基于创新素质培养的“设施果树学”教学改革

陆文利　李玲　肖伟　张照宇　彭福田

[摘 要] “设施果树学”是一门应用性和实践性很强的特色课程，是果树反季节栽培能否成功的关键。为了提高课程的教学效果，提高学生的专业学习兴趣，培养学生分析问题和解决问题的能力，以满足社会对设施园艺人才的需求，根据课程特点，围绕课程现状、理论教学方法创新和教学内容的改革等方面进行了初步探讨，并通过案例进行课程思政教学。实践证明，学生的专业能力和探索能力都有了明显提高，很大程度上推动了“设施果树学”教学改革的发展。

[关键词] 创新素质;实践能力;设施果树学;教学改革;混合式教学

[基金项目] 2019年度山东农业大学校级教研课题“基于‘课程思政’的‘果树园艺学’教学改革”（S2019012）;2019年度山东农业大学研究生教育教学改革研究项目“基于‘双一流’建设形势下的专业硕士培养教学改革（以园艺为例）”（JYZD2019008）;2020年度山东农业大学教学改革项目“基于创新素质培养的‘设施果树学’教学改革”（XM202002）

[作者简介] 陆文利（1969—），女，上海人，硕士，山东农业大学园艺科学与工程学院实验师，主要从事教学基地建设及实践理论研究;李 玲（1970—），女，山东齐河人，博士，山东农业大学园艺科学与工程学院教授（通信作者），主要从事本科生及研究生教育教学改革研究;肖 伟（1986—），男，四川泸州人，硕士，山东农业大学园艺科学与工程学院实验师，主要从事教学基地建设及实践理论研究。

[中图分类号] G641 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）11-0093-04 [收稿日期] 2021-08-23

设施果树栽培是现代农业科技发展的产物，因其高产出、高效益等特点，在现代农业经济发展中具有重要意义。2014年，国土资源部、农业部联合下发了《关于进一步支持设施农业健康发展的通知》（国土资发〔2014〕127号），其中明确了设施农用地管理的相关要求和支持政策。近年来频繁发生的低温、冰雹、鸟害等对果树产业的发展造成了极大破坏，因此果树产业的可持续发展呼唤设施栽培模式。设施栽培的重要性体现在以下几方面：一是充分利用土地及劳动力资源。二是通过促成或延迟栽培，可实现果品周年供应。三是经济效益显著。大连地区甜樱桃促早栽培每斤价格200～300元，每畝地20～40万元收益不等，效益可观。四是可预防自然灾害。利用设施条件，如日光温室、塑料大棚、遮阳网、避雨棚等进行保温、遮阳、降温、避雨，克服不良气候条件给果树生产带来的影响，显著提高果品的产量和质量。五是拓宽果树适栽范围。通过设施栽培可实现南果北移，使南方热带、亚热带的水果种植区域进一步向北方扩展，丰富人们的生活。

“设施果树学”是设施农业科学与工程专业的核心骨干课程，通过研究果树保护地栽培中常见的设施类型、结构特点及建造、环境因子特点及环境调控技术、落叶果树的自然休眠、果树保护地栽培中的工程技术体系，以及草莓、葡萄、桃、樱桃树种的设施栽培技术等各个环节来指导设施果树生产，从而达到高产、优质、低耗、高效的目的。设施果树栽培学为培养园艺及设施专业人才奠定了良好基础，是设施园艺专业人才培养中一个重要的教学环节。

创新人才培养是教育界共同探讨的话题，目前国内高校都在进行教学改革，以求培养出具有创新精神、创新能力的高素质人才[1]。创新教育也是设施农业科学与工程专业教学的热点问题，这些专业具有较强的综合性、交叉性、实践性和探索性，要求培养的人才必须具有创新意识和能力。随着现代农业的发展，对园艺及设施专业人才培养的创新性要求、解决实际问题及可持续发展能力的要求与日俱增。近年来，学校在创新人才培养中做了大量卓有成效的工作。2015年，结合教育部的卓越农林人才教育培养计划和学分制的实施，在农业科学类和生命科学类的17个专业全面启动了拔尖型人才培养，制定了《山东农业大学拔尖型农林人才培养计划实施方案》。2016年，成立拔尖型人才培养机构——“齐鲁学堂”，并制定《山东农业大学齐鲁学堂管理办法》《山东农业大学齐鲁学堂学生管理办法》《山东农业大学齐鲁学堂教师管理办法》《山东农业大学齐鲁学堂奖学金评定办法》等配套措施，完善拔尖型人才培养制度建设。“齐鲁学堂”构建实体与虚体组织相结合的人才培养体制，以顺应“新农科”的变化与拔尖创新型人才培养的需求。

设施果树类人才在专业、行业、企业等发展方面均存在巨大需求。“设施果树学”作为设施农业科学与工程及园艺专业的骨干课程在培养设施园艺类高端人才方面发挥着重要作用。在创新人才培养的导向下，“设施果树学”课程教学内容如何有效更新与改革，顺应社会、人才的发展需求，保持良好的发展势头，是亟待解决的问题。

一、“设施果树学”课程教学内容改革研究现状

（一）教学改革强调教学方法而忽视教学内容

教学改革的热点多集中在教学方法，对于教学内容的关注相对较少，尤其是“设施果树学”这门课程，长期以来的教学改革仍停留在任课教师对原有教学内容进行教学方法改革的阶段[2]，这也是导致教学内容更新难以取得突破性进展的主要原因。当前的“设施果树学”在设施农业科学与工程专业人才培养中，普遍存在教学内容较为滞后、单一，实践应用及转化能力偏弱等一系列问题，亟须探索一条行之有效的改革实践路径。

（二）“设施果树学”教学内容老化亟待更新

温室作为设施农业的一个重要发展方向，有着良好的发展前景，随着农业信息化的发展，温室比任何领域都迫切需要采用高新技术。比如：温度监测是控制果树生长的关键因素，由于温室中果树生长的不同阶段所需要的温度不同，且要求稳定在一定的温度范围内，仅仅依靠人工管理存在温度调节不及时、不准确、影响果树生长及人力资源浪费等问题。因此，要有一种具有足够精度和可以实现实时控制的温度控制系统来代替人工操作，并尽可能降低成本。这种新的信息化技术在“设施果树学”原有教学内容里是没有的，亟待增加智慧农业等信息化技术以适应现代农业发展的需要，主要包括：温室、大棚环境、植物生长信息检测和标准化生产监控，精准农业中的节水灌溉等应用模式。例如果树生长情况、病虫害情况、土地灌溉情况、土壤含水量状况，以及大面积的地表检测，收集温度、湿度和土壤pH值等信息，为果树温度、湿度及肥水精准管理提供依据。

智慧农业是农业生产中一个比较高级的阶段，集互联网、GPS、云计算及物联网技术于一体，可以实现对农业生产的全方位管理与控制，将这些智慧元素补充进“设施果树学”课程中，对建设高水平的现代农业有着重大意义。

二、以智慧农业为基点，促进教学内容现代化

“设施果树学”面向园艺、设施专业的学生开课，课程有2学分，共32学时。其中，课堂教学26学时，实验教学6学时。课程共七章：绪论、第一章《设施类型及结构》;第二章《设施微环境特点及调控》;第三章《落叶果树芽自然休眠》;第四章《设施桃栽培技术》;第五章《设施葡萄栽培技术》;第六章《设施大樱桃栽培技术》;第七章《设施草莓栽培技术》。

上述内容已经不能适应现代农业的发展需求，必须对其进行完善。例如：在第二章《设施微环境特点及调控》中，增加数字化的温室大棚环境信息采集和控制技术，包括：实时测量空气、土壤的湿度和温度等环境参数，并进行自动化调节，从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。增加节水灌溉系统，包括：利用传感器感应土壤的水分，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。在第四章、第五章、第六章、第七章等部分，增加农产品安全溯源应用，包括：利用RFID和二维码等技术对果品进行标识及管理，监控和记录所有产品流通环节，为执法人员、企业及消费者提供溯源，同时通过物联网技术的讲解，增强学生的创新应用能力，扩展学生的知识面。

三、利用灵活多样的多媒体改革手段进行课堂教学

（一）引入线上线下混合式教学模式

理论教学主要依托“雨课堂”智慧教学平台，采用启发式教学法、任务教学法、案例教学法、翻转课堂、小组合作学习法等教学方法，创设“一中心、三步骤、五结合”的教学新模式，实现教学目标。在教学组织实施方面，构建以学生能力培养为中心的“雨课堂”线上线下教学模式。依托学校“雨课堂”教学平台，基于以学生为中心的教学理念，通过“课前预习、课堂教学和课后巩固”三个环节组织实施。

“一中心”是秉持以学生为中心、以产出为导向、持续改进的理念。从以教为中心向以学为中心转变，安排20%～30%的教学时间实施线上自主学习，使用虚拟仿真、3D软件等数字化教学工具创新教学方式方法，通过翻转课堂、合作式学习，打破传统课堂“满堂灌”和沉默的状态，训练学生的问题解决能力和审辩式思维能力。

“三步骤”是分步骤设定渐进式教学目标和教学设计。基于课程推进的不同阶段和学生的不同学情，设计课前预习（提出问题）、课堂面授（参与式学习）、课后作业（拓展反思）三步渐进式的教学目标和教学设计，从兴趣唤醒到激发自主探索，再到知识体系的构建。

“五结合”，即通过理论与实践结合、线上与线下结合、教学与科研结合、考核与评价结合、教师理论学习与挂职锻炼结合，实现多学科思维融合、产业技术与学科理论融合的新农科人才培养需求，体现前沿性与时代性的要求。教师通过挂职锻炼，掌握产业需求，及时更新知识体系。

（二）坚持问题导向，引入案例教学模式

以问题为导向组织教学内容，不断加大生产实际问题进课堂的力度，结合生产实际组织课堂内容，能够大大激发学生的学习热情。比如通过讲解大棚樱桃单性結实技术、大树移栽技术等生产问题的关键技术，使教学内容更加实用、直观，有力提升了内容的吸引力。

兴趣是最好的老师。对于“设施果树学”课程教学来说也不例外。在传统“设施果树学”课程中，果树休眠、环境调控等讲解过程相对枯燥，学生难以高效掌握，因此在教学时应增加案例的使用，采用多媒体教学手段将抽象的概念和理论用画面和视频的形式表现出来，突破传统的教学内容资源，将微信公众号所推送的信息、网络论坛所转载的资料、聚焦的热点有效融入教学内容。比如讲解“石灰氮破眠技术”时，配合视频，使教学内容更加直观，便于理解和掌握，达到事半功倍的效果。

（三）以科研成果为源头活水，保障教学内容常教常新

将科研融入教学过程，能够更好地提高学生的创新能力，良好的科研环境亦为学生创新能力培养提供了必要条件[3]。在“设施果树学”授课过程中，及时将科研资源转化为教学资源，为课程内容注入“源头活水”。例如以桃树设施栽培为例，通过讲解“一根棍”技术，介绍如何从生产问题中凝练科学问题，如何将研究成果转化到田间地头进行乡村振兴。介绍设施果树课题组几代人前赴后继，对农大精神、科学精神的演绎和传承，教育学生要吃得了苦，耐得住寂寞，养成“十年磨一剑”的学术品质。培养学生活学活用科研成果并及时将最新的研究成果转化成生产力的职业素养，将思想政治内容融入专业课。

四、实验与实践内容改革

1.增加探索性实验内容。设施果树栽培学的应用性较强，如何将课堂理论知识转化为实践技能是本门课程的目标之一。目前，“设施果树栽培”课程的实验多为一些验证性实验，缺乏创新性，因此应让学生充分参与教师的科研课题，了解设施果树栽培技术的前沿进展。

2.利用国家苹果工程技术研究中心、农业部黄淮海设施农业工程科学观测实验站、山东果蔬优质高效生产协同创新中心、山东省果树生物学重点实验室等平台，设计探索性实验，让学生查阅资料、分工合作，根据不同的实验处理结果，最后形成实验报告，对实验结果进行讨论分析。通过生生、师生之间的相互交流，提高了学生的团队合作精神，进一步加深了学生对理论知识的理解能力，同时培养了学生吃苦耐劳的品质。基于该平台，我院园艺专业的学生在2018年、2019年分别获得全国及省“互联网+”大学生创新创业大赛金奖各一项。

3.加强校企合作建立优质校外实践基地，是对设施果树栽培学实践内容的重要补充。校外实训基地能让学生更接近毕业后的工作岗位，通过现场观察和实践巩固课堂所学知识[4]。为了能更好地培养学生对设施果树栽培的动手实践能力，提高学生的技术应用能力，学院建立了10余处校外实习基地，通过带领学生到企业中参观学习，了解行业的发展动态，学习实践最新的栽培养护技术，使学习和教学更有针对性，加深学生对所学专业的认识。

设施果树栽培学对学生的理论知识和实践能力要求很高，结合“设施果树栽培学”课程的教学实际，运用多种教学手段，构建理论教学的特色课堂，切实提高课堂教学的效率和趣味性，激发学生的学习兴趣，增加实验教学的创新性，从而保证“设施果树栽培学”课程的教学效果，为设施果树产业培养创新素质高和实践能力强的果树种植人才。

五、充分利用案例进行课程思政教学

以人才需求为导向，以培养“德才兼备、懂农业、爱农村、爱农民”的高层次园艺人才为出发点，增强社会主义核心价值观教育，将思想政治工作贯穿教育教学全过程。设施果树学精心设置教学案例。一是每节课的内容都有侧重点。比如讲解第一章内容时，介绍园艺学院教师、全国脱贫攻坚先进个人、国家技术发明二等奖获得者陈学森教授的先进事迹，激励学生学习陈学森老师将科技成果种到田间地头，在脱贫攻坚的同时，实现了个人价值的提升。二是在教学案例选取上贴近专业、贴近学生。深入挖掘果树领域名家、大家的职业精神和爱国主义情怀等德育元素，把社會主义核心价值观、做人做事的基本道理和要求融入“设施果树学”课程的教育中。三是进行爱国主义情怀教育。介绍“中国天眼”的总工程师南仁东。他带领团队突破了一系列技术难题，发明了500MPa耐疲劳拉索，突破了高效握拔力锚固技术、大跨度索网安装和精度控制等难题，提出通过“水环”和运动配重扩大焦舱的运动空间，同时增加系统阻尼的设计，从开始主持FAST项目的选址、立项、可行性研究及初步设计，到主编科学目标，指导各项关键技术的研究及其模型试验，历经22年，南仁东带领团队最终建成了“中国天眼”。

通过案例的讲述，一方面激发学生的学习热情，另一方面增强学生学习专业的信心。紧扣专业、围绕学生职业素养的养成，创新课程教学模式，着力培养学生的职业精神、职业素养和职业道德，确保思想政治融入专业课程教学的有效性。

参考文献

[1]吴殿鸣，邵大伟.基于创新人才培养的教学内容更新研究——以风景园林专业生态类课程为例[J].黑龙江科学，2019，10（23）：10-11+14.

[2]陈慧子，史艳.“双一流”建设背景下高校图书馆ESI学科服务现状调查研究[J].图书情报导刊，2018，3（11）：32-36.

[3]贾立军，张守发.综合性大学农学院教学方法的改革与创新人才培养[J].黑龙江畜牧兽医，2012（16）：50-51.

[4]李琳，李清，谷巍.药用植物栽培学实践教学探索与思考[J].安徽农业科学，2014，42（22）：7687+7693.

Teaching Reform of Facility Fruit Tree Science Based on the Cultivation of Innovative Quality

LU Wen-li， LI Ling， XIAO Wei， ZHANG Zhao-yu， PENG Fu-tian

（College of Horticultural Science and Engineering， Shandong Agricultural University， Taian， Shandong 271018， China）

Abstract： Facility Fruit Tree Science is a characteristic course with application and practice. It is the key to the success of off-season cultivation of fruit trees. In order to improve the teaching effect of the course， improve students’ interest in professional learning， and train students’ ability to analyze and solve problems， so as to meet the social demand for facility horticulture talents， this paper makes a preliminary discussion on the current situation of the course， the innovation of theoretical teaching methods and the reform of teaching content according to the characteristics of the course， and carries out the ideological and political education of the course through cases. Practice has proved that students’ professional ability and exploration ability have been significantly improved， which has promoted the development of the teaching reform of Facility Fruit Tree Science to a great extent.

Key words： innovative quality; practical ability; Facility Fruit Tree Science; teaching reform; mixed teaching