林火管理學信息化教學改革研究

鄧繼峰 孫守慧 李慧 白雪嬌

摘要：森林火災是危害森林資源的重要災害因子，在林學和森林保護等專業中開設林火管理學課程十分必要。回溯林火管理學發展歷程及特點，針對傳統教學中存在的問題，提出基于現代高新科學技術的林火管理學信息化教學改革措施，以期為林火管理學課程教學質量的提高提供有效的方法。

關鍵詞：林火管理學;信息化;教學改革;措施

中圖分類號： S762.3 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2020）01-0078-03

全球氣候變化加劇導致森林火災頻繁發生，林火嚴重威脅著我國匱乏的森林資源，同時也危害著人們的生命財產安全。大力加強林火管理學教育宣傳，是生態文明建設的重中之重。

1 林火管理學教育發展歷程

我國林火管理學教育始于1949年新中國成立，依托林學和森林保護等專業進行傳播，以宣傳和教育群眾為主，但未在高等院校中進行獨立開設。20世紀60年代，森林防火專業逐步發展起來，成為集干擾生態學、景觀生態學、森林水文學和氣象學等學科的綜合性新興專業。林火管理學作為該專業核心主干課程，講授內容包括林火基本原理、林火預防預報、林火撲救、生物工程防火、森林火災調查與評估等相關知識。林火管理學課程教育以1987年黑龍江省大興安嶺特大森林火災為轉折點得到了極大的發展，東北林業大學、原中南林學院和西南林學院相繼開設了此類專業，形成了從研究生教育到中專及各種職業培訓的層次格局。進入21世紀，社會需求的改變對林火管理專業人員的理論知識掌握、專業技能提升和創新思維培養提出了更高要求，加上受到就業、效益和專業設置調整等因素影響，林火管理學課程及此類專業相繼被取消，使得林火管理學教育受到了沖擊。目前僅有南京森林公安高等專科學校、東北林業大學（碩士和博士）、中國林業科學研究院（博士）、西南林業大學（碩士）有招生，但是均偏重于森林保護專業下設的林火生態研究方向，我國林火管理教育體系并不完整。鑒于林火管理學起步晚、理論基礎弱、人才緊缺，實踐技術和管理手段落后等因素，研究如何整合教育資源、改革現有教學模式具有現實性和緊迫性意義。

當前，5G時代的到來、虛擬現實技術的成熟和人工智能的孕育而生，為信息化教學的改革提供了可能。通過整合多元化的信息和資源，從傳統平面化單向灌輸式學習轉向為新興立體化全員參與式教學，創造更為個性化學習體驗，可為培養專業綜合技能較強的林火管理優秀人才、全面提升我國林業產業發展提供支持。

2 傳統課程教學中存在的問題

一是目前我國林火管理學課程教材仍多采用中國林業出版社2005年出版的《林火生態與管理》，其所涉及的國內外參考文獻大多為2000年以前的，而全球及區域氣候變化下林火生態相關理論和技術發展較快，現有教材內容陳舊，科學發展前沿知識融入授課內容比例較小。二是傳統教學過程采用灌輸式教學方式，加上學時的限制，授課內容單調、信息量少，學生對林火生態學基本概念和涉及林學其他學科的相關理論知識難以理解。三是傳統教學中缺少實踐教學部分，學生參與積極性較低，對滅火工具使用和抽象化滅火戰術的理解僅停留在紙面上，知識體系構建不完整，學習體驗較差，影響創新型人才能力的培養和提升。

3 信息化教學改革措施

區別于傳統課程教學中學生被動接受知識，信息化教學可以利用多媒體載體和大數據技術為學生提供更為多元優質的學習資源，重新定位教師角色和合理轉化師生角色。近年來，林火管理學研究領域的新概念、方法和理論取得較大突破，學生需要借助信息化教學方式來豐富自己的學習方案。

3.1 5G時代線下線上融合教學模式

移動通訊技術依托超高頻率通訊，數據傳輸速度能達到10 GBits，具有眾多優點。目前，第五代移動通訊技術即5G數據傳輸速度有望達到4G技術的百倍，并廣泛用于互聯網教育、虛擬現實VR、增強現實AR和人工智能等方面，發展前景良好，預計到2020年5G設備數量將在我國普遍。5G帶來的信息傳輸革命擁有高質量視頻傳輸和資源互通的特性，為線上教育的發展提供了有利的載體支持，并打破了地域和時間的限制。對于教育工作者而言，降低了成本;對于學生而言，隨時隨地進行學習，充分利用了碎片化的時間，提高了學習體驗。在傳統的教學模式下，線下教育最大的優勢在于老師和學生面對面直接看到彼此，互動感強，可以做出實時反應，但受制于課程時長，存在無法對講過的知識點進行回溯和對每名學生的疑問一一回答等問題，而線上教育則可以解決這些問題。線上線下融合教學模式可以實現學生線上主動學習（捕捉用戶行為軌跡），教師線下重點答疑（捕捉行為布局）。

云端課程隨著5G網絡的營建變得愈加豐富，智慧樹在線教育運營服務平臺網站完美支持在線跨校授課、學分認證、在線互動教育學堂等，網絡教學負責給學生指導并答疑，教師則將更多的時間和精力用于因材施教。東北林業大學林學院森林防火專業團隊開設的林火生態與管理課程，包含教學團隊介紹、課程設計、在線教程、互動問答等內容，實現了在線選課、跨校修學分、信息化流通及新知識補充等功能。例如林火與環境線上課程的教學過程為：課前學生根據教學計劃提前訪問課程網站，完成林火與環境內容的在線視頻學習;課中教師總結發布該章在線學習情況5 min，針對學生普遍存在的問題答疑10 min，針對林火與環境問題教師隨機提問5 min，通過案例引導學生理解林火與環境的關系并通過問題互動60 min，最后總結10 min;課后教師上傳視頻，在論壇發布總結材料，并根據學生要求進行線下面對面難點及重點答疑，完成線上教育和線下教育的相互融合。

3.2 虛擬現實技術沉浸式教學模式

基于VR虛擬和AR增強現實技術，探索一種更高級的教學途徑，突破線下場所的限制。該模式通過沉浸式虛擬技術豐富教學情境的呈現效果，加強交互感知，增強學生的主動探索和學習積極性。學生既是知識的獲取者，也是知識的傳播者，而教師作為引路人，與學生共建知識體系，為創新型創業型人才的培養提供新的思路。在林火管理學課程教學中，采用虛擬現實技術可以通過計算機創建和模擬一種三維交互的虛擬環境，再現森林火災現場，學生可從時空尺度上了解火對動植物的影響和動植物對火的適應等。同時，學生在虛擬環境中可調動視覺、聽覺和觸覺去感受，更有利于激發想象力和創造性。例如：模擬2013年美國亞利桑那州森林大火“格拉尼特山高手”消防隊的英勇事跡，讓學生“親臨”火災現場，“切身感受”消防隊員面臨林火時所采取的滅火戰術，加深印象，從而運用于實踐技能的學習中。

3.3 人工智能個性化學習模式

信息化時代下，以深度學習為特征的人工智能填補了學習和教學中的需求缺口，可以提高效率，拓寬線上教育道路，解放教師。“5G+人工智能”未來有可能在線上實現個性化教學，可以分析每一個知識點有多少人感到困惑，然后通知教師對學生制定學習計劃。例如：“火因子對生物個體至景觀等各層次影響”的相關知識點各自獨立又相互交叉，并不是全體學生都能對所有知識點全面掌握，可以結合人工智能和教師的優勢，利用人工智能為學生提供學習、測試、反饋，發現知識缺口，完善學生的知識系統，達到最佳的個性化學習結果。

4 結語

信息化教學未來的發展，將在5G高速通信方式下出現越來越多的多媒體形式，線上與線下教學模式融合也將成為趨勢。林火管理學課程在信息化教學改革的發展趨勢下，對教學內容、模式和實踐等環節進行不斷探索和創新，積累經驗，以培養具有較高綜合素質的森林消防人才為主旨，孕育課堂新樣態，磨練高質量師資，引領學生走向未來。

參考文獻

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Abstract： Forest fire is an important disaster factor that endangers forest resources. It is necessary to set up forest fire management courses in forestry and forest protection. This paper reviewed the historical development process and characteristics of forest fire management， put forward the informatization teaching reform measures of forest fire management based on modern high and new science and technology according to the problems existing in traditional teaching， in order to provide effective methods for the improvement of teaching quality of forest fire management courses.

Key words： forest fire management; informatization; teaching reform; measure