林业3S技术应用课程案例教学的构建与实施

舒清态

摘 要：针对传统本科生“章节式”教学法在案例教学模式中存在的弊端，以本科生林业3S技术应用课程为教学案例，结合林学（专升本）本科生培养目标，从案例选取、案例设计、案例组织、案例实施和评价5个教学环节进行了案例教学设计并组织实施。实践表明，围绕林业3S技术应用课程教学内容和教学方式设计的具有典型性、可操作性和综合性的教学案例得到本科生的肯定，但个别案例内容需要进行调整，以提升教学效果。

关键词：林业3S技术应用课程;案例式教学;教学的组织与实施

中图分类号 G712 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）23-0165-03

The Construction and Implementation of Typical Case in Teaching of 3S Technology Application in Forestry

SHU Qingtai

（College of Forestry， Southwest Forestry University， Kunming 650224， China）

Abstract： For the problem existing in the traditional “Chapter-based teaching ”  method in the case teaching mode， in this paper the undergraduate Courses of “3S technology application in forestry”is  token as the teaching case， and the teaching mode of cases is explored. Combined with the training objectives of forestry specialty， the case-based teaching design and implementation from five teaching links are carried out， including the selection of typical topics， the design of representative thematic cases， the introduction of thematic background knowledge points， the association of thematic and case knowledge points， the organization and implementation of cases and the effect evaluation. Practice shows that the design of typical， operable and comprehensive teaching cases around the teaching content and teaching methods of the advanced course of ′ Forestry 3S Technology Application Project ′ has been affirmed by graduate students who have entered the road of scientific research， but the contents of individual thematic cases need to be adjusted to improve the teaching effect.

Key words： “3S” technology application in forestry; Case teaching; Construction and implementation of teaching

我國当前林业高等院校开设的3S（RS、GIS、GPS）基础理论课程已无法满足培养应用型技术人才的要求，怎样在实际教学中提升学生动手能力，并让学生系统深入掌握林业3S技术方法，以便服务于林业生产实践？传统“章节式”授课模式对基于案例式教学模式的林业3S技术与应用课程并不适合，需要对林业3S技术应用课程的授课内容和授课方式进行调整变化。为此，笔者在林业3S技术与应用课程案例教学中，根据近二十年的教学经验，通过不断对比和分析，构建并设计了林业3S技术与应用案例，并在林学（专升本）2020级本科生中进行了教学实践。

1 林业3S技术与应用课程案例式教学内容的设计

1.1 典型专题案例的选取 对于林学（专升本）学生而言，“林业3S技术与应用”课程不仅在资源及生态环境调查与监测方面有着广阔的应用前景，也是今后资源环境调查与监测技术的发展方向。而案例式教学模式就是为了学生把现有专业理论应用于林业生产实践，专注特长培养。因此，在典型案例的设计上应遵循“以学生为本”的教学理念，同时结合当前空间技术发展趋势与特点进行案例选择。

林业3S技术与应用主要是探索3S技术及其他高新技术的原理方法在森林资源环境的调查与监测、评价及管理、管理信息系统等方面的应用研究。森林计测参数遥感监测是林业3S技术主要应用领域，包括森林物理结构参数（如森林蓄积量、森林生物量等）和森林生物化学参数（如叶绿素），这些参数的遥感监测属植被定量遥感内容。因此，把“森林计测参数定量遥感反演”作为林业3S技术应用课程的代表性专题案例。

1.2 典型案例的设计 针对林学（专升本）开设的林业3S技术应用专业选修课，授课对象的专业水平却参差不齐。因此，在进行“森林计测参数定量遥感反演”典型案例设计时，不仅要考虑到专题的代表性和普适性，既要兼顾到3S基础知识一般的学生，又要照顾到基础知识扎实的学生;同时，专题的设计还应与近几年及今后一段时期研究热点联系在一起，注重专题内容的时效性。当前，森林计测参数定量遥感反演研究热点主要包括多源遥感协同的森林计测参数反演、无人机遥感的森林计测参数的提取、森林生物量/碳储量遥感定量反演、激光雷达（LiDAR）区域尺度森林参数遥感反演、高光谱遥感的森林树种精细识别等;最后，专题的设计应遵循“少而精”的原则。

结合以上原则，笔者根据林业3S技术应用课程的教学经验，林业3S技术与应用教学案例围绕“森林计测参数定量遥感反演”展开，典型专题案例包括“基于多光谱数据的森林蓄积量遥感估测”“基于无人机高光谱的森林树种精细识别”“基于激光雷达和多光谱遥感协同的森林生物量遥感反演”3个典型案例，内容兼顾当前及今后森林资源监测及定量遥感领域研究热点及不同层次学生3S技术水平，各专题案例内容来自笔者3个国家自然科学基金部分成果，保证各专题教学和学生实践。

2 林业3S技术与应用专题案例的组织

在案例教学模式中，典型案例的组织应与教学效果和学生的兴趣直接关联。为了提升教学效果，典型案例的组织应遵循：（1）系统性，即林业3S技术应用课程案例组织须应包含RS、GIS、GPS基本理论知识和基本方法，应体现3S为有机整体又各有侧重点;（2）适用性，即案例应与当前及今后一定时期研究热点相连，但不应超越现有的应用水平;（3）综合性，典型案例须体现出该课程体系的集成应用，形成从林业基础数据获取、信息处理、数据分析、指标提取、模型的建立及專题图制作整体技术体系。

为此，西南林业大学森林经理教研室团队成员，针对“林业3S技术应用”本科生课程特点，甄选案例，把理论融入案例中，不仅帮助了学生对教学内容的理解，而且巩固了学生理论基础，激发了兴趣，提高了听课效率。考虑到专题的代表性、时效性和论文篇幅，本文只列出典型案例一知识点的组织及细化，具体内容见表1。

3 专题案例式教学的实施与评价

3.1 案例教学的实施 进行案例课程教学前，先应进行各专题案例背景知识介绍。在讲授案例一“基于多光谱数据的森林蓄积量遥感估测”时，以当前迅猛发展的空间技术和林业3S技术应用热点问题为切入点，让学生从林业遥感信息获取模式相关的前沿技术，如高光谱遥感技术、激光雷达技术和微波雷达技术，去了解3S技术在林业中应用;从森林计测参数遥感监测手段的发展变化，引出无人机遥感平台在实时信息获取的可能。在进行遥感数据预处理时，笔者要求每位学生独立操作，练习了遥感数据预处理;通过遥感模型指标变量提取，让学生对遥感图像处理软件ENVI5.3有了更深刻的认识;通过蓄积量专题图的制作，让学生熟悉了ArcGIS10.5软件的操作;通过遥感模型的参数求解，让学生对传统的数据处理软件SPSS进行了应用。案例的设计与实施，培养了学生自主学习能力和动手能力。

案例教学离不开教师的科研项目成果，二者相辅相成。对科研专题案例的进行剖析是案例式教学重要途径。案例二“基于无人机高光谱的森林树种精细识别”是笔者第3个国家自然科学基金部分研究内容。在讲授中笔者发现，对于3S技术基础理论一般的学生，需采用穿插回顾3S理论方式，如高光谱和多光谱在进行森林信息提取时区别、成像高光谱与非成像高光谱进行森林测参数提取时差异;而对于林学基础知识缺乏的学生，在讲野外数据采集时，需适时把林分调查因子及角规测树方法进行补充。

案例三“基于激光雷达和多光谱遥感的森林生物量遥感反演”是笔者第2个国家自然科学基金部分研究内容，研究方法先进，数据较全，具有较好的时效性，而本科生在激光雷达数据获取及应用方面几乎是空白，所以，在实践教学中，激光雷达实验数据发放给学生进行实验操作，边讲边练习，及时发现问题和解决问题;同时建立“林业3S技术应用专题”钉钉联系群，便于学生进行激光雷达数据处理时遇到问题适时交流，通过该案例分析，学生对激光雷达协同光学影像进行森林生物量反演相关技术有了深刻的认识。

3.2 案例教学的评价 为了有效评价案例式教学效果，教研组成员设计了“林业3S技术应用”案例式教学方法效果问卷，调查在该门课程结课后，进行无记名的调查，评价内容涉及授课内容和授课方式7个问题3个等级水平（较差、一般、满意），具体包括：①本门课程案例典型性如何;②教学案例的难易程度如何;③教学案例信息量及时效性如何;④案例对3S知识点的串联如何;⑤案例个数与讲授的详细程度如何;⑥对本人专业能力及动手能力提升如何;⑦对毕业论文及以后项目申报是否有帮助如何。并对林学2020（专升本）91名学生进行回收统计。结果表明，在教学内容（问题①-④）评价中，问题①③④结果满意度为90人，接近100%，说明学生对案例的设计和和当前热点联接较好;而问题②结果为一般81人，占89%。说明在案例选择时偏难，进一步了解得知，专题3“基于激光雷达和多光谱遥感的森林生物量遥感反演”大部分学生觉得偏难，主要是对激光雷达数据处理及指标参数提取需要编程实现，大部分学生这方面能力较弱;在授课方式（问题⑤-⑦）上，问题⑤⑥⑦结果满意度较高，均为90%以上，说明学生对课程案例的设计及讲授方式基本能接受。问卷调查结果表明，对“林业3S技术应用”本科生课程授课内容需进一步调整，以适应不同水平的学生。

4 结语

典型案例的设计和因人施教的教学方式是进行专题案例式教学基本前提，它决定着案例式教学的效果。对于本科生林业3S技术应用课程案例教学模式而言，案例的选择须有代表性，应与当前国际研究热点和我国当前林业发展需要的林业信息前沿技术相衔接，并能解决具体生产实践。此外，专题案例的内容应根据授课对象水平不同进行适当调整，以提升教学效果。

参考文献

[1]陈玲，郝文乾，刘艳春.林业遥感类高级课程案例式教学模式的实践与思考[J].中国林业教育，2016，34（04）：67-74.

[2]李友根.论基于案例研究的案例教学——以“经济法学”课程为例[J].中国大学教学，2015，000（003）：47-50，66.

[3]吴英，邓荣艳，赖炼.案例教学法在《3S技术在林业上的应用》课程教学中的应用[J].高教论坛，2016（03）：33-36.

（责编：王慧晴）