“林業遙感”創新實驗的探索與思考

［摘 要］ 采用調查問卷的方式，主要針對林學專業在讀學生、林學專業近五年畢業生、用人單位和工作人員，以及其他專業領域人員這四類典型群體，對調查問卷進行整理、統計和分析，利用任務驅動和啟發式教學方法進行了“林業遙感”課程的實驗改革，得出以下重要結論：微信公眾號和網頁是最重要的獲取遙感及大數據信息的來源；林學行業用人單位對應聘者在Arcgis軟件操作方面具有很高的要求；在實驗教學的改革中，結合任務驅動的教學方法能激發學生的實驗熱情與成就感；啟發式教學方法能鞏固軟件技能，促進學生學以致用，提升解決實際問題的能力。

［關鍵詞］ 調查問卷；實驗改革；任務驅動教學方法；啟發式教學方法

［基金項目］ 2019年度新疆維吾爾自治區“天池博士計劃”項目（2018282）；2021年度新疆農業大學教研教改項目“《林業遙感》大數據創新創業的實驗探索”（XJJY2022094）

［作者簡介］ 孫 倩（1986—），女，山東平度人，博士，新疆農業大學林學與風景園林學院副教授（通信作者），主要從事遙感技術理論和應用研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）10-0119-04 ［收稿日期］ 2022-12-23

引言

習近平總書記在中國科協第九次全國代表大會上明確指出，實施創新驅動發展戰略，是應對發展環境變化、把握發展自主權、提高核心競爭力的必然選擇［1］。高等學校如何緊跟時代步伐，不斷優化高等教育品質，培養學生的創新精神，促進畢業生競爭能力，成為目前高校教育中所面臨的重要問題之一。

在鄉村振興戰略和新農科的大背景下，農林類高校的教育事業不僅面臨著人才培養的良好機遇，同時須積極應對正面挑戰［2］。社會對林業信息化人才的需求逐步提高，強調人才的應用能力、實踐能力，并且逐步向著需求的多樣化發展。目前，傳統的教學方式逐漸無法滿足社會對林業信息化人才的需求。除了有培養體制、培養經費方面的因素外，理論向大數據處理思維的轉化成為學生綜合培養的瓶頸。很多畢業生在面對復雜多樣的林業遙感大數據，以及靈活的軟件更新情況時，邏輯思維不夠清晰，解決實際問題的能力薄弱，難以滿足社會對林業信息化人才的需求。

從目前林學專業學生的認知角度出發，林業專業學生如何能很好地利用遙感大數據進行林業研究，如何能將林業大數據與林業信息化緊密結合，是目前學生的學習需求，也是目前諸多單位對林業人才的需求。林業可持續發展的思維不僅是林業科技發展的指導原則，而且是林學專業人才培養的根本理論和重要目標。高等農林教育需要林學專業人才在脫貧攻堅、鄉村振興、生態文明建設等方面中擔當重要責任，也肩負著建設美麗中國的重要使命。通過“林業遙感”專業課程優化改革，林業專業學生能更好地利用遙感大數據進行林業信息化操作與研究，這與林業人才培養機制相吻合，并能促進林業人才就業，拓寬結業領域。良好的實驗設計，不僅能充分發揮學生的學習主觀能動性，還可以間接地激發學生思維的創造性［3］，切實地提高學生解決實際問題的能力，從而培養學生的創新能力［4］。

一、“林業遙感”課程大數據應用的調查問卷分析

利用微信平臺，共收回有效調查問卷499份，其中林學專業在校學生163份、林學專業近五年畢業生117份、與林業相關的用人單位和工作人員108份，以及其他專業領域人員（與遙感大數據應用有關的專業，如土地管理、環境等）111份。調研樣本數量均衡，調查群體明確，保障了本次調查具有代表性，研究結論具有良好的普適性［5］。題目設計均針對對應群體具有目標性，目的是充分了解社會、市場對林業和遙感數據應用人才的相關需求，以期有的放矢地培養具有競爭力的林業畢業生。

（一）林學專業在讀學生和近五年畢業生調查問卷的信息統計與分析

新疆農業大學林學專業是學校創建之初即開辦的本科專業之一，2021年入選國家級一流本科專業建設點，是自治區緊缺人才專業，是國家林業和草原局重點學科、自治區重點學科和自治區級實驗教學示范中心支持的專業，是新疆林業行業骨干人才的搖籃。

在林學專業在讀學生中，93.3%的學生表示對遙感大數據類的知識非常感興趣，認為該領域知識較為高端。在林學專業培養方案中，以“林業遙感”課程為依托，陸續開設“3S技術與應用”“現代林業信息技術”等課程，具有良好的連貫性。另外，當代大學生對新興事物有極大的興趣，對信息化平臺、信息化軟件和手段具有較大的學習熱情［6］。學生了解遙感大數據的途徑豐富多樣，隨著信息化的發展，在了解此類知識的途徑中，網頁＞微信公眾號＞期刊＞微博＞其他途徑。鑒于此，為促進學生對遙感大數據的認知，遙感專題網站的推介和遙感大數據相關微信公眾號的推廣具有重要的意義。

林學專業近五年畢業生包括深造學習的碩士生、博士生，公司職員，公務員，專業技術人員等。對絕大多數畢業生而言，遙感大數據知識是重要的技能，對該領域始終有著學習的憧憬和需求。71%的人認為遙感大數據在林業工作中應用廣泛且有效，90%的畢業生在工作中需要利用遙感技術，這充分體現了遙感大數據及其相關的信息化課程培養，對林學畢業生未來的就業具有良好的理論和實踐意義。目前，在社會甚至家庭教育中依然存在對創業缺乏基本信任，以及對大學生創業不支持的情況［7］。

（二）相關單位工作人員和其他專業人員的調查問卷統計分析

遙感大數據的應用具有高度的綜合性，其技術手段已經在社會各領域體現出重要的應用價值［8］。為了更好地了解目前社會、市場對林業和遙感數據應用人才的需求，拓寬林學專業的就業領域，增加從事交叉學科方向學生的就業機會，我們向與林學相關的單位工作人員發放了調查問卷，以期有的放矢地培養具有競爭力的林學畢業生。

74%的工作人員表示，遙感技術和能力在工作中具有非常重要的作用，這直接表達了用人單位對林業人才信息化能力的需求，且70%的單位都要求應聘者具有不同程度的遙感數據處理和應用素質。66%的單位還會在工作中組織工作人員參加遙感數據應用方面的培訓與學習。在“在您專業領域中是否必須掌握遙感技術”這一問題中，選擇“非常需要”和“需要”的人占57%，僅有12.6%的人對遙感大數據及其3S應用不太感興趣。即便是非林學專業，也能夠對遙感知識有廣泛的了解，充分體現了目前遙感技術應用領域非常廣闊，其綜合性、交叉性的特點非常顯著。

（三）調查問卷中軟件需求和技能訴求

本次問卷調查的目標是不僅要掌握目前遙感大數據應用相關人才的訴求，還要有的放矢地做好實驗改革，迎合社會對人才的需求，增加學生的就業競爭力，啟發學生的創新創業思維。隨著計算機技術、遙感技術等學科的快速發展，林業調查、監測等工作從人力密集型逐漸向智慧型轉變［9-10］。林學專業面臨著諸多新的思路和理念，數字林業、智慧林業、精準林業等林業信息化理念逐步成為林業方面的熱點。

在林學專業在讀學生中，71.2%的學生都對Arcgis軟件有著極大的學習熱情，50%的學生選擇了ENVI軟件。在近五年的林學專業畢業生中，87%的人認為Arcgis軟件的技能在工作中非常重要。用人單位認為，應聘人員必須掌握的軟件包括辦公軟件和Arcgis軟件，而對Photoshop和編程軟件的訴求不高。近五年畢業的林學專業學生、用人單位和其他專業領域的人員都認為，熟練使用GPS是非常有必要掌握的技能。近五年的畢業生對病蟲害分布圖的繪制這一主題呼聲很高。在讀林學專業學生對無人機相關內容興致高昂，但用人單位對此并沒有表現出極高的訴求。

二、“林業遙感”創新實驗的探索與實施

（一）實驗主題和教學方法的確定

基于上述問卷結果，明確病蟲害分布圖的繪制、研究區示意圖的制作為創新實驗，利用任務驅動教學模式和啟發式教學相結合的方法，開展實驗教學。

任務驅動教學模式是以任務為中心的探究式教學方法［11］。在具體操作中將總任務分解成若干個具體且操作性強的子任務，激發學生解鎖任務的興趣，使其思維更加靈活，著重培養學生學習的自主性、協作性與研究性。而啟發式教學具有因材施教的重要特點［12］。在實驗設計中，學生在任務的驅動下，掌握解決某些問題的技能。啟發式教學將緊密結合該階段學生的技能，對原有實驗進行拓展，衍生出新的實驗任務，啟發學生舉一反三，使其具備解決實際問題的能力。

（二）實驗改革的實施

充分結合任務驅動和啟發式教學，在病蟲害分布圖的繪制實驗中，采用任務驅動教學模式，將任務分解成單個子任務，分別是病蟲害圖層的構建、病蟲害屬性庫的設計和病蟲害符號系統的制作。鼓勵學生目標明確逐個完成子任務，以主要樹種分布圖的繪制作為啟發實驗，檢驗學生技能的掌握情況。而在研究區示意圖的制作實驗中，則分解為研究區遙感影像數據的獲取、研究區紙質地圖的地理配準、研究區矢量邊界的制作、遙感數據的裁剪子任務，引導學生實踐野外調研采樣點分布圖的繪制。

所有子任務都需要學生逐個攻破、完成，才能為最終的實驗結果奠定好數據基礎。學生須仔細梳理實驗提供的基礎數據，制定每個子任務的操作流程，要求思路嚴謹。例如，在病蟲害分布圖的繪制實驗中，地理坐標、投影坐標的設定，不同病害蟲害照片的查找，屬性數據庫的設計等，每個細節都要有所涉及；在研究區示意圖的制作中，學生須要根據研究區的空間尺度大小，結合理論知識，確定利用哪些衛星平臺數據，思考如何將紙質版的專題地圖轉化為矢量化數據，在ENVI和Arcgis不同的軟件平臺中，如何實現遙感影像數據的裁剪等。圍繞實驗的諸多細節，2～3人為一組，展開組內討論，再進行多組方案對比，各組開始查漏補缺，思維互動，完善整個實驗流程。基于上述的討論學習，有益于實驗工作的推動與順利開展。另外，教師全程旁聽，待實驗方案確定后，可查漏補缺，保障實驗思路及方案的可行性。

在逐個完成子任務的過程中，學生會獲得解決問題的成就感和勝利感，提高學習熱情。同時，在成功完成所有任務后，引出與本次實驗主題關系緊密的課后實驗題目，不僅能鞏固學生的實驗技能，而且能促使學生靈活應用信息化軟件，從而獲得解決問題的能力。

（三）實驗改革后的綜合評價

毋庸置疑，改革后的實驗具有良好的綜合性，對學生提高了理論結合實踐的要求，圍繞實驗目的，學生的自主學習能力得到了加強，逐個攻破子任務，鍛煉了學生的思維能力。而且在實驗中，會出現與預期效果不同的情況，這時需要學生靈活處理，快速檢索可能存在的問題。教師在實驗課程中，起到了重要的引導作用，這就要求教師課前做好授課文案，讓授課語言既有循循善誘的作用，還能激發學生的思考，給學生留有足夠的思考空間。

課后啟發實驗的完成情況，能直接體現此次實驗改革的效果。學生能較為輕松地解決主要樹種分布圖的繪制、野外調研采樣點分布圖，能將大量軟件技能與不同林業遙感軟件銜接得更加緊密，這都充分證明任務驅動教學方法，能激發學生完成任務的熱情與成就感，啟發式教學能充分鞏固學生林業遙感信息化軟件的技能，更好地促進了學生學以致用，提升了學生解決實際問題的能力。

結語

獲取該領域知識的途徑諸多，其中微信公眾號和網頁是最主要的信息來源，而微博不具有顯著優勢。在未來的教學工作中，應考慮充分利用微信平臺轉發微信網頁鏈接，鼓勵林業遙感方向學科組構建微信公眾號，拓寬學生的林業信息化視野。在諸多林業信息化軟件中，Arcgis軟件具有絕對優勢，掌握該軟件的應用技能，可以有效地提高就業、擇業、深造的競爭力。

“林業遙感”課程的實驗教學工作積極迎合林業行業對遙感大數據人才的需求，與林業信息化人才培養的需求緊密結合，在實驗教學的改革中，結合任務驅動和啟發式教學方法，通過病蟲害分布圖的繪制和研究區示意圖的制作兩個改革實驗的教學實踐，不僅激發了學生完成任務的熱情與成就感，還充分鞏固了其林業遙感信息化軟件技能，促進了學生的學以致用，提升了學生解決實際問題的能力。

參考文獻

［1］全國科技創新大會 兩院院士大會 中國科協第九次全國代表大會在京召開［EB/OL］.（2016-05-30）［2022-11-20］.https：//www.gov.cn/xinwen/2016-05/30/content_5078085.htm#1.

［2］程華東，惠志丹.鄉村人才振興視域下農業高校人才培養的困境與出路［J］.中國農業教育，2019，20（6）：34-41.

［3］趙伶俐，楊杰，李平湘，等.面向地理國情專業的微波遙感教學與實習設計［J］.測繪地理信息，2022，47（S1）：34-37.

［4］蘇濤，崔杏園，趙明松.遙感數字圖像處理與分析課程教學改革探究［J］.黑龍江科學，2022，13（9）：93-95.

［5］黃麗靜，呂春輝.基于研究生視角的導師立德樹人職責落實狀況調查：以西部某師范大學為例［J］.太原城市職業技術學院學報，2022（8）：75-79.

［6］路鵬，呂海杰，蔣立軍.基于雙向反射率分布函數的積雪反射率測量開放性創新實驗設計［J］.科教導刊，2022（10）：49-52.

［7］關富佳，李菊花.發揮大學生創新創業訓練計劃項目作用的幾點建議［J］.教育現代化，2020，7（25）：17-20.

［8］蔣艷玲，夏既勝.基于CDIO模式將GEE平臺引入遙感實驗的探討［J］.地理空間信息，2022，20（2）：166-169.

［9］沈文娟.服務于林業應用的“遙感與地理信息系統”課程教學改革初探［J］.黑龍江生態工程職業學院學報，2021，34（4）：136-139.

［10］李增元，陳爾學.中國林業遙感發展歷程［J］.遙感學報，2021，25（1）：292-301.

［11］孔祥生，錢永剛，張安定.Google Earth Engine云平臺下的遙感實驗教學改革與實踐［J］.地理空間信息，2021，19（10）：137-143+151.

［12］傅巧妮，阮仁宗，茅昌平.基于任務驅動的遙感實驗教學模式研究［J］.科教導刊，2021（5）：66-68.

Exploration and Thinking on Innovative Experiment of Forestry Remote Sensing： Taking Xinjiang

Agricultural University as an Example

SUN Qian， CHAI Ting-yan， YAN Ji-lan

（College of Forestry and Landscape Architecture， Xinjiang Agricultural University， Urumqi， Xinjiang 830052， China）

Abstract：In the form of questionnaire， four typical groups of students majoring in forestry， forestry students graduating in recent five years， employers and other professional fields are tested. By using task driven and heuristic teaching methods， the experiment reform of the course “Forestry Remote Sensing” was carried out， and the following important conclusions were drawn： WeChat official account and web page are the most important sources for obtaining remote sensing and big data information; Employers in the forestry industry have high requirements for candidates in Arcgis software operation; In the experiment teaching reform， combining task driven teaching methods can stimulate students’ enthusiasm and sense of achievement in experiments; The heuristic teaching method can consolidate software skills， promote students to apply what they have learned， and improve their ability to solve practical problems.

Key words： questionnaire; experimental reform; task driven teaching method; heuristic teaching method