摘" 要:該文以內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學智慧林業(yè)專業(yè)建設(shè)為例,提出立足內(nèi)蒙古,面向西部,旨在培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、技術(shù)過硬、自主學習能力和創(chuàng)新精神強的人才培養(yǎng)目標,構(gòu)建以林業(yè)生產(chǎn)需求為導向的專業(yè)課程體系模塊,加強校企合作的實踐教學環(huán)節(jié),建設(shè)多學科交叉的教學科研創(chuàng)新團隊以及多元化教改評體系,初步探索適合內(nèi)蒙古林業(yè)現(xiàn)代化的智慧林業(yè)人才培養(yǎng)的模式。作為其他林業(yè)院校該專業(yè)建設(shè)的先驅(qū),希望起到拋磚引玉的作用,與相關(guān)院校共同推進智慧林業(yè)人才培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:智慧林業(yè);人才培養(yǎng)模式;內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學;課程體系;專業(yè)建設(shè)
中圖分類號:C961" " " 文獻標志碼:A" " " " " 文章編號:2096-9902(2024)17-0022-04
Abstract: Taking the construction of the smart forestry major in Inner Mongolia Agricultural University as an example, this paper discusses the professional orientation and training objectives, the construction of the professional curriculum system, the strengthening of practical teaching links, the construction of teaching team and the evaluation of teaching reform effect, and probes into the personnel training model for smart forestry talents. As a pioneer in the specialty construction for other forestry colleges, we hope to play a role in promoting the cultivation of smart forestry talents together with relevant colleges and universities.
Keywords: smart forestry; personnel training model; Inner Mongolia Agricultural University; curriculum system; specialty construction
利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù),通過感知化、物聯(lián)化、智能化的手段,形成林業(yè)立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價值凸顯、 服務內(nèi)外一體的林業(yè)成為林業(yè)發(fā)展的新階段[1]。近年來,林業(yè)人才市場中對能夠開展和從事智慧林業(yè)工作的人才需求旺盛,供不應求?,F(xiàn)代智慧林業(yè)人才需要能夠利用3S技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及云計算技術(shù)等系統(tǒng)地開展林業(yè)生產(chǎn)和實踐工作[2]。
內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學智慧林業(yè)專業(yè)提出了基礎(chǔ)扎實,技術(shù)過硬,自主學習能力和創(chuàng)新精神強的人才培養(yǎng)目標,對傳統(tǒng)林學人才培養(yǎng)提出了改革。以森林施肥工作為例,需要通過遙感技術(shù)收集森林的數(shù)據(jù)信息并傳輸信息到數(shù)據(jù)庫,云計算診斷森林營養(yǎng)狀況,得到對森林整體和特殊個體的施肥方案,再由執(zhí)行者——智能裝備(車載、機載噴藥設(shè)施和水肥一體化設(shè)施)等實現(xiàn)精準施肥。森林病蟲害防治同樣要智能感知圖像數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)比對判斷病蟲害狀況,提供精準“處方”,指揮智能裝備變量噴藥[3]。從以上的2個工作場景中可見,林學專業(yè)學生除了拓展傳統(tǒng)林科內(nèi)涵之外,還需學會利用現(xiàn)代空間信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、無人機遙感等多種技術(shù)解決森林防火、生態(tài)保護、精準栽培、病蟲害防治和氣象預警等方面的問題[4]。傳統(tǒng)林學專業(yè)課程中相關(guān)內(nèi)容涉及不多,相關(guān)課程有森林資源經(jīng)營管理學、林業(yè)遙感技術(shù)實驗、林業(yè)3S技術(shù)實習,理論知識的深度欠缺,實習學時數(shù)不多,導致學生專業(yè)素質(zhì)能力不能適應現(xiàn)代化林業(yè)人才市場的需求,就業(yè)競爭力不大。
2023年內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學的智慧林業(yè)專業(yè)建設(shè)獲批。這是內(nèi)蒙古自治區(qū)以內(nèi)各級林業(yè)院校中開設(shè)的第一個智慧林業(yè)專業(yè),凸顯了國家對于自治區(qū)林業(yè)現(xiàn)代化的重視。為滿足各級林業(yè)科研院所、林業(yè)生產(chǎn)單位對林業(yè)人才的需求,進一步完善智慧林業(yè)專業(yè)人才培養(yǎng)方案,保證專業(yè)基礎(chǔ)教育的質(zhì)量,重視學生技能的提高和個性的發(fā)展,以培養(yǎng)能夠從事林業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)工作的復合應用型人才,內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學林學院林學系通過問卷調(diào)查、討論會、座談會等形式,調(diào)研了社會需求、用人單位對本專業(yè)人才知識、能力結(jié)構(gòu)的需求,結(jié)合對畢業(yè)生進行的回訪,提出了智慧林業(yè)人才培養(yǎng)的模式。
1" 專業(yè)定位和培養(yǎng)目標
突出林業(yè)學科特色,理解智慧林業(yè)市場定位,構(gòu)建校企協(xié)同育人合作模式。在國家生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略指導下,培養(yǎng)適應林業(yè)信息化需求,掌握傳統(tǒng)林學專業(yè)理論,熟悉現(xiàn)代信息技術(shù),能夠?qū)νㄟ^遙感技術(shù)獲得的大量林業(yè)信息進行分辨、判斷和決策,能夠用智能設(shè)備和現(xiàn)代信息技術(shù)來服務現(xiàn)代林業(yè)實踐活動、提升經(jīng)營水平和服務管理,服務國家林業(yè)現(xiàn)代化和生態(tài)建設(shè),具有辯證思維能力、科研創(chuàng)新能力、交流和協(xié)作能力,能夠終生學習不斷提升自我,具有大局觀、專業(yè)視野廣闊,能夠在智慧林業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域從事研究與開發(fā)、技術(shù)服務與推廣、生產(chǎn)經(jīng)營管理等工作,具有交叉學科背景和德、智、體全面發(fā)展的復合應用型專業(yè)人才[5]。智慧林業(yè)人才將會在林業(yè)企事業(yè)單位、新媒體(林業(yè))、林業(yè)現(xiàn)代化的展示區(qū)及林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等崗位大有作為。
2" 專業(yè)課程體系
智慧林業(yè)核心技術(shù)有智能林業(yè)遙感技術(shù)、空間信息、大數(shù)據(jù)管理、人工智能、虛擬仿真及智能裝備等內(nèi)容。以這些技術(shù)為中心,內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學對智慧林業(yè)的課程體系進行建設(shè)。現(xiàn)階段開設(shè)有地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)、遙感技術(shù)與應用、數(shù)據(jù)庫原理、機器學習等課程,設(shè)有計算機科學與技術(shù)、地理信息科學、機械化及其自動化以及生物技術(shù)類專業(yè)。對林學智慧林業(yè)專業(yè)培養(yǎng)方案進行了調(diào)查,從林業(yè)人才需求市場對林業(yè)人才的任職技能要求進行了調(diào)查,包括智慧林業(yè)學科的基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程開設(shè)的重要性調(diào)查、學時安排的合理性,實踐教學學時調(diào)整的需求、推薦的實習形式以及開設(shè)課程對就業(yè)的必要性等項目。本次調(diào)研主要采取網(wǎng)絡發(fā)放調(diào)查問卷的方式。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示:參調(diào)人員對林學專業(yè)課程的設(shè)置給予了充分的肯定。50%以上的參調(diào)人員認為應該保留高等數(shù)學、概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程,建議減少化學相關(guān)課程學時;50%以上的參調(diào)人員認為應該增加實踐學時,收獲最大的通識教育課程是計算機應用基礎(chǔ)。如圖1所示。
76%以上的參調(diào)人員認為林業(yè)遙感、林業(yè)地理信息系統(tǒng)對今后的工作有幫助,針對專業(yè)課程(含專業(yè)基礎(chǔ)課程),70%以上參調(diào)人員人員認為應該保留,如圖2、圖3所示,其中,數(shù)字圖像處理技術(shù)課程的支持率達到100%。同時,根據(jù)林業(yè)行業(yè)需求或工作需要,參調(diào)人員建議增設(shè)ArcGIS、R語言、軟件應用等相關(guān)課程。
在前期調(diào)查的基礎(chǔ)上,結(jié)合業(yè)內(nèi)人士提出的建議、智慧林業(yè)人才要求的核心技能,參考南京林業(yè)大學、東北林業(yè)大學開設(shè)的智慧林業(yè)課程體系,提出內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學智慧林業(yè)的課程整合方案。在現(xiàn)有課程的基礎(chǔ)上從生產(chǎn)需求出發(fā),構(gòu)建智慧林木遺傳育種、森林精準培育、森林資源智能監(jiān)測與保護、智慧監(jiān)測森林火災、智慧監(jiān)測森林病蟲害及病蟲害的精準防治為重要內(nèi)容的“模塊化”課程體系,以職業(yè)需求為依據(jù),整合多學科資源,構(gòu)建跨學科課程體系[6]。
核心課程保留了植物學、植物生理學、林業(yè)氣象學和生態(tài)學等專業(yè)基礎(chǔ)課。在林學院消防、生態(tài)、森林培育教研室開設(shè)的現(xiàn)有課程中提升和改造,涉及的專業(yè)核心課程有森林病蟲害防治學、森林精準培育與經(jīng)營、自然保護地管理、森林災害預警、林業(yè)智能裝備、森林資源監(jiān)測與智慧決策和林火智能監(jiān)測與預警等。對原有課程進行整改,將相關(guān)知識與產(chǎn)業(yè)深度融合,提高林業(yè)遙感與林業(yè)地理信息系統(tǒng)實習的課時比重。將林木種苗學、造林學、經(jīng)濟林栽培學整合為森林培育技術(shù)。
增設(shè)了計算機科學與技術(shù)、地理信息學等學科的課程,如GNSS原理與應用、數(shù)據(jù)庫應用技術(shù)、森林環(huán)境感知技術(shù)、智能決策與支持系統(tǒng)、林業(yè)碳匯、生態(tài)空間規(guī)劃、統(tǒng)計機器學習、大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)及應用和人工智能數(shù)字圖像處理技術(shù)等。在專業(yè)基礎(chǔ)課中加入無人機應用技術(shù)、Python程序設(shè)計、大數(shù)據(jù)管理技術(shù)、云計算技術(shù)等課程,專業(yè)核心課中加入林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、林業(yè)信息技術(shù)綜合應用和林業(yè)資源監(jiān)測與評價等課程[7]。
抽調(diào)相關(guān)學院骨干教師,組建團隊開展智慧林業(yè)專業(yè)建設(shè)工作,統(tǒng)籌安排,林學院負責整合和改造森林經(jīng)營、森林防火、森林精準培育等核心專業(yè)課程,由計算機學院、生態(tài)環(huán)境學院負責大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和空間信息技術(shù)等課程建設(shè)。學院分工合作,促進農(nóng)學、理學、工學、經(jīng)濟學和管理學等不同學科的交叉,打破學科界限,構(gòu)建培養(yǎng)智慧林業(yè)人才的深度融合課程體系。
3" 實踐教學環(huán)節(jié)
在現(xiàn)有林學專業(yè)的課程實驗和實踐教學基礎(chǔ)上,強化實踐教學環(huán)節(jié)呼聲強烈,調(diào)查顯示如圖4所示。將無人機低空遙感、圖像智能識別、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)融入實踐教學,進一步提升學生的實操能力,提高學生對現(xiàn)代林業(yè)信息的綜合應用能力。在強化實踐教學的基礎(chǔ)上,整合應用教學內(nèi)容,針對森林資源調(diào)查、資產(chǎn)評估、林業(yè)遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)等實踐課程,設(shè)置具體詳細的能力指標,嚴格考核體系,分解指標,尤其細化個人動手能力、信息綜合能力、解決問題能力在考核成績中的占比。優(yōu)化實踐教學體系,對不同年級學生提出區(qū)別的實踐能力要求。按照基礎(chǔ)能力和綜合能力的遞進規(guī)律,分層次、分階段設(shè)置培養(yǎng)目標,對大學階段的一年級和二年級同學加強培養(yǎng)林學基礎(chǔ)能力,以專業(yè)的基礎(chǔ)實踐內(nèi)容為主,注重森林植物識別、森林環(huán)境因子測定、森林調(diào)查技術(shù)等技能的培養(yǎng)。大學三、四年級學生強調(diào)綜合能力的培養(yǎng),尤其是以綜合性實訓項目為主,注重系統(tǒng)性原則,主要是模擬或引進生產(chǎn)實踐項目,以項目為載體,強化實操能力,提高學生的綜合素質(zhì)。
從林業(yè)生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)考慮,依托校內(nèi)外的教學實習基地,如內(nèi)蒙古大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站、內(nèi)蒙古賽罕烏拉森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站、蠻汗山林場及旺業(yè)甸林場等,從林業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理的實際需求出發(fā),改革實踐教學工作。廣泛收集智慧案例,圍繞森林調(diào)查、林業(yè)資產(chǎn)評估、碳匯計算、編制森林經(jīng)營方案和森林資源的年度監(jiān)測等生產(chǎn)和實踐應用需求,培養(yǎng)學生重視林業(yè)信息化,建立關(guān)于宏觀林業(yè)資源調(diào)查和森林資源應用等綜合性的實驗,讓學生把理論學習中的林業(yè)資源調(diào)查、信息數(shù)據(jù)存儲、大數(shù)據(jù)分析到利用數(shù)據(jù)進行決策和應用的知識與林業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系起來,在思想中構(gòu)建智慧林業(yè)技術(shù)的完整知識體系[8]。校內(nèi)實踐平臺、校外實習基地、林業(yè)企業(yè)實踐平臺互相貫通,構(gòu)建科研反哺教學、產(chǎn)業(yè)與教學相融機制。讓學生從課堂、實驗室走出來,進入林場、企業(yè)工作和學習,鼓勵學生自主研發(fā)虛擬仿真實習場景,在研發(fā)和利用中進行探究學習和溝通合作,把理論學習真正地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)實踐。
按照服務于國家重大發(fā)展戰(zhàn)略,服務區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展要求,建設(shè)校內(nèi)實習基地,由企業(yè)參與,建成高標準的教學、科研、技術(shù)服務一體的實踐基地,培養(yǎng)職業(yè)技能,達到就業(yè)即與林業(yè)生產(chǎn)實踐順利對接的目標。推動學校與企業(yè)的深度合作,有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng),提升林業(yè)人才的綜合實力。
4" 教學團隊建設(shè)
教學團隊肩負著培養(yǎng)青年教師、提升教師隊伍總體水平和提高教學質(zhì)量的重要使命。推動“課堂革命”,使教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W者,組織籌建本科和研究生實驗教學與科研平臺,搭建智慧林業(yè)場景、開展虛擬仿真教學供學生體驗觀摩。吸引學生興趣,學生主動參與,引導性教學,培養(yǎng)學生收集相關(guān)信息、自主分析問題和解決問題能力、在參與中培養(yǎng)團隊合作和溝通能力,在參與中獲得自我認可、自我發(fā)展等;打造具備理論教學和實踐教學能力的“雙師型”教師隊伍,保障人才培養(yǎng)質(zhì)量。安排一定比例的事業(yè)費撥款建設(shè)教學團隊。不僅僅改善教研室、儀器設(shè)備等工作環(huán)境,更要為團隊提供參觀與交流、培訓與進修、教學改革等資金支持,調(diào)動教師的積極性,創(chuàng)造良好的學術(shù)氛圍,從而提升教師隊伍的整體水平,保證教學質(zhì)量不斷得到提高。
全面征集內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學開設(shè)的林業(yè)信息相關(guān)課程和實踐實習,結(jié)合智慧林業(yè)人才核心技能需求,整合林學院、計算機與信息工程學院、經(jīng)濟管理學院、機電工程學院和能源與交通工程學院等相關(guān)授課教師,與課程體系模塊相配套,建立跨專業(yè)、跨學科的教學創(chuàng)新團隊,如構(gòu)建精準森林培育、森林災害監(jiān)測與預警、智慧消防等教學科研團隊,對課程內(nèi)容進行專項探討,研究跨學科的融合模式,研究如何凸顯林業(yè)特色,開發(fā)相應的課程教學內(nèi)容。
積極鼓勵教師走出去,深入到林業(yè)企業(yè)參加生產(chǎn)項目,有助于教師了解一線的實際情況,提高實踐教學水平。聘請行業(yè)專家和企業(yè)業(yè)務骨干到學校任教,具體負責專業(yè)實習實訓工作和技術(shù)服務創(chuàng)新工作。在專業(yè)建設(shè)初期,教師的智能化生產(chǎn)實踐經(jīng)驗不足。可以實行“雙導師”制度,引進企業(yè)優(yōu)質(zhì)人才,協(xié)助高校智慧型師資隊伍建設(shè)。加大校內(nèi)教師培養(yǎng)力度。鼓勵參與智慧林業(yè)研討會,鼓勵年輕教師申請國內(nèi)外智慧林業(yè)高?;蚩蒲袉挝粚W習。學校牽頭,聯(lián)合林業(yè)高校間分享教學成果。必要時可對教師對企業(yè)產(chǎn)業(yè)的指導、咨詢服務等給予獎勵,鼓勵教師參與企業(yè)生產(chǎn)。
教材建設(shè)是非常重要的環(huán)節(jié),傳統(tǒng)教材只是專業(yè)知識的介紹,缺少智慧林業(yè)的內(nèi)容,教材枯燥,壓抑了學生的學習興趣,教學團隊應積極改革教材,撰寫適用性與新穎性的現(xiàn)代化教材,適應林業(yè)現(xiàn)代化需求。在新型教材中數(shù)字化產(chǎn)品與智慧林業(yè)信息庫互通,達到良好的教學互動效果。
強大的教師團隊是教學改革的核心,專業(yè)水平高的骨干教師可以把握和預測專業(yè)建設(shè)方向和教改新動向,準確指出智慧林業(yè)發(fā)展趨勢與動態(tài),保持學科和專業(yè)建設(shè)的先進性。但是單純依靠校內(nèi)教師提高實踐教學水平不符合行業(yè)發(fā)展規(guī)律,必須引入林業(yè)兼職教師,打造一支教學水平高、實踐技能過硬、科研能力強、結(jié)構(gòu)合理的專兼職教學團隊。
5" 教學改革成效
對智慧林業(yè)教學效果進行多元化的評價、制定動態(tài)發(fā)展的評價指標。通過第一屆智慧林業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)情況,制訂專業(yè)建設(shè)的評價指標。指標要綜合考察學生的學習成績,也要對學習過程進行評價,對畢業(yè)實習、論文以及在校的科研、社會活動等方面考核,細化考核指標。從卷面成績考察學生對課堂知識的掌握程度,根據(jù)科研貢獻指標考察學生實踐能力和綜合素養(yǎng),讓學生全面了解自我,進行自我學習和完善。
加強林業(yè)職業(yè)素養(yǎng)教育,提升學生服務基層的責任感和榮譽感。推進智慧林業(yè)各門課程的思政建設(shè),潤物無聲,在潛移默化中提升學生的綜合素養(yǎng)和職業(yè)道德[9]。傳授當代新技術(shù)在林業(yè)中的優(yōu)秀案例,林業(yè)英才的先進事跡,增強學生對專業(yè)的認同感,激發(fā)熱愛林業(yè)、投身林業(yè)建設(shè)的熱情。
明確智慧林業(yè)人才需要掌握的知識技能和學習方向,定位就業(yè)市場對相關(guān)技能的要求,增強專業(yè)學習動力。依托校外實習基地、重點實驗室和企業(yè)共建智慧林業(yè)實習基地,如利用智能氣象儀器進行實時監(jiān)測,利用云計算對數(shù)據(jù)進行綜合分析,讓學生能夠在實景中學習氣象預警技術(shù)。觀摩智能機械,參觀蒙草公司建設(shè)的信息可視化管理平臺,直觀感受智慧林業(yè)。學生熟悉資源調(diào)查、數(shù)據(jù)傳輸、綜合分析到?jīng)Q策和執(zhí)行的每一個實踐環(huán)節(jié),從而提升學生的專業(yè)素質(zhì)和綜合分析能力,在未來的工作中更容易上手,從而提升學生就業(yè)的競爭力。通過不同學科之間的交叉融合,擴充了教師隊伍,提升了團隊的整體教學水平和科研能力。
6" 結(jié)束語
智慧林業(yè)是時代發(fā)展的必然。隨著智慧物流、大數(shù)據(jù)信息與電子技術(shù)等的發(fā)展,這些新技術(shù)和重要成果必將應用于社會生活的各個領(lǐng)域。林業(yè)工作將面臨信息化、智能化的挑戰(zhàn),這就給廣大的農(nóng)林院校人才培養(yǎng)提出了新的要求。內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學實踐的智慧林業(yè)育人模式,重視培養(yǎng)學生全面的專業(yè)技能,兼顧立德樹人的方針,培養(yǎng)具有科研創(chuàng)新能力、溝通能力、終身學習能力的復合應用型人才,為西北地區(qū)以及全國林業(yè)建設(shè)輸送高質(zhì)量專業(yè)人才,這些實踐也推動智慧林業(yè)專業(yè)建設(shè)工作,為林業(yè)教育提供更廣闊的空間。
參考文獻:
[1] 吳雪梅.山東省惠民縣林業(yè)有害生物多樣性調(diào)查[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學,2017.
[2] 余茂源.智慧林業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)及其應用策略研究[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2017,42(5):121-123,131.
[3] 周凱,曹林.遙感在森林精準培育中的應用現(xiàn)狀與展望[J].遙感學報,2021,25(1):423-438.
[4] 佃袁勇,周靖靖,王鵬程,等.多學科交叉融合的智慧林業(yè)人才培養(yǎng)模式初探——以華中農(nóng)業(yè)大學為例[J].農(nóng)業(yè)科技與信息,2023(2):172-176.
[5] 曹林,周凱,申鑫,等.智慧林業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].南京林業(yè)大學學報(自然科學版),2022,46(6):83-95.
[6] 李世東.中國智慧林業(yè)路線圖[J].林業(yè)經(jīng)濟,2014,36(10):54-57.
[7] 管志杰,張薇.國內(nèi)外智慧林業(yè)建設(shè)概況及中國發(fā)展對策[J].西部林業(yè)科學,2023,52(6):151-158.
[8] 陳茂銓.高職教育林業(yè)園藝類專業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學,2009.
[9] 劉軒溢.課程思政理念下高職勞動與社會保障法改革路徑研究[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學院學報,2022,21(1):59-62.