涉農高?！爸腔坜r業”課程教學改革探討

王東平，閆 震，郭 兵，郭佳瑋

（1.河北農業大學經濟管理學院，河北保定 071001；2.河北農業大學機電工程學院，河北保定 071001）

智慧農業是地理信息系統、自動化技術、通信與網絡技術等數字技術與農業生產科學、環境科學等的綜合應用，是農業生產、管理、經營、流通、服務等在數字化層面的表達，發展智慧農業可有效降低成本、提高效率、改善生態環境，是實現鄉村振興的重要手段[1-2]，我國《鄉村振興戰略規劃（2018—2022年）》和《中共中央國務院關于全面推進鄉村振興加快農業農村現代化的意見》提出“要加快農業現代化步伐，實施智慧農業工程”[3-4]。發展智慧農業急需對現代農業有熱情、有實踐操作技能、懂經營會管理、具有交叉知識的應用型人才，人才缺口較大[5]。但是，當前大學生對現代農業、智慧農業、鄉村振興認識不足，涉農工作意愿不強，面對這一現實問題，涉農高校積極開設智慧農業課程，探索培養適應智慧農業發展的應用型人才具有重要意義。

1 科學設計智慧農業課程教學體系

智慧農業課程講授內容涉及農業科學、信息科學和管理科學等多種學科，學科之間跨度大，且需要交叉融合，學習起來難度較大，據此智慧農業課程設計著重于課上創新啟發式教學和課外拓展實踐相結合，課上創新啟發式教學重在夯實學生專業理論知識和培養學生自主學習的能力，課外拓展實踐教學重在提高學生創新能力和實踐技能。在設計知識講授環節時，側重主體重要知識內容的講解，通過典型實驗圖片或實物的展示及專家講談、短視頻等，吸引學生的眼球，激發學生興趣，積極調動學生的積極性和主動性。比如，在講解“北斗導航系統、GIS 和遙感”等主體內容時，給學生展示與這些內容應用相關的短視頻，針對北斗導航系統定位原理等難度較大的內容，適當補充涉及的高中、大學物理及地理知識，彌補學生基礎知識的欠缺，加深學生對課程內容的理解和掌握。在設計實踐課程環節時，組織學生參加老師的科研項目，并通過組織學生開展農產品電商銷售和參加挑戰杯、互聯網+、創新創業訓練項目等競賽活動，激發學生創新能力和實踐能力。

2 環環相扣夯實專業理論知識

鄉村振興離不開現代農業的發展，發展好現代農業離不開智慧農業，因而培養適應智慧農業發展的應用型人才頗為重要。智慧農業是一門專業理論和實踐性較強的課程，使學生深入掌握專業理論知識，應采用不同的教學設計方法。

2.1 以問題提出引導學生入門

一般情況下，課程專業理論教學比較枯燥，好的開頭能夠激發學生對課程的學習興趣。據此，在智慧農業第一次授課時，任課教師理論講授時采用提問式或背景介紹式等方法，激發學生學習的熱情。比如，在講授緒論、北斗導航系統、GIS 和遙感時，通過生動形象的多媒體錄像、三維動畫、短視頻等形式，展示介紹智慧農業的發展背景，包括智慧農業、全球定位系統、地理信息系統和遙感的發展、現狀和特點等，以視、聽等多種直覺感受激發學生對此門課程的學習興趣。又比如，在講授衛星導航定位系統時，任課教師向學生提問“哪個國家最先提出智慧農業或構建地面的定位系統呢？”，引導學生查閱相關報道，了解當前進展，還可以進一步引導學生思考北斗導航與GPS的異同點以及北斗導航系統的優勢。

2.2 以適當重復強化重點內容

為使學生牢固掌握智慧農業專業理論知識，任課教師在智慧農業課程講授過程中，有意識針對相關知識點進行重復，啟發學生用已知知識去認識和理解未知知識，建立知識之間的連貫性，鞏固已學知識。比如，在講授北斗導航系統基本原理時，引導學生用北斗導航系統衛星信號結構圖去理解其基本原理，用基本原理認識測距碼測距的觀測方程等。而且，任課教師在智慧農業課程整個授課過程中，對于重要概念有意識地進行多次重復。例如，在智慧農業課程教授過程中，多次出現北斗導航系統、GIS 等概念，講授北斗導航系統應用時，強調應結合GIS輔助測量。

2.3 以課下思考融合知識體系

智慧農業課程涉及多學科交叉，學科之間跨度大且需要深度融合，因而課堂教授內容和時間安排不能太“滿”，需要給學生留出思考和消化的余地。據此，智慧農業課程在授課即將結束時留出大約10 min 用于一些問題的討論，或者任課教師以作業的形式提出一些問題，供學生在課下進行思考。任課教師提出的問題包括課上所學重點知識、技能方法、講解內容的拓展和延伸等，而且問題會隨著課程的不斷深入而逐步綜合，使學生在不知不覺中養成獨立思考的習慣。如第一次授課時，提出本節課所講的智慧農業的特點和智慧農業的體系等基本需要掌握的知識和方法；第二次授課講授“北斗導航系統的發展及特點”時，提出讓學生思考第三次課的內容“北斗導航系統的原理與誤差源”。

3 多種方法提升學生創新實踐能力

3.1 以現實案例激發學生創新熱情

針對智慧農業是多學科交叉的課程，且應用性很強，是理論教學與科研、生產相結合的體現，學生學好此門課程，既需要夯實的專業理論基礎，也需要深入了解理論知識在現實生產生活中的應用，為提高學生的學習興趣和學習效果，課程講授中實施啟發式教學。例如，在講授智慧農業基礎理論知識應用于現代農業的內容時，將任課教師所做的研究工作——會說話的農機裝備——充實到課程教學中，給學生講授該農機設備的研發解決了果菜雙行起壟種植收獲后平壟工作量大的問題。該農機設備在使用過程中既能將平壟工作量狀態數據和作業數據進行自動采集，還會將數據自動傳入大數據中心，通過該實例的講解，使學生理解了智慧農業在現代農業發展中的作用，理論聯系實際，調動了學生學習和對實際問題探索的熱情。

3.2 以問題討論引導學生分析思考

牢固而深入地掌握重點學習內容，提高學生分析問題、解決問題的能力是智慧農業課程教學中必備的環節，任課教師在智慧農業教學中嘗試了探索求證、討論評價、歸納總結的教學方法。

1）按照“方案比較——可行性分析——解決問題”的思路，任課教師引導學生針對具體問題進行探索求證。例如，講解解決北斗衛星導航測距時的多路徑效應時，老師可以引導學生比較現有的接收機端和衛星端的解決多路徑效應的方法，學生對比兩種解決方法的優缺點，分析它們的可行性和適用性。通過學生討論，選擇最合適的解決方法。如對于需要移動的接收機，可以采用接收機端的多普勒濾波或自適應濾波方法，而對于固定接收機，可以采用衛星端的選擇性跳頻或分集接收方法。在探索求證的過程中，學生不僅可以深入理解北斗衛星導航測距的基本原理，還能夠了解到具體的問題和解決方案，培養出實際問題解決的能力和創新意識。

2）采用定性、定量相結合的方法，通過組織學生討論評價進而總結規律。例如在講授農業物聯網技術章節時，通過查閱資料和數據分析定性方法了解物聯網技術的基本原理和應用場景。采用測量不同類型的傳感器的數據采集精度和采集頻率，以及不同智能控制系統的控制精度和響應速度等指標進行定量深入分析。進而討論總結出不同農業物聯網系統的優缺點，以及如何通過數據分析來實現精準農業和智能農業的目標。還可以討論不同作物和不同地區的農業物聯網應用案例，以及如何根據實際情況選擇最適合的技術方案。通過這種定性和定量相結合的方法，可以幫助學生深入了解智慧農業的技術和應用，以及在農業生產中如何合理地利用物聯網技術提高農業生產效率和質量。

3.3 以自主學習促進學生創新實踐

1）針對“智慧農業”課程和涉農院校學生的特點，采取了專題講座和開放式學習相結合的方法。比如，在講授“智慧農業的發展和最新技術”章節時，播放現代農業產業體系主管內容專題講座，給學生展示智慧農業在現代農業中的應用案例，比如，課程講授中展示了感知農業軟件平臺，該平臺能實時采集、存儲空氣溫度、相對濕度、二氧化碳濃度、土壤溫度、濕度、光照度等設施環境要素指標、數據，進行圖形化、可視化，初步實現棚室等生產遠程控制，同時講解與課程相關的理論和技術。組織學生查閱資料，并引導學生依據所學內容嘗試設計主要技術參數。

2）“智慧農業”屬于實踐應用性較強的課程，在課程教學過程中實踐性非常突出，任課教師引領學生進行實踐應用研發對培養學生的創新能力至關重要。據此，在智慧農業課程教學中，進行了兩種創新：①充分利用實驗室資源，學生可以自由結組，自主選擇相關課程內容，與老師預約實驗時間和所需器材，老師盡可能合理分配實驗教學資源，最大限度滿足學生實驗室操作的意愿；②任課教師借助自己的現代農業科研項目，帶領學生參與智慧農業大數據平臺的研發，比如，設計感知農業軟件平臺，組織學生調研并采集河北省10余個市的大棚區域分布情況，讓學生利用所學知識繪制地圖，顯示各地大棚總數量、總面積、大棚類型、產量等信息，設計生產管理大數據平臺原型系統的主要功能和數據庫。通過這些自主研發式實踐教學，學生的自學能力、創新精神和實踐動手能力均得到提高。

3.4 以靈活考核提升學生綜合素質

考試是檢查學生知識、能力和技能的主要手段。針對智慧農業課程為交叉學科、理論性、實踐性均較強的特點，據此在課程考核時采用了靈活多樣的方法。1）成立考核小組，教師事先精心設計口試題目。比如，口答當前智慧農業采用的最新技術有哪些；點評一個智慧農業應用實例，學生通過隨機抽簽選定所要回答的題目，教師提問、學生回答，這種師生互動的考核方式，既促進了學生對所學知識的靈活運用，也提高了學生的應變能力和表達能力。2）實驗設計、開放式學習和筆試相結合的考核方式。針對智慧農業課程中的不同內容，任課教師將課程考核內容分為采用設計實驗、開放式學習和筆試三類，所占課時比例為3∶3∶4。此種考核方式側重于對學生們綜合素質的考查，靈活性很強，深受學生歡迎。

3.5 以競賽項目提高學生創新能力

為鼓勵學生們深入學習，組織學生創建科技創新小組，指導學生將智慧農業所學內容應用于科技創新，利用學生挑戰杯、互聯網+、創新創業訓練項目等科技創新創業大賽或項目，激發學生的創新意識和創新能力。比如，教師帶領學生去農業園區調研，詳細了解園區所需，針對設施大棚采摘蔬菜果實不方便運輸的現實難題，指導學生查閱資料、設計參數，參加挑戰杯比賽，學生在了解實際所需后，有了明確的創新切入點，積極主動準備參賽，不斷思考和創新，學生動手能力、創新能力和團結協作能力均得到提高。

4 教學改革效果

經過幾年的教學研究與實踐，“智慧農業”課程創新性教學取得了預期的效果。

1）通過采用形象、生動、有趣的教學手段和啟發式、開放性、討論式等多種教學方法的改革，調動了學生學習智慧農業課程的積極性和嘗試解決實際問題的興趣。

2）通過帶領學生進行“智慧農業”課程教學實踐創新，不僅使學生加深了對課程內容的理解和掌握，同時也改變了學生對現代農業和科技創新與農業關聯性不強的錯誤認知，使學生深入了解了智慧農業在當前農業上的應用價值和可行性。

3）自主研發式實踐教學，使學生主動去思考問題，設計實驗方案或實踐項目，實現了課程理論知識學習和實踐應用相結合，學生在探索實踐中與現代農業對接，與社會對接，促進和學生與社會的融合。

4）多種靈活考核方式使學生的理解能力、應變能力、表達能力均得到提高，隨著課程的深入學習，學生體會到了智慧農業在現代農業中的作用，參與農業就業創業是發展現代農業和實現鄉村振興的迫切需要，也是實現自身價值的重要途徑。

5 結語

智慧農業的實質就是利用現代高新技術改造傳統農業，是當前現代農業發展和鄉村振興迫切所需，涉農高校培養懂技術、會管理的智慧農業應用型人才，對助力鄉村振興具有重要意義。本教學改革研究在分析“智慧農業”課程特點的基礎上，通過做好智慧農業課程教學體系、課堂教學設計、采用靈活多樣的教學方法和考核方式，特別是教學與科研創新相結合的課程實踐，夯實了學生的專業基礎，提高了學生的綜合素質，該課程的教學改革順應了高新農業科技和鄉村振興的發展，智慧農業人才培養奠定了基礎，取得了良好的教學效果。