教育信息化背景下林学专业本科实践教学体系的重构

罗 杰 周靖靖 梅 莉 周志翔 王鹏程

(华中农业大学园艺林学学院，武汉 430070)

2015年5月23日，习近平总书记在致国际教育信息化大会的贺信中指出：互联网、云计算、大数据等现代信息技术深刻改变着人类的思维、生产、生活、学习方式，深刻展示了世界发展的前景。现代信息技术不仅推动了教育的变革和创新，而且营造了全新学习环境[1]。

首先，学生通过网络就能够接触到更加丰富的教学内容，学生的学习方式由课堂学习逐渐转向以自主学习、网络学习、合作学习，突出了学生学习的主体性，调动了学生主动探索知识的积极性；其次，智慧教室与网络教学平台的建设、智慧教学工具的出现等，使课堂互动更加深入，课堂教学模式更加新颖，有效打通了课内课外、线上线下的教学界限，实现了学习者的自主探究式学习，实现了理论实践的一体化。

在此背景下，我国高校相关林学专业都在积极探索构建符合本校特点的实践教学体系[2-3]，以改变目前林学专业实践教学存在的实践内容设计不合理、学时无法保障、实践场所受限制、实践教学体系不完善、校企合作联系不紧密、师资不足等现状。与理论教学相比，实践教学更具有复杂性，如对教学仪器、实践场所、教学管理、师资水平等都提出了更高的要求，同时实践教学的评价也存在着一定的复杂性[4]。因此，在教育信息化背景下，构建完善的实践教学体系及其保障机制，对于提高实践教学的质量具有重要的意义[5]。

一、教育信息化背景下重构林学专业本科实践教学体系遵循的原则

(一)信息化

为适应“互联网+”林业生态建设行动，提升林业现代化水平，林学专业本科实践教学体系要具有前瞻性，在实践教学内容、实践资源和实践教学手段等方面都要突出信息化，以满足创新型林学专业人才的培养需求。

(二)系统性

林学专业本科实践教学体系的构建需要由易到难、由简单到复杂、循序渐进，使其具有系统性、完整性。无论是实践教学内容还是实践教学的师资队伍，无论是实践教学的组织管理还是实践教学的评价，都需要逐步进行系统优化。因为林学专业实践教学内容具有范围广、周期长、系统性强、实践性强、实验场所开放性强、实践过程难度大的特点[6]，因此，只有构建科学合理的具有系统性和完整性的实践教学体系，才能满足从微观的分子生物信息学到宏观的大尺度林业生态建设的林学专业本科实践教学的需要。

(三)综合性

林学专业本科实践教学包含了林学专业各个课程的实验和综合实习等教学活动[7]，因此在构建实践教学体系时应注意将各个专业课程的实验、实习综合在一起，这样才能有利于学生将各个专业课程知识融会贯通。学生通过课程综合实习既能加深对理论知识的理解，又能综合运用专业基本理论分析问题，并探讨解决问题的方法。

(四)可操作性

实践教学体系的构建需要遵循可操作性原则。首先，实践教学内容应做到具体详细，实验实习步骤应有明确的说明，且具有可操作性；其次，课程实验和实习要有可以实施的场所，既可以是学校的实验室，也可以是实习林场或是林业生产单位。同时，负责实验实习的教师应具有丰富的实践教学经验，能够对学生开展有效的实习指导，并达到应有的实习目标。

二、教育信息化背景下重构林学专业本科实践教学体系的途径

(一)围绕林业信息化的目标对实践教学内容进行整合

林学学科是一个具有综合性的应用学科，因此在实践教学中要打破课程间的界限，实现实践教学内容的连贯性、系统性，使学生具备能够完成林业资源调查、项目验收、规划设计等能力。

基于林业信息化的目标，华中农业大学近年来对林学专业本科实践教学内容进行了优化和整合，形成了5大实践教学模块：一是林业调查与规划设计实习；二是“树木与生态”课程实习；三是林木良种工程与高效培育实验；四是林木育苗与栽培实习；五是林学专业综合实习。5大实践教学模块都是围绕林业信息化的目标而设立的，其中林业调查与规划设计实习旨在运用课程理论知识，进行林业调查与规划设计，拓展3S技术在林业生产中的应用；“树木与生态”课程实习整合了“树木学”与“森林生态学”课程的实习内容，目的是提高学生对树木识别及生态因子监测能力，加深对生态学基本理论的理解；林木育种工程与高效培育实验主要是利用林木育种学和森林培育学的资源，运用林木分子生物信息学和林木基因组学的技术手段，培养学生具备进行定向培育、恢复与改造森林的技术能力；林木育苗与栽培实习主要帮助学生掌握苗木培育及苗圃管理的新技术、新方法，了解苗木培育及苗圃管理的各个技术环节；林学专业综合实习是上述所有实践教学模块内容的综合体现，最终目的是让学生具备森林培育、森林经营和森林监测的综合能力。5大实践教学模块以信息化为核心，相互融合，搭建起林学专业本科实践教学的主要内容。

(二)充分利用信息技术开展实践教学

1.利用虚拟仿真技术开展实践教学

实践教学团队利用网络资源和植物识别软件，建设了“标准地调查与树干解析虚拟仿真实验”教学平台项目，通过线上模拟、线下实习和线上探究的过程，达到以虚补实、脱虚向实和虚往实归的项目建设目的。该项目的建设突破了教学时间和空间的限制，减少了对相关教学资源的消耗，降低了实验安全的风险，实现了教学资源共享。教学团队首先在虚拟仿真实验中设置了具有互动性和趣味性的实验内容，大大增加了学生参与实习的兴趣，林学专业本科学生都利用此平台进行学习，总使用人数达1 000余人次/年，极大地提升了实习效果。此平台的开发利用，使林学专业实践教学实现了虚实结合，极大地增加了实践课程的多元化。

2.制作实验微课丰富信息化实践教学资源

实践教学团队将实践教学涉及的重要技术环节录制成简短的小视频，上传到课程网站，让学生在实习前进行预习，实习后进行复习，开展重复性学习，使学生对实践教学内容了然于心。例如，针对林木育苗与栽培实习模块，笔者为学生录制了嫁接育苗、扦插育苗、播种育苗、容器育苗等重要技术措施的微课视频；针对林木良种工程与高效培育实验模块，录制了树木修剪、大树移植、高节竹和毛竹栽培技术等微课视频；针对林学专业综合实习模块，录制了造林规划设计“外业”调查实习步骤和“内业”遥感影像数据的处理、小班绘制、林业规划设计等重要步骤的微课视频。这些实验微课视频已被学校精品实践课程网站所收录。

(三)建立实践教学的保障机制

1.加强校内实践教学资源的建设

首先，对学校的温室大棚进行了扩建，增大了实习面积，完善了林学专业本科教学实习基地。随着实习基地面积的扩大，实习内容也在不断增加。例如，通过增加可控光、温、水、气等环境因素的温室设施，使林木种苗与栽培实习内容由最初的大田育苗、室外扦插、室外嫁接育苗扩展到穴盘育苗、水培育苗、室内扦插、室内嫁接育苗。

其次，对实习基地的树种进行优化，增加经济林树种的栽植。目前本科实习基地拥有银杏、油茶、油橄榄、枣树、竹类、油用牡丹、核桃、板栗、桃等多树种，为林业本科学生的学习及科研活动提供了保障。

最后，实践教学团队为保障信息化教学的开展，针对实践教学的需求，建设了计算机房、虚拟仿真实验室等。同时还利用华中农业大学独特的自然条件即学校所在地狮子山，为“林业遥感”“森林生态学”“森林资源经营管理学”“森林计测学”“数字林业技术”等课程的实践教学提供了有利的场所。

2.建设产学研相结合的校外实践教学基地

学院根据应用型院校的专业特点，利用社会服务信息网络建设了校外实践教学基地，与企业一起培养能满足林业经济发展的应用型专业人才。目前，学院已经分别与湖北省太子山林场管理局、湖北省襄阳市林业科学研究所、庐山植物园、武汉市林业果树科学研究所、石首国家杨树良种基地、三峡库区大老岭林场等单位建立了长期的合作关系，这些单位也成为林学专业的定点实习基地。林业专业的本科生每年都会到湖北省林业勘测设计院、湖北省林业科学研究所等单位开展科研活动，部分学生在这些单位完成了自己的毕业设计实习。

3.建设实践教学资源共享平台

目前，实践教学团队开发建设的标准地调查与树干解析虚拟仿真实验教学平台，因具有较强的通用性，已与十余所涉林高校签订了资源共享协议。在与其他林业高校开展交流合作的同时，其他高校和科研院所的先进虚拟仿真实验资源也可以为学生的实习提供帮助。

(四)建设高水平的实践教学师资队伍

高水平的师资队伍是实践教学取得较好效果的关键[8]。所以，近年来学院不断加强实践教学师资队伍的建设，打造了一支由教授、青年教师、实验教师、外聘专家组成的实践教学团队。团队由教授负责，青年教师在团队中占有较大的比重，为团队的可持续发展提供了保障。老教师通过传帮带的形式，帮助年轻教师不断提升实践教学水平，同时积极鼓励青年教师到企业锻炼，增加基层实践经验，以便更好地开展实践教学。实践教学团队还加大了校外兼职教师的比例，聘请科研院所、生产、科研、管理一线的专家兼职授课，形成了“双师”型实践教学队伍。

三、林学专业本科实践教学新体系的实施效果

(一)激发了学生的实验兴趣

通过对林学专业本科实践教学内容的整合，构建了新的实践教学模块，囊括了林学专业本科课程所有的实验实习内容，突出了林业信息化在林学专业实践教学中的地位。在新的实践教学体系中，加强了无人机技术、遥感技术、地理信息系统等在林学实践教学中的应用比重；同时，虚拟仿真技术、实验微课等将实践教学内容虚实结合，增加了教学的趣味性，激发了学生的实验兴趣，取得了良好的教学效果。

(二)提升了学生的综合素质

融合了信息技术的新的实践教学体系的实施，为学生提供了更为广泛的实践训练途径与科研创新机会，激发了学生参与实践教学的积极性，提高了学生对相关知识的综合应用能力，培养了学生的创新能力和综合素质。

近3年来，学院学生平均就业率都在95%以上，其中读研率达48.7%，且大部分学生都进入了国内知名高校与科研院所进行深造。近3年来用人单位对林学专业毕业本科生总体评价满意度为99.15%，其中“实际操作能力”满意度为96.92%。据统计，近3年来，学生主持大学生创新训练项目56项、国家级创新训练项目20项，获得湖北省优秀学士学位论文奖18篇，有2人获“全国林科十佳毕业生”称号，3人获“梁希优秀学子奖”。2018年，实践教学团队的“农业院校林学专业人才培养体系优化研究与实践”教学研究项目获湖北省教学成果三等奖，林学专业实践教学团队连续3年获实践教学优秀团队称号。