新農科背景下“農業植物病理學”智慧教學的探索與實踐
——以信陽農林學院為例

趙筱岑,王春生,陳利軍

(信陽農林學院 農學院,河南 信陽 464000)

“安吉共識”“北大倉行動”“北京指南”新農科建設的三部曲的奏響,標志著新農科建設已成為新時代農業高校教學改革的重要方向。新農科強調:通過多學科交叉融合發展促進學生全面發展;通過專業教育與通識教育融合促進個人本位發展;通過現代信息技術升級改造傳統農科。新農科建設要求培養大批專業理論扎實、實踐操作嫻熟、具有現代信息技術與傳統農業交叉融合應用能力的新型人才。因此,高校必須轉變傳統農科教學模式以適應現代農業發展方向,為實施鄉村振興戰略提供強有力的人才支撐。

近年來,隨著人工智能、大數據等現代信息技術與教育教學的進一步深度融合與廣泛應用,智慧教學也逐漸成為了新農科建設的重要助力。在中共中央與國務院印發的《中國教育現代化2035》與教育部印發的《教育信息化2.0行動計劃》中,進一步強調了要聚焦新時代對人才培養的新需求,以教育信息化建設為內在驅動力,開展與普及智慧教學,通過推動教育信息化發展,推動教學環境、教育理念以及教學模式的改革與創新,培養適應未來,具備良好專業素養、先進思維模式、優秀實踐能力和核心競爭力的高素質人才。

智慧教學具有三個主要特征,即智慧化的教學環境、現代化的教學理念與個性化的教學方式。與傳統教學相比,智慧教學倡導教師轉變教學理念,從以教師“教”為主轉到以學生“學”為主,利用現代信息技術創設線上教學平臺與豐富的教學情境,通過多樣化的教學方式促進學生個性化學習,激發學生潛能,促進學生的全面發展。目前,智慧教學已逐漸成為高等教育的新業態[1]。

1 農業植物病理學教學的特點

作為植物保護專業本科生的專業必修課程,農業植物病理學在人才培養過程中占據著重要的地位,具有學科交叉性強、理論與實踐結合緊密的特點[2-3]。授課內容主要為糧食作物及經濟作物病害,要求學生掌握病害癥狀、病原物特點、病害循環規律及防治措施。課程涉及到的作物種類多,病害繁雜,知識點零碎。目前,傳統的農業植物病理學教學中仍普遍存在著如下問題:

1.1 教學內容與教學環境無法適應現代農業發展新形勢

目前,遙感衛星、物聯網等先進技術已深度融入農業生產技術中,我國的農業發展也將將逐步實現現代化、智能化。推動農業產業鏈改造升級,實現農業精細化、高效化、綠色化發展離不開高素質的農業科技人才,而傳統的教學內容與教學環境已很難滿足現階段農業發展對人才的需求。

傳統的農業植物病理學理論教學多是以教師講授為主,內容較為固定,缺乏對學科前沿知識、產業發展方向等內容的講解,且線上學習資源少,學生自主探究空間不足,難以提升課外自主拓展學習的主動性。課程實踐教學多為室內觀察標本或參觀、采集校園及周邊農田病害作物,學生接觸農業前沿技術的機會少,對農業的信息化、規模化與機械化方面缺乏深入理解,不利于學生提高實踐能力與創新意識[4]。

1.2 教學模式陳舊,因材施教的個性化教學不足

傳統的農業植物病理學教學模式猶如“大水漫灌”,是教師的單端一致化輸出,缺乏因材施教的個性化教學,大部分學生接收知識較為被動,學習的積極主動性不高。且試卷考核仍是教學效果的主要檢驗方式,學生普遍存在靠死記硬背通過考試的情況,不利于學生將知識內化,也不利于完成預期育人目的[5]。

2 農業植物病理學智慧教學改革實踐

2019年教育部高等教育司吳巖司長提出了“兩性一度”的課程建設標準,即高階性、創新性、挑戰度。所謂“高階性”,就是知識、能力和素質的有機融合,旨在培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維;所謂“創新性”,是課程內容具有前沿性和時代性,教學形式呈現先進性和互動性,學習結果具有探究性和個性化;所謂“挑戰度”,是指課程有一定難度,對教師備課和學生課下有較高要求。

為培養適應現代農業發展兼具豐富專業理論知識與實踐創新能力的高素質、創新型、應用型新農科人才,信陽農林學院農業植物病理學課程組以學生為中心,按照“兩性一度”的課程建設標準從以下幾個方面進行了智慧教學的改革與實踐。其中,以變革傳統的教學模式體現智慧教學的創新性,通過融合現代多媒體信息技術,構建了個性化、智能化、數字化的課堂氛圍,通過校企合作,在教學內容中融入了農業發展前沿知識與技術[6-7];以創建與開放線上學習資源體現高階性,通過任務式、合作探究式等新型教學方法激發學生的學習興趣與潛力,提升課堂效果;挑戰度則體現在以小組探究任務與課堂參與度為基礎的無固定標準的過程考核上,可以有效促進與提升學生主動學習、主動探索的積極性[8]。

2.1 智慧化教學環境的構建

智慧化教學離不開智慧化教學環境,為此,設計、改造、建成了智慧化教室,充分滿足師生與教學資源、信息技術、教學環境的有機結合,為教師創新教學模式、教學方式奠定基礎。智慧教室打破了傳統教室布局,學生可以通過互聯網參與課堂內外的實時互動,教師也可以得到即時反饋,既提高了課堂活躍度、增強了學生的學習參與感,又方便了師生、生生之間的討論與交流。

依托平臺建設農業植物病理學智慧化課程。“大別山智慧農業實驗平臺”,下屬有農業智能機械管理系統、物聯監控系統(溯源)等8個子系統、為農業植物病理學的實踐教學提供了完備的技術與硬件支撐。同時,依托校企共建的“植物保護專業實習實踐教育合作育人示范基地”等,促進師生了解產業發展方向,實施實踐鍛煉、合作創新等,探索產教融合、校企合作育人的新路徑。

組建智慧教學課程資源。將農業植物病理學內容按照“理論學習-技能操作-實踐應用”重新整合,劃分為不同的知識單元,并錄制線上視頻課程。每個教學視頻長度5～10分鐘,基本涵蓋本課程重要知識點,且呈現方式靈活多樣。此外,還為線上課程構建了以知識單元為單位的課件、測試題、課后作業任務、小組討論、病害癥狀圖片、病原菌視頻等拓展資源。同時線下的標本室中整理有信陽及周邊地區常見植物病害臘葉標本2000余份,浸漬標本200余種,病原菌永久玻片300余種。形成了以教材內容為引導、教學視頻為核心、豐富的線上線下學習資源為輔助的學習資源體系,為學生自主探究、協作學習提供有力支持。

2.2 智慧化教學探索與實踐

農業植物病理學的理論性與實踐性均較強,且理論內容需結合實踐操作與應用才能使學生真正理解與內化。傳統教學中存在課堂互動少、學生自主實踐不足、學習的技術操作無法在真實情境中得到應用和遷移、過程性評價數據的采集和整理困難等問題。因此,農業植物病理學課程組教師對教學進行了一系列改革,以提升學生適應現代農業生產的能力。

2.2.1 實施混合式教學,夯實理論基礎 采用以目標為導向、以任務為驅動、以活動為核心、以評價為激勵的線上線下混合式教學模式,綜合運用了講授、演示、探究、討論等教學方法。線上學習環節,包括學習教學視頻、完成在線測試與作業、參與在線討論等;線下學習環節包括重難點輔導答疑、課堂討論、學習任務指導、實踐操作、完成協作學習任務、學習成果展示、小組互評等。學生首先要在教師引導下完成在線學習,帶著問題參與互動、完成知識的理解和內化,然后采用小組研討交流、學習成果展示、學習互評、分享交流等形式完成實踐性學習任務,實現能力的提升。教師可以在線進行任務指導、學習評價和反饋等教學活動。

混合式教學讓學生在線上完成基本知識概念的學習、自主構建知識體系,為課堂互動、實踐和研討提供了更充足的時間。同時,線上線下混合式教學改造了傳統課堂教學模式,實現了先學后教、多學少教,充分體現了“以學生為中心”的教學理念,將以往“大水漫灌”的課堂教學變為“精準滴灌”,給予學生充分的自由度與學習探索空間,不僅有效激發了學生學習的興趣、積極性,提高了參與度,更促進了學生自主學習與高階學習能力的培養,有效地加深了學習體驗、提升了學習質量。

2.2.2 多層面理實結合,提升實踐能力 作為一門學科交叉性與應用性較強的課程,農業植物病理學不僅需要學生具有扎實的專業理論基礎,更要具備與現代農業發展前沿相適應的實踐能力。因此,在課程實驗及實習中,教師將智慧農業發展前沿技術如智能裝備應用、遙感病害監測系統、水肥藥一體化等融入教學內容中,幫助學生了解病理學知識在農業現代化領域的應用與發展。同時,為了加深學生對課程知識在智慧農業中實際應用的直觀感受,在課程實踐中,除帶領學生參觀與實際操作“智慧農業實驗平臺”外,教師們還會帶領學生參觀如水稻自動化育秧工廠、無土栽培工廠、無人果園等智慧化程度較高的農業產業園,通過相關專家及企業技術人員的詳細講解與演示,幫助學生將課堂上的理論知識與生產實際相聯系,調動學生學習和對實際問題探索的熱情。

此外,開放與植物病理學研究相關的實驗室,為學生探究試驗提供場所。鼓勵學生結合理論知識和專業興趣,積極參加病害識別技能比賽、申報大學生創新訓練項目或參與教師的科研項目。通過“教學+科研”聯動機制,形成相互協同效應,不僅讓學生完成了從“要我學”到“我要學”的學習態度轉變,也培養了學生嚴謹、踏實的工作態度,為以后從事相關工作或科學研究奠定了扎實的基礎。

2.2.3 優化課程考核方式,提升學習效果 傳統的課程考核,學生往往考前突擊,考完就忘,難以達到培養學生專業能力素養的目標。為此,課程組教師對大綱進行了修改,降低了卷面成績比例,提高了過程成績比例。過程成績主要由課堂參與度、小組任務、線上資源學習、課外閱讀、課后作業等多個環節構成,更側重于考核學生對知識的理解、綜合應用能力及創新思維能力,充分發揮了學習評價的導向、激勵與檢驗作用。

2.3 智慧化教學的改革成效

通過以上內容的教學改革與實踐,課程組取得了良好的成效。團隊教師積極申報教學及科研成果,獲得2021年度河南省教育廳科技成果一等獎及河南省科學技術進步獎二等獎,申報并獲批校級教改項目2項;2人被評為河南省學術技術帶頭人;組建科技服務團隊并積極進行“三區”人才科技服務,了解地方產業發展趨勢,有效提高了專業教學水平。學生在課程改革后,學習積極性、參與度和學習投入方面都有明顯提高;專業素養、協作能力、表達能力、創新能力等方面有較大提升,近3年獲得了第二屆全國大學生植物保護專業能力大賽團體優秀獎、第八屆河南省“互聯網+”大學生創新創業大賽初創組三等獎等榮譽。同時,學生自主組隊申請并完成“大學生科研訓練項目”十余項,有三十余名學生陸續參與到教師科研項目中并以第一作者發表專業文章十余篇。在課堂教學質量評價信息反饋表中,學生對教師的教學態度、教學內容、教學方法、教學效果等指標的綜合評價分值均在90分以上,優良率達100%。而基于該課程探索的智慧化教學模式也得到了用人單位、同行教師和學生的認可與高度評價。

3 結語

智慧教學作為一種新時代下高等教育的新業態,它尊重學生個體差異,允許學生多向發展,并采用不同的評估標準多方面考核學習效果,改變了傳統教學中學生被動學習的局面,培養學生主動學習的意識與創新創造的精神,同時也促進了教師教學理念與知識儲備的更新。在新農科建設的背景下,智慧教學將不斷融入到人才培養的各個環節中,為培養情系“三農”的創新型、復合型、應用型農林人才發揮重要作用。