實踐創新能力導向下設施園藝工程技術課程教學案例庫建設的思考

張毅，石玉，李捷，趙海亮，侯雷平

（山西農業大學 園藝學院，山西太谷 030801）

1 實踐創新能力培養與案例教學

1.1 實踐創新能力培養的路徑

2020 年9 月，教育部、國家發展改革委、財政部印發《關于加快新時代研究生教育改革發展的意見》，明確提出強化產教融合育人機制，加強專業學位研究生實踐創新能力培養[1]。傳統教學模式偏重于理論講授，忽視實踐操作，學生多處于被動學習狀態，不利于其創新實踐能力的培養[2]。因此，首先要強化應用導向，構建“理實一體”“教、學、做結合”的課程體系，促進學生創新精神和實踐能力的形成。同時，以提高學生綜合素質為目標，加強校內外實踐基地建設，深度推進產教融合、校企合作，營造積極向上的實踐創新氛圍，使學生把所學的專業理論知識轉化為實踐能力。

1.2 案例教學法的內涵

案例教學法是一種以教學案例為基礎的啟發式教學方法[3]。在教學過程中，在授課教師指導下，學生應具備課程基礎知識，依據教學目標和授課內容在教學過程中引入典型案例，引導學生開展研究，在特定的情境中對案例進行綜合分析，分析的重點在于真實事件和情境的分析、思辨[4]，最終目的在于提升學生運用理論知識分析和解決實際問題的能力，同時培養學生溝通能力和團隊協作精神。案例教學法通過課堂上組織學生參與思考和討論，引導學生將理論和現實案例結合[5]。

1.3 案例教學法在學生實踐創新能力培養中的作用

一是教師創設案例，激發學生創新熱情。教師通過案例將真實發生的事情呈現在課堂上，讓學生可以融入情景、通過自己的研究和探索提出解決問題的方法。二是通過學生自主探索，培育其創新思維。案例教學法就是教師在課上給出案例，學生先自己閱讀案例，然后通過小組討論和獨立思考對案例進行剖析和探索；教師對學生提出的問題和解決辦法進行總結和點評，該過程強調師生良性互動[6]。三是學生通過交流討論，能夠提高思辨能力。在思考和分析問題的過程中，學生的獨立思考和交流合作都很重要，通過交流討論，可以讓學生從多個角度分析和思考問題，提升學生的邏輯推導和辨別分析能力。四是有利于教師了解和把握每位學生的學習情況，同樣也有助于學生在不斷思考的過程中對知識進行梳理和消化，為培養學生的實踐創新能力打下堅實基礎。

2 設施園藝工程技術課程開展案例教學的必要性

農業工程與信息技術專業主要為農業設施化、農業信息化、農業機械化等方面的技術研究、開發、應用、推廣等企事業單位和管理部門培養應用型、交叉型、復合型高素質人才[7-8]。設施園藝工程技術是農業工程與信息技術專業設施農業方向的核心課程，也是新農科建設背景下開設的一門多學科交叉的現代農業應用性課程，共32 課時。課程基于案例式、項目式等教學方法，講授和實踐不同結構設施建造施工、設施環境調控以及智慧農業技術在設施園藝中的應用等內容，旨在培養研究生設施園藝工程技術方面的創新和實踐能力，更好地適應鄉村振興和設施農業高質量發展的需要。在課程教學過程中，與理論知識相關聯的實踐實訓案例是培養學生創新思維和動手能力的重要載體，對于農業工程與信息技術專業設施農業技術方向研究生的專業素質和職業能力培養具有重要價值。

設施農業作為最可靠的避災減災、高產高效的農業生產模式，是彌補耕地、淡水、熱量等農業資源短缺的有力措施，是轉變農業發展方式、實現農民持續增收的有效途徑，也是保障食物安全、賦能鄉村振興的重要抓手[9-10]。改革開放以來，我國以設施園藝為主體的設施農業發展迅速。盡管我國設立了設施農業科學與工程本科專業，也設立了設施園藝學碩士和博士點學科，但目前人才培養規模仍然不大[11]，尤其是高層次復合應用型人才培養不能滿足設施農業高質量發展的需求。近年來，農業工程與信息技術專業設施農業方向研究生數量穩中有升，加強專業核心課程改革與建設、提升教學效果勢在必行。

3 設施園藝工程技術課程案例庫建設概況

設施園藝工程技術課程教學案例庫建設在我國尚處于起步階段，可供參考和借鑒的優秀案例較少。同時，設施園藝工程技術課程案例教學的實施還存在一些問題：一是案例選取無規則。雖然教師在授課過程中結合自己的科研和實踐經驗采用了案例教學法，但對整個課程體系來講，案例教學法不完備不系統，存在明顯的吸引力不足問題。無規則的零散案例不利于學生在時間緊張的課程學習中快速總結規律和掌握應用技巧[12]，也不利于學生對案例進行類比分析、總結經驗。二是共享性較差。典型的設施園藝工程案例多依賴教師講授，導致案例的可使用率低，影響范圍較小，這與實踐教學資源開放共享的發展改革趨勢相悖[13]。三是展示形式落后。既有的案例庫建設滯后于設施園藝工程技術的發展，亟須采用各種更新、更高效的方式建設新技術背景下的案例庫，如物聯網、云平臺、大數據等現代信息技術在設施園藝生產中的應用等。

盡管設施園藝工程技術課程案例教學起步較晚，但設施園藝工程技術方面的研究則較為全面系統。在發達國家，設施園藝產業發展高度依賴多種新技術的深度融合，涵蓋了新設施結構、新覆蓋材料、新能源利用、物聯網等設施園藝工程與信息技術，驅動產業向工廠化、數字化、智能化發展，育苗、定植、栽培、灌溉施肥、病蟲害防治以及產品的收獲、分裝等過程已基本實現智能化管理，節約了大量勞動力[14]。我國在設施光熱環境模擬分析、太陽能利用、設施環境綜合調控技術與生產管理配套裝備等方面成果豐富，研制了一批多功能耕作機械，提高了生產效率；開發出針對我國不同區域及不同設施類型的新材料、新裝備和新設施，提升了設施園藝的自動化水平；開發出系列化環境控制系統，實現了對園藝設施環境因子的精準、高效和智能控制[11]。這些設施園藝工程技術不論是理論研究還是生產實踐均已相對成熟，并不斷創新發展，革新速度相對較快，為設施園藝工程技術課程教學案例庫的構建奠定了良好的基礎。

4 設施園藝工程技術課程案例庫建設實踐

4.1 建設目標

通過設施園藝工程技術課程教學案例庫建設以學生為中心，將理論與實踐緊密結合，培養學生發現、分析、解決問題的能力。同時，將設施園藝工程實際案例系統化、規則化分類整理并集成的案例庫建成后，有助于充分發揮案例教學的優勢，提高教師的教學效率與教學質量，增強學生的專業素質與職業素養，為設施農業方向的技術研發、應用、推廣和管理等用人單位培養復合應用型高素質人才。

4.2 建設內容

設施園藝工程技術課程主要包括園藝設施設計建造、環境調控與智慧管理等方面的內容，如表1 所示。在教學過程中，導入家國情懷（實現設施農業強國夢）、溫室節能（墻體蓄熱保溫設計）、工匠精神（環境精準調控）等思政元素，構建師生雙向積極互動的思政教學模式。其中，第一章“緒論”，主要講授國內外設施園藝工程技術的研究現狀與熱點領域；第二章“園藝設施建造施工案例”，主要講授常見園藝設施的種類與結構組成，以及宜機化塑料拱棚、模塊化日光溫室、裝配式連棟玻璃溫室與新型結構園藝設施的建造施工案例；第三章“園藝設施環境調控技術案例”，主要講授園藝設施的保溫、加溫、降溫、補光、CO2施肥、水肥一體化、土壤連作障礙修復等環境調控技術案例；第四章“智慧農業技術在設施園藝中的應用案例”，主要講授設施園藝常用傳感器的種類與特性、設施環境綜合控制系統、基于物聯網大數據和作物生長模型的數字化管理（例如EC、pH 值在線分析和設施作物病蟲害智能識別）等方面的應用案例。

表1 課程教學內容安排

4.3 實施思路

（1）明確教學案例庫建設原則。首先，案例內容要與時俱進。目前，設施園藝工程技術課程已有一些案例，但這些案例大多比較經典，與前沿研究有一定差距，因此需要選擇一些物聯網、大數據應用等方面的案例對案例庫進行更新和補充。其次，案例要盡可能選取身邊的真人真事。真實案例的背景信息能夠讓學生有充分的代入感，讓學生切實感受到是在解決實際問題[15]。

（2）教師組織案例總結。開展案例教學的基本前提是編寫優秀的教學案例。案例建設要根據教學大綱、知識點特征等從科研和工程實踐中進行選取[16]，針對教學重點和難點進行設計，合適的案例作為教學素材能增強教學內容的直觀性以及教學方法的互動性和啟發性；案例設計融入課程思政元素，達到課程講授的知識要求和綜合素養培養的目標。首先案例庫建設要包括以下內容：設施園藝學科前沿介紹，與課程相關的技術介紹，以及具體的工程和科研案例實施。其次在教學過程中，將基本原理和概念的講述結合具體案例，通過討論、報告等方式，增強學生學習興趣，加深學生對知識點的理解；通過對具體案例的發散性、多角度討論，提高學生工程技術能力，培養學生精益求精、愛崗敬業的工匠精神。同時，將設施園藝工程技術知識傳授與愛國主義教育有機結合，培養學生愛國敬業精神，最終達到課程知識目標和思政目標的教學要求。

（3）案例挖掘選擇。教學案例庫的構成有兩部分：即團隊自行開發的教學案例和中國專業學位教學案例中心推廣的案例。教學案例應具有真實性、典型性、創新性、系統性和前沿性等特點。在設施園藝工程技術課程教學案例庫建設時，對每個案例均需進行深入分析挖掘，選擇的案例都是有理論與實踐基礎的案例，并將相關研究成果融入案例中，讓每個案例都有獨特的意義和價值。

5 結語

隨著知識更新和科技創新步伐的加快，設施園藝工程技術課程的教學內容與教學方式發生了巨大變化，因此，案例庫建設也應該與時俱進。在案例庫建設過程中，可充分利用數字媒體技術與虛擬現實技術，這樣既可以節省實踐教學成本，還可以實現傳統教學無法達到的效果。要牢固樹立實踐創新導向，結合農業工程與信息技術專業研究生培養方案的要求，持續完善設施園藝工程技術課程教學案例庫，培養更多的知農愛農新型人才。