教育信息化背景下林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)體系的重構(gòu)

羅 杰 周靖靖 梅 莉 周志翔 王鵬程

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，武漢 430070)

2015年5月23日，習(xí)近平總書記在致國際教育信息化大會的賀信中指出：互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)深刻改變著人類的思維、生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)方式，深刻展示了世界發(fā)展的前景?，F(xiàn)代信息技術(shù)不僅推動了教育的變革和創(chuàng)新，而且營造了全新學(xué)習(xí)環(huán)境[1]。

首先，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)就能夠接觸到更加豐富的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由課堂學(xué)習(xí)逐漸轉(zhuǎn)向以自主學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，突出了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，調(diào)動了學(xué)生主動探索知識的積極性；其次，智慧教室與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的建設(shè)、智慧教學(xué)工具的出現(xiàn)等，使課堂互動更加深入，課堂教學(xué)模式更加新穎，有效打通了課內(nèi)課外、線上線下的教學(xué)界限，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)者的自主探究式學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了理論實(shí)踐的一體化。

在此背景下，我國高校相關(guān)林學(xué)專業(yè)都在積極探索構(gòu)建符合本校特點(diǎn)的實(shí)踐教學(xué)體系[2-3]，以改變目前林學(xué)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的實(shí)踐內(nèi)容設(shè)計(jì)不合理、學(xué)時無法保障、實(shí)踐場所受限制、實(shí)踐教學(xué)體系不完善、校企合作聯(lián)系不緊密、師資不足等現(xiàn)狀。與理論教學(xué)相比，實(shí)踐教學(xué)更具有復(fù)雜性，如對教學(xué)儀器、實(shí)踐場所、教學(xué)管理、師資水平等都提出了更高的要求，同時實(shí)踐教學(xué)的評價也存在著一定的復(fù)雜性[4]。因此，在教育信息化背景下，構(gòu)建完善的實(shí)踐教學(xué)體系及其保障機(jī)制，對于提高實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量具有重要的意義[5]。

一、教育信息化背景下重構(gòu)林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)體系遵循的原則

(一)信息化

為適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)生態(tài)建設(shè)行動，提升林業(yè)現(xiàn)代化水平，林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)體系要具有前瞻性，在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐資源和實(shí)踐教學(xué)手段等方面都要突出信息化，以滿足創(chuàng)新型林學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)需求。

(二)系統(tǒng)性

林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建需要由易到難、由簡單到復(fù)雜、循序漸進(jìn)，使其具有系統(tǒng)性、完整性。無論是實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容還是實(shí)踐教學(xué)的師資隊(duì)伍，無論是實(shí)踐教學(xué)的組織管理還是實(shí)踐教學(xué)的評價，都需要逐步進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。因?yàn)榱謱W(xué)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容具有范圍廣、周期長、系統(tǒng)性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)場所開放性強(qiáng)、實(shí)踐過程難度大的特點(diǎn)[6]，因此，只有構(gòu)建科學(xué)合理的具有系統(tǒng)性和完整性的實(shí)踐教學(xué)體系，才能滿足從微觀的分子生物信息學(xué)到宏觀的大尺度林業(yè)生態(tài)建設(shè)的林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)的需要。

(三)綜合性

林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)包含了林學(xué)專業(yè)各個課程的實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)習(xí)等教學(xué)活動[7]，因此在構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系時應(yīng)注意將各個專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)綜合在一起，這樣才能有利于學(xué)生將各個專業(yè)課程知識融會貫通。學(xué)生通過課程綜合實(shí)習(xí)既能加深對理論知識的理解，又能綜合運(yùn)用專業(yè)基本理論分析問題，并探討解決問題的方法。

(四)可操作性

實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建需要遵循可操作性原則。首先，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容應(yīng)做到具體詳細(xì)，實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)步驟應(yīng)有明確的說明，且具有可操作性；其次，課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)要有可以實(shí)施的場所，既可以是學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室，也可以是實(shí)習(xí)林場或是林業(yè)生產(chǎn)單位。同時，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)的教師應(yīng)具有豐富的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)W(xué)生開展有效的實(shí)習(xí)指導(dǎo)，并達(dá)到應(yīng)有的實(shí)習(xí)目標(biāo)。

二、教育信息化背景下重構(gòu)林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)體系的途徑

(一)圍繞林業(yè)信息化的目標(biāo)對實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合

林學(xué)學(xué)科是一個具有綜合性的應(yīng)用學(xué)科，因此在實(shí)踐教學(xué)中要打破課程間的界限，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的連貫性、系統(tǒng)性，使學(xué)生具備能夠完成林業(yè)資源調(diào)查、項(xiàng)目驗(yàn)收、規(guī)劃設(shè)計(jì)等能力。

基于林業(yè)信息化的目標(biāo)，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)近年來對林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化和整合，形成了5大實(shí)踐教學(xué)模塊：一是林業(yè)調(diào)查與規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)；二是“樹木與生態(tài)”課程實(shí)習(xí)；三是林木良種工程與高效培育實(shí)驗(yàn)；四是林木育苗與栽培實(shí)習(xí)；五是林學(xué)專業(yè)綜合實(shí)習(xí)。5大實(shí)踐教學(xué)模塊都是圍繞林業(yè)信息化的目標(biāo)而設(shè)立的，其中林業(yè)調(diào)查與規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)旨在運(yùn)用課程理論知識，進(jìn)行林業(yè)調(diào)查與規(guī)劃設(shè)計(jì)，拓展3S技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；“樹木與生態(tài)”課程實(shí)習(xí)整合了“樹木學(xué)”與“森林生態(tài)學(xué)”課程的實(shí)習(xí)內(nèi)容，目的是提高學(xué)生對樹木識別及生態(tài)因子監(jiān)測能力，加深對生態(tài)學(xué)基本理論的理解；林木育種工程與高效培育實(shí)驗(yàn)主要是利用林木育種學(xué)和森林培育學(xué)的資源，運(yùn)用林木分子生物信息學(xué)和林木基因組學(xué)的技術(shù)手段，培養(yǎng)學(xué)生具備進(jìn)行定向培育、恢復(fù)與改造森林的技術(shù)能力；林木育苗與栽培實(shí)習(xí)主要幫助學(xué)生掌握苗木培育及苗圃管理的新技術(shù)、新方法，了解苗木培育及苗圃管理的各個技術(shù)環(huán)節(jié)；林學(xué)專業(yè)綜合實(shí)習(xí)是上述所有實(shí)踐教學(xué)模塊內(nèi)容的綜合體現(xiàn)，最終目的是讓學(xué)生具備森林培育、森林經(jīng)營和森林監(jiān)測的綜合能力。5大實(shí)踐教學(xué)模塊以信息化為核心，相互融合，搭建起林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)的主要內(nèi)容。

(二)充分利用信息技術(shù)開展實(shí)踐教學(xué)

1.利用虛擬仿真技術(shù)開展實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)利用網(wǎng)絡(luò)資源和植物識別軟件，建設(shè)了“標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查與樹干解析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”教學(xué)平臺項(xiàng)目，通過線上模擬、線下實(shí)習(xí)和線上探究的過程，達(dá)到以虛補(bǔ)實(shí)、脫虛向?qū)嵑吞撏鶎?shí)歸的項(xiàng)目建設(shè)目的。該項(xiàng)目的建設(shè)突破了教學(xué)時間和空間的限制，減少了對相關(guān)教學(xué)資源的消耗，降低了實(shí)驗(yàn)安全的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源共享。教學(xué)團(tuán)隊(duì)首先在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了具有互動性和趣味性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，大大增加了學(xué)生參與實(shí)習(xí)的興趣，林學(xué)專業(yè)本科學(xué)生都利用此平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)，總使用人數(shù)達(dá)1 000余人次/年，極大地提升了實(shí)習(xí)效果。此平臺的開發(fā)利用，使林學(xué)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)實(shí)現(xiàn)了虛實(shí)結(jié)合，極大地增加了實(shí)踐課程的多元化。

2.制作實(shí)驗(yàn)微課豐富信息化實(shí)踐教學(xué)資源

實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)將實(shí)踐教學(xué)涉及的重要技術(shù)環(huán)節(jié)錄制成簡短的小視頻，上傳到課程網(wǎng)站，讓學(xué)生在實(shí)習(xí)前進(jìn)行預(yù)習(xí)，實(shí)習(xí)后進(jìn)行復(fù)習(xí)，開展重復(fù)性學(xué)習(xí)，使學(xué)生對實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容了然于心。例如，針對林木育苗與栽培實(shí)習(xí)模塊，筆者為學(xué)生錄制了嫁接育苗、扦插育苗、播種育苗、容器育苗等重要技術(shù)措施的微課視頻；針對林木良種工程與高效培育實(shí)驗(yàn)?zāi)K，錄制了樹木修剪、大樹移植、高節(jié)竹和毛竹栽培技術(shù)等微課視頻；針對林學(xué)專業(yè)綜合實(shí)習(xí)模塊，錄制了造林規(guī)劃設(shè)計(jì)“外業(yè)”調(diào)查實(shí)習(xí)步驟和“內(nèi)業(yè)”遙感影像數(shù)據(jù)的處理、小班繪制、林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)等重要步驟的微課視頻。這些實(shí)驗(yàn)微課視頻已被學(xué)校精品實(shí)踐課程網(wǎng)站所收錄。

(三)建立實(shí)踐教學(xué)的保障機(jī)制

1.加強(qiáng)校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)資源的建設(shè)

首先，對學(xué)校的溫室大棚進(jìn)行了擴(kuò)建，增大了實(shí)習(xí)面積，完善了林學(xué)專業(yè)本科教學(xué)實(shí)習(xí)基地。隨著實(shí)習(xí)基地面積的擴(kuò)大，實(shí)習(xí)內(nèi)容也在不斷增加。例如，通過增加可控光、溫、水、氣等環(huán)境因素的溫室設(shè)施，使林木種苗與栽培實(shí)習(xí)內(nèi)容由最初的大田育苗、室外扦插、室外嫁接育苗擴(kuò)展到穴盤育苗、水培育苗、室內(nèi)扦插、室內(nèi)嫁接育苗。

其次，對實(shí)習(xí)基地的樹種進(jìn)行優(yōu)化，增加經(jīng)濟(jì)林樹種的栽植。目前本科實(shí)習(xí)基地?fù)碛秀y杏、油茶、油橄欖、棗樹、竹類、油用牡丹、核桃、板栗、桃等多樹種，為林業(yè)本科學(xué)生的學(xué)習(xí)及科研活動提供了保障。

最后，實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)為保障信息化教學(xué)的開展，針對實(shí)踐教學(xué)的需求，建設(shè)了計(jì)算機(jī)房、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室等。同時還利用華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獨(dú)特的自然條件即學(xué)校所在地獅子山，為“林業(yè)遙感”“森林生態(tài)學(xué)”“森林資源經(jīng)營管理學(xué)”“森林計(jì)測學(xué)”“數(shù)字林業(yè)技術(shù)”等課程的實(shí)踐教學(xué)提供了有利的場所。

2.建設(shè)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的校外實(shí)踐教學(xué)基地

學(xué)院根據(jù)應(yīng)用型院校的專業(yè)特點(diǎn)，利用社會服務(wù)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)了校外實(shí)踐教學(xué)基地，與企業(yè)一起培養(yǎng)能滿足林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的應(yīng)用型專業(yè)人才。目前，學(xué)院已經(jīng)分別與湖北省太子山林場管理局、湖北省襄陽市林業(yè)科學(xué)研究所、廬山植物園、武漢市林業(yè)果樹科學(xué)研究所、石首國家楊樹良種基地、三峽庫區(qū)大老嶺林場等單位建立了長期的合作關(guān)系，這些單位也成為林學(xué)專業(yè)的定點(diǎn)實(shí)習(xí)基地。林業(yè)專業(yè)的本科生每年都會到湖北省林業(yè)勘測設(shè)計(jì)院、湖北省林業(yè)科學(xué)研究所等單位開展科研活動，部分學(xué)生在這些單位完成了自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)。

3.建設(shè)實(shí)踐教學(xué)資源共享平臺

目前，實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查與樹干解析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，因具有較強(qiáng)的通用性，已與十余所涉林高校簽訂了資源共享協(xié)議。在與其他林業(yè)高校開展交流合作的同時，其他高校和科研院所的先進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源也可以為學(xué)生的實(shí)習(xí)提供幫助。

(四)建設(shè)高水平的實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍

高水平的師資隊(duì)伍是實(shí)踐教學(xué)取得較好效果的關(guān)鍵[8]。所以，近年來學(xué)院不斷加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍的建設(shè)，打造了一支由教授、青年教師、實(shí)驗(yàn)教師、外聘專家組成的實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)由教授負(fù)責(zé)，青年教師在團(tuán)隊(duì)中占有較大的比重，為團(tuán)隊(duì)的可持續(xù)發(fā)展提供了保障。老教師通過傳幫帶的形式，幫助年輕教師不斷提升實(shí)踐教學(xué)水平，同時積極鼓勵青年教師到企業(yè)鍛煉，增加基層實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以便更好地開展實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)還加大了校外兼職教師的比例，聘請科研院所、生產(chǎn)、科研、管理一線的專家兼職授課，形成了“雙師”型實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍。

三、林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)新體系的實(shí)施效果

(一)激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣

通過對林學(xué)專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的整合，構(gòu)建了新的實(shí)踐教學(xué)模塊，囊括了林學(xué)專業(yè)本科課程所有的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)內(nèi)容，突出了林業(yè)信息化在林學(xué)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的地位。在新的實(shí)踐教學(xué)體系中，加強(qiáng)了無人機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等在林學(xué)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用比重；同時，虛擬仿真技術(shù)、實(shí)驗(yàn)微課等將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容虛實(shí)結(jié)合，增加了教學(xué)的趣味性，激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，取得了良好的教學(xué)效果。

(二)提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)

融合了信息技術(shù)的新的實(shí)踐教學(xué)體系的實(shí)施，為學(xué)生提供了更為廣泛的實(shí)踐訓(xùn)練途徑與科研創(chuàng)新機(jī)會，激發(fā)了學(xué)生參與實(shí)踐教學(xué)的積極性，提高了學(xué)生對相關(guān)知識的綜合應(yīng)用能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

近3年來，學(xué)院學(xué)生平均就業(yè)率都在95%以上，其中讀研率達(dá)48.7%，且大部分學(xué)生都進(jìn)入了國內(nèi)知名高校與科研院所進(jìn)行深造。近3年來用人單位對林學(xué)專業(yè)畢業(yè)本科生總體評價滿意度為99.15%，其中“實(shí)際操作能力”滿意度為96.92%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近3年來，學(xué)生主持大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目56項(xiàng)、國家級創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目20項(xiàng)，獲得湖北省優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文獎18篇，有2人獲“全國林科十佳畢業(yè)生”稱號，3人獲“梁希優(yōu)秀學(xué)子獎”。2018年，實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)的“農(nóng)業(yè)院校林學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)體系優(yōu)化研究與實(shí)踐”教學(xué)研究項(xiàng)目獲湖北省教學(xué)成果三等獎，林學(xué)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)連續(xù)3年獲實(shí)踐教學(xué)優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)稱號。