林火管理學(xué)信息化教學(xué)改革研究

鄧?yán)^峰 孫守慧 李慧 白雪嬌

摘要：森林火災(zāi)是危害森林資源的重要災(zāi)害因子，在林學(xué)和森林保護(hù)等專業(yè)中開設(shè)林火管理學(xué)課程十分必要。回溯林火管理學(xué)發(fā)展歷程及特點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，提出基于現(xiàn)代高新科學(xué)技術(shù)的林火管理學(xué)信息化教學(xué)改革措施，以期為林火管理學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的提高提供有效的方法。

關(guān)鍵詞：林火管理學(xué);信息化;教學(xué)改革;措施

中圖分類號(hào)： S762.3 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1674-1161（2020）01-0078-03

全球氣候變化加劇導(dǎo)致森林火災(zāi)頻繁發(fā)生，林火嚴(yán)重威脅著我國(guó)匱乏的森林資源，同時(shí)也危害著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。大力加強(qiáng)林火管理學(xué)教育宣傳，是生態(tài)文明建設(shè)的重中之重。

1 林火管理學(xué)教育發(fā)展歷程

我國(guó)林火管理學(xué)教育始于1949年新中國(guó)成立，依托林學(xué)和森林保護(hù)等專業(yè)進(jìn)行傳播，以宣傳和教育群眾為主，但未在高等院校中進(jìn)行獨(dú)立開設(shè)。20世紀(jì)60年代，森林防火專業(yè)逐步發(fā)展起來，成為集干擾生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、森林水文學(xué)和氣象學(xué)等學(xué)科的綜合性新興專業(yè)。林火管理學(xué)作為該專業(yè)核心主干課程，講授內(nèi)容包括林火基本原理、林火預(yù)防預(yù)報(bào)、林火撲救、生物工程防火、森林火災(zāi)調(diào)查與評(píng)估等相關(guān)知識(shí)。林火管理學(xué)課程教育以1987年黑龍江省大興安嶺特大森林火災(zāi)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)得到了極大的發(fā)展，東北林業(yè)大學(xué)、原中南林學(xué)院和西南林學(xué)院相繼開設(shè)了此類專業(yè)，形成了從研究生教育到中專及各種職業(yè)培訓(xùn)的層次格局。進(jìn)入21世紀(jì)，社會(huì)需求的改變對(duì)林火管理專業(yè)人員的理論知識(shí)掌握、專業(yè)技能提升和創(chuàng)新思維培養(yǎng)提出了更高要求，加上受到就業(yè)、效益和專業(yè)設(shè)置調(diào)整等因素影響，林火管理學(xué)課程及此類專業(yè)相繼被取消，使得林火管理學(xué)教育受到了沖擊。目前僅有南京森林公安高等專科學(xué)校、東北林業(yè)大學(xué)（碩士和博士）、中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院（博士）、西南林業(yè)大學(xué)（碩士）有招生，但是均偏重于森林保護(hù)專業(yè)下設(shè)的林火生態(tài)研究方向，我國(guó)林火管理教育體系并不完整。鑒于林火管理學(xué)起步晚、理論基礎(chǔ)弱、人才緊缺，實(shí)踐技術(shù)和管理手段落后等因素，研究如何整合教育資源、改革現(xiàn)有教學(xué)模式具有現(xiàn)實(shí)性和緊迫性意義。

當(dāng)前，5G時(shí)代的到來、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟和人工智能的孕育而生，為信息化教學(xué)的改革提供了可能。通過整合多元化的信息和資源，從傳統(tǒng)平面化單向灌輸式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?yàn)樾屡d立體化全員參與式教學(xué)，創(chuàng)造更為個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)，可為培養(yǎng)專業(yè)綜合技能較強(qiáng)的林火管理優(yōu)秀人才、全面提升我國(guó)林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支持。

2 傳統(tǒng)課程教學(xué)中存在的問題

一是目前我國(guó)林火管理學(xué)課程教材仍多采用中國(guó)林業(yè)出版社2005年出版的《林火生態(tài)與管理》，其所涉及的國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn)大多為2000年以前的，而全球及區(qū)域氣候變化下林火生態(tài)相關(guān)理論和技術(shù)發(fā)展較快，現(xiàn)有教材內(nèi)容陳舊，科學(xué)發(fā)展前沿知識(shí)融入授課內(nèi)容比例較小。二是傳統(tǒng)教學(xué)過程采用灌輸式教學(xué)方式，加上學(xué)時(shí)的限制，授課內(nèi)容單調(diào)、信息量少，學(xué)生對(duì)林火生態(tài)學(xué)基本概念和涉及林學(xué)其他學(xué)科的相關(guān)理論知識(shí)難以理解。三是傳統(tǒng)教學(xué)中缺少實(shí)踐教學(xué)部分，學(xué)生參與積極性較低，對(duì)滅火工具使用和抽象化滅火戰(zhàn)術(shù)的理解僅停留在紙面上，知識(shí)體系構(gòu)建不完整，學(xué)習(xí)體驗(yàn)較差，影響創(chuàng)新型人才能力的培養(yǎng)和提升。

3 信息化教學(xué)改革措施

區(qū)別于傳統(tǒng)課程教學(xué)中學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，信息化教學(xué)可以利用多媒體載體和大數(shù)據(jù)技術(shù)為學(xué)生提供更為多元優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，重新定位教師角色和合理轉(zhuǎn)化師生角色。近年來，林火管理學(xué)研究領(lǐng)域的新概念、方法和理論取得較大突破，學(xué)生需要借助信息化教學(xué)方式來豐富自己的學(xué)習(xí)方案。

3.1 5G時(shí)代線下線上融合教學(xué)模式

移動(dòng)通訊技術(shù)依托超高頻率通訊，數(shù)據(jù)傳輸速度能達(dá)到10 GBits，具有眾多優(yōu)點(diǎn)。目前，第五代移動(dòng)通訊技術(shù)即5G數(shù)據(jù)傳輸速度有望達(dá)到4G技術(shù)的百倍，并廣泛用于互聯(lián)網(wǎng)教育、虛擬現(xiàn)實(shí)VR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR和人工智能等方面，發(fā)展前景良好，預(yù)計(jì)到2020年5G設(shè)備數(shù)量將在我國(guó)普遍。5G帶來的信息傳輸革命擁有高質(zhì)量視頻傳輸和資源互通的特性，為線上教育的發(fā)展提供了有利的載體支持，并打破了地域和時(shí)間的限制。對(duì)于教育工作者而言，降低了成本;對(duì)于學(xué)生而言，隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，充分利用了碎片化的時(shí)間，提高了學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，線下教育最大的優(yōu)勢(shì)在于老師和學(xué)生面對(duì)面直接看到彼此，互動(dòng)感強(qiáng)，可以做出實(shí)時(shí)反應(yīng)，但受制于課程時(shí)長(zhǎng)，存在無(wú)法對(duì)講過的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行回溯和對(duì)每名學(xué)生的疑問一一回答等問題，而線上教育則可以解決這些問題。線上線下融合教學(xué)模式可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生線上主動(dòng)學(xué)習(xí)（捕捉用戶行為軌跡），教師線下重點(diǎn)答疑（捕捉行為布局）。

云端課程隨著5G網(wǎng)絡(luò)的營(yíng)建變得愈加豐富，智慧樹在線教育運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)站完美支持在線跨校授課、學(xué)分認(rèn)證、在線互動(dòng)教育學(xué)堂等，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)負(fù)責(zé)給學(xué)生指導(dǎo)并答疑，教師則將更多的時(shí)間和精力用于因材施教。東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院森林防火專業(yè)團(tuán)隊(duì)開設(shè)的林火生態(tài)與管理課程，包含教學(xué)團(tuán)隊(duì)介紹、課程設(shè)計(jì)、在線教程、互動(dòng)問答等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了在線選課、跨校修學(xué)分、信息化流通及新知識(shí)補(bǔ)充等功能。例如林火與環(huán)境線上課程的教學(xué)過程為：課前學(xué)生根據(jù)教學(xué)計(jì)劃提前訪問課程網(wǎng)站，完成林火與環(huán)境內(nèi)容的在線視頻學(xué)習(xí);課中教師總結(jié)發(fā)布該章在線學(xué)習(xí)情況5 min，針對(duì)學(xué)生普遍存在的問題答疑10 min，針對(duì)林火與環(huán)境問題教師隨機(jī)提問5 min，通過案例引導(dǎo)學(xué)生理解林火與環(huán)境的關(guān)系并通過問題互動(dòng)60 min，最后總結(jié)10 min;課后教師上傳視頻，在論壇發(fā)布總結(jié)材料，并根據(jù)學(xué)生要求進(jìn)行線下面對(duì)面難點(diǎn)及重點(diǎn)答疑，完成線上教育和線下教育的相互融合。

3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)沉浸式教學(xué)模式

基于VR虛擬和AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，探索一種更高級(jí)的教學(xué)途徑，突破線下場(chǎng)所的限制。該模式通過沉浸式虛擬技術(shù)豐富教學(xué)情境的呈現(xiàn)效果，加強(qiáng)交互感知，增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)探索和學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生既是知識(shí)的獲取者，也是知識(shí)的傳播者，而教師作為引路人，與學(xué)生共建知識(shí)體系，為創(chuàng)新型創(chuàng)業(yè)型人才的培養(yǎng)提供新的思路。在林火管理學(xué)課程教學(xué)中，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)創(chuàng)建和模擬一種三維交互的虛擬環(huán)境，再現(xiàn)森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)生可從時(shí)空尺度上了解火對(duì)動(dòng)植物的影響和動(dòng)植物對(duì)火的適應(yīng)等。同時(shí)，學(xué)生在虛擬環(huán)境中可調(diào)動(dòng)視覺、聽覺和觸覺去感受，更有利于激發(fā)想象力和創(chuàng)造性。例如：模擬2013年美國(guó)亞利桑那州森林大火“格拉尼特山高手”消防隊(duì)的英勇事跡，讓學(xué)生“親臨”火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，“切身感受”消防隊(duì)員面臨林火時(shí)所采取的滅火戰(zhàn)術(shù)，加深印象，從而運(yùn)用于實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)中。

3.3 人工智能個(gè)性化學(xué)習(xí)模式

信息化時(shí)代下，以深度學(xué)習(xí)為特征的人工智能填補(bǔ)了學(xué)習(xí)和教學(xué)中的需求缺口，可以提高效率，拓寬線上教育道路，解放教師。“5G+人工智能”未來有可能在線上實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，可以分析每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)有多少人感到困惑，然后通知教師對(duì)學(xué)生制定學(xué)習(xí)計(jì)劃。例如：“火因子對(duì)生物個(gè)體至景觀等各層次影響”的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)各自獨(dú)立又相互交叉，并不是全體學(xué)生都能對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)全面掌握，可以結(jié)合人工智能和教師的優(yōu)勢(shì)，利用人工智能為學(xué)生提供學(xué)習(xí)、測(cè)試、反饋，發(fā)現(xiàn)知識(shí)缺口，完善學(xué)生的知識(shí)系統(tǒng)，達(dá)到最佳的個(gè)性化學(xué)習(xí)結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

信息化教學(xué)未來的發(fā)展，將在5G高速通信方式下出現(xiàn)越來越多的多媒體形式，線上與線下教學(xué)模式融合也將成為趨勢(shì)。林火管理學(xué)課程在信息化教學(xué)改革的發(fā)展趨勢(shì)下，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、模式和實(shí)踐等環(huán)節(jié)進(jìn)行不斷探索和創(chuàng)新，積累經(jīng)驗(yàn)，以培養(yǎng)具有較高綜合素質(zhì)的森林消防人才為主旨，孕育課堂新樣態(tài)，磨練高質(zhì)量師資，引領(lǐng)學(xué)生走向未來。

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Abstract： Forest fire is an important disaster factor that endangers forest resources. It is necessary to set up forest fire management courses in forestry and forest protection. This paper reviewed the historical development process and characteristics of forest fire management， put forward the informatization teaching reform measures of forest fire management based on modern high and new science and technology according to the problems existing in traditional teaching， in order to provide effective methods for the improvement of teaching quality of forest fire management courses.

Key words： forest fire management; informatization; teaching reform; measure