吴　英，邓荣艳，赖　炼

(广西大学　林学院，广西　南宁　530004)



案例教学法在《3S技术在林业上的应用》课程教学中的应用

吴英，邓荣艳，赖炼

(广西大学林学院，广西南宁530004)

摘要：对于3S技术在林业上的应用这一应用性和操作性很强的课程来说,案例教学能为学生在理论与实践之间搭起一座桥梁，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。本文从课程的特点出发，结合专业培养目标,围绕教学内容，设计具有教学典型性又能体现其实际操作性和综合应用性特点的教学案例，将案例贯穿到理论和实验教学中，通过案例反映教学的重点、难点，从而提高教学效果和教学质量。

关键词：3S技术；案例教学法；林学专业

案例教学法就是在教师的指导下,根据教学目的和要求,以案例作为基本素材,把学生带入特定的教学情境中进行思考,以此加深学生对基本原理和概念的理解,进而培养并提高学生运用理论知识分析问题和解决问题能力的一种教学方法[1]。《3S技术在林业上的应用》课程是林学专业的一门理论与实践紧密结合的专业基础课程，其理论内容包含了严谨的物理、数学和计算机的基本理论，实践内容包含测树学、森林经理学、森林培育学等林学专业知识，学生缺乏相应的背景知识，普遍感觉课程内容概念抽象，难学、难懂。在有限的课时内通过传统的教学方法进行教学，学生难以理解与掌握相关的理论基础知识，不能很好地把本课程所学的基本知识与专业知识相结合，削弱学生的学习积极性。如何让学生在理解理论知识的同时，将理论知识和专业的实际应用有机结合，学会应用所学的理论知识解决实际应用问题，这就取决于教学方法。广西大学林学专业于2008年开设《3S技术在林业上的应用》，课程组成员经过多年的教学实践总结和林业规划设计调查的实际经验，在教学过程中，紧扣教学内容，选取案例进行教学，通过案例教学将理论知识讲授与实验教学环节很好地衔接，帮助学生理解教学内容，使学生所学的理论知识在实践过程中得以应用，巩固学生的基础知识，激发学生的学习兴趣，提高了课堂效率，取得了较好的教学效果。

一、开展案例教学的必要性

(一)案例教学是遵循课程特点和实现专业培养目标的需要

3S技术是测绘学、遥感学、地图学、地理科学、计算机科学、卫星定位技术与现代通讯技术等的有机集成,是一门综合交叉学科[2]。教学内容包括RS、GIS、GPS的概念、发展状况和趋势以及应用领域,RS基础理论和方法,GIS的基本原理和应用,GPS原理和定位技术,3S集成技术及其在林业中的应用等[3]。林学专业的学生通过本课程的学习，掌握3S技术的基本原理、基本概念、技术方法；了解3S的最新技术、最前沿知识及3S技术在林业和其他领域的应用和发展方向，初步掌握地理信息系统软件和遥感图像处理软件的基本应用和操作，能够运用所学知识解决林业行业应用中的具体问题。

(二)案例教学能够解决传统教学中存在的问题

对于有理论和实验教学的3S技术课程，传统的教学方式通常是理论课和实验课分开，且理论课都先于实验课开课。理论课在教室授课，教师按教学大纲和教材的内容授课，主要以教师讲授为主，学生几乎不能参与其中，只是被动接受，课堂气氛不活跃，很多内容学生不容易理解和接受，感觉课程枯燥。实验课安排到计算机房授课，应用遥感图像处理软件和地理信息系统软件完成相应的练习，学生虽然可以学会软件的基本操作，但他们掌握的只是零碎的、分散的操作技能，学生对3S技术的实际应用与理论知识分离，不能把所学的知识有机地结合起来综合应用。

因此,《3S技术在林业上的应用》课程的教学必须根据林学专业培养目标，紧扣教学内容，选取案例进行教学，提高学生应用所学的知识解决实际问题的能力。

二、案例教学的实施

(一)案例选择

案例是案例教学的核心和基础,案例的选择直接影响教学效果，在进行案例教学之前,应根据教学内容和教学目的精心设计教学案例。案例选择要注意以下几点:

1.系统性。案例应包含遥感、地理信息系统、全球定位系统的基本知识和基本方法，能够体现3个S的各知识点之间的联系，学生可从案例中掌握3S的基本概念和学科的基本结构。

2.基础性。案例的内容要与学生的背景知识相符,通俗易懂，容易被学生理解和接受，不能超过学生接受的能力范围。

3.应用性。“学习3S技术这门课程与林学专业有什么关联?”这是学生经常会提出的问题。案例选择与林业工程项目相结合，与学生所学专业密切相关，使学生在掌握基本知识的同时，学会使用GPS进行信息采集，掌握使用遥感图像处理软件进行专题信息的提取，应用地理信息系统软件进行森林资源信息管理和专题图制作等林业方面的实际应用。

4.典型性。案例的内容能够代表3S技术这门学科在林业上的典型应用，通过案例的教学也能让学生学会和掌握非案例内容的实际应用。

5.综合性。选择的案例涉及的知识点能涵盖该课程的绝大部分知识点，体现出课程体系的集成应用，同时能够将计算机应用基础、测量学、林学专业主干课程等有机结合起来，形成从林业资源信息的调查、数据存储、数据分析到数据应用的一个整体的技术体系，让学生从理论到实践形成一个整体的概念。

森林资源规划设计调查是以国有林场、自然保护区、森林公园等森林经营单位或县级行政区域为调查单位，以小班为调查单元，以摸清森林、林地和林木资源种类、数量、质量与分布，满足森林经营方案、总体设计、林业区划与规划设计需要而进行的森林资源调查[4]，其成果是建立或更新森林资源档案，制定森林采伐限额，进行林业工程规划设计和森林资源管理的基础，也是制定区域国民经济发展规划和林业发展规划，实行森林生态效益补偿和森林资源资产化管理，指导和规范森林科学经营的重要依据[5]。集体经营单位每10年进行1次，国有经营单位每5年1次。这项工作包含了测量学、数据库原理、测树学、森林经理学、森林生态学、森林培育学等林学专业的大部分基础学科和专业学科的课程内容，是林业部门的一项综合性工程项目。随着3S技术的发展，森林资源规划设计调查的外业调查已全面引进遥感技术，不仅能大大地降低劳动强度，而且提高了小班边界定位的准确性。内业的小班图、小班面积计算和所有图件制作均在GIS软件平台完成，最终建立基于GIS平台的“数字林业一张图”。因此3S技术在森林资源规划设计调查中的应用是3S技术在林业上应用的典型例子。

综上所述，笔者根据多年教学与实践工作经验,选择了林业工程项目“森林资源规划设计调查”1个案例为核心,以遥感图像运算及图像目视判读等10个实验项目为主线，反映《3S技术在林业上的应用》课程各章节知识点，案例内容几乎覆盖了《3S技术在林业上应用》应该掌握的基本知识和技能。案例与实验项目及知识点的关系见下表。

表　案例与实验项目及知识点的关联表

(二)案例教学的组织

1.案例素材的收集

近年来《3S技术在林业上应用》的课程组成员作为主持或主要成员，先后完成了广西二十多个单位的2009年森林资源规划设计调查、2012年林地落界和林地保护规划、2014年林地与森林资源变更调查等广西林业规划设计调查和规划工作，为3S技术在林业上的应用积累了宝贵的实际工作经验，也为案例教学收集了丰富的素材。考虑到学生对学校周边的地形、环境比较熟悉，同时方便GPS数据采集。笔者选择了学校所在的西乡塘区2009年森林资源规划设计调查相关资料作为主要案例素材，包括有1∶1万的地形图、外业调查手工图、小班空间数据库、小班属性数据库、基本图、森林分布图、2009的SPOT卫星影像图等，在网上下载了LANDSAT 5.7.8数据和DEM数据，购买了包含学校所在地的2011年、2013年SPOT5、SPOT6数据和校园的无人机图像等。

2.课堂教学组织

传统的教学方法，往往是从概念、基本原理的讲解中开始课堂的教学，令学生在被动接受中完成体系化内容的理解与掌握，而案例教学在一定程度上可以改变这一局面[6]。《3S技术在林业上应用》课程案例教学的课堂组织以“森林资源规划设计调查”案例为核心,以实验项目为主线，通过案例总结出教材中的概念与知识的基本思路展开的。理论课和实验课合在一起在计算机房上课，每人一台计算机，教师讲授理论后让学生当堂练习操作，或者先让学生做练习操作后讲理论课，突破传统课程先理论后实践的教学模式。

首先，以图片、图像、视频等形式向学生讲解森林资源规划设计调查的工作流程和主要成果，工作流程中哪些环节哪些成果是应用到已经学习过的测量学、数据库原理等相关课程解决的，哪些是要用到今后学的测树学、森林经理学、森林培育学等课程知识，哪些需要应用3S技术来完成的,从而引出3S技术在森林资源规划设计调查中需要完成上表所列的10个实验项目内容，导出了遥感、地理信息系统、全球定位系统的概念，让学生明确学习3S技术课程的目的，从而激发学生的学习兴趣。

然后，按照教学大纲的内容结合上表所列的知识点，应用收集的案例素材，按森林资源规划设计调查的工作流程,以实验项目为主线，进行相关章节课程理论内容的教学。例如，森林资源规划设计调查的准备工作首先是购买遥感图像、遥感图像几何校正、遥感图像预处理、工作手工图编制等。购买遥感图像就会涉及到图像的空间分辨率、光谱分辨率等概念,讲授这部分内容时让学生在遥感图像处理软件中打开案例素材中的SPOT5、SPOT6、Landsat7、Landsat8图像,裁剪出包含校园和有林地在内的局部图像,通过“图像运算及图像目视判读”这个实验项目，比较SPOT、Landsat图像，学生就很容易理解图像的空间分辨率、光谱分辨率这两个概念的含义。在进行这个实验项目过程中向学生讲解遥感平台、遥感分类、传感器、地物波谱特征、彩色原理、遥感图像特征、图像运算原理、图像解译标志、图像目视判读方法等遥感的基本知识。又如,森林资源规划设计调查的外业工作完成后,需要建立小班空间数据库,就通过“栅格图的配准”和“图层的建立和矢量化”这两个实验项目来完成，相应的课堂教学内容为空间数据种类，空间数据的采集、编辑和空间处理，建立空间数据库等。

这种从切合实际的典型案例出发，再由案例总结出教材中的概念与知识，将抽象的概念、基本原理具体化，比先从概念、原理的讲解中开始课堂的教学，然后再进行相应的实验这种传统教学方法，学生更容易理解和接受课程的理论内容，大大提高了课堂效率。学生不仅掌握3S基本概念和基本理论知识，而且熟悉遥感、地理信息系统软件的使用和GPS的使用，掌握了3S技术在林业中应用的具体过程和涉及的内容，运用所学知识解决林业行业应用中的具体问题，真正做到理论与实际应用相结合。

三、案例教学的效果

案例教学把课堂的理论教学和实验操作等教学环节有机地结合起来，打破传统课程先理论后实践的教学模式，并在林学2010—2013级的《3S技术在林业上的应用》课程教学中实施，教学效果得到普遍好评，主要表现为：

(一)调动学生学习的积极性和主动性

案例教学将3S的基本理论与真实、具体的林业工程项目相结合进行教学，课程内容与自己的专业密切相关，学生明确今后工作的内容，提前感受3S技术在林业上的应用，也充分认识到3S技术课程在林业中的重要性，学习兴趣大大提高，在学习过程中由“要我学习”变为“我要学习”，真正成为学习的主人。

(二)提高了学生的学习效果

传统方法授课方式以理论教学为主，学生普遍感到理论内容抽象、枯燥，不好理解，因而产生厌学情绪。应用案例教学，理论授课与实验操作安排在计算机房内进行，老师在讲授相关理论知识后让学生当堂上机操作练习，或在学生完成上机操作后再讲解相关的理论知识，让学生通过自己的实验操作去理解、感悟理论知识，将抽象的原理、概念具体化，促进了学生对理论知识的理解，真正做到理论教学与实践环节的紧密结合，提高了学生的学习效果。

(三)学生的实际应用能力得到了提高

在实施案例教学的班级中，林学2010、2011级的学生已经参加了工作，根据用人单位的反馈，从事3S技术的同学基本能熟练应用3S技术解决实际应用问题，有的还成为单位里应用3S技术的技术骨干。目前还在校的林学2012、2013级同学在校期间能熟练应用3S技术完成森林生态学、测树学、森林经理学、森林培育学等相关课程的课程设计，有的同学还参加了由老师主持的2014年县级林地与森林资源变更调查的工作，有的同学利用课余时间到林业设计单位参加相关的3S技术工作，学生的实际应用能力得到了很大的提高。

四、结语

选择合适的案例是实施案例教学的基础和前提条件，它决定着实施效果的优劣[7]。对于《3S技术在林业上应用》课程的案例教学而言，案例的选择要能够及时反映林业的发展需要和现代信息技术的前沿动态,与林业行业需求密切结合,因此案例的内容要根据《3S技术的发展和应用》进行调整或更新。

(责任编辑：夏璐)

参考文献：

[1]周云,辛华，姚新宇.案例教学在“计算机软件技术基础” 课程中的尝试[J].高等教育研究学报,2007,30(8):57-59.

[2]余坤勇，刘健，赖日文，等.《3S技术》课程引进科研成果的教学分析探讨[J].内蒙古农业大学学报(社会科学版)，2009，11(4):131-133.

[3]张晓丽,冯仲科.林学专业3S技术课程体系研究与实践[J].中国林业教育,2007(2):55-58.

[4]周昌祥.我国森林资源规划设计调查的回顾与改进意见[J].林业资源管理,2014(4):1-3.

[5]李玉江，杨东，周文成.森林分类经营和二类调查中存在的问题与建议[J].林业勘查设计,2009,151(3):27-28.

[6]李友根.论基于案例研究的案例教学[J].中国大学教学,2015(3):47-50.

[7]赵秀兰，魏世强，王定勇，等.案例教学法在《污染生态学》教学中的应用[J].西南师范大学学报(自然科学版),2015,40(1):158-161.

Application of Case Teaching Method in Teaching the Course of Application of “3S”Technology in Forestry

WU Ying，DENG Yong-yan，LAI Lian

(Forestry College, Guangxi University, Nanning 530004, China)

Abstract：Known as a module with strong requirements in practicality, applicability and operability, Application of 3S Technology in Forestry requires Case Tutorial Methodology to act as the linking bridge to tie up both theoretical and practical aspects, and further develop the capabilities of students in terms of issue analyzing and problem solving using theoretical knowledge. The following essay will start with the characteristics of the module itself, discuses the objectives and teaching material of training Forestry students, design the typical tutorial case to represent the comprehensive application of its operational characteristics in actual practice, and apply the designed tutorial case into theoretical and practical teaching process. The ultimate goal is to improve teaching effect and tutorial quality through the discussion of key and difficult points in the case.

Key Words：RS；GIS and GPS technology；case teaching method；forestry specialt

基金项目：2014年度广西高等教育教学改革工程重点项目“《3S技术在林业上的应用》课程内容体系构建及案例教学模式的研究与实践”(2014JGZ100)；2014年国家卓越农林人才教育培养计划改革试点项目；2014年广西高等学校优势特色专业建设项目。

收稿日期：2016-01-20修稿日期：2016-02-15

作者简介：吴英(1964-)，女，广西桂平人，副教授，研究方向为林业3S技术及森林资源信息管理。

中图分类号：G642.0

文献标识码：A

文章编号：1671-9719(2016)3-0033-04