“林业遥感”创新实验的探索与思考

［摘 要］ 采用调查问卷的方式，主要针对林学专业在读学生、林学专业近五年毕业生、用人单位和工作人员，以及其他专业领域人员这四类典型群体，对调查问卷进行整理、统计和分析，利用任务驱动和启发式教学方法进行了“林业遥感”课程的实验改革，得出以下重要结论：微信公众号和网页是最重要的获取遥感及大数据信息的来源；林学行业用人单位对应聘者在Arcgis软件操作方面具有很高的要求；在实验教学的改革中，结合任务驱动的教学方法能激发学生的实验热情与成就感；启发式教学方法能巩固软件技能，促进学生学以致用，提升解决实际问题的能力。

［关键词］ 调查问卷；实验改革；任务驱动教学方法；启发式教学方法

［基金项目］ 2019年度新疆维吾尔自治区“天池博士计划”项目（2018282）；2021年度新疆农业大学教研教改项目“《林业遥感》大数据创新创业的实验探索”（XJJY2022094）

［作者简介］ 孙 倩（1986—），女，山东平度人，博士，新疆农业大学林学与风景园林学院副教授（通信作者），主要从事遥感技术理论和应用研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）10-0119-04 ［收稿日期］ 2022-12-23

引言

习近平总书记在中国科协第九次全国代表大会上明确指出，实施创新驱动发展战略，是应对发展环境变化、把握发展自主权、提高核心竞争力的必然选择［1］。高等学校如何紧跟时代步伐，不断优化高等教育品质，培养学生的创新精神，促进毕业生竞争能力，成为目前高校教育中所面临的重要问题之一。

在乡村振兴战略和新农科的大背景下，农林类高校的教育事业不仅面临着人才培养的良好机遇，同时须积极应对正面挑战［2］。社会对林业信息化人才的需求逐步提高，强调人才的应用能力、实践能力，并且逐步向着需求的多样化发展。目前，传统的教学方式逐渐无法满足社会对林业信息化人才的需求。除了有培养体制、培养经费方面的因素外，理论向大数据处理思维的转化成为学生综合培养的瓶颈。很多毕业生在面对复杂多样的林业遥感大数据，以及灵活的软件更新情况时，逻辑思维不够清晰，解决实际问题的能力薄弱，难以满足社会对林业信息化人才的需求。

从目前林学专业学生的认知角度出发，林业专业学生如何能很好地利用遥感大数据进行林业研究，如何能将林业大数据与林业信息化紧密结合，是目前学生的学习需求，也是目前诸多单位对林业人才的需求。林业可持续发展的思维不仅是林业科技发展的指导原则，而且是林学专业人才培养的根本理论和重要目标。高等农林教育需要林学专业人才在脱贫攻坚、乡村振兴、生态文明建设等方面中担当重要责任，也肩负着建设美丽中国的重要使命。通过“林业遥感”专业课程优化改革，林业专业学生能更好地利用遥感大数据进行林业信息化操作与研究，这与林业人才培养机制相吻合，并能促进林业人才就业，拓宽结业领域。良好的实验设计，不仅能充分发挥学生的学习主观能动性，还可以间接地激发学生思维的创造性［3］，切实地提高学生解决实际问题的能力，从而培养学生的创新能力［4］。

一、“林业遥感”课程大数据应用的调查问卷分析

利用微信平台，共收回有效调查问卷499份，其中林学专业在校学生163份、林学专业近五年毕业生117份、与林业相关的用人单位和工作人员108份，以及其他专业领域人员（与遥感大数据应用有关的专业，如土地管理、环境等）111份。调研样本数量均衡，调查群体明确，保障了本次调查具有代表性，研究结论具有良好的普适性［5］。题目设计均针对对应群体具有目标性，目的是充分了解社会、市场对林业和遥感数据应用人才的相关需求，以期有的放矢地培养具有竞争力的林业毕业生。

（一）林学专业在读学生和近五年毕业生调查问卷的信息统计与分析

新疆农业大学林学专业是学校创建之初即开办的本科专业之一，2021年入选国家级一流本科专业建设点，是自治区紧缺人才专业，是国家林业和草原局重点学科、自治区重点学科和自治区级实验教学示范中心支持的专业，是新疆林业行业骨干人才的摇篮。

在林学专业在读学生中，93.3%的学生表示对遥感大数据类的知识非常感兴趣，认为该领域知识较为高端。在林学专业培养方案中，以“林业遥感”课程为依托，陆续开设“3S技术与应用”“现代林业信息技术”等课程，具有良好的连贯性。另外，当代大学生对新兴事物有极大的兴趣，对信息化平台、信息化软件和手段具有较大的学习热情［6］。学生了解遥感大数据的途径丰富多样，随着信息化的发展，在了解此类知识的途径中，网页＞微信公众号＞期刊＞微博＞其他途径。鉴于此，为促进学生对遥感大数据的认知，遥感专题网站的推介和遥感大数据相关微信公众号的推广具有重要的意义。

林学专业近五年毕业生包括深造学习的硕士生、博士生，公司职员，公务员，专业技术人员等。对绝大多数毕业生而言，遥感大数据知识是重要的技能，对该领域始终有着学习的憧憬和需求。71%的人认为遥感大数据在林业工作中应用广泛且有效，90%的毕业生在工作中需要利用遥感技术，这充分体现了遥感大数据及其相关的信息化课程培养，对林学毕业生未来的就业具有良好的理论和实践意义。目前，在社会甚至家庭教育中依然存在对创业缺乏基本信任，以及对大学生创业不支持的情况［7］。

（二）相关单位工作人员和其他专业人员的调查问卷统计分析

遥感大数据的应用具有高度的综合性，其技术手段已经在社会各领域体现出重要的应用价值［8］。为了更好地了解目前社会、市场对林业和遥感数据应用人才的需求，拓宽林学专业的就业领域，增加从事交叉学科方向学生的就业机会，我们向与林学相关的单位工作人员发放了调查问卷，以期有的放矢地培养具有竞争力的林学毕业生。

74%的工作人员表示，遥感技术和能力在工作中具有非常重要的作用，这直接表达了用人单位对林业人才信息化能力的需求，且70%的单位都要求应聘者具有不同程度的遥感数据处理和应用素质。66%的单位还会在工作中组织工作人员参加遥感数据应用方面的培训与学习。在“在您专业领域中是否必须掌握遥感技术”这一问题中，选择“非常需要”和“需要”的人占57%，仅有12.6%的人对遥感大数据及其3S应用不太感兴趣。即便是非林学专业，也能够对遥感知识有广泛的了解，充分体现了目前遥感技术应用领域非常广阔，其综合性、交叉性的特点非常显著。

（三）调查问卷中软件需求和技能诉求

本次问卷调查的目标是不仅要掌握目前遥感大数据应用相关人才的诉求，还要有的放矢地做好实验改革，迎合社会对人才的需求，增加学生的就业竞争力，启发学生的创新创业思维。随着计算机技术、遥感技术等学科的快速发展，林业调查、监测等工作从人力密集型逐渐向智慧型转变［9-10］。林学专业面临着诸多新的思路和理念，数字林业、智慧林业、精准林业等林业信息化理念逐步成为林业方面的热点。

在林学专业在读学生中，71.2%的学生都对Arcgis软件有着极大的学习热情，50%的学生选择了ENVI软件。在近五年的林学专业毕业生中，87%的人认为Arcgis软件的技能在工作中非常重要。用人单位认为，应聘人员必须掌握的软件包括办公软件和Arcgis软件，而对Photoshop和编程软件的诉求不高。近五年毕业的林学专业学生、用人单位和其他专业领域的人员都认为，熟练使用GPS是非常有必要掌握的技能。近五年的毕业生对病虫害分布图的绘制这一主题呼声很高。在读林学专业学生对无人机相关内容兴致高昂，但用人单位对此并没有表现出极高的诉求。

二、“林业遥感”创新实验的探索与实施

（一）实验主题和教学方法的确定

基于上述问卷结果，明确病虫害分布图的绘制、研究区示意图的制作为创新实验，利用任务驱动教学模式和启发式教学相结合的方法，开展实验教学。

任务驱动教学模式是以任务为中心的探究式教学方法［11］。在具体操作中将总任务分解成若干个具体且操作性强的子任务，激发学生解锁任务的兴趣，使其思维更加灵活，着重培养学生学习的自主性、协作性与研究性。而启发式教学具有因材施教的重要特点［12］。在实验设计中，学生在任务的驱动下，掌握解决某些问题的技能。启发式教学将紧密结合该阶段学生的技能，对原有实验进行拓展，衍生出新的实验任务，启发学生举一反三，使其具备解决实际问题的能力。

（二）实验改革的实施

充分结合任务驱动和启发式教学，在病虫害分布图的绘制实验中，采用任务驱动教学模式，将任务分解成单个子任务，分别是病虫害图层的构建、病虫害属性库的设计和病虫害符号系统的制作。鼓励学生目标明确逐个完成子任务，以主要树种分布图的绘制作为启发实验，检验学生技能的掌握情况。而在研究区示意图的制作实验中，则分解为研究区遥感影像数据的获取、研究区纸质地图的地理配准、研究区矢量边界的制作、遥感数据的裁剪子任务，引导学生实践野外调研采样点分布图的绘制。

所有子任务都需要学生逐个攻破、完成，才能为最终的实验结果奠定好数据基础。学生须仔细梳理实验提供的基础数据，制定每个子任务的操作流程，要求思路严谨。例如，在病虫害分布图的绘制实验中，地理坐标、投影坐标的设定，不同病害虫害照片的查找，属性数据库的设计等，每个细节都要有所涉及；在研究区示意图的制作中，学生须要根据研究区的空间尺度大小，结合理论知识，确定利用哪些卫星平台数据，思考如何将纸质版的专题地图转化为矢量化数据，在ENVI和Arcgis不同的软件平台中，如何实现遥感影像数据的裁剪等。围绕实验的诸多细节，2～3人为一组，展开组内讨论，再进行多组方案对比，各组开始查漏补缺，思维互动，完善整个实验流程。基于上述的讨论学习，有益于实验工作的推动与顺利开展。另外，教师全程旁听，待实验方案确定后，可查漏补缺，保障实验思路及方案的可行性。

在逐个完成子任务的过程中，学生会获得解决问题的成就感和胜利感，提高学习热情。同时，在成功完成所有任务后，引出与本次实验主题关系紧密的课后实验题目，不仅能巩固学生的实验技能，而且能促使学生灵活应用信息化软件，从而获得解决问题的能力。

（三）实验改革后的综合评价

毋庸置疑，改革后的实验具有良好的综合性，对学生提高了理论结合实践的要求，围绕实验目的，学生的自主学习能力得到了加强，逐个攻破子任务，锻炼了学生的思维能力。而且在实验中，会出现与预期效果不同的情况，这时需要学生灵活处理，快速检索可能存在的问题。教师在实验课程中，起到了重要的引导作用，这就要求教师课前做好授课文案，让授课语言既有循循善诱的作用，还能激发学生的思考，给学生留有足够的思考空间。

课后启发实验的完成情况，能直接体现此次实验改革的效果。学生能较为轻松地解决主要树种分布图的绘制、野外调研采样点分布图，能将大量软件技能与不同林业遥感软件衔接得更加紧密，这都充分证明任务驱动教学方法，能激发学生完成任务的热情与成就感，启发式教学能充分巩固学生林业遥感信息化软件的技能，更好地促进了学生学以致用，提升了学生解决实际问题的能力。

结语

获取该领域知识的途径诸多，其中微信公众号和网页是最主要的信息来源，而微博不具有显著优势。在未来的教学工作中，应考虑充分利用微信平台转发微信网页链接，鼓励林业遥感方向学科组构建微信公众号，拓宽学生的林业信息化视野。在诸多林业信息化软件中，Arcgis软件具有绝对优势，掌握该软件的应用技能，可以有效地提高就业、择业、深造的竞争力。

“林业遥感”课程的实验教学工作积极迎合林业行业对遥感大数据人才的需求，与林业信息化人才培养的需求紧密结合，在实验教学的改革中，结合任务驱动和启发式教学方法，通过病虫害分布图的绘制和研究区示意图的制作两个改革实验的教学实践，不仅激发了学生完成任务的热情与成就感，还充分巩固了其林业遥感信息化软件技能，促进了学生的学以致用，提升了学生解决实际问题的能力。

参考文献

［1］全国科技创新大会 两院院士大会 中国科协第九次全国代表大会在京召开［EB/OL］.（2016-05-30）［2022-11-20］.https：//www.gov.cn/xinwen/2016-05/30/content_5078085.htm#1.