數智賦能背景下林學專業實驗教學改革探索

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2025）20-0143-04

Abstract：Withtheadventoftheageofdigitalinteligence，thesocialdemandfortalentshasundergoneprofoundchanges， andmoreandmoreatentionhasbeenpaidtothepracticalandinovativeabilityof talents.Experimentalteachingisan importantwaytocultivatestudentspracticalandinovativeabilityAsahighlyappliedandpracticaldiscipline，theexperiental teachingofforestryisinurgentnedofreformtomeettheneedsoftheageofdigitalintellgence.Basedontheimpactof the developmentofdigitalinteligencetechnologyontheforestryindustryandthedemandfortalentsintheforestryindustrythis papertakestheforestrymajorofGuangxiUniversityasanexample，theexistingproblemsinexperimentalteachingisfirstly analyzed，andthenthereformpathofexperimentalteachingfromtheaspectsofexperimentalcurriculumsystem，experimental teachingplatfoonstructioeacrsdigialintellgeneabilityimprovementexpeintassessmntndevauatioisplod inorderto train high-quality forestryprofesionalswhocanadapt toand leadtheeraof digital inteligence.

Keywords：digital intelligenceempowerment;forestry；experimental teaching;talentcultivation;innovativeability

隨著第四次工業革命的到來，人類步入了一個以“數智\"技術為核心的新時代，人工智能、大數據、云計算、區塊鏈和數字孿生等數智科技的飛速發展，不僅顛覆了傳統行業的運作模式，也對教育領域產生了深遠影響1。教育的焦點已從以知識為中心的人才培養模式轉變為以學生為中心，充分尊重學生個性化發展需求，利用數智技術為學生提供更加精準、個性化的學習路徑和資源，助力學生全面發展[2。高等林業教育如何主動適應國家生態文明建設需求，構建與新時代林業功能新定位相符的涉林學科專業教學體系，解決當前林科學科專業建設和創新人才培養與國家需求不相適應的突出問題，產出更多支撐農業農村現代化和生態文明建設的高質量科技成果，正成為高等林業教育領域關注的熱點問題3]

在新農科建設背景下，建設好林學專業具有強力的國家戰略需求基礎，也是廣西大學服務于國家和廣西需求的重要領域。林學專業作為應用性和實踐性極強的學科，如何運用數智技術和資源，構建以學生成長和發展為中心，以數智技能和素養培養為主線的實踐教學體系，成為了高等農林教育實踐課程改革中亟待解決的課題。本文以廣西大學林學專業為例，探討數智賦能背景下林學專業實驗教學改革路徑，以期培養能夠適應和引領數智化時代的高素質林學專業人才。

一 數智賦能背景下林業行業的發展及人才需求

（一）數智賦能背景下林業發展趨勢

1管理協作水平將持續提升

數智技術通過遙感技術、無人機和物聯網傳感器，可以對森林覆蓋、植被健康狀況、土地利用等情況進行實時監測，使得林業資源監管從“腳步丈量”走向“云端管理”。隨著人工智能、大數據等技術的不斷發展，林業將進一步實現林業信息基礎設施的提升以及數據資源、平臺服務、應用服務、安全保障和運維服務等方面的資源共享，實現對林業地理空間數據庫的有效整合、共享、管理及使用，為各級林業部門提供高質量的基于地理空間的應用服務，消除“信息孤島”，為各類林業工作者提供網絡化、智能化科學的決策服務。

2生態保護體系將更加完善

數智技術顯著提升了生態監測和災害防控的能力，通過部署傳感器網絡，實時采集溫度、濕度、土壤狀況和空氣質量等環境數據，幫助管理者及時掌握森林生態系統的動態變化；結合大數據分析和人工智能算法精確估算森林碳儲量及其變化，也可以對森林火災、病蟲害等進行智能預警和精準防控，優化災害應急資源調配和路徑規劃；通過構建模型模擬生態系統變化，評估人類活動和氣候變化對森林的影響；結合GIS技術和生態模型，制定科學的生態修復方案，提升森林碳匯能力；利用圖像自動識別技術識別和監測瀕危物種，制定針對性的保護措施，促進生物多樣性的恢復與保護。數智技術的應用使林業生態保護體系更加智能化、精準化和高效化。

3林業產業體系將不斷優化

數智化的演進加速了林業新技術、新產品和新業態的發展。數智技術與林業產業的深度融合，可以在經濟林產品的種植與采集、木材加工利用、林業旅游與服務等領域實現精準培育、智能種植、智能引導、智能咨詢和智能設計，實現林業產業的智能化控制、精準化配置、高效率利用和可持續發展，從而促進林業一、二、三產業融合發展以及轉型升級。

這些技術的應用不僅提升了林業的管理效率，還推動了林業產業的轉型升級，同時也對林業人才提出了更高的要求。

（二）數智賦能背景下林業人才的現實需求

數智化背景下，林業行業的人才需求從單一技術型向“技術 + 業務 + 管理\"型轉變，呈現多維度、復合型的特點。首先，需要具備交叉學科能力的復合型技術人才。要求從業人員既掌握互聯網、物聯網、大數據和云計算等新一代信息技術，又能將其應用于森林資源監測、災害預警、生態規劃等場景，同時能夠從海量數據中提取有價值的信息，支持決策制定。其次，需要具備創新能力和研發能力科技人才。林業科技創新成為推動行業發展的重要動力，研發新型的林木品種、培育技術、病蟲害防治方法等，提高林木的生產力和質量。最后，需要具備跨領域協同能力和管理能力的人才。擁有資源整合、項自運維和高效協同的運營能力，以確保技術方案與業務需求匹配。能夠協調各方資源，確保項自順利推進。林業行業的管理也需要不斷創新，以適應新的市場環境和政策要求，推動林業企業的轉型升級和可持續發展。未來，具備跨學科能力、數據分析思維和創新戰略視野的人才將成為行業高質量發展的核心驅動力。

二 廣西大學林學專業實驗教學存在的問題

（一）實驗課程體系難以適應數智時代人才培養需求

林學專業主要核心實驗課程有測量學、植物學、樹木學、氣象學、遺傳學、土壤理化分析、微生物學、植物生理學、森林計測學、森林保護學、林業遙感、林木育種學、森林培育學、森林經理學和地理信息系統等。總體而言，實驗課程仍然以傳授林業專業知識為主，知識體系相對單一，缺少交叉學科的知識滲透。同時實驗課程過分注重課堂知識的傳授，對創新能力、解決問題的能力、科研能力強調不足，培養的人才與目前社會需求難以對應，和生產方式存在脫節，導致農林高校對行業的引領作用逐漸弱化。盡管在教學培養計劃中開設了貼合數智時代林業發展需求的課程，如智慧林業、林業與“雙碳”路徑，但僅作為理論課開設，無實驗學時，且尚處于摸索階段，存在課程內容與生產實踐工作脫節、數智課程與專業實驗課程體系銜接不夠緊密等問題。

（二）數智化教學設備與平臺建設滯后

教學配套軟、硬件設施與學生人數成合理的比例，是保證實驗教學質量的基本條件[4-5。數智化實驗設備價格昂貴、更新快，實驗室目前擁有如無人機、遙感設備、智能監測設備和數據分析軟件等數智化實訓教學設備陳舊、更新滯后，且臺套數也非常有限，實踐教學資源嚴重不足，限制學生動手實踐的機會。虛擬仿真實驗在提升實驗安全性、降低成本、增強靈活性、促進教育、推動創新、跨學科應用、數據分析和環境保護等方面具有顯著優勢，是現代數智化教育的重要工具。林學院在2015年創建了林業工程虛擬仿真中心，建設了植物學、森林培育學、森林保護學等幾門課程的虛擬仿真實驗，但這些仿真資源也只能學習一些簡單的實驗操作過程，不能進行虛擬仿真練習操作，虛擬仿真實驗更新及開發滯后，硬件設施久未更新，難以滿足數智化教學需求。

（三） 實驗教師數智化能力不足

數智化教學師資素養不僅要求教師能夠在數智化的實踐教學環境下具備教學能力，更需要教師掌握人工智能、大數據技術算法原理教學，能夠在數智環境下進行課程規劃、教學設計、教學過程控制及教學效果管理，但目前實驗教師對大數據、人工智能、物聯網等新技術不熟悉，因此難以將其有效融入實驗教學，也很難為學生提供前沿的信息和最新的行業動態。除此之外，教學方法和手段也比較單一， 80% 的實驗課程仍以傳統授課模式為主，部分實驗課程采用了線上線下混合教學模式，從當前線上線下結合的方式來看都比較生硬，線上主要借用網絡上傳圖片、視頻、網頁和提交作業等，或利用已有虛擬仿真資源學習一些簡單的實驗操作過程，實踐操作的演練和考核還停留在線下傳統實驗課堂教師講解演示和學生練習操作的方式，未能體現“以學生為中心\"的教學理念，很難提升學生參與課堂的積極性。

（四） 實驗教學評價體系不完善

數智化實驗教學需要實時反饋機制，但當前評價體系仍大多以靜態評價實驗報告為主，缺乏對實驗的過程性評價，有的課程盡管對課堂表現進行了考核，但占比不高，且仍僅憑教師對學生的主觀印象來進行評定，缺乏量化指標，也缺乏對數智化工具使用能力、數據分析能力等的綜合評價。不科學的考核評價方式難以客觀地評價學生的學習效果，忽視學生的實驗過程和思維過程，不利于培養解決問題能力和創新能力的培養，更不足以發揮考核對實驗教學的反饋作用7。

三 實驗教學改革與建設

廣西是全國最大木材生產基地和國家儲備林建設基地，是名副其實的林業大省和強省。廣西大學林學專業是全區唯一的涉林學科，面對數智技術快速發展對林業專業人才培養提出的新要求，近年來專業緊貼學校“服務廣西、貢獻西部”的辦學理念，努力構建“注重實踐、服務行業\"的創新型、智慧型的高素質林業人才培養模式，對實驗教學進行如下改革探索。

（一） 完善實驗課程體系

1創建三層次實驗課程體系

從新時代經濟社會發展需求出發，進一步以學生為本，強化基礎，拓展創新，注重產出，構建基礎性實驗課程、專業實驗課程和創新實驗課程三層次實驗課程體系。在基礎性實驗課程中，融合數智技術，設計基礎性實驗項目，并依托計算機與電子信息學院開設編程語言、大數據技術和應用、人工智能技術關鍵技術和應用等課程，培養學生的基礎實驗技能和科學素養；在專業實驗課程中，除開設基礎性實驗項目外，還需結合學科前沿，設計綜合性、設計性實驗項目提升學生在專業領域的實踐能力，如利用無人機、遙感技術和GIS軟件等進行碳匯估算、森林火災或病蟲害災情估算；在創新實驗課程中，充分發揮林學學科特色優勢，借助大數據、人工智能等技術設計學科交叉開放性的實驗項目應用于不同類型森林空間結構分析、森林生態系統模擬、氣候變化對林木生長的影響等模塊教學，以培養學生的創新思維、解決復雜問題和團隊協作的能力。

2實驗課程獨立設課

目前 90% 以上實驗課程獨立設課，有助于擺脫依附理論教學的被動局面，形成相對獨立的實驗教學體系。獨立設課的實驗課程通常具有更明確的教學目標和更系統的實驗內容，有助于學生形成完整的知識體系[。

（二） 建設實驗教學平臺

1）建立多學科共享的大型儀器設備共享平臺。利用數智技術整合校內現有大型儀器設備資源，包括全自動間斷化學分析儀、總有機碳分析儀、水文水質監測與測量系統、多通道土壤碳通量測量系統、電感耦合等離子體發射光譜儀等大型儀器設備，建立一批具有綜合功能、統一管理的多學科共享使用的儀器設備共享平臺，供師生開展實驗教學和創新研究使用。

2）創建綜合性實驗教學平臺。學校2023年投入1400余萬元建設了廣西大學虛擬現實創新實驗中心，對校內的優質教學資源進行了整合共享，并新開發了一些虛擬仿真實驗，如無人機林業航測虛擬仿真。進一步借助大數據、人工智能等技術為高等教育帶來豐富的在線教育資源，搭建一個集實驗教學資源管理、在線實驗教學、實驗數據分析和實驗教學評估等功能于一體的綜合性實驗教學平臺。

3）申請經費投人購置實驗儀器設備。以學校“雙一流\"建設為契機，通過學校項目庫建設及大規模設備更新和消費品以舊換新行動方案申請購置無人機遙感系統、架站式三維激光掃描儀、超聲波測高測距儀、超景深數碼顯微鏡、智能熒光、化學發光成像系統等一批先進實驗儀器設備。在爭取添置新設備的同時，也考慮了如何充分利用現有實驗設備，實驗室空閑時間開放，鼓勵未在實驗課規定時間內完成實驗任務的同學，或想對實驗進一步挖掘的同學提供實驗場所，使他們能充分掌握基本實驗技能

4）推進協同育人平臺建設。依托學校構建校企、校地協同育人平臺，加強教學、科研、生產三結合，全方位鍛煉學生的實踐能力；聘請相關科研院所專家、企事業單位骨干進課堂，依托數智技術共同開發教學項目，形成“理論一實訓—項目設計”三段式教學模式，通過實操和體驗，培養學生的行業意識，輸出具備“能寫、能做、能說、能合作\"能力的復合型林業人才。通過產學研合作，可以引入更多的數智技術和資源，提升實驗教學的水平和質量。

（三）提高實驗教師數智教學能力

1）加強實驗教師培訓。隨著數智技術的迅速發展，培訓可以幫助教師掌握最新的技術和發展趨勢，從而保持他們在該領域的競爭力。近幾年學校和學院組織實驗教師參加了數智賦能高等教育人才培養系列師資培訓，涵蓋人工智能素質教育、數據分析、智能教學工具應用、虛擬仿真實驗、數智賦能實驗教學等內容。鼓勵教師們參加相關領域的學術會議、研討會或短期課程，了解最新技術動態，并到國內一流高校或高精尖儀器設備廠家進行實驗觀摩、操作培訓等短期培訓，提升其數智化教學能力和課程設計水平。

2）自主學習，創新教學方法。增強教師的自主學習意識，不斷提高教師的數智化能力，將更有力地推動教育數智化轉型。鼓勵實驗教師積極將現代信息技術與實驗課堂進行融合，借助慕課、微課堂、虛擬仿真和多媒體展示等數字技術資源與手段，創設混合式學習環境，提升實驗教學的直觀性和生動性。同時利用智能化的教學工具和平臺對學生的學習情況進行分析，精準地掌握學生的學習需求和興趣，優化教學設計并提供個性化輔導，幫助他們更好地掌握專業知識和實踐技能。

（四） 改進實驗考核評價體系

構建涵蓋實驗過程、實驗結果、創新能力、團隊合作等多維度的實驗考核評價體系，主要包括線上學習、出勤、課堂互動、實踐操作、儀器收納以及綜合設計實驗中對任務的分析、規劃、實施和小組合作等方面，強調對實驗教學全過程的動態跟蹤，不僅關注實驗結果，也注重學生在學習過程中的能力表現，對于培養學生良好學習習慣、形成正確的學習方法起到積極作用[]。除教師評價外，還有學生自評和互評，突出學生的主體地位，也使評價結果更全面、更客觀。對于創新型實驗課程，還需增加考核學生高階創新思維、數智素養、多學科交叉融合及科研潛力等方面的內容，提高對學生的要求，提升育人成效。

四 結束語

數智賦能背景下林學專業的實驗教學改革對于適應社會發展需求、提升教學效果和學習興趣、培養創新和實踐能力以及應對數智時代的挑戰都具有重要意義。因此，隨著數智技術的不斷更新與發展，我們也應積極推動實驗教學的改革和創新，不斷優化實驗教學體系和方法，加人經費投人建設數智實驗平臺、提高教師數智能力，完善實驗考核評價體系，以培養更多具有創新精神和實踐能力的高素質林業人才。

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