新農(nóng)科背景下虛實(shí)結(jié)合的設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

中圖分類號(hào)G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 0517-6611（2025）12-0271-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.12.062

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

ExperimentalTeaching Reformand Practicein Protected Crop Cultivation BasedonVirtual-reality Combination Under the Back ground of New Agricultural Science

ZHANG Kun，ZHANGYue，HANZhi-pingetal（CollegeofAgricultureandLifeScience，Shanxi Datong University，Datog，hani ）

AbstractTheconstructionofnewagriculturalsiencehasputforwardnewandhigherrequirementsforexperimentalteachngofagicuure andforestryjsilgsiea.Aspantmeastoiatesdens’ovaieliteacdpratcalilial simultionteacghaidelsedieexptalacg.Ivioftxpealaingsauofoteduli tion，virtualsulatiothasrodcedituacngefoshenadutoacgsoili tion，curcuutacingoazationandaiatioandevauationmethods.Aneexperimetaltacngodelstablisdhch integratedliendofinndombidvialsimulationithtaditioalitieimplemetatiooftistcingodeasi cantlyimproedtexpritaltacingectofprotectedoultiatiofielyobilidsudents’leagsiasid students’innovativeconsciousness，andplayedanimportantpromotingoleinimprovingstudents’comprehensivepracticalailty.

Key WordsNew agricultural science;Protected crop cultivation; Virtual-reality combination;Experimental teaching

“安吉共識(shí)”[1]“北大倉(cāng)行動(dòng)”[2]和\"北京指南”[3]新農(nóng)科建設(shè)三部曲的相繼發(fā)布，拉開了新農(nóng)科建設(shè)的序幕，提出了要以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來改造提升現(xiàn)有的涉農(nóng)專業(yè)，持續(xù)創(chuàng)新教育教學(xué)方法，創(chuàng)建一流課程和科學(xué)的教學(xué)體系，培育卓越農(nóng)林人才，著力提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)。新農(nóng)科是在新時(shí)代背景下適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)發(fā)展而提出的高等農(nóng)林教育的一個(gè)新方向，倡導(dǎo)多學(xué)科交叉對(duì)農(nóng)科人才培養(yǎng)的滲透，突出現(xiàn)代信息技術(shù)與課程教學(xué)的深度融合[4]。在推進(jìn)新農(nóng)科建設(shè)的時(shí)代背景下，地方院校涉農(nóng)專業(yè)必須以立德樹人為根本、以強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)為己任、以鄉(xiāng)村振興為主戰(zhàn)場(chǎng)，抓住新農(nóng)科建設(shè)契機(jī)，立足區(qū)域農(nóng)業(yè)優(yōu)勢(shì)和特色，加強(qiáng)多學(xué)科交叉融合新型涉農(nóng)專業(yè)建設(shè)，全面推進(jìn)教育教學(xué)改革，為區(qū)域現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)村振興發(fā)展培育具有創(chuàng)新思維、實(shí)用技能的復(fù)合應(yīng)用型農(nóng)林人才。

大學(xué)是山西省首批應(yīng)用型轉(zhuǎn)型試點(diǎn)高校。在國(guó)家實(shí)施新農(nóng)科建設(shè)戰(zhàn)略背景下，基于山西省設(shè)施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展和人才緊缺的形勢(shì)，2018年大學(xué)正式開設(shè)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)。作為全校唯一的涉農(nóng)專業(yè)，設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)承載著為地方培養(yǎng)輸送應(yīng)用型農(nóng)業(yè)人才、服務(wù)鄉(xiāng)村振興發(fā)展的重要使命。設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)是集園藝、環(huán)境、工程與管理為一體的學(xué)科交叉型本科專業(yè)，它既不同于純農(nóng)科類專業(yè)，也不同于純工科類專業(yè)，是具有工農(nóng)學(xué)科交叉與集成屬性的新農(nóng)科代表。設(shè)施作物栽培學(xué)是高等農(nóng)林院校及涉農(nóng)高校設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的一門集理論性、實(shí)踐性、應(yīng)用性于一體的綜合性課程，其在明晰作物基本生長(zhǎng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用植物學(xué)、植物生理學(xué)、植物保護(hù)學(xué)、土壤肥料學(xué)、環(huán)境工程學(xué)等多學(xué)科的理論和技術(shù)，探索作物生長(zhǎng)調(diào)控、栽培管理等措施的優(yōu)化決策與綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、綠色、可持續(xù)栽培，在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮不可替代的作用[5]。2018年新頒布的植物生產(chǎn)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)明確將設(shè)施作物栽培學(xué)設(shè)置為設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程，奠定了該門課程在設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)課程體系和人才培養(yǎng)中的重要地位。由于設(shè)施作物栽培學(xué)具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性、綜合性與實(shí)用性，決定了它必須采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，而其實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平直接影響學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。隨著現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化、智能化技術(shù)的大量應(yīng)用，要求設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生具備現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、裝備和管理的實(shí)踐應(yīng)用能力，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已難以滿足新農(nóng)科背景下農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展對(duì)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才的需求。

現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)步為高校傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)提供了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力。高等教育發(fā)展的新趨勢(shì)是以多媒體和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為載體，為學(xué)生打造個(gè)性化、數(shù)字化和移動(dòng)化的學(xué)習(xí)模式，使得課程設(shè)置、教學(xué)資源和學(xué)習(xí)環(huán)境愈發(fā)走向開放。隨著“互聯(lián)網(wǎng) + ”時(shí)代的到來，虛擬仿真技術(shù)在高校課程教學(xué)中展現(xiàn)出了獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，近年來開始被越來越多地應(yīng)用于高校的教學(xué)活動(dòng)中。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建出仿真的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，以線上線下教學(xué)活動(dòng)相融合為手段，將課程內(nèi)容以更加具體、直觀的形式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，大幅突破原有實(shí)驗(yàn)條件限制，彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)條件下“做不到”“做不了”“做不上”的實(shí)驗(yàn)，有益于促進(jìn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量的提升[7]。將虛擬仿真技術(shù)引入設(shè)施作物栽培學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，構(gòu)建線上與線下、虛擬仿真與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，旨在解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的突出問題，有效提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和專業(yè)實(shí)踐能力，以滿足學(xué)校人才培養(yǎng)以及行業(yè)企業(yè)對(duì)學(xué)生畢業(yè)的要求，切實(shí)提升農(nóng)科學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，為培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)人才奠定基礎(chǔ)。

1設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

設(shè)施作物栽培學(xué)是設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)核心課，在二年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)，理論課48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課16學(xué)時(shí)，另設(shè)1周教學(xué)實(shí)習(xí)。作為設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)課時(shí)數(shù)最大的專業(yè)必修課，設(shè)施作物栽培學(xué)擔(dān)負(fù)著引導(dǎo)學(xué)生熱愛所學(xué)專業(yè)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法、夯實(shí)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)等任務(wù)。但是，由于受各種現(xiàn)實(shí)條件的制約，傳統(tǒng)的設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在很多亟待解決的問題，主要集中在以下幾個(gè)方面。

1.1理論內(nèi)容與實(shí)踐應(yīng)用存在脫節(jié)在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生往往先進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，然后在有限的條件和時(shí)間下進(jìn)行實(shí)踐操作，而作物生產(chǎn)具有明顯的地域性與季節(jié)性，導(dǎo)致理論知識(shí)講授、實(shí)踐技能操作與實(shí)際生產(chǎn)管理三者不能同步，學(xué)生難以將所學(xué)的理論知識(shí)及時(shí)、有效地融于實(shí)踐中。

1.2作物栽培周期長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)不足設(shè)施生產(chǎn)涉及的作物種類繁多，包括蔬菜、花卉、果樹及中草藥等幾大類別，以往受作物生長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)、栽培環(huán)境要求高等因素的限制，學(xué)生只能在有限的條件下進(jìn)行個(gè)別作物的走馬觀花式的觀摩學(xué)習(xí)或簡(jiǎn)單操作，課堂上無法讓學(xué)生接觸和體會(huì)到設(shè)施常見作物的生產(chǎn)過程。而隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的不斷調(diào)整，設(shè)施作物栽培學(xué)課程學(xué)時(shí)一再縮減，實(shí)驗(yàn)課僅為16學(xué)時(shí)，僅夠支持5＼～6個(gè)線下實(shí)驗(yàn)的開展，實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)明顯不足，學(xué)生甚至難以通過課程實(shí)驗(yàn)去完成某一單一設(shè)施作物從育苗到收獲的整個(gè)過程，不利于學(xué)生系統(tǒng)地理解掌握相關(guān)理論及技術(shù)，嚴(yán)重影響了教學(xué)內(nèi)容的全面性和連貫性。

1.3作物生長(zhǎng)過程不可逆，實(shí)驗(yàn)操作機(jī)會(huì)有限在現(xiàn)實(shí)栽培條件下，學(xué)生因?yàn)閷?duì)實(shí)驗(yàn)流程不熟悉，往往會(huì)因?yàn)橐恍┎划?dāng)操作，導(dǎo)致種苗和果品出現(xiàn)生長(zhǎng)障礙、品質(zhì)下降，甚至植株死亡等情況，產(chǎn)生不必要的損失。同時(shí)，作物生長(zhǎng)具有不可逆性，不當(dāng)操作導(dǎo)致的作物生長(zhǎng)異常甚至死亡，會(huì)造成后續(xù)實(shí)驗(yàn)難以進(jìn)行，嚴(yán)重破壞實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)性和完整性，不利于學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的提高。由于實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì)有限，學(xué)生往往難以通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)來鞏固理論知識(shí)，更不能隨意改動(dòng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)來探索設(shè)施作物栽培的最佳方法，實(shí)驗(yàn)的探究性、綜合性和復(fù)雜性程度不夠

1.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件難以匹配人才培養(yǎng)要求國(guó)內(nèi)大部分高校的設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)都存在教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)實(shí)踐基地建設(shè)滯后的問題，突出表現(xiàn)為校內(nèi)建設(shè)的溫室、大棚等設(shè)施比較簡(jiǎn)易，缺乏配套的設(shè)施和裝備，和設(shè)施農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)條件差距甚遠(yuǎn)，對(duì)一些價(jià)格高昂的新設(shè)備、新機(jī)械的教學(xué)經(jīng)費(fèi)投人明顯不足，如現(xiàn)代大型溫室、智能化裝備等，致使學(xué)校不具備開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)條件，學(xué)生只能在脫離現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)條件下開展實(shí)驗(yàn)，甚至只能進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，不能適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)要求；而在校外通過校企合作建設(shè)的實(shí)習(xí)實(shí)踐基地，其功能還是以生產(chǎn)為主，學(xué)生在教學(xué)基地的實(shí)習(xí)更多是以見習(xí)的形式完成，動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)較少，再加上交通不便和安全隱患等因素，導(dǎo)致校外實(shí)踐的次數(shù)與質(zhì)量大幅降低，這對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)造成很大影響。實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件的不足影響了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生能力的發(fā)展，與新農(nóng)科建設(shè)下復(fù)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求不匹配

綜上所述，傳統(tǒng)的設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨著理論與實(shí)踐脫節(jié)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)不足、實(shí)驗(yàn)操作機(jī)會(huì)有限、實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件欠缺等問題，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量難以得到保障。因此，迫切需要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革和創(chuàng)新，以適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和鄉(xiāng)村振興發(fā)展對(duì)農(nóng)林人才的需求。將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)自引入設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能最大程度地突破時(shí)空限制，彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)條件下“做不到”“做不了”“做不上”的實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供反復(fù)練習(xí)與重復(fù)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)；將企業(yè)真實(shí)案例融人虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源，推動(dòng)理論教學(xué)、實(shí)踐操作與生產(chǎn)管理深度融合，既拓寬了學(xué)生的專業(yè)視野，又提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，增加了其對(duì)相關(guān)知識(shí)和技能了解與掌握，從而切實(shí)提升農(nóng)科學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

2基于虛實(shí)結(jié)合的設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

大學(xué)設(shè)施作物栽培學(xué)課程組從2022年開始，依托教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“基于虛實(shí)結(jié)合的設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究”、山西省一流本科課程“設(shè)施蔬菜無土栽培虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”和山西省教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目“新農(nóng)科視域下虛實(shí)融合的設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究”，以培養(yǎng)新農(nóng)科背景下具有創(chuàng)新思維和實(shí)用技能的復(fù)合應(yīng)用型設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)人才為目標(biāo)，采用線上與線下、虛擬仿真與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的設(shè)施作物栽培學(xué)混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并取得一定成效。

2.1完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，學(xué)生主要通過教材或教學(xué)課件進(jìn)行預(yù)習(xí)，單一的預(yù)習(xí)形式和有限的學(xué)習(xí)資源使學(xué)生難以對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目形成全面和深人的理解。而隨著國(guó)家對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源投入的不斷加大，優(yōu)勢(shì)教學(xué)資源在網(wǎng)絡(luò)得到共享[8]。課程組借助中國(guó)大學(xué)MOOC和國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái)，選用包括西北農(nóng)林科技大學(xué)建設(shè)的設(shè)施蔬菜栽培學(xué)共享課程和山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院開發(fā)的設(shè)施果樹無土栽培技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目作為授課中的學(xué)分課資源，學(xué)生可在課前通過觀看相關(guān)視頻完成預(yù)習(xí)。課程組還通過積極匯集設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)作物栽培學(xué)方面優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，對(duì)先期在學(xué)習(xí)通平臺(tái)已創(chuàng)建的設(shè)施作物栽培學(xué)在線課程進(jìn)行優(yōu)化和完善，持續(xù)更新和升級(jí)教學(xué)資源，集合設(shè)施栽培類教學(xué)視頻資源31份，教案課件、專業(yè)文獻(xiàn)等學(xué)習(xí)資料65份，建設(shè)立體化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源體系，開發(fā)符合新農(nóng)科應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生提前在線上完成實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)，為開展后續(xù)實(shí)際操作和具體實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

2.2開發(fā)虛擬仿真教學(xué)資源設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，果樹類栽培實(shí)驗(yàn)往往由于栽培難度大、實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)等問題難以得到有效開展。為此，課程組充分運(yùn)用國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái)教學(xué)資源一設(shè)施果樹無土栽培技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，解決了真實(shí)環(huán)境下果樹類栽培實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程難以完整實(shí)現(xiàn)的難題。學(xué)生通過人機(jī)互動(dòng)完成對(duì)設(shè)施草莓和葡萄的認(rèn)知、育苗和栽培管理，充分了解設(shè)施果樹無土栽培的完整動(dòng)態(tài)過程和關(guān)鍵栽培技術(shù)，形成設(shè)施果樹生產(chǎn)全過程完整認(rèn)識(shí)。

設(shè)施蔬菜栽培具有作物種類多、栽培面積大等特點(diǎn)，在設(shè)施栽培中占有舉足輕重的地位。課程組本著“能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，著力建設(shè)設(shè)施蔬菜無土栽培虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，重點(diǎn)解決果菜類蔬菜栽培周期過長(zhǎng)的難題。設(shè)施蔬菜無土栽培虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以番茄和甜瓜為載體，將育苗、栽培、管理等植物生產(chǎn)過程串聯(lián)，對(duì)無土栽培各環(huán)節(jié)進(jìn)行虛擬場(chǎng)景操作與追蹤。虛擬實(shí)驗(yàn)所處的場(chǎng)景是按照比例還原育苗室、智能溫室等實(shí)驗(yàn)設(shè)施，參照栽培作物和生產(chǎn)設(shè)備等實(shí)物對(duì)拍攝的照片進(jìn)行數(shù)字化處理，依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置實(shí)驗(yàn)操作流程，盡可能還原設(shè)施果菜類蔬菜從育苗到收獲的無土栽培環(huán)境。實(shí)驗(yàn)包括種苗培育技術(shù)、營(yíng)養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)、花果管理技術(shù)和病蟲害防控技術(shù)4個(gè)模塊。學(xué)生通過線上就可以完成蔬菜栽培全過程操作，也可以針對(duì)某一關(guān)鍵技術(shù)反復(fù)操練，直到熟練掌握。設(shè)施蔬菜無土栽培虛擬仿真實(shí)驗(yàn)作為實(shí)體課堂實(shí)驗(yàn)的有益補(bǔ)充，突破了傳統(tǒng)設(shè)施果菜類蔬菜栽培實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的環(huán)境調(diào)控難度大、栽培實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、學(xué)生難以全程實(shí)際操作訓(xùn)練等局限性，有效解決了課堂教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐脫節(jié)等問題。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠系統(tǒng)掌握設(shè)施蔬菜無土栽培的原理和操作技能，激發(fā)學(xué)生探究作物栽培的興趣與熱情，對(duì)于提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題能力具有很大的促進(jìn)作用。

2.3構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合教學(xué)模式設(shè)施作物栽培學(xué)是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，需要學(xué)生通過大量的實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)，理論聯(lián)系實(shí)踐，才能真正地學(xué)懂、學(xué)通、學(xué)會(huì)作物栽培學(xué)的基本理論與技術(shù)。因此，與設(shè)施作物栽培學(xué)有機(jī)整合的虛擬仿真教學(xué)內(nèi)容選擇要適當(dāng)，應(yīng)從專業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)際需求出發(fā)，將一些實(shí)際運(yùn)行困難、高成本、高消耗、不可逆操作、大型綜合訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過虛擬仿真手段呈現(xiàn)出來，讓學(xué)生通過視覺、聽覺、感覺等感知相關(guān)信息，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。對(duì)一些操作相對(duì)簡(jiǎn)單或常用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與操作內(nèi)容，通過實(shí)體實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生親身體驗(yàn)，加深感知[9。為此，課程組構(gòu)建線上與線下、虛擬仿真與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，采取案例教學(xué)法、討論式教學(xué)法、數(shù)字化教學(xué)資源共享等不同教學(xué)方法和手段，建立以學(xué)生為主體的教育模式。課程組還對(duì)設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，修訂了2023版課程教學(xué)大綱。為實(shí)現(xiàn)作物栽培的完整動(dòng)態(tài)過程，線下實(shí)驗(yàn)設(shè)置了學(xué)生易上手的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括整地與做畦、蔬菜種子識(shí)別和浸種催芽技術(shù)、穴盤播種育苗與管理技術(shù)、蔬菜分苗和定植技術(shù)、葉菜類蔬菜定植后管理技術(shù)等。線上虛擬仿真則是選擇綜合性、復(fù)雜性較高，耗時(shí)較長(zhǎng)的設(shè)施果菜類蔬菜和設(shè)施果樹無土栽培實(shí)驗(yàn)。其中，設(shè)施果菜類蔬菜無王栽培虛擬仿真為本團(tuán)隊(duì)一流課程建設(shè)內(nèi)容，設(shè)施果樹無土栽培實(shí)驗(yàn)部分則是借助國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái)，由山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院開發(fā)的國(guó)家級(jí)一流課程設(shè)施果樹無土栽培技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)共享完成。通過將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有力促進(jìn)了理性教育和感性認(rèn)識(shí)的融合互補(bǔ)。

2.4改革課程考核評(píng)價(jià)方式在農(nóng)林人才培養(yǎng)中，以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)結(jié)果為主的實(shí)驗(yàn)考核方式無法客觀反映學(xué)生對(duì)栽培管理技能的掌握情況，已不能全面、合理地對(duì)學(xué)生綜合能力進(jìn)行考核[10]。秉持以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，在課程考核標(biāo)準(zhǔn)上就要降低終結(jié)性考核（如期末考試、課程論文等）的比重，加大過程性考核力度和權(quán)重[1]。在虛實(shí)融合互補(bǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式下，采用多元化的綜合考核方式，不僅可以豐富過程性考核環(huán)節(jié)，還有利于提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力和實(shí)驗(yàn)完成效果。課程組根據(jù)學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)情況（ 10% ）、線上仿真實(shí)驗(yàn)完成情況（ 30% ）、線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作情況（ 30% ）和實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫情況（ 30% ）對(duì)課程成績(jī)予以綜合評(píng)定。在線上自主學(xué)習(xí)部分，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、操作步驟、注意事項(xiàng)、互動(dòng)討論等方面考查學(xué)生是否了解各實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。在虛擬仿真教學(xué)部分，一方面按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)操作層層開展，設(shè)置了人機(jī)互動(dòng)環(huán)節(jié)對(duì)實(shí)驗(yàn)中涉及的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)及操作要領(lǐng)進(jìn)行回答，實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)掌握程度的考核；另一方面，虛擬實(shí)驗(yàn)過程中通過各操作環(huán)節(jié)的判斷和選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的考核。在實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分，主要是對(duì)學(xué)生動(dòng)手操作能力和實(shí)驗(yàn)的完成度進(jìn)行考核。在全部教學(xué)內(nèi)容完成后，通過學(xué)生撰寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，了解其對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握程度及實(shí)驗(yàn)過程中的收獲與感悟，全面評(píng)價(jià)其分析和解決設(shè)施作物栽培中實(shí)際問題的能力。

3課程改革實(shí)施效果與學(xué)生反饋

課程組從2022年開始將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目引入設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，目前已完成2021級(jí)和2022級(jí)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。學(xué)生通過線上自主學(xué)習(xí)和仿真實(shí)驗(yàn)操作，掌握整個(gè)知識(shí)體系的構(gòu)成，了解實(shí)驗(yàn)知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)；線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，學(xué)生根據(jù)自身的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，再次進(jìn)行線上復(fù)習(xí)和演練，形成線上和線下相互照應(yīng)、相互彌補(bǔ)的教學(xué)范式。通過課程改革實(shí)踐，設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績(jī)由原來的87.39分（2020級(jí)）提高到95.98分（2022級(jí)）。同時(shí)，以虛擬仿真的方式進(jìn)行綜合性項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)教學(xué)，啟發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的提升起到了明顯效果，近年設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生獲全國(guó)大學(xué)生生命科學(xué)國(guó)家級(jí)競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)2項(xiàng)，省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)，學(xué)生自信心和成就感顯著增強(qiáng)。

在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，通過調(diào)查問卷方式收集授課學(xué)期教學(xué)班學(xué)生反饋。結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)設(shè)施作物栽培學(xué)混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)年平均滿意度為 93.20% 。學(xué)生課后反映，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的引人豐富了設(shè)施作物栽培學(xué)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加了現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)知識(shí)，提高了實(shí)驗(yàn)課授課質(zhì)量，有助于夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，開拓專業(yè)視野，提高學(xué)習(xí)積極性和綜合實(shí)踐能力。學(xué)生還對(duì)采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)其他課程綜合性實(shí)驗(yàn)抱有較大期待。

4結(jié)語(yǔ)

設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)高水平應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系著學(xué)生綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)和發(fā)展。新農(nóng)科建設(shè)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力提出更高要求，基于信息技術(shù)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于打破課堂時(shí)空界限，拓展教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，提升教學(xué)質(zhì)量與水平，實(shí)現(xiàn)向“以學(xué)生為中心”的教育教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。依托山西省一流本科課程“設(shè)施蔬菜無土栽培虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”，將設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)與仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法相結(jié)合，構(gòu)建線上線下虛實(shí)結(jié)合的設(shè)施作物栽培學(xué)混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，從教學(xué)資源利用、課程教學(xué)組織和考核評(píng)價(jià)方式等方面推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果。虛實(shí)結(jié)合的設(shè)施作物栽培學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新路徑可對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)其他課程形成拉動(dòng)效應(yīng)，為實(shí)驗(yàn)課程改革提供思路與借鑒，共同推動(dòng)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)和專業(yè)實(shí)踐能力的提升。

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