实践能力。但该案例库目前仅涉及土地、森林和水体三大类资源，后续需进一步扩充完善矿产、草原、湿地和海域海岛专题案例，形成可满足自然资源调查监测总体需求的完整案例库，以满足行业技术人才培养的实际教学案例需要。