智慧农业背景下《灌溉排水工程学》课程改革探索

赵龙 崔宁博 李秀珍

(1.河南科技大学农业装备工程学院 河南洛阳 471003;2.四川大学水利水电学院 四川成都 610065;3.河南科技大学园艺与植物保护学院 河南洛阳 471003)

智慧农业是指通过应用现代信息技术及专家智慧与知识，实现农业远程诊断、远程控制、灾害预警等智能管理决策的现代化农业管理模式[1]。随着物联网技术、大数据手段、人工智能方法等新一代信息技术成果与农业农村的不断融合，我国农业迈向了新的时代。“十四五”期间，农业农村部、国家发展改革委、科技部等十部门联合印发了《数字乡村发展行动计划（2022—2025 年）》，提出“智慧农业创新发展行动”，以推动智慧农业的快速发展，为全面推进国家乡村振兴战略提供有力支撑[2-3]。

在农业生产中，灌溉一直都是一项重要工程。当前，我国农业用水方面存在用水量大、用水效率总体较低，种植结构仍不合理，节水灌溉总面积不够，渠系建筑物老化、毁损严重等问题，灌溉排水系统的智能化、智慧化可以很大程度上改善这些问题，从而提升现代灌溉农业的效益。党的十九届五中全会提出，加快推进农业现代化，就是要强化现代农业科技和物质装备支撑，实施大中型灌区续建配套和现代化改造。这就要求高校在教育教学中对农业技术方面的课程进行系统的规划与改革，随着形势的发展建立起适应我国市场经济体制的学习体系，日益完善教育教学体系改革。

《灌溉排水工程学》作为农业水利工程专业的主干必修专业课，是了解掌握现代灌溉农业技术的重要课程，应充分注意反映该学科最新研究动态和发展前景，总结国内外灌溉排水的经验与研究成果，凝练专业特色，明确专业定位，使学生掌握先进的科学技术和管理方法。因此，该文针对笔者学校《灌溉排水工程学》专业课程改革和研究问题进行探讨，提出以适应时代发展、人才需求以及促进学校建设和学科发展的方法[4-5]。

1 《灌溉排水工程学》课程改革中的问题

随着我国科技的快速发展，灌溉排水系统相关技术也在不断更新，但是高新技术的发展并没有与相关教材实现同步更新，导致《灌溉排水工程学》部分课程内容陈旧，难以反映该学科的最新研究成果和发展现状[6]。由于教材陈旧，导致大学生学习过程中出现“知识脱节”问题，教材中内容难以满足实践学习过程中的知识点需求，导致学生不愿订购教材，降低了学生学习的积极性。同时，教材陈旧引起的“知识脱节”问题还导致教师在实践环节讲授新的相关知识点时，增加了实践教学环节的授课时间，减缓了实践教学进度，不能有效提高学生的实践能力。

在教学过程中，《灌溉排水工程学》课程涉及的知识点较多，对教师的知识储备和授课水平都有很高的要求。虽然有部分教师受科研工作和方向的影响，对个人科研方向相关的知识点掌握较好，但对科研方向不相关的知识点涉猎较少，难以系统掌握相关内容，在授课过程中就会出现“重研究方向相关内容，轻研究不相关内容”的问题，导致学生不能系统地了解灌溉排水各个环节的先进技术和知识，这对学生的未来发展有一定的限制作用。在课程学习过程中，《灌溉排水工程学》不仅需要注重理论知识的积累，还需要将实践与学习有机统一，但是受限于院校地域性，以及自然地理特征的制约，学生对灌溉排水系统的了解局限于课本和本地实践基地设施，不能实现全部课程知识的实践学习。在课后学习过程中，学生缺少专业教师和学者的指导，难以进行自主学习、探究式学习，学术水平和实践能力难以有效提升，这就降低了学生学习的积极性，且实践能力和创新精神得不到有效培养，与实现农业现代化、强化科技和物质装备的需求对接困难。

2 《灌溉排水工程学》课程改革与探索

中共十九大以来，国家提出了乡村振兴战略。乡村振兴战略的目标就是推进农村农业现代化进程，为乡村振兴提供智力服务，这也是高校的责任与担当。农业水利工程专业就是为农业水利工程培养高质量人才，高校通过专业课程改革与探索，提高人才培养的质量和数量，是响应国家号召的重要行动之一，也是实现乡村振兴战略人才高质量培养的重要途径之一。灌溉排水工程学的课程目标是使学生掌握灌溉排水的基本理论和灌溉技术、灌溉系统规划设计方法、水利规划的基本知识和方法等，使学生毕业后能独立担当灌区的规划设计及灌溉管理工作，为实现乡村振兴提供人才支持。灌溉排水工程学的课程的核心就是节水，提高农业用水利用效率，也是国家“大力发展节水农业”战略实施的重要途径方法，该文立足于乡村振兴战略需求、经济社会发展需求、高质量节水人才培养需求，提出农业水利工程专业课程改革思路，可以从以下5 个方面对《灌溉排水工程学》专业课程进行改革和创新研究[7]。

2.1 教育教学理念改革创新

改进教育教学理念就是要根据农业水利工程专业及《灌溉排水工程学》专业课程特点，提出《灌溉排水工程学》课程教育教学新理念。笔者学校在教育教学过程中进一步提出了以学生发展为中心，根据学生个人情况确定教学方式和方法，注重学生综合素质、自学能力和实践动手能力的培养，力求课程教育教学过程中课程理论知识充分、教学案例与理论知识契合度高、实践内容丰富、学生学习积极性高、教学方法实用可靠等特色，以此构建具有学科特色的教学体系。

为解决《灌溉排水工程学》课程知识内容多，教师科研方向不一，“重研究方向相关内容，轻研究不相关内容”的问题。笔者学校积极建设《灌溉排水工程学》教学团队，选择科研方向相关教师组建教学团队，根据教师科研方向划分课程教学章节，根据每一章节具体内容的不同，由相关教师灵活制定教学方法，同时引入教学名师，增加团队内部交流，提升团队教师教学能力，强化教学研究。教学手段要结合实际阐述灌溉排水的基础理论和原理，将理论知识落地，并根据现代灌排技术的发展为学生补充当前的研究进展与科技发展现状，与时俱进，将理论知识与科学研究前沿动态相结合，带动学生学习的主动性和积极性，培养学生良好的自学习惯，为国家农业现代化发展培养基础扎实、理论知识丰富、走在科技发展前端的优秀人才。

在教学环节中，坚持教育和国家发展相结合，把思想政治教育贯穿人才培养的全过程。在教学过程中为学生普及国家方针政策，表明国家立场，指出国家态度，让学生在学习课程知识的基础上了解课题研究对国家的意义。农业水利工程专业学科在短期内往往难以做出一定的研究成果，学生在了解国家政策的同时可以明确农业发展对我国的战略意义，教师应引导学生开拓眼界，做出具有前瞻性的研究，向科技前沿靠拢，为国家农业现代化发展培养有责任、有担当、有能力的创新型、复合型、应用型综合性人才。

2.2 教育教学方法改革创新

改进教育教学方法就必须要立足于培养学生综合运用基础学科知识来解决复杂的生产实际问题的能力。结合实际教学需求，充分发挥当前电子化教学的优势，积极发展“互联网+课程”，利用网络优质资源丰富授课内容，积极打造具有农业水利工程专业特色的优质开放课程，实现资源利用最大化，杜绝线上授课简单化、形式化。为提高课堂趣味，培养学生的实践操作能力，使学生从枯燥无味的理论课程中解脱出来，笔者学校教师团队利用网络资源——《灌溉排水工程学》虚拟仿真教学资料，通过虚拟环境和相关模拟操作剖析农业水利工程专业中的一些现实案例，加强师生互动，生生互动，引导学生自行归纳问题，提出解决方案，构建以学生为主体，教师为导向的“翻转课堂”，全面提高学生的自学能力、教师授课效率和教学服务平台利用率。

同时，加强教学环节中教学方法监督制度，促进教师在教学过程中深入了解教学大纲，组织好讲课体系，掌握每个章节的重难点问题，有的放矢地组织教学活动，并密切关注农业水利工程专业灌排专业课相关的发展动态，在不断实践和调整中改进教学内容。教师应结合线上线下教学，扩大学生知识面，不断开拓学生的眼界和思路，提高课程学习的广度；加强探究型学习在授课中占比，制定汇报式、论文式、答辩等多种评级制度，提升课程学习深度，从多个角度强化学生对授课内容的理解，提高授课质量。

同时，加强教学环节中学生学习监督制度，加强学风建设，提升学业挑战度，提高课程质量，强化人才培养方案，科学合理地改进教学体系，细化培养目标和毕业要求，引导学生自主学习，自觉投入更多的学习时间，培养学生养成多看书、多思考、多提问、多实践的习惯。

2.3 教育教学内容整合改革创新

在“双一流”建设背景下，学科建设成效直接关系到高校的改革与发展，因此对专业核心课程教学提出更加高水平、高层次的要求是“双一流”建设的需要，也是高校改革发展的必由之路。多学科融合是当代教育发展的主流趋势，也是高校课程建设的重要方向，高校在学科建设过程中要把握好交叉学科教育教学的关键。

《灌溉排水工程学》具有很强的学科交叉性，与植物生理学、气象水文学、土壤学等多个学科具有相关性，是农业水利工程的专业核心课程。《灌溉排水工程学》教学内容较多，可整合为农田水分管理技术、灌溉系统规划设计方法、水利规划知识与方法三大部分。该校以农田水分管理技术相关知识讲授为主，水利规划知识与方法相关知识讲授为辅，灌溉系统规划设计方法相关知识实践设计为突破，提高教育教学水平。同时根据最新发展动向改进教学内容，分清主次，调整布局，补充其他学科的相关理论。通过不断充实教学内容来开拓学生的眼界，注重对学生学习思维的教导，引导、启发学生自主学习和独立思考，在教学过程中逐渐培养学生的自学能力和解决问题的创新能力。

2.4 课程教学内容应用性提高的探索

农业水利工程专业课程大多具有较强的应用性，可以应用于现实生活中农业生产的方方面面。《灌溉排水工程学》作为农业水利工程专业的基础和主干课程，课程建设应与实际应用和科学研究紧密结合，根据实践需要和科学进展不断充实和深化学科内容，完善教学体系，优化教学内容，实现理论、实践和科学研究的有机融合。

《灌溉排水工程学》课程在实际应用的过程中会有较强的地域性差异，需要因地制宜，根据地区地形的不同制定不同的灌溉制度，具有很强的灵活性。在专业课教授的过程中应注意到课程理论与实际生活的相关性，围绕专业知识和实际问题进行授课，使学生通过课程学习可以从更加专业的视角去观察该领域的一些社会问题，引导学生通过科研角度去发现实际应用中可进行深入研究的问题，培养学生的问题意识和科研精神。同时，引入虚拟仿真教学资源，增加实践教学内容，争取做到实践教学环节不受院校地域性，以及自然地理特征的制约。

推动科研反哺教学，强化科研育人功能。该校针对《灌溉排水工程学》课程，将相关专业教师最新科研成果进行合理改编，使之转变为教学内容的一部分，同时根据学生的反馈对教学内容进行调整，使教学内容更加全面化、系统化、完善化，用真正的科研成果去激发学生的科研热情，同时在实践环节增加教师科研试验内容，引导学生参加教学科研试验环节，推动省部级科研实验室和仪器的开放共享。同时，在课程之外开放校内实验室、重点实验室、科研基地等科研平台，积极引入社会资源，支持学生参与科研团队的学习，让高水平的科研人员带动学生进行科研工作，提高学生的科研实践能力。

2.5 高水平教材的编写和使用的探索

教材是人才培养的关键，是教师授课和学生学习的主要凭借，是教师教书育人的具体依据，是学生系统学习知识的重要工具，因此加强高校教材建设也是实施教学改革的重要内容之一。

我国农田水利发展历史悠久，很多方法加以改进后沿用至今，同时也有许多新的设备和方法投入使用，时间跨度较长，空间跨度较大，涉及方向较多，这就使得灌排方向的教材编写具有一定的难度，存在教材更新过慢，与现代化发展技术部分脱节的问题。

高校有关部门要重视教材建设，落实高校在教材建设中的主体责任，健全教材编写管理体制机制，明确教材工作部门。鼓励支持高水平专家学者编写既符合国家需要和当前研究进展，又体现个人学术所长的高水平教材，充分发挥教材育人的功能。

3 结语

农业水利工程专业自开设以来一直在不断摸索前进。通过教学实践以及毕业生的反馈信息，能深刻感受到农业水利工程人才的教学成效还落后于社会的实际需要。因此，要严格遵循“边研究、边改革、边实践”的原则，探索《灌溉排水工程学》课程改革，探索农业水利工程专业的教学模式，加大教学改革的力度，提高该专业的人才培养质量，实现农业现代化和乡村振兴。