“3S技術及應用”課程教學改革實證分析

宋利利 郭東煒 張毅川 毛達

[摘 要] 新工科建設的實施對傳統工科人才培養目標和實踐能力培養都提出了更高的要求，本文從課程目標、教學內容、課程結構、教學模式等方面進行了深入的思考，旨在將“3S技術及應用”建設成為一門體現新技術應用、強調實踐教學、提升學生應用能力的創新課程。

[關鍵詞] 新工科;3S技術及應用;課程教學改革

[課題項目] 河南科技學院園藝園林學院教改項目“校企合作機制下城鄉規劃設計類課程教學改革探索”;2020年度河南省新農科研究與改革實踐項目（2020JGLX134）

[作者簡介] 宋利利，河南新鄉人，博士，研究方向為土地利用與景觀生態。

[中圖分類號] G642.3? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）26-0190-02? ? [收稿日期] 2020-02-06

一、新工科建設的背景

2018年，教育部印發的《關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》意味著高校新工科建設開始進入實施階段。河南科技學院作為一所河南省地方本科院校，致力于高水平應用型人才的培養，其中，園藝園林學院的風景園林和城鄉規劃作為兩個工科專業，在新工科建設的時代背景下，面臨著前所未有的機遇和挑戰。隨著社會的發展和技術的不斷創新，3S（GPS、RS、GIS）技術在規劃設計領域的應用日益普及。這就要求風景園林和城鄉規劃的學生對全球定位系統（GPS）、遙感（RS）、地理信息系統（GIS）技術具有很好的實踐應用能力。

二、“3S技術及應用”課程的特點

1.技術要求高，應用性強。“3S技術及應用”課程之所以對技術的掌握要求比較高，是因為在規劃設計領域的前期調查分析中，主要是采用無人機航拍和RTK技術來獲取場地或研究區域的地形和現狀，聯合應用RS和GIS技術，實現對場地和研究區域的全面調查分析。筆者認為，學生不僅要掌握無人機的航拍技術、GPS的室外測繪技術，還要掌握RS的影像處理數據和GIS的數據分析技術，技術性強，實踐環節的教學顯得尤為重要。

2.課程綜合性強，兼顧理論和實踐。課程綜合了測量學、制圖學、遙感學、地理信息系統等相關課程的基礎理論知識。課程的受眾群體為城鄉規劃和風景園林專業的本科生，他們沒有制圖學、遙感學、地理信息系統等相關前期課程的學習基礎，因此，在教學中既要兼顧這些前提課程的基礎理論和基本概念的講授，又要兼顧介紹3S技術在專業中的應用實踐。為此，課程的重點落腳點究竟是在“理論”還是在“應用”上，就需要認真加以權衡。課程內容需要綜合3S技術的基本原理、3S技術相關軟件的操作、3S技術在規劃設計領域中的應用案例分析，其中軟件操作和應用案例分析是重點。

三、課程教學過程中面臨的主要問題

1.課程教學內容多，教學課時少，制約了教學內容的深度和廣度。“3S技術及應用”課程作為城鄉規劃和風景園林專業的一門通用選修課，課程教學為32個學時，其中理論課程16個學時，實驗課程為16個學時。如何在較短的課時內完成教學內容的講授，成為亟待解決的關鍵問題。課程內容結構基本上分成四個部分：地理信息系統及技術、遙感及技術、全球定位系統及應用、綜合實踐應用，而每一部分實際上都對應著一門獨立的課程，既要兼顧理論，又要強化實踐，對于只有32個學時的課程來講，教學內容和深度都受到了很大的限制[1]。

2.學生人數多，機房電腦有限，增加了教師的授課壓力。我校風景園林和城鄉規劃專業的學生加起來有180人左右，單次授課的機房電腦為60臺，導致同樣的教學內容需要安排3次，無形中增加了教師的授課壓力。特別是在實驗課中，學生上機操作練習的時間有限，很多同學并沒有掌握教學內容的重點和軟件操作的步驟，加之課程結束后缺乏練習，教學效果難以保證，教師的教學壓力也很大。

3.教學模式缺乏創新，忽略了與學生的互動。傳統的教學模式以“說教”為主，局限于“傳遞—接受”的教學模式，填鴨式教學限制了學生學習的主動性和創造性。這種教學模式已經不符合新時代的教學需求。加之教學內容更新慢，不能很好地激發學生的學習興趣。另外，項目案例分解、問題預置思考、分組討論環節等很難在有限的課堂教學內開展，教師與學生之間的互動難以展開[2]。

4.缺少科研項目和企業項目的參與，產學研融合度低。對于實踐性和應用性都較強的“3S技術及應用”課程而言，以科研項目和企業項目作為問題導向來加強學生的參與，對于培養符合市場需求的應用型人才至關重要。但目前的授課缺少科研項目和企業項目的參與，教學與生產、科研的融合度還比較低，不考慮市場需求的課堂教學必然是逐漸被淘汰的教學，如何與市場需求接軌，將市場需求的技能滲透到課程教學中，對于課程的改革和創新是一個值得思考的問題。

四、課程教學改革的思考與實踐

1.明確課程教學目標與基本要求。在我校風景園林和城鄉規劃專業的課程設置中，在“3S技術及應用”課程開設之前，已經完成了測量學的學習。通過本課程的學習，將會強化學生對測量學課堂理論知識的理解和把握，提高野外測繪的技術方法，掌握野外控制點的測繪技術;熟悉無人機影像的獲取方法，掌握無人機遙感影像的拼接和處理技術;熟練掌握ArcGIS軟件的基本操作和對各種數據源進行融合和綜合分析應用的方法，特別是掌握GIS數據的采集、加工、分析和應用的“流水線”操作流程。

2.理清知識結構的內在邏輯關系，合理設計教學內容。在課程學時有限的前提下，課程內容設置的一大原則是“少而精、注重實用”。本課程內容分為四個部分：GPS技術、RS技術、GIS技術和綜合案例應用。

（1）GPS技術。該部分的課程教學為4個學時。理論教學內容主要包括GPS的工作原理、RTK的工作原理，特別是GPS與RTK技術的區別與聯系。（2）RS技術。該部分的課程教學設計為6個學時。理論教學部分包括無人機影像的獲取和處理，主要是介紹無人機的概念、分類，以及常用無人機的功能和航拍操作。（3）GIS技術。該部分的課程教學為16個學時，包括ArcGIS軟件的基本操作、專題地圖整飾、空間數據轉換、圖形數據編輯、屬性數據編輯和空間數據處理。（4）3S技術綜合應用案例。該部分的課程教學為6個學時，針對風景園林和城鄉規劃的專業特點，4個綜合應用案例中分別選擇2個案例作為必選案例。

3.構建線上+線下的混合式教育模式。“3S技術及應用”課程涉及很多具體的實踐案例和上機操作，傳統的講授法和示教法顯不出優勢。所以，傳統課堂必須逐漸向在線式、混合式教學模式轉變，將傳統學習方式的優勢與互聯網絡學習的優勢結合起來。整合式學習首先要明確學校—教師—學生的角色，教師是整個教學的組織者，負責線上+線下教學資源建設和實際的教學工作，學校負責網絡課程建設的引導、教師的培訓和學生學習的監督，學生是接受者，既要主動學習，又要被動地接受學校的監督，整個教學模式的動力來源于學生的主動性，而學生主動性的激發源于教學手段的多樣性和教學資源的豐富性。

4.加強校企合作，培養符合市場需求的應用型人才。以高水平應用型人才為培養目標，課程教學內容以實踐教學內容為主，依托行業和企業需求，培養社會認可的規劃設計人才。將企業的實際工程項目納入課程教學內容之中，讓學生了解社會需求，解決實際問題。推行以“職業崗位能力為目標，以項目為載體，以工作過程為導向”的工學創新教學模式，重視應用型人才的培養。

五、結語

對于我校風景園林和城鄉規劃專業而言，在新工科建設的背景下，課程教學方法和課程體系的改革勢在必行。資源共享、校企合作、學科交叉是當今人才培養模式的趨勢性選擇。新工科與傳統工科相比，更注重信息技術、大數據的應用，風景園林和城鄉規劃專業也應該因勢利導，根據自身的特點因材施教，培養學生使用新技術、新方法的能力，解決實踐中的各種問題，是新工科背景下滿足市場需求的應用型人才應當具備的基本素質和能力。

參考文獻

[1]李揚，劉平，王丹丹.新工科背景下的城鄉規劃專業設計課程教學改革研究[J].安徽建筑，2019（2）.

[2]姜群鷗，張學霞.“3S技術在水土保持中的應用”課程教學改革的思考[J].中國林業教育，2015（3）.

Empirical Analysis on the Teaching Reform of 3S Technology and Application Course

SONG Li-li1，GUO Dong-wei2，ZHANG Yi-chuan1，MAO Da1

（1.College of Horticulture and Landscape，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang，Henan 453003，China;

2.Henan Weiyu Surveying，Planning and Design Co.，Ltd.，Zhengzhou，Henan 450000，China）

Abstract：The implementation of Emerging Engineering Education construction puts forward higher requirements for the traditional engineering talent training objectives and practical ability.This paper makes in-depth thinking from the aspects of course objectives，teaching content，course structure，teaching model，etc.，aiming to build 3S Technology and Application course into an innovative course that reflects the application of new technology，emphasizes practice teaching and enhances students' application ability.

Key words：Emerging Engineering Education;3S technology and its application;course teaching reform