果樹育種學虛擬仿真及課程思政建設

摘" 要：果樹育種學是園藝專業的一門專業必修課，通過課程學習，使學生能夠了解優良品種在果樹生產中的重要作用及果樹育種國內外發展概況等，是一門傳統的課程。基于新農科建設對農林類高校人才培養提出的更高要求，該文以“果樹育種學虛擬仿真及課程思政建設”為主題，探討虛擬仿真技術在果樹育種學教學中的應用和課程思政建設在課程建設中的重要性，旨在推動虛擬仿真技術在專業課程中的應用，以及加強課程思政建設的作用和意義。

關鍵詞：果樹育種學；虛擬仿真；課程思政；教學應用；綜合能力

中圖分類號：G641" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2025）07-0009-04

Abstract： Fruit Tree Breeding is a core required course in horticulture. Students gain an understanding of the critical role of excellent varieties in fruit tree production and the development status of Fruit Tree Breeding both domestically and internationally in this course. As a traditional course， Fruit Tree Breeding faces higher demands for talent cultivation in agricultural and forestry universities under the new agricultural science framework. This paper discusses the application of virtual simulation technology in fruit tree breeding teaching and the importance of ideological and political education construction in course construction， aiming to promote the application of virtual simulation technology in professional courses and strengthen the role and significance of ideological and political construction.

果樹育種學作為農業科學的重要分支，在培育果樹新品種，提高果樹品種抗病性、適應性和產量方面具有重要意義。虛擬仿真技術是通過計算機生成的虛擬環境，模擬現實場景或過程，使學習者可以在安全、可控的環境中進行實驗和操作[1]。在教育領域，虛擬仿真技術已經被廣泛應用于醫學、工程等多個學科的教學中，取得了顯著的教育效果和社會效益。通過虛擬仿真，學生可以進行高難度、高危險度的實驗操作，提高實踐能力和應對突發情況的能力[2]。隨著信息技術的快速發展，虛擬仿真技術作為一種新型教學手段，逐漸在各個學科的教學中得到應用，并展現出巨大的潛力和優勢。

1" 果樹育種學概述

1.1" 果樹育種學的研究范圍

果樹育種學是一門研究如何利用生物遺傳學原理和技術手段，對果樹進行品種改良和選育[3]，以培育出高產、優質、抗逆性強、適應性好和經濟價值高的果樹新品種的學科。其研究范圍包括：果樹遺傳變異的規律和機制，種質資源收集與評價，引種的依據和原則，不同的選種和育種方法及原理，對新品種進行選育和審定，良種的繁育和推廣，以及現代分子育種理論的初步介紹，對于推動果樹產業的發展和滿足人們對優質果品的需求具有重要意義。

1.2" 果樹育種學課程性質

果樹育種學是園藝專業的一門必修課，也是其他涉農專業的選修課。一般開設在大學三年級，在學生掌握了一定的遺傳學理論知識的基礎上，開展果樹育種的專業學習。該門課程實踐性和應用性較強，再加上果樹育種周期長，幼苗期管理難度大，在實驗教學過程中開設大量的實踐課程存在困難[4]。因此運用虛擬仿真技術設計實踐教學環節，模擬真實的實驗場景，解決果樹育種所需時間長、受植物生長季節限制等問題，在果樹育種學課程中有著突出的優勢和潛力。

2" 虛擬仿真技術在果樹育種學中的應用

2.1" 虛擬仿真技術在果樹育種學中的作用

虛擬仿真技術在果樹育種學中的應用包括如下幾個方面（圖1）。

2.1.1" 構建虛擬果樹模型

利用虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術，結合三維建模和動畫技術[5]，構建出高度逼真的果樹模型。這些模型不僅可以展示果樹的外觀形態，還可以模擬其生長過程、開花結果等生命活動。通過虛擬果樹模型，學生可以直觀地觀察和分析果樹的生長狀況，為育種工作提供重要參考。

2.1.2" 遺傳性狀模擬與預測

虛擬仿真技術還可以結合基因組學和生物信息學等現代生物技術手段，對果樹的遺傳性狀進行模擬和預測。通過構建果樹的遺傳網絡模型，模擬不同基因型在不同環境條件下的表現，預測果樹的產量、品質、抗逆性等關鍵性狀。這有助于學生在育種過程中更有針對性地選擇優良親本，提高育種效率。

2.1.3" 育種過程優化

虛擬仿真技術可以模擬果樹育種的全過程，包括雜交、選擇、鑒定等環節。通過模擬不同育種策略下的育種效果，學生可以評估各種育種方案的優劣，選擇最優的育種方案。此外，虛擬仿真技術還可以幫助學生優化育種過程中的資源配置，提高資源利用效率。

2.1.4" 交互式學習

虛擬仿真技術還可以提供交互式學習環境，使學生能夠在虛擬場景中與模型進行互動，并進行實時調整和反饋[6]。通過這種方式，學生可以更直觀地理解果樹遺傳特性、病蟲害防治策略等內容，增強學習的深度和廣度。

2.1.5" 跨學科融合

果樹育種學涉及生物學、遺傳學、植物學等多個學科知識，而虛擬仿真技術能夠整合這些跨學科的內容，為學生提供全面的學習體驗和知識視角。通過跨學科融合，學生不僅可以掌握果樹育種的基本原理，還能夠了解其對環境、經濟和社會的影響，培養綜合分析和解決問題的能力。

2.2" 應用虛擬仿真技術教學的創新點

虛擬仿真教學模式的創新點主要體現在技術融合、教學資源豐富性、安全性與風險降低、個性化與差異化教學，以及智能化管理等方面[7]。

技術融合：運用了虛擬現實（VR）與增強現實（AR）技術。通過VR/AR技術，學生可以身臨其境地參與到實驗或教學場景中，極大地增強了學習的沉浸感和互動性。

突破時空限制：學生可以隨時隨地進行虛擬實驗和學習，不再受物理空間和時間的約束。

多樣化實驗資源：虛擬仿真平臺提供了豐富的實驗資源和案例，包括高風險、高成本或難以在現實中實現的實驗。

安全性與風險降低：在虛擬環境中進行實驗，消除了實際操作中可能存在的安全隱患，降低了實驗風險。

個性化與差異化教學：通過數據分析技術，教師可以精準了解每名學生的學習情況，實施差異化教學策略。

智能化管理：采用統一的管理平臺，集門戶網站、教務管理、實驗教學管理等功能于一體，實現實驗室的智能便捷管理。

2.3" 應用虛擬仿真技術對學生學習效果的影響

應用虛擬仿真技術教學能夠提高學生的學習興趣和積極性、增強實踐能力和動手能力、提高教學質量和效率、促進個性化學習，以及培養創新能力和解決問題的能力，對學生學習效果的影響顯著。

2.3.1" 提高學習興趣和積極性

虛擬仿真技術能夠模擬出高度逼真的現實世界場景，通過動畫、視頻、聲音等多種方式呈現教學內容，使學習變得更加有趣和生動。這種沉浸式的學習體驗能夠激發學生的學習興趣和積極性，提高他們的學習參與度。

2.3.2" 增強實踐能力和動手能力

虛擬仿真技術可以模擬真實的場景和操作過程，讓學生在安全的環境下進行實踐操作。這種模擬實踐的方式能夠讓學生更加深入地了解實際操作流程和技術細節，從而增強他們的實踐能力和動手能力。通過反復練習和模擬操作，學生可以更好地掌握所學知識和技能，提高學習效果。

2.3.3" 提高教學質量和效率

虛擬仿真技術教學可以幫助教師更好地設計和組織教學內容。教師可以利用虛擬仿真技術展示復雜的實驗過程、植物生長特性等，使學生更加直觀地理解和掌握知識。同時，虛擬仿真技術還可以減少實驗設備和場地等資源的浪費，降低教學成本，從而提高教學質量和效率。

2.3.4" 促進個性化學習

虛擬仿真技術教學可以根據學生的學習特點和需求提供個性化的學習資源和教學方法。教師可以通過分析學生的學習數據和行為習慣，為他們量身定制學習計劃和學習路徑。這種個性化的學習方式能夠更好地滿足學生的學習需求，提高他們的學習效果。

2.3.5" 培養創新能力和解決問題的能力

虛擬仿真技術教學鼓勵學生進行主動探索和自主學習。在虛擬環境中，學生可以自由地進行實驗、操作和探索，嘗試不同的解決方案和思路。這種學習方式能夠培養學生的創新能力和解決問題的能力，使他們更加適應未來社會的發展需求。

2.4" 果樹育種學虛擬仿真實驗

花粉生活力測定虛擬仿真實驗是果樹育種學開設的虛擬仿真實驗之一。該實驗可以有效改變農學實驗受季節限制、受地域環境限制的缺點，模擬微觀精密、宏觀復雜的環境，學生可以在逼真的三維場景中獲得各類知識，基本概念、理論、技術，同時避免了真實實驗環境造成的學生花粉過敏、實驗材料取材困難等問題。

學生主要通過虛擬仿真場景的引導進行實驗，設置12個交互步驟，并且通過測驗，最終獲得實驗成績（圖2—圖4）。

3" 果樹育種學課程思政建設的實踐路徑

3.1" 課程思政建設的理論框架

在當今社會背景下，高校課程思政建設的理論框架應當緊密圍繞著立德樹人根本任務展開[8]。立德樹人是高等教育的根本任務，是培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人的根本目標。課程思政建設應當以立德樹人為中心，堅持德、智、體、美、勞全面發展，構建完善的立德樹人體系。高校課程思政建設要突出思想政治教育的核心地位，實現學科內涵與思想政治內涵的有機結合，重視教師隊伍建設，與時代發展相適應，為培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人提供堅實的理論支撐和實踐保障。

3.2" 果樹育種學課程思政的融入

專業課與課程思政的深度融合并非易事，需要在教學設計、課程內容、師資培養和評價體系等方面進行深入探討和實踐。

3.2.1" 教學設計與課程思政相結合

首先，將思政教育目標作為果樹育種學課程的教學目標之一，在每個章節的教學設計中設立課程思政目標。在課堂講授的過程中，巧妙地融入相關的社會熱點、前沿進展等思政內容，做到潤物細無聲[9]。在課堂活動的設計中，設計具有互動性和趣味性的游戲或角色扮演活動，讓學生在完成任務的過程中體會合作的重要性，在游戲中體驗和思考思政問題。

3.2.2" 課程內容與課程思政相結合

育種強調堅持不懈與團隊合作精神，果樹是多年生植物，育種更要花費成倍的經歷，需要更多的付出。在課程內容中列舉不同品種的育種案例，比如“寒富”蘋果是沈陽農業大學經歷了近50年三代人的努力育成的抗寒蘋果的新品種，讓學生理解堅持不懈的重要性。引入實際案例和社會熱點，讓學生結合現實情況進行分析和討論，這有助于增強學生的社會責任感和思考能力，培養他們的獨立思考和解決問題的能力[10-11]。

3.2.3" 師資培養與課程思政相結合

教師是實現思政教育的關鍵力量。因此，需要加強對教師的培訓，提高他們的思政教育水平和教學能力。鼓勵教師在教學過程中發揮引導和啟發作用，巧妙融入課程思政，并引導他們將理論知識應用到實際操作中。

3.2.4" 評價體系與課程思政相結合

建立完善的評價機制和反饋體系，對學生在課堂中的表現進行及時評價和指導[12]。這有助于幫助學生認識自己的不足并改進自己的學習方法。鼓勵學生之間的互評和交流，讓他們在互相學習和交流中提高專業知識。

4" 結論與展望

本文通過分析果樹育種學教學的現狀，探討了虛擬仿真技術和課程思政在果樹育種學中的應用前景和發展方向。虛擬仿真技術不僅可以提升教學效果和學習體驗，還能夠推動果樹育種學課程的智慧化，為學生的綜合素質和創新能力的培養提供新的途徑和平臺。果樹育種學融入課程思政，實現了知識傳授與價值觀培養的雙重目標。這是一項長期且富有挑戰的任務，需要大家共同努力，以期在果樹育種學領域開創出一片新的教育天地。

在未來的研究和發展中，可以進一步探討虛擬仿真技術在果樹育種學其他方面的應用，以期為果樹育種學的教學和科研發展貢獻更多的創新和成果。

參考文獻：

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基金項目：教育部產學合作協同育人項目（220505181143050）；內蒙古農業大學教育教學改革項目（ZHYJ202306）；內蒙古農業大學一流課程建設項目（無編號）

第一作者簡介：樊麗（1982-），女，博士，副教授。研究方向為果樹種質資源創新。

*通信作者：劉艷（1971-），女，博士，教授。研究方向為果樹種質資源創新。