《森林病理學》實踐教學的探索與改革

范龍飛，何 靜，楊成德

（甘肅農業大學 植物保護學院，甘肅 蘭州 730070）

《森林病理學》是森林保護學、林學等專業的重要專業核心課程之一，是一門應用植物病理學的基本概念、原理和方法，研究森林植物病害的分布、危害、癥狀特點、病原、發病和流行規律以及診斷技術和防治措施等的綜合性學科[1]，具有非常強的實踐性和應用性。《森林病理學》實踐教學包括實驗教學和教學實習，其中實驗教學是基礎，是連接理論與實踐的樞紐，是森林保護學理論教學不可缺少的重要組成部分，更是森林保護學人才培養中至關重要的環節[1-3]。 當代《森林病理學》的主要特征是以兼顧國家經濟效益和生態安全為主要研究目標，以寡元單純系統、多元單純系統和多元復雜系統為具體的研究對象，跨越基因、細胞、組織、個體、種群、群落、生態系統到景觀的各個尺度開展全球一體化研究，研究方法則更加側重多學科的交叉技術體系，防控策略也不斷呈現出新的主題和與自然的和諧統一[3]。 特別是自1998 年起我國開始實施天然林保護工程以后，同時伴隨著科學技術的迅速發展，我國林業和森林保護事業對專業人才的需求發生了巨大變化[1-3]，《森林病理學》的知識體系及內涵在全球氣候變化的大背景下也發生了重大的變化[2,3]，因此《森林病理學》實踐教學的內容和方法也應該與時俱進。 在此背景下，《森林病理學》課程組對實踐教學環節進行了初步探索與改革，以提高學生的專業基礎素養、創新思維和解決實際問題的能力。

1 《森林病理學》以往實踐教學環節中存在的問題

目前《森林病理學》的實踐教學方式主要以傳統的實驗課授課方式為主，同時結合一定課時的教學實習。 以甘肅農業大學森林保護專業為例， 該課程作為森林保護專業核心課程包括48學時的理論課堂教學和16 學時的實驗教學以及為期2 周的野外綜合實踐教學，合計64 學時。森林保護學是2018 年我校新成立的專業，因此，目前《森林病理學》實踐教學存在的問題相對較多，主要集中在林業實踐經驗豐富的師資太少，而近年來招生規模與日俱增，師資和學生配比是最主要的問題，理論教學內容過于局限，綜合實踐教學內容開展不太合理等多個方面。 由于《森林病理學》課程教學內容豐富，涉及多個學科、知識面和綜合性較強等特點，也給課程的教學增加了很大的難度。

1.1 理論教學與實踐教學脫節

我校森林保護專業《森林病理學》實踐教學最主要的問題是理論教學教師和實踐教學教師由不同老師教授，而且外專業老師兼任《森林病理學》理論教學所占比例較多，授課過程及內容受專業背景影響較大，這就造成了理論教學和實踐教學嚴重脫節，由于，森林病理學實踐性很強，對于授課教師的專業素養、 實踐經驗要求較高，此外，《森林病理學》部分實驗過程周期長，環節非常多，且具有一定的連續性，如野外標本的采集與鑒定、培養基的制作、病原菌的分離以及純培養物的獲得、病原菌的培養、回接驗證等。 同時，由于受實驗教學時間、實驗條件和平臺等諸多因素的影響，實驗課就只能根據重點內容局限性的就某一些重要環節安排一些驗證性實驗，導致學生難以將理論高效的轉化和應用到實踐，很難達到學以致用的教學目的。

1.2 實驗教學過于傳統和單一

林木病害多數情況下通常是由多種病原物先后侵染造成的異常狀態，而在一些實驗開展過程中只提供提前購買或制作的某一種病原的玻片標本或盒裝標本，學生并沒有親手制作徒手切片，實驗報告的撰寫基本流于形式，病原結構圖的繪制成了素描， 特別是疫情期間的實驗教學，暴露出的問題相對較多，實踐教學考核時，學生答辯過程中的明顯錯誤不能及時點出和糾正，學生很難從實驗和野外實踐教學中鞏固并應用理論課堂所學習知識，此外，驗證性實驗內容太多，并且病原觀察存在寄主不同但是病原物在分類學上重復的現象，驗證性實驗在驗證理論教學內容和實驗技能中發揮著不可替代的作用，它是實驗教學順利開展的基礎。但是如果過多的開設基礎性驗證實驗，很大程度上限制了學生的動手能力、學生的創新性思維以及學生主動思考發現問題并解決問題的能力，這種教學模式是填鴨式教學在實踐教學中的蔓延，學生的專業基礎不能更好的打造和培養， 很難發揮學生的主觀能動性。如病原菌的形態觀察就根據不同發病部位安排了10 個學時，提供玻片標本讓學生自行觀察，線上教學教師提供圖片素材，學生照圖畫圖，實驗課變成了流于形式的“素描”課，長此以往，學生將會喪失學習興趣和動力。

1.3 實踐教學內容設計不合理， 教學效果不理想

《森林病理學》實驗內容85%都是不同部位病害的病原觀察，野外綜合實踐過程中大多數時間也基本是對實驗課堂講授或果園里面受人為干擾較大的經濟林病害進行觀察和病原鑒定，不同部位病害的病原種類雖各有不同，但是整個實驗開展的流程和方法大相徑庭。而且野外實踐教學基地以及實習路線選擇上存在一定的不合理之處，如實踐路線一般都沿公路、河流或者農家果園為主，這些路線大多數都受人為影響和干擾比較大，病害種類相對較少和單一，實踐教學內容也主要以標本采集和制作為主，對于原始森林林木病害發生情況、發病規律、防治措施以及防治效果等了解相對較少，涉及的相關教學內容受客觀條件無法開展要么其他因素影響而單一進行既定的實踐教學內容要么臨時調整教學內容，由于實習人數比較多，實踐教學經驗豐富的老師相對較少，從而導致很多學生走馬觀花完成調查任務，達不到預期的教學效果。

1.4 相關專業基礎知識欠缺， 綜合實踐環節缺失

《森林病理學》是一門實踐性、應用性很強的課程，因此綜合實踐環節在整個教學環節中就顯得舉足輕重，其主要圍繞基礎性驗證實驗和傳統實習內容開展，由于我校森林保護專業是新興起的專業，許多專業基礎課由于專業老師較少或教學學時不足，沒有順利開展，導致與森林保護相關的基礎知識的欠缺， 實踐環節表現尤為突出，比如常見的林木種類不認識，非常典型的森林病害無法識別，有的同學甚至連基本的林業專業術語都是第一次聽說， 整體專業基礎知識薄弱，有些學生對顯微鏡的正確使用方法也不了解，這就是長期以往填鴨式教學帶來的弊端，這就會使一些連續性的綜合實踐內容大多數同學難以獨立或者分組完成。如分組采集標本和鑒定標本過程中， 學生對于寄主識別出現特別明顯的錯誤，甚至有時候喬木和灌木不分，寄主植物識別過分依賴和相信“花伴侶”“形色”等軟件，有時出現草本和灌木名稱錯用的笑話，典型病害的野外識別基本全靠老師，學生鑒別結果有誤也無從得知。 森林病害標本的采集與制作、 病原物的培養和生物學特性研究、林木病害診斷、病原種類鑒定和識別、病原物致病性測定、病害侵染過程和發病規律、 病害綜合防治等一部分綜合實踐內容不完整或者缺失， 從而導致學生所學的知識僅僅停留在教材理論層面， 實踐動手能力和解決實際問題的能力有所欠缺， 極大程度限制了學生對于《森林病理學》知識的掌握和運用，解決林業生產實際問題的能力不足， 就業后很難直接從事森林保護相關工作， 需要培訓實踐學習以后才能勝任[8]。

2 《森林病理學》實踐教學的改革措施

針對以上客觀存在的問題，《森林病理學》課程組通過對課程教學體系、實踐教學環節、實驗教學模式進行了一系列的探索和改革，以期為培養專業知識扎實、實踐動手能力強的森林保護高素質人才培養奠定基礎。

2.1 加強森林保護學師資隊伍的建設

2018 年我校森林保護專業開始本科生招生，由于是新設專業，科班出身專職師資力量非常薄弱，課程體系不完善，部分課程缺乏高質量教材，近年來課程組各位老師摸著石頭過河，同時借鑒和學習兄弟院校的成功經驗，不斷引進雙一流高校森林保護學科研人才，同時定期組織教師去參加培訓和交流學習。由于《森林病理學》是一門綜合性很強且理論和實踐緊密聯系的課程，教學內容主要圍繞生物學、 生態學以及森林病害的種類、發生規律以及綜合治理展開。 在后期加強森林有害生物分類學、森林生態學、植物生理學以及分子生物學等各個方面的人才引進力度，同一個課程組之間實行“教師互評制度”，另外，實行“本科生導師制”，學生們可以根據自己的興趣去選擇導師，為培養更多的森保研究型人才奠定良好基礎。野外實踐教學環節可以邀請對實踐基地和環境條件熟悉的、經驗豐富的一線林業工作者以適當的方式加入，盡快加強森林保護學師資隊伍的建設，完善教師隊伍的組成結構，以適應新時期我們國家生態文明建設理念以及林業可持續的發展戰略[2,3,7,9]。

2.2 重視虛擬仿真教學在《森林病理學》實驗教學中的運用

虛擬仿真實驗教學是依托虛擬現實、 多媒體、人機交互、數據庫、網絡通信等技術，構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象。學生在虛擬環境中開展實驗，達到教學大綱要求的教學目的的教學活動。虛擬仿真實驗在高校雙創教育中的應用有助于拓展實踐教學模式、豐富初創訓練場景、推進前置創業演練，進而增強高校人才培養效能，促進大學生雙創思維、知識和能力的全面提升[5,6]。虛擬仿真實驗教學打破了傳統的實驗教學易受環境因素、時空限制明顯的缺陷，支持前置初創演練。 突破了當前高校教育重理論輕實踐，實踐途徑單一、訓練場景缺失，綜合能力提升不足，當前大學生經驗儲備不足、試錯經濟成本過高等不足之處[6]，相較于傳統的實驗教學手段，虛擬仿真教學在《森林病理學》實驗教學中的成功運用， 使得林木病害致病性驗證的科赫式法則、病害侵染循環、病原物致病性和林木抗病性的測定以及鎖狀聯合形成過程等一些綜合性、抽象性實驗取得更好的教學效果[5]。

2.3 加強森林保護學學科實踐教學基地建設

提高地方企業、事業單位與高校共建產學研一體化森林保護學學科實踐教學基地，以滿足典型病害森林病害標本的采集與制作、病原物的培養和生物學特性研究、林木病害診斷、病原種類鑒定和識別、病原物致病性測定、病害侵染過程和發病規律、病害綜合防治等實踐教學內容的順利開展，也可以分板塊根據教學內容結合當地林分概況建立相應實踐教學基地以滿足《森林病理學》不同實踐類型的進行，同時，優化和完善實踐教學基地的實驗條件和基礎設施。 另一方面，可以加強與地方林業部門開展特色科研合作，以橫向科研項目為基礎和導向，確保基層企業和事業單位經濟利益為核心，同時保障實踐教學的順利開展，實施科研項目驅動教學實踐，優化實踐教學基地管理體系和結構，構建產學研三位一體化新型實踐教學基地[11]，進而提高《森林病理學》課程實踐的教學質量和教學效果，培養學生在林業生產實踐中解決實際問題的能力。

2.4 建立綜合性實驗模式，優化實驗教學內容

適當減少驗證性實驗， 保留部分經典的實驗內容，如“葉部病害、枝干類和根部病害病原形態觀察”，適當增加一下探索性實驗、生產性實驗以及研究性實驗， 如病原菌的致病性和林木抗病性測定、 生物防治的應用以及DNA 和RNA 的提取等分子生物學基礎實驗， 在教學過程中向學生介紹與《森林病理學》技術操作相關的網站和一些外文數據庫，提高學生的學習興趣，不僅拓展了學生的知識面，還能鍛煉和提高了學生的動手能力、數據獲取和分析的能力[2,10]。 在探索性實驗中，教師確定一個相對開放的題目并進行基礎性指導，學生自始至終均是獨立操作、獨立設計，遇到問題學生自己去查資料來分析解決。 如校園內國槐葉部病害的種類都有哪些？ 學生可以以宿舍為單位分組或者獨立開展調查， 然后課堂上大家一起交流調查結果， 老師作出點評并分析造成調查結果不同的主要原因。生產性試驗中，可以組織學生到生產車間進行參觀或者在農藥系老師的指導下在實驗室自己動手制作，在生產中學習，如生防菌原液的制備過程等研究性實驗的開展可以將研究生的課題加入到本科實驗教學中來， 如病原菌DNA、RNA 的提取， 可以讓研究生進行相關實驗的時候在本科生教學平臺展示，教師在一旁講解和指導[2]。實驗模式的改進和實驗內容的優化是 《森林病理學》實踐教學探索與改革的重要組成部分。

3 改革成效

隨著現代林業和生態文明建設迅猛發展的形勢下，培養高層次、復合型、多元化的創新型高素質人才變得愈加重要和緊迫。課程組通過對實驗環節和教學實習的改革，一定程度上改變了學生理論知識掌握扎實， 實踐能力欠缺的現狀，對《森林病理學》進行上述教學改革后，大部分班級學生教學實習積極性很高，學習興趣明顯得到大幅度提升，善于思考、敢于實踐。

3.1 學生對教學改革滿意度的評價

實驗班級B1、B2 和B3 班學生在教學形式、課堂氛圍、解決問題能力和學習效率等四個方面的滿意度均達到78%以上，其中解決問題能力滿意度最高，為85.0%（見表1）。 這說明，學生接受此種教學模式并在學習過程中受益。

表1 學生對教學滿意度的評價

3.2 改革后不同班級成績對比

結果表明，實施實踐教學方式改革后，與對照班級相比，學生期末試卷卷面成績評價，實驗班級三個班年平均成績均有明顯的提升（表2），不及格人數有顯著降低，70-79，80-89 分段人數占比顯著提高（圖1，圖2，圖3），說明實施課程改革后對學生學習的效果有明顯促進作用。

表2 不同班級平均成績統計

圖1 2022-2023 學年度A1 和B1 班成績分布

圖2 2022-2023 學年 A2 和B2 班成績分布

圖3 2022-2023 學年 A3 和B3 班成績分布

通過加強師資隊伍建設、虛擬仿真教學、實踐教學基地建設、 教學內容改革和實驗模式的優化，在實驗教學環節，學生不再局限于實驗室內完成任務式重復操作，而是將室內實驗、生產實踐與課堂理論學習緊密聯系起來， 培養了學生的綜合能力，符合當前背景下林業和森林保護學科對新型人才的需要，初步形成了能夠適應現代林業發展和林業人才培養需求的實踐教學體系，教師團隊的教學能力也得到了進一步提升。 同時，具體實施過程中也發現了一些問題，我們會進一步的探索去優化和改革，不斷完善和改進教學內容和教學方案。