基于物聯網技術的高職果樹生產技術課程改革

劉萍 徐月明 李麗 王奎萍 杜慶平

摘要?基于物聯網技術，從揚州市職業大學園藝技術專業果樹生產技術課程的教學實際出發，提出果樹長勢等影像用于果樹生育進程、樹體結構、枝條特性等輔助教學;設施果樹生產環境光、溫、濕度控制系統，水肥一體灌溉系統的數據用于果樹生產的輔助教學的改革措施。通過改革激發了學生學習的主動性和積極性，增強了學生的自主學習能力和專業技能，使該課程的教學效果明顯提升。

關鍵詞?物聯網技術;果樹生產技術;教學改革

中圖分類號?S-01文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2018）33-0221-02

果樹生產技術是高職園藝技術專業的一門實踐性很強的職業技術課[1-2]，也是該專業學生考取植保工、農技員等國家職業技能鑒定證書的重要內容。該課程主要運用植物學、植物生理學、土壤學、肥料學、氣象學等基礎科學的研究成果，研究果樹的生長發育規律以及果樹與環境條件的關系，并系統介紹了果樹從育苗、建園、樹體管理、現代設施的栽培技術和環境調控技術等一系列栽培技術、管理方法和農藝技術措施。該課程具有生長管理季節性強、地區間栽培對象及農藝措施差異大等特點。

農業種植類課程與其他學科課程一樣，分學期、有規定課時，但植物生產過程是連續不間斷的，因此教學環節要取得良好的效果，持續的栽培管理學習與實踐顯得十分重要[3-5]。因此，創新教學手段，促進學生自主學習、主動實踐是關鍵。目前，隨著現代農業與物聯網技術的融合，打破了傳統農業澆水、施肥、打藥，憑經驗、較模糊的做法，利用設施控制系統，運用物聯網溫、濕度傳感器、二氧化碳傳感器、酸堿度感應器、光感應器等設備，檢測環境中的溫度、空氣相對濕度、二氧化碳濃度、酸堿度、光強等參數，再通過各種儀器、儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中，并且利用網絡客戶端、手機APP客戶端，并通過無線（GPRS）方式直接將相關數據信息傳輸到數據信息中心，控制平臺進行數據處理，此后通過公共網路或移動運營商將信息發送到種植戶的手機或電腦里，不受空間的影響，種植戶可以通過電腦或手機查閱信息[6-8]。該生產方式與科學的管理制度相結合，實現了實時監控、精準管理、溯源管理、遠程控制和智能決策，是精準農業、智慧農業的重要組成。由此可見，利用校外實訓基地的農業物聯網技術的數據、圖像等信息傳輸到移動手機APP客戶端，激發學生學習的興趣，提高學生發現、分析和解決生產實際問題的能力，提高學生的理論與實踐水平，盡早與生產對接，是十分可行的做法。此外，這還能解決校內教學資源有限、學生自主學習動力不足、常規教學資源內容枯燥、學生自學效果差以及假期學習中斷等問題。

因此，基于物聯網技術，如何改革果樹生產技術課程，使其適應現代設施農業的發展，并培養基本功扎實的創新型農業人才，是筆者一直思考的問題。筆者以揚州市職業大學園藝技術專業開設的果樹生產技術為例，結合教學實踐中發現的問題，基于物聯網技術，從物聯網技術中的應用層面，特別是各生產基地果樹的影像、數據等在課程教學中的應用方面探討了該課程的教學改革。

1?課時安排與教學內容調整

該課程開設64課時，在教學實踐中，內容上以總論為主：一是果樹生產的基礎知識，包括果樹的種類與分布、果樹的生長發育規律、主要果樹品種及形態識別、果樹年生長發育規律、主要果樹果實形態與構造的觀察識別、果樹的生命周期和環境條件對果樹生長發育的影響;二是果樹生產基本技術，包括育苗技術（以要點為主，避免與其他課程，如蔬菜、花卉栽培上扦插、嫁接等技術內容重復）、果園建立與改造、果園土肥水管理技術、整形修剪技術、矮化密植栽培技術、花果管理技術;三是無公害果品生產技術。以果樹各論為輔，選取當地生產的果樹，如葡萄、梨、桃等作為各論講授的內容。該課程要求學生系統掌握栽培管理的基本概念、理論、技術和操作技能。

從 4個方面對課程內容和結構進行了調整。第一，增加當地氣候、土壤特點等內容，分析當地農戶的種植習慣、生產力水平等內容以及新品種推廣的影響因素;第二，增加現代設施生產前沿知識和相關研究，如水肥一體化灌溉，使學生了解現代果園發展的前沿，了解當地栽培的特點與優勢;第三，增加果樹栽培設施環境調控內容，減少單純生產技術等在栽培類課程中重復較多的內容;第四，注重將該課程領域的研究動態、生產上的新技術與教學內容相結合，不斷更新教學內容，確保教學內容與技術革新同步，改善教學效果，提高教學質量。

2?改革實踐教學，增加學生的學習自主性

第一，改變傳統的實驗教學，減少驗證性實驗，開設綜合性和設計性試驗，完成由實驗到試驗的轉變，創建開放式實驗教學體系。把學生分成若干小組，要求每個小組根據課程內容獨立設計一個主題試驗，然后查閱文獻和資料，設計試驗思路，制定切實可行的試驗內容與方案，進行過程和結果考核。第二，縮減傳統果樹生產技術的內容（有些在其他栽培課程已涉及），增加設施環境調控的相關實驗內容，如設施內小氣候監測、變化規律和調控以及營養液配制管理與施用等。第三，畢業論文需開展的試驗也可結合在該課程栽培試驗中進行，可作為預備試驗提前開展，為后續正式作畢業論文打下基礎。通過這種方式極大地激發了學生的自主性，培養了學生的科研思維以及發現問題、分析問題和解決問題的能力。第四，利用課外時間，基于物聯網技術，將校外實訓基地的生產實際應用于實踐教學中。

3?基于物聯網技術的實踐教學改革

3.1?果樹長勢等影像用于果樹生育進程、樹體結構、枝條特性等內容的輔助教學

以揚州葡霞園的葡萄生產中物聯網的應用為例，利用立春至冬季休眠整個年生長周期影像：一是指導學生記載葡萄的物候期，從影像中可以清楚地觀察發芽、長新葉、抽新枝、開花、結果等時期，可直觀準確地記錄物候的變化。二是指導學生掌握關鍵節點的農藝技術措施，比如通過影像判斷花葉比是否協調、判斷葉色是否正常、觀察花序的數量、初步判斷疏花和疏果、果實的套袋技術、冬季整枝技術（特別是整枝前后的對比影像十分直觀，可強化學生的認識）、果園建設、果樹繁殖、病害的初步診斷與防治過程的記錄和防治效果的記載。實際上包含各個時期各項農藝措施的初步診斷、實施、效果記載、學生參與討論和制定年工作日志等。三是通過影像觀摩各項農業機具、生產工具、設施材料的使用，如反光膜、地膜的規格和鋪設技術、挖溝和中耕、旋耕機械操作使用等。

3.2?設施果樹生產環境溫、濕度控制系統數據用于果樹生產的輔助教學

單純的理論講解枯燥、乏味且比較抽象，學生缺乏興趣且難以掌握。若僅掌握理論知識，在生產上遇到實際問題時很難解決。因此，在教學過程中，結合典型生產案例或生產實際問題，與學生分析、討論，讓學生觀察和思考，并根據所學理論提出解決問題的方法和建議，達到理論聯系實際的教學目的。以揚州蔣王現代農業園貴人果園物聯網應用為例，學生使用手機APP應用程序實時監控設施溫、濕度數據的變化，特別在4—5月氣溫突然升高，6—7月梅雨季節期間高溫高濕的天氣，11月后氣溫陡降時設施環境數據異常，系統會發出報警。在這些關鍵節點，通過生產實際問題為導向，以學生為主體，以教師為主導，啟發學生觀察設施內溫度、濕度數據的變化，循循善誘，指導學生分小組做出分析判斷，制定調控措施，比如單開排風機、單開腰窗、開頂窗，或者打濕幕簾結合排風、還是加保溫被等，并反饋給栽培管理方，再結合對方采取的措施，比較自己小組制定措施的優缺點，并將后續的效果再反饋到學生手機APP上。通過這種反復交流與反饋的過程，可提高學生與人溝通、與人交流、解決問題等綜合能力。

3.3?設施果樹生產環境光照等數據用于果樹生產的輔助教學

在冬、春季一定時間段可能會出現光照不足的情況;在夏季，設施內光照強度可能出現過高的情況，導致生長受到抵制，光照數據會出現報警。通過對比光照數據和栽培對象對光照的需要，引導學生通過問題為導向，提出設施如何調整光照強度或利用光質、冬季增光措施、夏季選用合適的遮陽網等措施來達到增產的目的。同樣，學生分小組提出方案，利用手機APP交流反饋，與現場生產管理人員互動，比較現場方案與自己小組方案的優缺點，跟蹤措施后續的效果。最后，再讓學生根據解決這一問題涉及的相關知識，通過參考教材、查閱文獻等，歸納總結，并準備5～10 min的 PPT 在課堂上與大家分享交流。通過生產實際問題，與多方信息交流反饋的過程有助于學生深刻掌握相關技能，提高教學質量。

3.4?水肥一體灌溉系統的數據用于果樹生產的輔助教學

以揚州葡霞園的葡萄生產中物聯網的應用為例，采用滴灌技術，利用水肥一體化的灌溉系統，指導學生掌握栽培品種，學會觀察儀表上數據的方法，特別注意實時監控每天總灌溉水量、水壓數據以及主管、支管和毛管三級管道的運行和布局情況、滴頭完好情況、施肥罐容量、每株葡萄關鍵時節的灌溉水量、施肥時期、肥料配方和劑量、水肥一體化施用技術、根系土壤總鹽分和水分等數據，這一部分主要以學生在關鍵節點學習記錄為主，最后小組能夠按照時間順序制定出水肥一體化施用的技術日志，用于生產作業。

4?結語

果樹生產技術課程的開設在培養適應我國設施農業發展需要的創新型農業人才方面具有重要意義。校外實訓基地生產數據是學習的重要渠道，是學生緊密聯系生產的重要途徑，對于深化開發利用校外實訓基地物聯網的技術在課程教學中的應用具有十分重要的意義。以當地現有的物聯網應用企業的影像、數據等為著手點，在教師和學生的手機上安裝APP應用程序，企業發放授權使用數據，以果樹長勢等影像、環境光、溫、濕度控制系統數據和水肥一體灌溉數據等出現異常報警時為切入點，以學生為主體，以教師為主導，與生產管理方多方聯動，多方討論，提出措施，并通過后續措施的反饋等促進學生對該課程的理論知識與實踐能力。物聯

網的應用不僅僅局限于此，目前已研發出一些APP軟件，但主要用于生產管理人員，如何進一步開發作為學生自主學習的工作還有待進一步研究。

參考文獻

[1] 朱運欽，喬改梅，李慶偉.高職果樹生產技術課程教學改革探索：以河南農業職業學院為例[J].河南農業，2017（36）：25-26.

[2] 黃海生，傅秀紅，胡子有，等.高職園藝技術專業《果樹生產技術》課程教學改革與實踐[J].農學學報，2013，3（10）：72-78.

[3] 王玉蓮，張繼忠，范書華，等.“蔬菜栽培技術”課程改革探析[J].中國林副特產，2015（6）：94-96.

[4] 許紀發，張季中，姜桂娟，等.彰顯區域特色的“春小麥栽培技術”課程改革與實踐[J].中國職業技術教育，2015（5）：43-47.

[5] 呂樂燕，龍偉.基于項目教學的設施園藝栽培課程改革探索[J].科教導刊，2014（6）：129-130.

[6] 李道亮，楊昊.農業物聯網技術研究進展與發展趨勢分析[J].農業機械學報，2018，49（1）：1-20.

[7] 李瑾，郭美榮，高亮亮.農業物聯網技術應用及創新發展策略[J].農業工程學報，2015，31（S2）：200-209.

[8] 朱永永，趙貴賓，張鵬翔.淺述物聯網在甘肅省設施農業中的應用[J].甘肅農業，2014（14）：26-28.