基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高職果樹生產(chǎn)技術(shù)課程改革

劉萍 徐月明 李麗 王奎萍 杜慶平

摘要?基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)園藝技術(shù)專業(yè)果樹生產(chǎn)技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)際出發(fā)，提出果樹長(zhǎng)勢(shì)等影像用于果樹生育進(jìn)程、樹體結(jié)構(gòu)、枝條特性等輔助教學(xué);設(shè)施果樹生產(chǎn)環(huán)境光、溫、濕度控制系統(tǒng)，水肥一體灌溉系統(tǒng)的數(shù)據(jù)用于果樹生產(chǎn)的輔助教學(xué)的改革措施。通過(guò)改革激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和專業(yè)技能，使該課程的教學(xué)效果明顯提升。

關(guān)鍵詞?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);果樹生產(chǎn)技術(shù);教學(xué)改革

中圖分類號(hào)?S-01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A文章編號(hào)?0517-6611（2018）33-0221-02

果樹生產(chǎn)技術(shù)是高職園藝技術(shù)專業(yè)的一門實(shí)踐性很強(qiáng)的職業(yè)技術(shù)課[1-2]，也是該專業(yè)學(xué)生考取植保工、農(nóng)技員等國(guó)家職業(yè)技能鑒定證書的重要內(nèi)容。該課程主要運(yùn)用植物學(xué)、植物生理學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、氣象學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的研究成果，研究果樹的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律以及果樹與環(huán)境條件的關(guān)系，并系統(tǒng)介紹了果樹從育苗、建園、樹體管理、現(xiàn)代設(shè)施的栽培技術(shù)和環(huán)境調(diào)控技術(shù)等一系列栽培技術(shù)、管理方法和農(nóng)藝技術(shù)措施。該課程具有生長(zhǎng)管理季節(jié)性強(qiáng)、地區(qū)間栽培對(duì)象及農(nóng)藝措施差異大等特點(diǎn)。

農(nóng)業(yè)種植類課程與其他學(xué)科課程一樣，分學(xué)期、有規(guī)定課時(shí)，但植物生產(chǎn)過(guò)程是連續(xù)不間斷的，因此教學(xué)環(huán)節(jié)要取得良好的效果，持續(xù)的栽培管理學(xué)習(xí)與實(shí)踐顯得十分重要[3-5]。因此，創(chuàng)新教學(xué)手段，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)實(shí)踐是關(guān)鍵。目前，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)澆水、施肥、打藥，憑經(jīng)驗(yàn)、較模糊的做法，利用設(shè)施控制系統(tǒng)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)溫、濕度傳感器、二氧化碳傳感器、酸堿度感應(yīng)器、光感應(yīng)器等設(shè)備，檢測(cè)環(huán)境中的溫度、空氣相對(duì)濕度、二氧化碳濃度、酸堿度、光強(qiáng)等參數(shù)，再通過(guò)各種儀器、儀表實(shí)時(shí)顯示或作為自動(dòng)控制的參變量參與到自動(dòng)控制中，并且利用網(wǎng)絡(luò)客戶端、手機(jī)APP客戶端，并通過(guò)無(wú)線（GPRS）方式直接將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)信息中心，控制平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，此后通過(guò)公共網(wǎng)路或移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商將信息發(fā)送到種植戶的手機(jī)或電腦里，不受空間的影響，種植戶可以通過(guò)電腦或手機(jī)查閱信息[6-8]。該生產(chǎn)方式與科學(xué)的管理制度相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控、精準(zhǔn)管理、溯源管理、遠(yuǎn)程控制和智能決策，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的重要組成。由此可見，利用校外實(shí)訓(xùn)基地的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)、圖像等信息傳輸?shù)揭苿?dòng)手機(jī)APP客戶端，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的理論與實(shí)踐水平，盡早與生產(chǎn)對(duì)接，是十分可行的做法。此外，這還能解決校內(nèi)教學(xué)資源有限、學(xué)生自主學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、常規(guī)教學(xué)資源內(nèi)容枯燥、學(xué)生自學(xué)效果差以及假期學(xué)習(xí)中斷等問(wèn)題。

因此，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如何改革果樹生產(chǎn)技術(shù)課程，使其適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，并培養(yǎng)基本功扎實(shí)的創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)人才，是筆者一直思考的問(wèn)題。筆者以揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)園藝技術(shù)專業(yè)開設(shè)的果樹生產(chǎn)技術(shù)為例，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用層面，特別是各生產(chǎn)基地果樹的影像、數(shù)據(jù)等在課程教學(xué)中的應(yīng)用方面探討了該課程的教學(xué)改革。

1?課時(shí)安排與教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

該課程開設(shè)64課時(shí)，在教學(xué)實(shí)踐中，內(nèi)容上以總論為主：一是果樹生產(chǎn)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括果樹的種類與分布、果樹的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、主要果樹品種及形態(tài)識(shí)別、果樹年生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、主要果樹果實(shí)形態(tài)與構(gòu)造的觀察識(shí)別、果樹的生命周期和環(huán)境條件對(duì)果樹生長(zhǎng)發(fā)育的影響;二是果樹生產(chǎn)基本技術(shù)，包括育苗技術(shù)（以要點(diǎn)為主，避免與其他課程，如蔬菜、花卉栽培上扦插、嫁接等技術(shù)內(nèi)容重復(fù)）、果園建立與改造、果園土肥水管理技術(shù)、整形修剪技術(shù)、矮化密植栽培技術(shù)、花果管理技術(shù);三是無(wú)公害果品生產(chǎn)技術(shù)。以果樹各論為輔，選取當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的果樹，如葡萄、梨、桃等作為各論講授的內(nèi)容。該課程要求學(xué)生系統(tǒng)掌握栽培管理的基本概念、理論、技術(shù)和操作技能。

從 4個(gè)方面對(duì)課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整。第一，增加當(dāng)?shù)貧夂?、土壤特點(diǎn)等內(nèi)容，分析當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的種植習(xí)慣、生產(chǎn)力水平等內(nèi)容以及新品種推廣的影響因素;第二，增加現(xiàn)代設(shè)施生產(chǎn)前沿知識(shí)和相關(guān)研究，如水肥一體化灌溉，使學(xué)生了解現(xiàn)代果園發(fā)展的前沿，了解當(dāng)?shù)卦耘嗟奶攸c(diǎn)與優(yōu)勢(shì);第三，增加果樹栽培設(shè)施環(huán)境調(diào)控內(nèi)容，減少單純生產(chǎn)技術(shù)等在栽培類課程中重復(fù)較多的內(nèi)容;第四，注重將該課程領(lǐng)域的研究動(dòng)態(tài)、生產(chǎn)上的新技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，確保教學(xué)內(nèi)容與技術(shù)革新同步，改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

2?改革實(shí)踐教學(xué)，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性

第一，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，開設(shè)綜合性和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，完成由實(shí)驗(yàn)到試驗(yàn)的轉(zhuǎn)變，創(chuàng)建開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。把學(xué)生分成若干小組，要求每個(gè)小組根據(jù)課程內(nèi)容獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)主題試驗(yàn)，然后查閱文獻(xiàn)和資料，設(shè)計(jì)試驗(yàn)思路，制定切實(shí)可行的試驗(yàn)內(nèi)容與方案，進(jìn)行過(guò)程和結(jié)果考核。第二，縮減傳統(tǒng)果樹生產(chǎn)技術(shù)的內(nèi)容（有些在其他栽培課程已涉及），增加設(shè)施環(huán)境調(diào)控的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如設(shè)施內(nèi)小氣候監(jiān)測(cè)、變化規(guī)律和調(diào)控以及營(yíng)養(yǎng)液配制管理與施用等。第三，畢業(yè)論文需開展的試驗(yàn)也可結(jié)合在該課程栽培試驗(yàn)中進(jìn)行，可作為預(yù)備試驗(yàn)提前開展，為后續(xù)正式作畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)。通過(guò)這種方式極大地激發(fā)了學(xué)生的自主性，培養(yǎng)了學(xué)生的科研思維以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。第四，利用課外時(shí)間，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將校外實(shí)訓(xùn)基地的生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中。

3?基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)改革

3.1?果樹長(zhǎng)勢(shì)等影像用于果樹生育進(jìn)程、樹體結(jié)構(gòu)、枝條特性等內(nèi)容的輔助教學(xué)

以揚(yáng)州葡霞園的葡萄生產(chǎn)中物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為例，利用立春至冬季休眠整個(gè)年生長(zhǎng)周期影像：一是指導(dǎo)學(xué)生記載葡萄的物候期，從影像中可以清楚地觀察發(fā)芽、長(zhǎng)新葉、抽新枝、開花、結(jié)果等時(shí)期，可直觀準(zhǔn)確地記錄物候的變化。二是指導(dǎo)學(xué)生掌握關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的農(nóng)藝技術(shù)措施，比如通過(guò)影像判斷花葉比是否協(xié)調(diào)、判斷葉色是否正常、觀察花序的數(shù)量、初步判斷疏花和疏果、果實(shí)的套袋技術(shù)、冬季整枝技術(shù)（特別是整枝前后的對(duì)比影像十分直觀，可強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)識(shí)）、果園建設(shè)、果樹繁殖、病害的初步診斷與防治過(guò)程的記錄和防治效果的記載。實(shí)際上包含各個(gè)時(shí)期各項(xiàng)農(nóng)藝措施的初步診斷、實(shí)施、效果記載、學(xué)生參與討論和制定年工作日志等。三是通過(guò)影像觀摩各項(xiàng)農(nóng)業(yè)機(jī)具、生產(chǎn)工具、設(shè)施材料的使用，如反光膜、地膜的規(guī)格和鋪設(shè)技術(shù)、挖溝和中耕、旋耕機(jī)械操作使用等。

3.2?設(shè)施果樹生產(chǎn)環(huán)境溫、濕度控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)用于果樹生產(chǎn)的輔助教學(xué)

單純的理論講解枯燥、乏味且比較抽象，學(xué)生缺乏興趣且難以掌握。若僅掌握理論知識(shí)，在生產(chǎn)上遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)很難解決。因此，在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合典型生產(chǎn)案例或生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，與學(xué)生分析、討論，讓學(xué)生觀察和思考，并根據(jù)所學(xué)理論提出解決問(wèn)題的方法和建議，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)目的。以揚(yáng)州蔣王現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園貴人果園物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為例，學(xué)生使用手機(jī)APP應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)監(jiān)控設(shè)施溫、濕度數(shù)據(jù)的變化，特別在4—5月氣溫突然升高，6—7月梅雨季節(jié)期間高溫高濕的天氣，11月后氣溫陡降時(shí)設(shè)施環(huán)境數(shù)據(jù)異常，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警。在這些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生觀察設(shè)施內(nèi)溫度、濕度數(shù)據(jù)的變化，循循善誘，指導(dǎo)學(xué)生分小組做出分析判斷，制定調(diào)控措施，比如單開排風(fēng)機(jī)、單開腰窗、開頂窗，或者打濕幕簾結(jié)合排風(fēng)、還是加保溫被等，并反饋給栽培管理方，再結(jié)合對(duì)方采取的措施，比較自己小組制定措施的優(yōu)缺點(diǎn)，并將后續(xù)的效果再反饋到學(xué)生手機(jī)APP上。通過(guò)這種反復(fù)交流與反饋的過(guò)程，可提高學(xué)生與人溝通、與人交流、解決問(wèn)題等綜合能力。

3.3?設(shè)施果樹生產(chǎn)環(huán)境光照等數(shù)據(jù)用于果樹生產(chǎn)的輔助教學(xué)

在冬、春季一定時(shí)間段可能會(huì)出現(xiàn)光照不足的情況;在夏季，設(shè)施內(nèi)光照強(qiáng)度可能出現(xiàn)過(guò)高的情況，導(dǎo)致生長(zhǎng)受到抵制，光照數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)報(bào)警。通過(guò)對(duì)比光照數(shù)據(jù)和栽培對(duì)象對(duì)光照的需要，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)問(wèn)題為導(dǎo)向，提出設(shè)施如何調(diào)整光照強(qiáng)度或利用光質(zhì)、冬季增光措施、夏季選用合適的遮陽(yáng)網(wǎng)等措施來(lái)達(dá)到增產(chǎn)的目的。同樣，學(xué)生分小組提出方案，利用手機(jī)APP交流反饋，與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理人員互動(dòng)，比較現(xiàn)場(chǎng)方案與自己小組方案的優(yōu)缺點(diǎn)，跟蹤措施后續(xù)的效果。最后，再讓學(xué)生根據(jù)解決這一問(wèn)題涉及的相關(guān)知識(shí)，通過(guò)參考教材、查閱文獻(xiàn)等，歸納總結(jié)，并準(zhǔn)備5～10 min的 PPT 在課堂上與大家分享交流。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，與多方信息交流反饋的過(guò)程有助于學(xué)生深刻掌握相關(guān)技能，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.4?水肥一體灌溉系統(tǒng)的數(shù)據(jù)用于果樹生產(chǎn)的輔助教學(xué)

以揚(yáng)州葡霞園的葡萄生產(chǎn)中物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為例，采用滴灌技術(shù)，利用水肥一體化的灌溉系統(tǒng)，指導(dǎo)學(xué)生掌握栽培品種，學(xué)會(huì)觀察儀表上數(shù)據(jù)的方法，特別注意實(shí)時(shí)監(jiān)控每天總灌溉水量、水壓數(shù)據(jù)以及主管、支管和毛管三級(jí)管道的運(yùn)行和布局情況、滴頭完好情況、施肥罐容量、每株葡萄關(guān)鍵時(shí)節(jié)的灌溉水量、施肥時(shí)期、肥料配方和劑量、水肥一體化施用技術(shù)、根系土壤總鹽分和水分等數(shù)據(jù)，這一部分主要以學(xué)生在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)學(xué)習(xí)記錄為主，最后小組能夠按照時(shí)間順序制定出水肥一體化施用的技術(shù)日志，用于生產(chǎn)作業(yè)。

4?結(jié)語(yǔ)

果樹生產(chǎn)技術(shù)課程的開設(shè)在培養(yǎng)適應(yīng)我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展需要的創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)人才方面具有重要意義。校外實(shí)訓(xùn)基地生產(chǎn)數(shù)據(jù)是學(xué)習(xí)的重要渠道，是學(xué)生緊密聯(lián)系生產(chǎn)的重要途徑，對(duì)于深化開發(fā)利用校外實(shí)訓(xùn)基地物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用具有十分重要的意義。以當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用企業(yè)的影像、數(shù)據(jù)等為著手點(diǎn)，在教師和學(xué)生的手機(jī)上安裝APP應(yīng)用程序，企業(yè)發(fā)放授權(quán)使用數(shù)據(jù)，以果樹長(zhǎng)勢(shì)等影像、環(huán)境光、溫、濕度控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)和水肥一體灌溉數(shù)據(jù)等出現(xiàn)異常報(bào)警時(shí)為切入點(diǎn)，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，與生產(chǎn)管理方多方聯(lián)動(dòng)，多方討論，提出措施，并通過(guò)后續(xù)措施的反饋等促進(jìn)學(xué)生對(duì)該課程的理論知識(shí)與實(shí)踐能力。物聯(lián)

網(wǎng)的應(yīng)用不僅僅局限于此，目前已研發(fā)出一些APP軟件，但主要用于生產(chǎn)管理人員，如何進(jìn)一步開發(fā)作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的工作還有待進(jìn)一步研究。

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