張雅梅

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，鄭州　450002)

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林學(xué)本科專業(yè)3S技術(shù)類課程設(shè)置的探討

張雅梅

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，鄭州450002)

摘要：依據(jù)我國(guó)林業(yè)信息化建設(shè)發(fā)展的新階段和林業(yè)發(fā)展的方向，依托林學(xué)本科專業(yè)，立足3S技術(shù)類課程本身的性質(zhì)和特征，為滿足當(dāng)今林學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的社會(huì)需求，探討3S技術(shù)類課程的設(shè)置原則、設(shè)置模式等問(wèn)題，提出了具有林學(xué)特色的課程名稱、課程設(shè)置模式和教學(xué)方式。課程設(shè)置模式為“森林經(jīng)理學(xué)(含GPS)+林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”“測(cè)量學(xué)(含GPS)+林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”“林業(yè)GIS”“林業(yè)3S技術(shù)”4種模式。課程教學(xué)方式為“課程理論+課程實(shí)驗(yàn)”“課程理論+課程實(shí)驗(yàn)+綜合實(shí)習(xí)”2種方式。

關(guān)鍵詞：林學(xué)專業(yè)；本科；3S技術(shù)；課程設(shè)置

3S技術(shù)是遙感RS(Remote Sensing)、地理信息系統(tǒng)GIS(Geographic Information System)、全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System)的簡(jiǎn)稱。隨著3S技術(shù)為代表的空間信息技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了國(guó)家林業(yè)信息化建設(shè)。同時(shí)，“數(shù)字林業(yè)”工程的全面建設(shè)，也進(jìn)一步推動(dòng)了3S技術(shù)在林業(yè)領(lǐng)域中更深層次更廣范圍的應(yīng)用。特別是“精準(zhǔn)林業(yè)”“智慧林業(yè)”概念的提出，使3S技術(shù)逐漸成為林業(yè)領(lǐng)域不可缺少的重要組成部分。全國(guó)農(nóng)林類高校，承擔(dān)著為林業(yè)部門(mén)培養(yǎng)高級(jí)人才的使命，為了滿足日益發(fā)展的人才市場(chǎng)需要，普遍開(kāi)設(shè)了3S技術(shù)類課程，但各農(nóng)林類高校的3S技術(shù)類課程內(nèi)容的設(shè)置大相徑庭，且課程的設(shè)置模式、教學(xué)方式等存在不合理、不系統(tǒng)、專業(yè)特色不突出等問(wèn)題。因此，本文依據(jù)林業(yè)信息化建設(shè)所處的階段，依托林學(xué)本科專業(yè)，立足3S技術(shù)的性質(zhì)和特征，把3S技術(shù)類課程引入到林學(xué)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃體系中，并對(duì)3S技術(shù)類課程的命名、課程的設(shè)置模式、教學(xué)方式等進(jìn)行了探討。

一、林學(xué)本科專業(yè)設(shè)置3S技術(shù)類課程的必要性

(一)林業(yè)信息化發(fā)展的必然要求

人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，信息化已成為時(shí)代發(fā)展的顯著特征，成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚闹匾M成部分。國(guó)務(wù)院高度重視信息化，2006年印發(fā)了《2006—2020年國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》，指出信息化是當(dāng)今世界發(fā)展的大趨勢(shì)，是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)變革的重要力量。大力推進(jìn)信息化建設(shè)，是國(guó)家的迫切需要和必然選擇。2010年，國(guó)務(wù)院又頒布了《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，指明加快培育和發(fā)展包括新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，明確將新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)培育成國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一的發(fā)展目標(biāo)。作為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要分支，地理信息產(chǎn)業(yè)也獲得國(guó)家的高度重視。2014年，國(guó)務(wù)院辦公廳頒布了《關(guān)于促進(jìn)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見(jiàn)》，同年國(guó)家測(cè)繪地理信息局制定了《國(guó)家地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2014—2020年)》。

在信息時(shí)代的大背景下，林業(yè)信息化是林業(yè)發(fā)展的必然選擇，也是現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)的必經(jīng)之路。2009年，國(guó)家林業(yè)局制定了《全國(guó)林業(yè)信息化建設(shè)綱要(2008—2020年)》和《全國(guó)林業(yè)信息化建設(shè)技術(shù)指南(2008—2020年)》，這標(biāo)志著中國(guó)林業(yè)信息化建設(shè)進(jìn)入到全面發(fā)展的階段。

(二)林學(xué)專業(yè)發(fā)展的需要

以信息技術(shù)為重要手段的林業(yè)信息化建設(shè)的快速推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了林業(yè)從“傳統(tǒng)林業(yè)—數(shù)字林業(yè)—智慧林業(yè)”的發(fā)展過(guò)程。林業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展變化，帶動(dòng)了林學(xué)專業(yè)的發(fā)展變化，目前林學(xué)專業(yè)發(fā)展比較突出的領(lǐng)域是生物技術(shù)和信息技術(shù)2個(gè)方向，3S技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)，是信息技術(shù)新發(fā)展方向的集中體現(xiàn)。而林學(xué)專業(yè)的發(fā)展和改革，要求教學(xué)體系的重新構(gòu)建和與時(shí)俱進(jìn)，以滿足當(dāng)代林業(yè)信息化對(duì)人才的需求。全國(guó)各大農(nóng)林類高校的林學(xué)本科專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中(依據(jù)各大高校官網(wǎng)的最新介紹)，絕大部分農(nóng)林高校開(kāi)設(shè)了3S技術(shù)類課程。一部分高校，如北京林業(yè)大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、西南林業(yè)大學(xué)、中南林業(yè)科技大學(xué)等，將3S技術(shù)類課程按必修課程設(shè)置，將其歸為核心課、基礎(chǔ)課；其他高校，如東北林業(yè)大學(xué)，按選修課程設(shè)置。

3S技術(shù)支撐著林業(yè)信息化的建設(shè)和發(fā)展，3S技術(shù)類課程承擔(dān)著為林業(yè)培養(yǎng)參與現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)并推動(dòng)其向前進(jìn)一步發(fā)展的人才重任，使得3S技術(shù)類課程在林學(xué)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的地位不斷加強(qiáng)。

二、林學(xué)本科專業(yè)3S技術(shù)類課程設(shè)置的原則

(一)依托林學(xué)專業(yè)，突出林業(yè)特色

3S技術(shù)類課程設(shè)置在林學(xué)專業(yè)中，其課程的內(nèi)容應(yīng)緊緊圍繞林業(yè)，突出林業(yè)特色。課程的命名應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單、明了，能夠突出課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)特色。

(二)課程性質(zhì)定位于必修課

3S技術(shù)類課程在林學(xué)專業(yè)中，有定位于基礎(chǔ)課程的，如山東農(nóng)業(yè)大學(xué)；有定位于專業(yè)基礎(chǔ)課程的，如南京林業(yè)大學(xué)；有定位于專業(yè)選修課程的，如東北林業(yè)大學(xué)；有定位于專業(yè)核心課的，如西南林業(yè)大學(xué)等。不同的定位決定了課程的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)數(shù)，同時(shí)不同的定位也確定了課程在林學(xué)專業(yè)課程體系中所處的地位及其對(duì)專業(yè)的貢獻(xiàn)度。

3S技術(shù)類課程在專業(yè)中的定位，主要取決于林業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向。目前，我國(guó)林業(yè)已進(jìn)入信息化建設(shè)全面加快發(fā)展的新階段[2]，林業(yè)現(xiàn)代化是發(fā)展目標(biāo)，所以3S技術(shù)類課程必須定位為必修課，而選修課僅僅適合于林業(yè)信息化發(fā)展的初始階段。

(三)按1門(mén)課程設(shè)置，兼顧3個(gè)“S”的內(nèi)容

目前，大多數(shù)高校林學(xué)專業(yè)的3S技術(shù)類課程設(shè)置為一門(mén)課程，但是也有一部分高校設(shè)置為2門(mén)課程的，如南京林業(yè)大學(xué)開(kāi)設(shè)有專業(yè)基礎(chǔ)課“地理信息系統(tǒng)”和專業(yè)基礎(chǔ)選修課“林業(yè)遙感”。就課程設(shè)置而言，3S技術(shù)類課程可以設(shè)置為3門(mén)課程、2門(mén)課程、1門(mén)課程3種情況。若設(shè)置為3門(mén)、2門(mén)等多門(mén)課程，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，每門(mén)課程均完成各自的理論和實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，致使各門(mén)課程之間缺乏相互配合、共同協(xié)作、有機(jī)集成。因此，筆者認(rèn)為林學(xué)專業(yè)，應(yīng)該按一門(mén)綜合課程來(lái)設(shè)置。另外，3S技術(shù)類課程與林學(xué)專業(yè)骨干課程緊密聯(lián)系，在林業(yè)生產(chǎn)中涉及的領(lǐng)域比較多[3]，可見(jiàn)3S技術(shù)中的每個(gè)“S”對(duì)林學(xué)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)均需要學(xué)習(xí)。3S技術(shù)中的3個(gè)“S”，雖然各有自己的專屬功能，但這些功能又緊密聯(lián)系、相互滲透，以一定的方式方法集成在一起，形成新的有機(jī)體，所以應(yīng)該按1門(mén)課程來(lái)設(shè)置，且3個(gè)“S”內(nèi)容缺一不可。

對(duì)于林學(xué)專業(yè)，3S技術(shù)類課程設(shè)置為1門(mén)課程，那么3個(gè)“S”的協(xié)調(diào)則成為關(guān)鍵。3個(gè)“S”是怎么協(xié)調(diào)的，是平等對(duì)待，還是有所側(cè)重。平等對(duì)待，3個(gè)“S”設(shè)置成1門(mén)課程，則表現(xiàn)為課堂教學(xué)上的平等對(duì)待。有所側(cè)重，可歸納為2種情況：一是3個(gè)“S”都存在，從具體課堂教學(xué)方面?zhèn)戎?；二是舍棄其中的一個(gè)“S”，把舍棄的“S”放在其他課程中講述，重點(diǎn)講授其他2個(gè)“S”，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院就屬于這種情況。

三、林學(xué)本科專業(yè)3S技術(shù)類課程設(shè)置的模式

在林學(xué)專業(yè)課程體系中，有很多課程既有聯(lián)系又有區(qū)別。課程聯(lián)系在于均為林學(xué)專業(yè)的相關(guān)知識(shí)和技能，課程區(qū)別在于課程之間的知識(shí)和技能不重復(fù)。由于各農(nóng)林院校教學(xué)體系的構(gòu)建不盡相同，所以3S技術(shù)類課程的設(shè)置模式各異，致使課程名稱和教學(xué)內(nèi)容多樣化。

(一)“森林經(jīng)理學(xué)(含GPS)+林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”模式

“森林經(jīng)理學(xué)”課程是林學(xué)專業(yè)的核心、骨干課程，課程內(nèi)容主要是森林資源區(qū)劃、調(diào)查、分析、評(píng)價(jià)、經(jīng)營(yíng)和管理等。而在森林資源區(qū)劃、調(diào)查等教學(xué)內(nèi)容中要使用GPS工具輔助林場(chǎng)界、林班界的區(qū)劃，固定樣地的定位、查找復(fù)位，進(jìn)行小班調(diào)繪，求面積等。因此，它具備把GPS的知識(shí)融入到“森林經(jīng)理學(xué)”課程中學(xué)習(xí)的條件。另外，雖然GPS的理論知識(shí)比較深?yuàn)W，但基礎(chǔ)知識(shí)比較簡(jiǎn)單；GPS的功能比較單一，只是定位和導(dǎo)航；GPS工具的操作和使用比較簡(jiǎn)單，容易上手，特別是手持類型的工具，因此完全可以把GPS的知識(shí)放入到“森林經(jīng)理學(xué)”課程中進(jìn)行學(xué)習(xí)。剩下RS和GIS的知識(shí)，在林學(xué)專業(yè)中則把課程命名為“林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”比較合理。“林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”課程講述RS、GIS的基礎(chǔ)知識(shí)、原理和技能，遙感圖像解譯，GIS空間分析，專題圖制作等知識(shí)點(diǎn)在林業(yè)上的應(yīng)用，以及RS和GIS集成模式在林業(yè)上的應(yīng)用。

(二)“測(cè)量學(xué)(含GPS)+林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”模式

在林學(xué)專業(yè)中，對(duì)于“測(cè)量學(xué)”課程的開(kāi)設(shè)情況分為3種。一是將“測(cè)量學(xué)”課程設(shè)為專業(yè)基礎(chǔ)課，這種情況居多，如南京林業(yè)大學(xué)；二是將“測(cè)量學(xué)”課程設(shè)為選修課，如東北林業(yè)大學(xué)；三是不設(shè)“測(cè)量學(xué)”課程，如中南林業(yè)科技大學(xué)。

“測(cè)量學(xué)”課程的核心內(nèi)容是研究如何測(cè)定空間點(diǎn)的位置，而GPS的功能主要是定位，定位即是確定地面點(diǎn)的位置和高程。因此，完全可以把GPS的知識(shí)放入到“測(cè)量學(xué)”課程中學(xué)習(xí)。目前可選擇的“測(cè)量學(xué)”教材，絕大多數(shù)包含GPS的章節(jié)，為GPS知識(shí)放入“測(cè)量學(xué)”課程中學(xué)習(xí)提供了條件。同樣，將3S技術(shù)類課程命名為“林業(yè)遙感與地理信息系統(tǒng)”也比較合理。這種模式只適用于開(kāi)設(shè)有“測(cè)量學(xué)”課程的課程體系。

(三)“林業(yè)GIS”模式

GPS的主要功能是獲取位置信息，屬于數(shù)據(jù)采集的一種方式。遙感影像是林業(yè)上常用的一種數(shù)據(jù)源，遙感數(shù)據(jù)的分析、處理和解譯需要遙感技術(shù)RS，所以遙感技術(shù)也屬于一種數(shù)據(jù)采集的方式。GIS由數(shù)據(jù)的采集、處理、輸出3大組成部分，而GPS和RS都可作為數(shù)據(jù)采集的一種方式，所以廣義的GIS就把GPS和RS認(rèn)為是自己數(shù)據(jù)采集的組成部分，因此3S技術(shù)類課程就被設(shè)置為“林業(yè)GIS”課程。雖然這種設(shè)置很少見(jiàn)，但筆者認(rèn)為也是一種合理的命名和設(shè)置模式。“林業(yè)GIS”課程主要講授廣義GIS的數(shù)據(jù)采集、處理、輸出內(nèi)容，而GPS和RS只作為GIS數(shù)據(jù)采集的方式存在，因此教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于GIS。

(四)“林業(yè)3S技術(shù)”模式

“3S技術(shù)”(福建農(nóng)林大學(xué)設(shè)置)、“3S技術(shù)概論”(東北林業(yè)大學(xué))、“3S技術(shù)及其應(yīng)用”(山東農(nóng)業(yè)大學(xué))、“林業(yè)3S技術(shù)”(西北農(nóng)林科技大學(xué))等都是3S技術(shù)類課程常用的名字。這些名字的共性體現(xiàn)在2個(gè)關(guān)鍵詞上，一是3S；二是在林學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)，其突出特色是林業(yè)，所以命名為“林業(yè)3S技術(shù)”比較科學(xué)合理。“林業(yè)3S技術(shù)”課程的重點(diǎn)在于3個(gè)“S”怎么合理安排的問(wèn)題，是平等安排，還是有所側(cè)重。平等安排，表示3個(gè)“S”是平等關(guān)系，包括課時(shí)數(shù)上的平等和知識(shí)內(nèi)容上的平等2種情況。課時(shí)數(shù)上的平等，是指3個(gè)“S”在課時(shí)上的分配一樣，授課教師要按課時(shí)數(shù)合理安排知識(shí)內(nèi)容；知識(shí)內(nèi)容上的平等，是指3個(gè)“S”的知識(shí)深度一致，據(jù)此來(lái)合理安排教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)。3個(gè)“S”都存在，但要有所側(cè)重，可以從增加課時(shí)數(shù)量、提升授課內(nèi)容的知識(shí)深度等方面?zhèn)戎?，也可以根?jù)3個(gè)“S”在林業(yè)中的應(yīng)用、林業(yè)對(duì)3S技術(shù)的具體需求等方面進(jìn)行側(cè)重。

“林業(yè)3S技術(shù)”課程主要學(xué)習(xí)GIS、RS、GPS方面的理論知識(shí)和實(shí)踐技能以及3個(gè)“S”集成的理論知識(shí)和模式在林業(yè)上的應(yīng)用。

四、林學(xué)本科專業(yè)3S技術(shù)類課程的教學(xué)模式

由于農(nóng)林高校3S技術(shù)類課程的命名不同、課程定位不同、課程設(shè)置模式不同、教學(xué)的深度和側(cè)重點(diǎn)不同，所以3S技術(shù)類課程的教學(xué)方式也不同，主要有下面3種教學(xué)方式。①課程理論知識(shí)授課模式，代表高校為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)；②“課程理論+課程實(shí)驗(yàn)”模式，代表高校為東北林業(yè)大學(xué)；③“課程理論+課程實(shí)驗(yàn)+綜合實(shí)習(xí)”模式，代表高校為西南林業(yè)大學(xué)。3S技術(shù)類課程屬于技術(shù)類課程，授課方式應(yīng)該遵循技術(shù)類課程的經(jīng)典講授方式，即“概念—原理—方法—應(yīng)用”的邏輯順序進(jìn)行授課。對(duì)于任何一門(mén)課程，首先講授的都應(yīng)該是基本概念、理論，在清楚基本概念、理論的基礎(chǔ)上，講授技術(shù)方法，然后是技術(shù)方法的應(yīng)用。因此依據(jù)課程的特性，筆者認(rèn)為3S技術(shù)類課程合理的教學(xué)方式為2種：“課程理論+課程實(shí)驗(yàn)”“課程理論+課程實(shí)驗(yàn)+綜合實(shí)習(xí)”模式。

(一)“課程理論+課程實(shí)驗(yàn)”教學(xué)模式

該教學(xué)方式適用于基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程等。它要求學(xué)生掌握基本知識(shí)、理論、技能，學(xué)習(xí)3S技術(shù)在林業(yè)中的各種應(yīng)用。為了保證教學(xué)質(zhì)量，教師在講授理論知識(shí)的同時(shí)，必須進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論知識(shí)。這種教學(xué)方式不僅提高了學(xué)生理論知識(shí)水平，而且使學(xué)生感受到課程的技術(shù)性，使學(xué)生學(xué)會(huì)用專業(yè)工具和軟件解決林業(yè)領(lǐng)域中的各種工程技術(shù)問(wèn)題。

(二)“課程理論+課程實(shí)驗(yàn)+綜合實(shí)習(xí)”教學(xué)模式

該教學(xué)方式適用于核心課程、主干課程等。一般教師將課程分為理論知識(shí)、課程實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)習(xí)3個(gè)部分進(jìn)行授課，在授課過(guò)程中首先要處理好課堂講授的理論知識(shí)和課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)安排，其次要協(xié)調(diào)好課程實(shí)驗(yàn)和課程綜合實(shí)習(xí)的關(guān)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中不僅要掌握基本理論知識(shí)，熟練使用專業(yè)工具和軟件，還要跟蹤3S技術(shù)和林業(yè)相結(jié)合的熱點(diǎn)問(wèn)題、發(fā)展趨勢(shì)等，并運(yùn)用3S技術(shù)去分析解決林業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)問(wèn)題。

總之，在林業(yè)信息化大力推進(jìn)的新階段，以3S技術(shù)為代表的信息技術(shù)在林業(yè)中的地位日益凸顯，給林學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的要求，因此林學(xué)專業(yè)3S技術(shù)類課程的重新定位，已成為林學(xué)專業(yè)改革的重要組成部分。筆者提出的4種課程設(shè)置模式和2種教學(xué)方式的合理組合，已形成了3S技術(shù)類課程在林學(xué)本科專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的存在形式，不同高等院校的林學(xué)本科專業(yè)，可根據(jù)自己教學(xué)計(jì)劃體系的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的課程設(shè)置模式和教學(xué)方式。

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(責(zé)任編輯孫艷玲)