张 瑜 王鹏程 滕明君

(华中农业大学园艺林学学院，武汉 430070)

遥感是在航空摄影测量的基础上，随着空间信息技术、计算机技术的迅速发展而形成的一门新兴的综合探测技术。我国是较早将遥感技术应用于林业的国家之一。遥感技术在林业中的应用包括森林资源调查与规划、森林生物物理参数反演、森林病虫害监测、森林火灾监测预报、森林灾害损失评估、森林生态系统碳循环模拟、森林可视化经营等多个方面[1]。随着国家“智慧林业”“数字林业”以及天地一体化信息网络的建设，包括遥感在内的3S技术与林业的结合更加紧密，因此林业行业和林业相关部门对遥感技术人才的需求也更加迫切[2]。在此背景下，为了培养更多与行业发展需求相匹配的人才，2005年华中农业大学园艺林学学院针对本科生开设了“林业遥感”选修课程，至今已形成了较为完整的课程教学体系。

一、生态建设背景下遥感技术在林业建设中的作用

遥感技术是信息技术新的发展方向[3]，也是进行空间数据采集最有效的手段，可快速获取不同时间和空间分辨率的地理空间信息[4]。遥感技术在林业建设中发挥着重要作用。一是改变了林业数据的获取方式。传统的林业数据获取主要是依靠人工调查的方式，要快速高效地获取宏观的林业信息存在一定困难，而遥感技术可借助不同高度的遥感平台，快速获取宏观的林业资源分布信息，为林业相关部门掌握林业资源的总体分布情况并对其进行宏观规划与管理提供支撑。二是遥感技术有助于病虫害与火灾的监测。遥感技术能提供实时的病虫害与火灾监测信息，方便林业部门迅速对病虫害与火灾等作出科学决策与应对措施，尽可能地降低受灾程度，避免不必要的经济损失。三是遥感技术丰富了可获取林业信息的类型。随着遥感技术的发展，利用遥感数据可提取的林业信息越来越丰富，例如利用多光谱遥感数据可计算多种不同的植被指数，还可通过不同类型的遥感数据提取树高、冠幅、蓄积量、生物量等参数。

二、“林业遥感”课程教学存在的问题

(一)课程教材落后于遥感技术的发展

目前，“林业遥感”课程还没有全国统编教材，各高校所选用的教材多为全国高等农林院校“十二五”规划教材，如《林业遥感》《遥感导论》《遥感基础与应用》等。这些教材编写时间较早，内容陈旧，相比于发展迅速的遥感技术，教材中的知识与实际逐渐脱节[5]。

(二)学生对课程的重视程度有待加强

“林业遥感”虽然是一门应用前景广阔的课程，但学生对该课程并没有引起足够的重视。究其原因，首先，课程教学内容涵盖了大量的物理知识，如电磁波原理、摄影测量技术、光学与彩色原理等，部分学生物理知识基础较为薄弱，因此学习该课程有一定难度[6]；其次，在学习遥感类课程之前，林学专业学生对遥感相关知识缺乏总体认识，对于遥感在林业中的应用了解得较少，这也在一定程度上导致学生的学习兴趣不高[5]。

(三)实践教学环节较为薄弱

理论教学环节对遥感技术的应用起着基础的支撑作用，而实践则是培养学生应用遥感技术能力的关键环节。但是，由于实践教学的学时较少，在有限的学时内，实验教学更多地停留在室内图像的处理与分析上，导致学生无法全面掌握理论应用的方法，对一些实验操作的目的和内涵缺乏较为深入的理解。例如，“林业遥感”课程实验部分仅有16课时，分为4次实验。在这有限的4次实验当中，只能安排遥感图像预处理、遥感图像目视解译、遥感图像监督分类与非监督分类等实验内容，而对于同样较为重要的数字图像增强与变换等内容则由于课时原因无法涵盖。

在生态建设背景下，林业空间数据采集、森林资源调查与监测、森林火灾及病虫害监测等都需要遥感技术提供快速、高效、精准的信息，以方便林业资源的现代化管理。林学专业学生能否掌握“林业遥感”课程的关键理论知识与实践技能，关系到林业的发展与未来。基于生态建设背景下林业发展对遥感技术的需求及当前“林业遥感”课程中存在的问题，开展“林业遥感”课程改革显得尤为必要。

三、生态建设背景下“林业遥感”课程教学改革的实践

(一)将遥感技术发展的最新动态融入课程教学内容

“林业遥感”课程理论教学应当与学科发展前沿紧密结合，将最新的发展和应用实例引入课程教学，从不同的角度让学生深入了解最新的遥感技术的发展动态，这样在增加课程趣味性的同时，激发学生的学习兴趣。在课程教学过程中，笔者及时补充了近年来遥感技术的发展情况，例如Planet Labs遥感卫星群、高景1号、吉林1号、珞珈1号等商业卫星的应用现状，植被高光谱遥感技术的兴起与发展，DMSP/LOS遥感夜间灯光数据的应用等。同时，笔者还将新近发生的一些遥感技术应用的典型事例，以小专题的形式向学生进行了介绍。例如，在讲授地物电磁波谱时，加入利用嫦娥4号和玉兔2号光谱探测数据对月幔物质开展研究的最新进展；在电磁波章节引入2019年关于世界上第一张黑洞照片的发布情况等。将最新遥感技术融入课程教学，可以使学生及时了解遥感技术的应用现状，拓展学生的视野，提高学生的就业竞争力。

(二)注重与其他相关课程知识的融合

“林业遥感”课程与林学专业的“数字林业技术”“景观生态学”“森林经理学”等课程具有密切联系，注重与其他相关课程知识的融合，有助于学生更好的将课程知识应用到林业生产的实践中。首先，在课程开始时，笔者向学生介绍了“林业遥感”课程与其他课程的关系，让学生有一个总体认识。其次，在讲授与其他课程有联系的知识点时，要强调该知识点在其他课程中的应用情况。例如，讲授遥感影像处理时，在向学生介绍遥感影像处理方法的同时，也向学生介绍了获取的数据在景观生态学中可为景观格局、景观动态变化以及景观功能分析提供数据支撑，在森林经理学中则能为林业资源的经营管理提供森林资源的空间分布、数量与质量等信息。此外，在实验内容的设计方面，也安排了与其他课程相关的实验，便于学生从具体的操作中学会如何综合运用交叉学科知识。

(三)实施案例教学

案例教学可以保证学生在有限的课时里，快速了解遥感技术在林业中的应用方法和途径，让他们深刻体会遥感技术对于林业的重要性，激发他们开展科学研究的热情。同时在吸收案例信息的同时，也能逐渐强化他们解决实际问题的能力[7]。因此，在课程教学中，笔者围绕森林资源遥感监测、森林结构参数反演、森林灾害遥感监测等设置了遥感技术在林业生产中应用的案例，通过对这些案例的介绍分析，让学生了解我国“一类清查”和“二类清查”等森林资源遥感监测的基本过程和方法、森林结构参数的基本类型和反演方法、主要森林灾害的监测过程等内容，为学生在林业生产实际中应用遥感技术奠定理论基础。

(四)强化实践教学环节

在开展案例教学的同时，还要强化相应的实践环节，以培养学生的实践能力。在实践教学环节，学生可以利用无人机、激光雷达等技术完成相关数据的采集，加深对理论知识的理解，并将相关技术应用于具体的实践中。以森林病虫害为例，在讲授完理论知识后，笔者带领学生到发生森林病虫害的林地开展野外调查，让学生利用遥感技术调查森林病虫害的严重程度，分析森林病虫害发生前后林地光谱的变化特征，并尝试构建相应的森林病虫害监测系统，制定应对策略。通过开展森林病虫害遥感调查的实践教学，学生学会如何获取遥感影像，并能通过对林地的光谱特征的分析快速识别出森林病虫害区域的光谱特征。实践教学环节不仅强化了学生对相关知识点的理解，也为以后的工作奠定基础。

(五)增加文献阅读及汇报教学环节

为了帮助学生快速掌握和消化课程知识，提升学生解决问题的能力[7]，在课程学习初期，笔者给学生布置了文献阅读与汇报的任务，要求学生围绕遥感技术在林业中的应用，从《Remote Sensing of Environment》《Forest Ecology and Management》等林业和遥感行业的权威期刊上，选择最新的学科前沿研究案例，从遥感数据、技术方法、应用结果等方面，对所选文献案例进行阅读分析，在课程结束时，每位学生要对阅读的文献进行汇报展示。在这个过程中，每位学生对自己阅读文献中的林业遥感技术应用的实例都有较为深入的研究，通过汇报，可以加深学生对遥感技术在林业生产中应用范围的了解。

四、生态建设背景下“林业遥感”课程教学改革的成效

(一)提升了学生对专业的认同感

“林业遥感”课程教学改革后，在课程教学内容中增加了遥感技术的最新动态，有效提升了学生的学习热情，学生在课堂上注意力较为集中，在课后也会针对一些相关内容积极与教师讨论。同时，案例教学的实施，有助于学生将课程知识与林业生产的实际应用相结合，使学生能够透过这些教学案例切身体会到林学专业的使命感。近年来，有越来越多的林学专业学生通过该课程的学习，积极参加全国高校GIS技能大赛、高光谱遥感影像智能处理行业应用大赛，并在比赛中获奖。学生逐步对林学专业有了全面深入的认识，专业认同感也在逐步提高。

(二)提升了毕业生的就业率

通过课程教学改革，林学专业学生在掌握了扎实的专业知识的同时，也提升了实践能力，从而增强了考研和就业的竞争力，林学专业毕业生就业率逐年提升。据统计，近3年来，华中农业大学林学专业就业率由2016年的92.2%提高到2018年的97.8%。每年均有一批优秀的学生被保送或考入武汉大学、厦门大学、浙江大学、华东师范大学等高校与科研院所进行研究生阶段的学习与深造。同时，毕业生的就业面也在逐步拓展，呈现出多元化的趋势，包括了空间信息采集与管理、森林灾害智能监测与预警等林学专业相关行业与领域。

资助项目：华中农业大学2019年教学研究与改革项目“成果导向(OBE)理念下林学类专业生态学课程群建设与改革”，项目编号2019116；华中农业大学2019年教学研究与改革项目“深度融合信息技术的林学专业综合实习课程整合实践”，项目编号2019124。