鄉(xiāng)村振興背景下面向“智慧農(nóng)業(yè)”的大學生培養(yǎng)創(chuàng)新教學研究

王東平 霍曉倩 郭兵 郭佳瑋

摘 要：產(chǎn)業(yè)振興是鄉(xiāng)村振興的重要組成部分，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是實現(xiàn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興的重要手段，本文針對智慧農(nóng)業(yè)人才需求的現(xiàn)實狀況，設計了課上創(chuàng)新啟發(fā)式教學和課外拓展實踐相結(jié)合的智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)體系，通過課上創(chuàng)新啟發(fā)式教學夯實學生專業(yè)理論知識和培養(yǎng)學生自主學習的能力，通過課外拓展實踐教學提高學生創(chuàng)新能力和實踐技能。結(jié)果表明，課上創(chuàng)新啟發(fā)式教學和課外拓展實踐相結(jié)合的智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)教學方式取得了良好效果，學生自主學習能力、創(chuàng)新實踐能力和團隊協(xié)作能力均得到提高。

關鍵詞：智慧農(nóng)業(yè)；創(chuàng)新教學；鄉(xiāng)村振興；大學生培養(yǎng)

產(chǎn)業(yè)振興是鄉(xiāng)村振興的重要組成部分，智慧農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理和銷售全產(chǎn)業(yè)鏈的“生態(tài)融合”和“基因重組”，有利于推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、提高效率，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的重要手段［1-2］，我國《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》和《全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃（2016—2020）年》提出“要加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化步伐，實施智慧農(nóng)業(yè)工程”，而且明確了“智慧農(nóng)業(yè)引領創(chuàng)新工程”的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化實施戰(zhàn)略［3-4］。但是，當前的現(xiàn)實情況是大學生無論是來自城市還是農(nóng)村，涉農(nóng)工作的意愿都不強烈，再加上他們對鄉(xiāng)村振興和智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展認識不夠深入，使得涉農(nóng)高校人才培養(yǎng)與鄉(xiāng)村振興中的智慧農(nóng)業(yè)人才需求不符［5］。面對鄉(xiāng)村振興急需的智慧農(nóng)業(yè)人才缺口較大的現(xiàn)實問題，涉農(nóng)高校積極探索適應智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的應用型人才成為當前涉農(nóng)大學生人才培養(yǎng)的迫切任務。

1 科學設計智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)體系

智慧農(nóng)業(yè)涉及信息科學、農(nóng)業(yè)科學和管理科學等多學科交叉，要求培養(yǎng)的人才既要掌握專業(yè)理論知識，又要具有充分的實踐經(jīng)驗，據(jù)此，本文針對培養(yǎng)適應智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的應用型人才，設計了課上創(chuàng)新啟發(fā)式教學和課外拓展實踐相結(jié)合的智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)體系。課上創(chuàng)新啟發(fā)式教學重在夯實學生專業(yè)理論知識和培養(yǎng)學生自主學習的能力，課外拓展實踐教學重在提高學生創(chuàng)新能力和實踐技能。

人才培養(yǎng)過程是教與學的雙向互動過程，教師不僅要掌握豐富的知識，更重要的是調(diào)動學生學習的積極性、主動性，否則，教師講課就會帶有盲目性，難以調(diào)動和提高學生的自主學習能力。比如，在“智慧農(nóng)業(yè)”課上理論知識教學設計中，為充分調(diào)動學生學習的積極性和開發(fā)創(chuàng)新思維，對于信息學科的“GPS、GIS和遙感”等主體內(nèi)容，側(cè)重應用部分的講解，多舉實例，多展示實際應用中的圖片或?qū)嵨铮詫＜抑v座、多媒體等聲音、影像信息吸引學生的眼球，激發(fā)學生興趣，對于GPS定位原理等難度較大的內(nèi)容，根據(jù)學生實際基礎，適當補充涉及的高中、大學物理及地理知識，采用豐富的教學方法和手段，增加實踐內(nèi)容，提高學生學習的積極性，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。再比如，在“智慧農(nóng)業(yè)”課外拓展實踐教學設計中，通過組織學生開展農(nóng)產(chǎn)品電商銷售和參加挑戰(zhàn)杯、“互聯(lián)網(wǎng)+”、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目等，使學生深入了解農(nóng)業(yè)領域，提升學生對智慧農(nóng)業(yè)的認同感和參與度，鍛煉學生的實踐技能和團隊寫作能力。

2 逐步夯實智慧農(nóng)業(yè)人才專業(yè)知識

培養(yǎng)適應智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的應用型人才離不開專業(yè)理論知識傳授，因此，課堂專業(yè)理論教學要有啟發(fā)性、邏輯性和生動性，對于不同的教學內(nèi)容、不同基礎的學生，應采用不同的教學設計方法。

2.1 提出問題，引導思考

在專業(yè)理論教學過程中，好的開頭能夠激發(fā)學生的學習興趣，使學生飽含興致地學完一節(jié)課，據(jù)此，理論講授時采用提問式或背景介紹式等方法。如在講緒論、GPS、GIS和遙感時，開頭以多媒體錄像、三維動畫等形式，通過背景介紹智慧農(nóng)業(yè)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和遙感的發(fā)展、現(xiàn)狀和特點，以視、聽等多種感受激勵學生。又如在講授其他衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)時，提問學生，“哪個國家還有可能構(gòu)建汽車、輪船和飛機的定位系統(tǒng)呢？”，學生自然會想到俄羅斯、歐盟等先進國家，由于我國對北斗導航系統(tǒng)做了大量的報道，學生們也會提到中國自主研發(fā)、制造的北斗導航系統(tǒng)，這樣，就可以進一步引導學生思考北斗導航與GPS的相同點、不同點以及北斗導航系統(tǒng)的優(yōu)勢。

2.2 適當重復，突出重點

在專業(yè)理論教學過程中，用已知知識去認識未知知識時，可適當重復已學知識。比如，由GPS衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)圖去理解GPS基本原理，用GPS基本原理認識測距碼測距的觀測方程等。而且，對于重要概念需要多次重復。例如，講授緒論時，多次出現(xiàn)GPS、GIS等概念，講授GPS應用時，強調(diào)應結(jié)合GIS輔助測量。

2.3 留有余地，課下思考

在每次課結(jié)束時，提出一些問題討論，給學生留出思考空間。這些問題或者涉及基本知識和方法，或者是本節(jié)課所講內(nèi)容的延伸，或者是下節(jié)課內(nèi)容的引出；而且隨著課程的不斷深入，問題可以越來越具有綜合性，使學生養(yǎng)成獨立思考的習慣。課堂內(nèi)容和時間不能安排太“滿”，給自己和學生均留有余地，與學生交互所擦出的火花會很精彩。如第一次授課時，提出本節(jié)課所講的“智慧農(nóng)業(yè)的特點”“智慧農(nóng)業(yè)的體系”等基本知識和方法的問題；第二次課講授“GPS的發(fā)展及特點”時，提出讓學生思考第三次課的內(nèi)容“GPS的原理與誤差源”。

3 創(chuàng)新培養(yǎng)智慧農(nóng)業(yè)人才綜合能力

一般情況下，若采用單一的教學方法，學生會逐步喪失學習興趣，因此，為調(diào)動學生學習的積極性、主動性，我在教學中嘗試多種教學方法。

3.1 實踐性啟發(fā)教學

教學與科研、生產(chǎn)相結(jié)合，體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際，符合教育面向社會面向經(jīng)濟建設的要求。這不僅提高了教師的科研水平，也提高了教師的教學水平，使我們的教學內(nèi)容不斷豐富和更新，緊跟現(xiàn)代科技和經(jīng)濟社會的發(fā)展。例如，在講授智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)應用課中，將教師所做的研究工作——奶牛數(shù)字化管理關鍵技術(shù)——充實到教學中，通過該實例使學生理解，智慧農(nóng)業(yè)不僅包括種植，同時也包括精確養(yǎng)殖，理論聯(lián)系實際，調(diào)動了學生的學習熱情和對實際問題探索的能力。

3.2 探索討論式教學

為使學生牢固掌握重點學習內(nèi)容，提高學生分析問題、解決問題的能力，在教學中摸索探索求證、討論評價、歸納總結(jié)的方法。例如：在講解GPS測距方法時，教學中按照“方案比較——可行性分析——解決問題”的規(guī)律，應用探索求證的方法，由淺入深，進行對比分析，以取得良好教學效果。例如，在電磁波測距時，發(fā)射端在t0時刻發(fā)出電磁波，在t1時刻接收目標物反射的電磁波。通過波速與時間差的乘積，可求出發(fā)射端與接收端的距離。GPS測距時，發(fā)送波譜信號的同時發(fā)送時間信號t0，進而由波速與時間差的乘積得出距離值。通過兩種方案的比較，引導學生得出不同的適用場合及優(yōu)缺點，進行GPS測距的可行性分析，最后解決GPS測距原理的問題。如圖1所示。

在遙感章節(jié)講授時，定性分析之后，針對具體物質(zhì)定量研究，加強對不同物質(zhì)的反射特性的理解，組織學生討論評價和總結(jié)規(guī)律，將“一般”到“特殊”之間構(gòu)成緊密的聯(lián)系。例如（如圖2所示），地物的反射光譜特性中，首先，定性分析沙漠、濕地和綠色植物等反射率與波長之間的光譜曲線。其次，對具體的綠色植物——松樹進行定量分析，研究其受病蟲害后的遙感圖像。然后，再分析幾種典型的植物，通過學生討論評價，得到“一般”到“特殊”之間的關系。

3.3 開放性學習方式

針對“智慧農(nóng)業(yè)”課程和涉農(nóng)院校學生的特點，采取了專題講座和開放式學習相結(jié)合的方法。如“智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展和最新技術(shù)”章節(jié)學習時，由學生們分組，通過上網(wǎng)、圖書館和資料室查閱資料，從而激發(fā)了學生的自主學習，變灌輸式教育為探索式學習，鍛煉了學生查閱資料的能力，擴展了知識面，為今后撰寫學術(shù)論文和畢業(yè)論文作了準備，也培養(yǎng)了學生分析、解決問題和獨立思考的能力。比如，今年教授的3個班共查閱80篇文獻，150條網(wǎng)上信息，同學們進行了國際、國內(nèi)的分類總結(jié)。通過開放式學習，增強了學生們的團隊協(xié)作意識，加強了班級凝聚力。最后，我還鼓勵學有余力的同學，在此基礎上撰寫論文或制作網(wǎng)站。

3.4 自主研發(fā)式實驗教學

對于“智慧農(nóng)業(yè)”這種實踐應用性較強的課程，實驗教學至關重要。比如，在實驗教學中采取了兩種創(chuàng)新：一是開放實驗時間，在完成某一章節(jié)后，學生自由分組，每組與老師預約實驗時間，這樣，可以合理分配實驗教學資源，盡量滿足每個學生的學習愿望；二是開放實驗內(nèi)容，每組學生可以任意選擇實驗內(nèi)容，甚至可以自主設計實驗內(nèi)容，如GPS、GIS和GSM實驗教學中，一組學生在現(xiàn)有實驗儀器和功能的基礎上，向老師申請，由學校購買一些低成本的器件，同學們自主組裝，擴展了儀器的測量功能。為便于野外測量，同學們研發(fā)、組裝了新型電路，在不影響測量精度的前提下，縮小的儀器體積，便于攜帶。通過自主研發(fā)式實驗教學，大力提高了同學們的自學能力和創(chuàng)新精神，增強了實踐動手能力。

3.5 多種考核方式

考試是對學生知識、能力和技能等方面進行總結(jié)檢查的主要手段。針對課程和學生的特點，采用靈活多樣的考核方法，促進學生全面掌握本門課程所學內(nèi)容。

（1）成立考核小組，事先精心設計口試題目，如智慧農(nóng)業(yè)的最新技術(shù)，遙感的應用實例等，口試采用學生抽簽的方式，在同學準備之后，通過教師提問，師生互動的方式，對學生掌握知識廣度、深度以及運用知識的能力進行檢查，較全面地考查了學生的能力。

（2）采用設計實驗（30%）、開放式學習（30%）及筆試（40%）相結(jié)合的方法。學生們反映這種考核很新穎，且非常合理，側(cè)重于對素質(zhì)的考查，具有靈活性。

3.6 教學與科技創(chuàng)新相結(jié)合

創(chuàng)建班級科技創(chuàng)新小組，鼓勵對科研有興趣的同學，參加科技創(chuàng)新活動。將自己所承擔的科研項目與“智慧農(nóng)業(yè)”教學緊密結(jié)合，通過科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)平臺，組織學生參加大學生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃，激發(fā)他們的創(chuàng)新靈感和培養(yǎng)他們的實踐動手能力。比如，針對智慧農(nóng)業(yè)特點，將智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)與科技創(chuàng)新相結(jié)合，組織學生參加挑戰(zhàn)杯、“互聯(lián)網(wǎng)+”、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目等科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽或項目，指導學生精心準備參賽內(nèi)容，動手制作參賽作品，使學生在實際參賽過程中不斷思考和創(chuàng)新，提高學生動手能力、創(chuàng)新能力和團結(jié)協(xié)作能力。

4 改革效果

經(jīng)過幾年的教學研究與實踐，“智慧農(nóng)業(yè)”課程創(chuàng)新性教學取得了預期的效果，主要表現(xiàn)在：

（1）通過教學改革，采用形象、生動、有趣的教學手段和啟發(fā)式、開放性、討論式、教學與科學相結(jié)合的教學方法，將智慧農(nóng)業(yè)高新技術(shù)應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，理論聯(lián)系實際，調(diào)動了學生的學習熱情和對實際問題探索的興趣。

（2）通過“智慧農(nóng)業(yè)”課程的創(chuàng)新性教學實踐，打破了學生認為農(nóng)業(yè)與高新技術(shù)關聯(lián)性不強和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)平均投入的陳舊觀念，使學生深入了解了高新技術(shù)在農(nóng)業(yè)上應用的價值和可行性。使學生對智慧農(nóng)業(yè)的理論有了更加深入的理解和掌握。

（3）自主研發(fā)式實驗教學，大大提高了同學們的自學能力和創(chuàng)新精神，提高了學生的實踐動手能力和知識綜合應用能力。通過理論教學與實踐教學相融合，有意識地引導學生走向社會，走向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的實踐，促進了社會與學生的良性互動。

（4）學生通過學習“智慧農(nóng)業(yè)”這門課程，深刻體會到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要一批有文化、有技術(shù)、會經(jīng)營、懂管理的高素質(zhì)的新一代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和農(nóng)業(yè)經(jīng)營者，學生懂得了作為涉農(nóng)高校學生，參與農(nóng)業(yè)就業(yè)創(chuàng)業(yè)是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的迫切需要，也是實現(xiàn)自身價值的重要途徑，樹立了涉農(nóng)高校學生在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、鄉(xiāng)村振興領域大有可為的信心。

結(jié)語

智慧農(nóng)業(yè)的實質(zhì)就是利用現(xiàn)代高新技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。作為一所涉農(nóng)高校，面對當前現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展狀況和鄉(xiāng)村振興形勢，應當培養(yǎng)適合當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展需求的、具有創(chuàng)新精神和實踐技能的復合型、高級應用型人才。本教學研究在分析學生和“智慧農(nóng)業(yè)”課程特點的基礎上，通過科學設計智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)體系、逐步夯實智慧農(nóng)業(yè)人才專業(yè)知識和創(chuàng)新培養(yǎng)智慧農(nóng)業(yè)人才綜合能力，使學生在鮮活的案例和實踐中牢固掌握“智慧農(nóng)業(yè)”相關知識和技能，以高新農(nóng)業(yè)科技助力鄉(xiāng)村振興。通過智慧農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)課程的不斷豐富和創(chuàng)新，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

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［3］中共中央 國務院印發(fā)《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》.中國政府網(wǎng)（www.gov.cn），2018-09-26.

［4］國務院關于印發(fā)全國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)劃（2016—2020年）的通知.中國政府網(wǎng)（www.gov.cn），2016-10-20.

［5］鄭建華，劉雙印，王瀟.面向智慧農(nóng)業(yè)的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)問題分析與模式探索［J］.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2021，3（6）：1-4.

基金項目：河北省高等教育教學改革研究項目：“學院經(jīng)管類電子商務課程校企融合模式的研究與實踐”（9GJJG587）；河北省大學生創(chuàng)新訓練項目：“宮廷刺繡文創(chuàng)旅游產(chǎn)品研發(fā)與營銷模式研究”（s202110086037）

*通訊作者：王東平（1972— ），女，漢族，河北保定人，博士研究生，副教授，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟、農(nóng)村電商經(jīng)濟。