基于“智慧+”的作物科學類專業教學改革探索

2024-10-08 00:00:00徐運飛趙敏尹健陳利軍

安徽農學通報 2024年18期

摘要為加快實現作物科學類專業“智慧”建設，本文從人才培養目標定位、專業課程教學體系、產業前沿銜接度、智慧型師資隊伍和智慧態教學模式應用5個方面入手，對該專業教學現狀進行分析。探索作物學科類專業“智慧”改造提升的改革路徑，包括確立智慧作物科學專業人才培養目標，構建智慧作物科學專業課程教學體系，優化產教融合智慧教學條件，打造數字素養專業師資隊伍，以及創新智慧專業教學模式，以打造該專業人才培養模式新特色。

關鍵詞智慧教學；作物科學；數字素養；智慧型師資

中圖分類號G642.0；S-01文獻標識碼A文章編號1007-7731（2024）18-0123-05

DOI號10.16377/j.cnki.issn.1007-7731.2024.18.027

Exploration of teaching reform in Crop Science majors based on “intelligent+”

XU YunfeiZHAO MinYIN JianCHEN Lijun

（Agriculture College， Xinyang Agriculture and Forestry University， Xinyang 464000， China）

Abstract In order to accelerate the “intelligent+” construction of Crop Science majors， the current teaching situation of the majors were analyzed from five aspects： talent training goal positioning， professional course teaching system， industry frontier connection， intelligent teaching staff， and the application of intelligent teaching model. The reform path for the “intelligent+” transformation and improvement of this majors was explored， including establishing the goal of cultivating talents in intelligent crop science， constructing a curriculum and teaching system for intelligent Crop Science majors， optimizing the conditions for integrating industry and education in intelligent teaching， building a team of digital literacy professional teachers， and innovating the teaching model of intelligent majors to create new characteristics in the talent training model of this major.

Keywords intelligent teaching; Crop Science; digital literacy; intelligent teachers

隨著信息技術的迅猛發展，農學作物類專業肩負著培養“一懂兩愛”鄉村振興人才的任務，亟需培養具有扎實專業理論功底、較強實踐能力和雙創能力，能在各涉農行業從事相關的技術推廣與服務、產品開發與應用等工作，特別是持續推進農業現代化建設，促進農業智慧化轉型的高素質應用型人才。楊丹等^[1]研究探索信息技術與農業教育結合，培養創新型、應用型農業人才的新模式，大力推進農林教育，加快專業的優化、升級，增強學科專業設置的前瞻性、適應性和針對性。相關研究專注于將信息技術有效整合到教學實踐中，探討其在不同教育場景下的應用效果并優化技術，以滿足特定的教學需求。例如，潘玲等^[2]探索基于“虛擬教學+雙語教學”的教學方式，提升了草學專業人才培養質量。也有學者探討智慧教學環境下的教學模式創新，例如，徐昭煥等^[3]探討基于SPOC的翻轉課堂在植物保護學教學中的應用；樊志龍等^[4]探究作物栽培學課程混合式教學模式，以提高學生的參與度和學習成效。隨著智慧教學的推廣，人才培養、教師發展等逐漸成為研究的焦點，陳國戶等^[5]對新農科背景下園藝植物育種學智慧教學模式進行探索與實踐；李道亮^[6]研究認為，智能農業階段的農業經營模式是融合互聯網的高度智能化的管理模式。因此，開展作物科學類專業智慧教學，是培養適應農業現代化發展需要的新技能人才的重要措施之一。在農業現代化建設背景下，作物科學類專業人才培養與現代信息技術的深度融合，成為新農科人才培養的要求，而農業產業高質量發展和產業結構調整對人才需求發生了變化。

本研究結合現代信息技術，探索和改革作物科學類專業的人才培養模式，如農學、植物保護以及種子科學與工程等作物科學類農科專業，是部分高校的優勢專業，也是特色辦學的基礎。近年來，各作物科學類專業致力于從“智慧特色”人才培養目標確立、“智慧特征”課程與教學知識體系構建、“智慧基礎”實踐教學體系建設、“智慧底色”師資隊伍打造以及“智慧常態”教學模式探索5個方面進行探索和實踐，構建“五位一體”的“智慧+”作物科學類專業新型人才培養模式，打造該類專業人才培養模式新特色，優化該類專業教學體系。

1 作物學科類專業教學現狀分析

1.1 人才培養目標定位方面

農學、植物保護、種子科學與工程等作物科學類專業，根植地方經濟（以水稻、小麥、中草藥、茶樹和果樹為支柱產業）和社會發展的需求，逐漸形成專業基礎相近、就業崗位群相近的專業群。專業群人才培養目標是以培養理想信念堅定、專業基礎知識扎實、技術技能突出、創新創業能力較強以及懂農業、愛農村和愛農民的全面發展的高素質應用型本科人才為導向。該培養目標定位需要進一步進行優化，對未來農業生產適應性和服務性的培養有待進一步增強，“三農”發展前瞻和農業技術前沿有待進一步整合，以滿足精準農業、大數據農業等智慧特色農業為代表的現代農業發展對人才的需求。

1.2 專業課程教學體系方面

新農科建設背景下，現代信息技術的應用需覆蓋人才培養的各環節和全過程，在專業課程體系上以“智慧”為基礎進行創新、拓展和融合。當前，該類專業的課程結構體系為通識課程、學科基礎課程、專業課程和實踐教學，其課程體系專業化程度較高，學科專業課程占比較大，以信息技術為基礎的智慧類新農科課程有待進一步增加與豐富，課程體系與未來農業發展對學生的要求有待進一步匹配。在教學內容方面，專業課程的知識體系注重學科知識的科學性、系統性和實踐性，以滿足學生掌握專業核心知識體系和能力培養的需要。實踐中，部分課程受教學大綱、教材或實踐條件的限制，課程或學科進展、理論和技術等與教學內容的融合程度有待進一步提升，特別現代信息科學方面的教學內容有待進一步補充，使得課程知識體系先進性有待進一步提升。

1.3 產業前沿銜接度方面

李道亮^[6]對智慧農業發展進行了展望，認為充分應用物聯網、大數據、云計算、移動互聯網和人工智能等信息技術，對各種農業要素進行配置與優化，實現對大田種植等數字化設計、在線化處理、智能化控制、精準化運行、無人化作業和科學化管理等，達到農業生產高產、高效、優質、生態、安全和智能，是智慧農業發展的方向之一。耕作工具、栽培方式和生產模式等是該類專業學生必須掌握的專業技能，也是學生開展相關專業信息化、智慧化研究的基礎。教學中，實踐教學條件投入力度有待進一步加大，實踐設施更新速度有待進一步加快，實踐教學模式有待進一步優化，校外教學資源共享機制有待進一步健全，使得部分實踐教學體系或教學模式與產業前沿技術結合的緊密性有待進一步提升，對新型農業生產工具、規?；畔⒒a方式和智能化管理模式等智慧農業生產模式實踐教學內容有待進一步豐富。

1.4 智慧型師資隊伍方面

部分高校作物科學類專業辦學時間較長，師資力量雄厚，教學結構優良。實踐中，部分教師存在教學理念有待進一步更新、教學研究投入需進一步加強以及教學方法有待進一步更新等情況。隨著該類專業的提升改造和信息智慧技術的進一步融入，在數字化教育轉型背景下，現有專業師資隊伍的“智慧”教學功底有待進一步鞏固。

1.5 智慧態教學模式應用方面

教學模式的改革與創新一直是課程教學改革的重難點。于洪濤^[7]研究認為，隨著網絡技術、信息技術等的發展及其與教育教學的深度融合，依托智慧學習環境，運用信息技術創新課堂教學，充分發揮線上線下教學的優勢，促進課程要素有效融合，構建智慧教學模式，成為現階段教學模式和教學手段改革的重點內容。該類專業持續加大智慧教學環境建設，推進現代信息技術與課堂教學的深度融合，支持和引導教師更新教學理念，開展智慧教學模式的創新與應用。教學實踐中，教師對現代智慧教學模式的應用力度有待進一步加大，對信息技術的應用形式有待進一步豐富，在利用教學平臺上傳教學課件、開展簽到和直播授課等教學活動的基礎上，有待進一步構建以學生為中心的智慧教學模式。

2 作物學科類專業“智慧”改造提升的改革路徑探索

2.1 確立智慧作物科學人才培養目標

農學、植物保護、種子科學與工程等作物科學類專業的人才培養，應在打牢專業基礎理論、掌握學科核心知識和專業技能的基礎上，瞄準未來農業發展特點，結合新型農業生產發展，進一步完善培養目標，把“智慧”專業素養需求融入人才培養目標，凸顯“三農”發展前瞻和農業技術前沿。朱永新等^[8]研究認為，需要在新一代信息技術和本科高等學校教育教學深度融合的基礎上進行創新，形成智慧教學新形態，推動以智慧教學為重心的育人模式創新性探索，構建個性化、多樣化和終身化的智慧教學新生態。教研團隊智慧農業專業獲批新增備案本科專業，以作物學和信息學為支撐學科，培養具備扎實的作物學基礎知識和智慧農業基本理論知識，能將現代信息技術、生物技術等與農學進行有機融合，熟練掌握智能化農業生產的方法和技能，能勝任現代農業及相關領域的技術服務、產業規劃等工作的高素質應用型人才。下一步將以智慧農業專業的建設為引領，帶動其他作物科學類專業的智慧特色人才培養目標的進一步完善。

2.2 構建智慧作物科學專業課程教學體系

楊帆等^[9]研究認為，現代信息技術加快推動人才培養模式以及教學方法的改革，構建包含智能學習和交互式學習的新型教育體系。按照以智慧為特色的專業人才培養目標定位，作物科學類各專業新版人才培養方案的課程體系，在原有的通識課程、學科基礎課程、專業課程和實踐教學4個結構類型的基礎上，增加智慧農業特色課程板塊，各專業均把智慧農業課程作為核心課程之一，并開設信息農業技術、智能農業裝備、農業物聯網和精準農業等現代農業技術類必修課程；增設無人機概論、大數據技術導論、生物信息學概論、植物生物技術導論和新媒體營銷等選修課程。

魯娜等^[10]研究認為，基于新農科理念，農學實踐教學平臺的建設需要，以現代農業發展需求為導向，全面整合生態、環保和可持續發展的理念，注重跨學科整合和創新驅動。結合人才培養方案修訂，各相關專業核心課程以現代信息技術為基礎，改進現有專業課程內容知識體系，增加完善現代智慧技術在該專業的進展等內容。更新實踐教學內容，增設相關的實驗和實習內容，形成包含各種智慧技術（如人工智能、智能農機、物聯網和植物工廠等）應用場景的實踐教學體系。通過課程體系的構建和專業課內容知識體系的改進，形成了以智慧為特征的新型作物科學類專業課程體系和教學體系。

2.3 優化產教融合智慧教學條件

林海等^[11]對產教融合共同體育人模式進行構建與實踐，提高了人才培養質量?；诋a教融合，根據作物科學類專業技術前沿和農業產業新進展，打破各專業實踐教學與產業前沿技術的壁壘，建設校外實踐教學基地和校內實踐教學平臺，完善以智慧為基礎的專業實踐教學條件。各專業與“高精尖”農業科研院所和農資企業共建包含智慧農業等新農科元素的校外實踐教學基地，構建產教融合育人機制。相關專業先后與河南省農業科學院植物保護研究所等單位建立卓越農林人才教育合作育人示范基地等3處省級校外實踐基地，基地具備智能育秧中心、“四情”測報系統等智慧類實踐教學條件，每年通過各專業課程實習、綜合實訓和畢業論文（設計）等實踐教學環節，完成超過100人次的實踐教學任務。校企合作共建航空產業學院，依托其農用無人機研發、生產銷售、技術培訓和飛防服務等技術資源優勢，進一步培養符合新農科及現代農業需求的高素質應用型人才，持續提升教育服務區域經濟社會發展的能力。

依據產業發展要求，不斷強化校內實踐教學條件建設。目前，地方高校建設項目“大別山智慧農業實驗平臺”已建成并投入使用，該平臺基于農業大數據監測系統，實時采集農作物生長的各項數據，進行作物種植全過程管理和病蟲害監測預警，并通過無線通信技術實現數據的傳輸及智慧管理；各專業虛擬仿真實驗平臺也在持續建設，目前建有省級本科高校虛擬仿真實驗教學項目3項；運行多年的航空植保模擬實驗室也為該類專業學生無人機操控技能的培養提供了條件，部分學生借助無人機應用技能，在創新創業方面取得突出的成績。

2.4 打造數字素養專業師資隊伍

楊帆等^[9]研究認為，要引導教師更新教學理念，提升數字素養，把數字化、信息化和智能化技術融入教學手段、教學方法的創新與實踐中，推動教學模式向智慧化轉型。通過打造以智慧為底色的專業師資隊伍，提高該類專業智慧優勢人才的培養質量。近年來，相關專業先后組織教師220人次參加智慧教學技能提升培訓。不僅關注教育數字化背景下教師信息技術與課程教學深度融合應用能力的提升，如線上線下融合式的教學設計、教學方法和教學評價等，更注重教師數字素養的提升，促進教師將各類教學技術、教學平臺靈活應用于教學實踐中，并在教學過程中總結凝練、創新提升，優化教學模式。同時，各相關專業鼓勵教師通過現代信息技術，不斷補充相關農業專業新知識、新技術、新理論和新動態，主持或參與“智慧”建設相關創新性服務或研究項目，到智慧型企事業單位掛職鍛煉等。通過從專業知識、實踐能力和教學技能等方面數字素養的提升，提高教育教學質量。

2.5 創新智慧專業教學模式

李慶鈞^[12]對以學生為中心的教學理念進行深入探討，認為教師在教學過程中，從課程目標、教學資源運用、教學設計、課堂組織和教學評價等方面，把該理念貫穿教學全過程，借助現代信息技術和教學平臺，構建智慧教學模式。近年來，該類專業各課程在教學實施過程中，加大對線上教學、混合式教學的實踐、探索與推廣，普及新技術條件下的混合式、合作式、體驗式和探究式等教學模式，基于智慧教學環境和條件，打造生動直觀形象的新型智慧課堂和智慧教學模式。目前，各專業90%以上的課程建有線上教學資源，全部核心課程建有課程教學資源庫、試題庫，并采用BOPPPS、對分課堂、PBL和五星教學法等教學方法，借助各種現代信息技術或教學平臺完成教學活動，通過線上和線下多種途徑收集學生學習習慣、線上資源學習、專項學習和學習效果等方面的反饋，構成平時成績（圖1），實現過程化、智慧化考核。智慧態教學模式成為該類專業人才培養的常態化教學模式。

張艷玲等^[13]通過超星“一平三端”智慧教學系統，打造了藥用植物學課程線上線下混合式教學模式。線上，學生主要完成提出問題、學習與思考、在線測試、參與討論、主題任務和作業互評等環節；線下，主要進行答疑解惑、課堂互動、分組任務、自主時間和成果展示分享等教學活動。金銀利等^[14]探索農業微生物學實驗課程教學改革，把信息化手段貫穿課前預習、課中實驗和課后復習全過程。課前主要預習配套數字課程資源和實驗教材內容；課中實驗采用數字課程視頻演示結合教師講解的方式分析實驗操作步驟；課后指導學生利用現代信息技術分組制作實驗微課視頻。趙筱岑等^[15]對推進農業植物病理學課程的智慧教學進行探索與改革，以提高教學效果，提升學生自主學習的能力和積極性。

3 結語

近些年，該類專業經過“智慧+”的人才培養目標、課程與教學知識體系、實踐教學體系、師資隊伍和教學模式“五位一體”的改造提升，在專業建設方面已取得較好的成效。后續將借助智慧農業專業建設，持續推進現代信息技術對農學、植物保護、種子科學與工程等作物科學類專業的“智慧”升級改造，培養適應與服務農業的高素質應用型人才。

綜上，本文通過分析高校作物科學類專業的教學現狀，從“智慧特色”人才培養目標確立、“智慧特征”課程與教學知識體系構建、“智慧基礎”實踐教學體系建設、“智慧底色”師資隊伍打造和“智慧常態”教學模式探索5個方面進行改革探索，構建“五位一體”的“智慧+”作物科學類專業改造提升途徑，打造專業人才培養模式新特色。

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