教育信息化背景下林學專業(yè)本科實踐教學體系的重構(gòu)

羅 杰 周靖靖 梅 莉 周志翔 王鵬程

(華中農(nóng)業(yè)大學園藝林學學院，武漢 430070)

2015年5月23日，習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、學習方式，深刻展示了世界發(fā)展的前景。現(xiàn)代信息技術(shù)不僅推動了教育的變革和創(chuàng)新，而且營造了全新學習環(huán)境[1]。

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

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

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

(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，林學專業(yè)本科實踐教學體系要具有前瞻性，在實踐教學內(nèi)容、實踐資源和實踐教學手段等方面都要突出信息化，以滿足創(chuàng)新型林學專業(yè)人才的培養(yǎng)需求。

(二)系統(tǒng)性

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

(三)綜合性

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

(四)可操作性

實踐教學體系的構(gòu)建需要遵循可操作性原則。首先，實踐教學內(nèi)容應(yīng)做到具體詳細，實驗實習步驟應(yīng)有明確的說明，且具有可操作性；其次，課程實驗和實習要有可以實施的場所，既可以是學校的實驗室，也可以是實習林場或是林業(yè)生產(chǎn)單位。同時，負責實驗實習的教師應(yīng)具有豐富的實踐教學經(jīng)驗，能夠?qū)W生開展有效的實習指導，并達到應(yīng)有的實習目標。

二、教育信息化背景下重構(gòu)林學專業(yè)本科實踐教學體系的途徑

(一)圍繞林業(yè)信息化的目標對實踐教學內(nèi)容進行整合

林學學科是一個具有綜合性的應(yīng)用學科，因此在實踐教學中要打破課程間的界限，實現(xiàn)實踐教學內(nèi)容的連貫性、系統(tǒng)性，使學生具備能夠完成林業(yè)資源調(diào)查、項目驗收、規(guī)劃設(shè)計等能力。

基于林業(yè)信息化的目標，華中農(nóng)業(yè)大學近年來對林學專業(yè)本科實踐教學內(nèi)容進行了優(yōu)化和整合，形成了5大實踐教學模塊：一是林業(yè)調(diào)查與規(guī)劃設(shè)計實習；二是“樹木與生態(tài)”課程實習；三是林木良種工程與高效培育實驗；四是林木育苗與栽培實習；五是林學專業(yè)綜合實習。5大實踐教學模塊都是圍繞林業(yè)信息化的目標而設(shè)立的，其中林業(yè)調(diào)查與規(guī)劃設(shè)計實習旨在運用課程理論知識，進行林業(yè)調(diào)查與規(guī)劃設(shè)計，拓展3S技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；“樹木與生態(tài)”課程實習整合了“樹木學”與“森林生態(tài)學”課程的實習內(nèi)容，目的是提高學生對樹木識別及生態(tài)因子監(jiān)測能力，加深對生態(tài)學基本理論的理解；林木育種工程與高效培育實驗主要是利用林木育種學和森林培育學的資源，運用林木分子生物信息學和林木基因組學的技術(shù)手段，培養(yǎng)學生具備進行定向培育、恢復與改造森林的技術(shù)能力；林木育苗與栽培實習主要幫助學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)；林學專業(yè)綜合實習是上述所有實踐教學模塊內(nèi)容的綜合體現(xiàn)，最終目的是讓學生具備森林培育、森林經(jīng)營和森林監(jiān)測的綜合能力。5大實踐教學模塊以信息化為核心，相互融合，搭建起林學專業(yè)本科實踐教學的主要內(nèi)容。

(二)充分利用信息技術(shù)開展實踐教學

1.利用虛擬仿真技術(shù)開展實踐教學

實踐教學團隊利用網(wǎng)絡(luò)資源和植物識別軟件，建設(shè)了“標準地調(diào)查與樹干解析虛擬仿真實驗”教學平臺項目，通過線上模擬、線下實習和線上探究的過程，達到以虛補實、脫虛向?qū)嵑吞撏鶎崥w的項目建設(shè)目的。該項目的建設(shè)突破了教學時間和空間的限制，減少了對相關(guān)教學資源的消耗，降低了實驗安全的風險，實現(xiàn)了教學資源共享。教學團隊首先在虛擬仿真實驗中設(shè)置了具有互動性和趣味性的實驗內(nèi)容，大大增加了學生參與實習的興趣，林學專業(yè)本科學生都利用此平臺進行學習，總使用人數(shù)達1 000余人次/年，極大地提升了實習效果。此平臺的開發(fā)利用，使林學專業(yè)實踐教學實現(xiàn)了虛實結(jié)合，極大地增加了實踐課程的多元化。

2.制作實驗微課豐富信息化實踐教學資源

實踐教學團隊將實踐教學涉及的重要技術(shù)環(huán)節(jié)錄制成簡短的小視頻，上傳到課程網(wǎng)站，讓學生在實習前進行預(yù)習，實習后進行復習，開展重復性學習，使學生對實踐教學內(nèi)容了然于心。例如，針對林木育苗與栽培實習模塊，筆者為學生錄制了嫁接育苗、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驗?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；針對林學專業(yè)綜合實習模塊，錄制了造林規(guī)劃設(shè)計“外業(yè)”調(diào)查實習步驟和“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)計等重要步驟的微課視頻。這些實驗微課視頻已被學校精品實踐課程網(wǎng)站所收錄。

(三)建立實踐教學的保障機制

1.加強校內(nèi)實踐教學資源的建設(shè)

首先，對學校的溫室大棚進行了擴建，增大了實習面積，完善了林學專業(yè)本科教學實習基地。隨著實習基地面積的擴大，實習內(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習內(nèi)容由最初的大田育苗、室外扦插、室外嫁接育苗擴展到穴盤育苗、水培育苗、室內(nèi)扦插、室內(nèi)嫁接育苗。

其次，對實習基地的樹種進行優(yōu)化，增加經(jīng)濟林樹種的栽植。目前本科實習基地擁有銀杏、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)本科學生的學習及科研活動提供了保障。

最后，實踐教學團隊為保障信息化教學的開展，針對實踐教學的需求，建設(shè)了計算機房、虛擬仿真實驗室等。同時還利用華中農(nóng)業(yè)大學獨特的自然條件即學校所在地獅子山，為“林業(yè)遙感”“森林生態(tài)學”“森林資源經(jīng)營管理學”“森林計測學”“數(shù)字林業(yè)技術(shù)”等課程的實踐教學提供了有利的場所。

2.建設(shè)產(chǎn)學研相結(jié)合的校外實踐教學基地

學院根據(jù)應(yīng)用型院校的專業(yè)特點，利用社會服務(wù)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)了校外實踐教學基地，與企業(yè)一起培養(yǎng)能滿足林業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的應(yīng)用型專業(yè)人才。目前，學院已經(jīng)分別與湖北省太子山林場管理局、湖北省襄陽市林業(yè)科學研究所、廬山植物園、武漢市林業(yè)果樹科學研究所、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專業(yè)的定點實習基地。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)計院、湖北省林業(yè)科學研究所等單位開展科研活動，部分學生在這些單位完成了自己的畢業(yè)設(shè)計實習。

3.建設(shè)實踐教學資源共享平臺

目前，實踐教學團隊開發(fā)建設(shè)的標準地調(diào)查與樹干解析虛擬仿真實驗教學平臺，因具有較強的通用性，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虛擬仿真實驗資源也可以為學生的實習提供幫助。

(四)建設(shè)高水平的實踐教學師資隊伍

高水平的師資隊伍是實踐教學取得較好效果的關(guān)鍵[8]。所以，近年來學院不斷加強實踐教學師資隊伍的建設(shè)，打造了一支由教授、青年教師、實驗教師、外聘專家組成的實踐教學團隊。團隊由教授負責，青年教師在團隊中占有較大的比重，為團隊的可持續(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踐教學水平，同時積極鼓勵青年教師到企業(yè)鍛煉，增加基層實踐經(jīng)驗，以便更好地開展實踐教學。實踐教學團隊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”型實踐教學隊伍。

三、林學專業(yè)本科實踐教學新體系的實施效果

(一)激發(fā)了學生的實驗興趣

通過對林學專業(yè)本科實踐教學內(nèi)容的整合，構(gòu)建了新的實踐教學模塊，囊括了林學專業(yè)本科課程所有的實驗實習內(nèi)容，突出了林業(yè)信息化在林學專業(yè)實踐教學中的地位。在新的實踐教學體系中，加強了無人機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等在林學實踐教學中的應(yīng)用比重；同時，虛擬仿真技術(shù)、實驗微課等將實踐教學內(nèi)容虛實結(jié)合，增加了教學的趣味性，激發(fā)了學生的實驗興趣，取得了良好的教學效果。

(二)提升了學生的綜合素質(zhì)

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

近3年來，學院學生平均就業(yè)率都在95%以上，其中讀研率達48.7%，且大部分學生都進入了國內(nèi)知名高校與科研院所進行深造。近3年來用人單位對林學專業(yè)畢業(yè)本科生總體評價滿意度為99.15%，其中“實際操作能力”滿意度為96.92%。據(jù)統(tǒng)計，近3年來，學生主持大學生創(chuàng)新訓練項目56項、國家級創(chuàng)新訓練項目20項，獲得湖北省優(yōu)秀學士學位論文獎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)秀學子獎”。2018年，實踐教學團隊的“農(nóng)業(yè)院校林學專業(yè)人才培養(yǎng)體系優(yōu)化研究與實踐”教學研究項目獲湖北省教學成果三等獎，林學專業(yè)實踐教學團隊連續(xù)3年獲實踐教學優(yōu)秀團隊稱號。