利用线上线下及虚拟仿真实验提升植物保护专业学生创新实践能力的研究

摘" 要：植物保护对于农业的发展至关重要。为培养具备创新能力和实践操作能力的植物保护专业人才，传统的以教师为中心、重知识、重形式、重验证的教学方式已经无法满足当前社会的要求。因此，该文研究旨在探索一种新的教学模式，将线上线下及虚拟仿真实验融入植物保护专业学生的教学实践中，以推动他们的创新实践能力的培养。

关键词：线上线下教学；虚拟仿真实验；植物保护专业；创新能力；实践能力

中图分类号：G640" " " 文献标志码：A" " " " "文章编号：2096-9902（2024）23-0070-04

Abstract： Plant protection is crucial to the development of agriculture. In order to cultivate plant protection professionals with innovative ability and practical operation ability， the traditional teacher-centered teaching method that emphasizes knowledge， form， and verification can no longer meet the requirements of current society. Therefore， this study aims to explore a new teaching model that integrates online， offline and virtual simulation experiments into the teaching practice of students majoring in plant protection to promote the cultivation of their innovative and practical abilities.

Keywords： online and offline teaching; virtual simulation experiment; plant protection major; innovation ability; practical ability

随着信息技术的迅猛发展和互联网的普及应用，教育领域也逐渐借助线上线下和虚拟仿真技术来提供创新的教学方法和资源。在植物保护专业的教学中，如何培养学生的创新实践能力成为关注的焦点。本研究旨在探索利用线上线下及虚拟仿真实验推动植物保护专业学生创新实践能力的有效方法，并对其意义进行深入研究。作为一门综合性的学科，植物保护旨在培养学生的实践能力和解决现实问题的能力。然而，传统的教学模式往往过于注重理论知识的灌输，缺乏对学生创新思维和实际操作能力的培养。因此，借助线上线下及虚拟仿真实验教学模式，可以为植物保护专业学生提供更多机会进行创新实践，培养其科学研究、问题解决和团队合作的能力。本研究的目的是探索如何利用线上线下及虚拟仿真实验来推动植物保护专业学生的创新实践能力。具体而言，我们将研究如何设计和组织线上线下及虚拟仿真实验，以激发学生的自主思考和创新精神。我们将通过定量和定性的研究方法，评估学生在创新实践能力上的提升情况，并比较与传统教学模式的差异。通过本研究，我们希望能够揭示线上线下及虚拟仿真实验在植物保护专业学生创新实践能力培养方面的优势和有效策略。这对于培养植物保护专业学生的创新思维、实践能力和团队合作能力，具有重要的理论和实践价值。同时，研究结果还可为其他相关专业教育提供借鉴和启示，促进教育教学模式的创新和发展。

1" 线上线下及虚拟仿真实验教学模式的优势

在提升植物保护专业学生的创新实践能力培养过程中，线上线下及虚拟仿真实验教学模式具有许多显著的优势。本节将详细描述这些优势，并阐述对学生创新实践能力的促进作用。

1.1" 对植物保护专业学生创新实践能力的促进作用

线上线下及虚拟仿真实验教学模式为学生提供了更加综合、真实的实践环境。通过互联网技术，学生可以随时随地进行相关实验和实践活动，有机会接触到更多的实际问题。此外，虚拟仿真实验还能够模拟真实的实验场景，帮助学生更好地理解和掌握实验操作技能。这种教学模式能够有效激发学生的实践兴趣，培养他们主动思考和解决问题的能力。

1.2" 提供多样化的学习环境和资源

线上线下及虚拟仿真实验教学模式丰富了学生的学习环境和资源。通过线上线下的教学方式，学生可以利用网络资源进行自主学习和互动交流，丰富了学习材料和信息的来源。而虚拟仿真实验则提供了不受时间和空间限制的学习机会，学生可以根据自己的需要进行反复练习和探索，提高实践操作的熟练度和理解程度。这使得学生能够从多个角度和多个资源中获取知识，培养他们终身学习的能力。

1.3" 提供灵活的学习方式和时间安排

线上线下及虚拟仿真实验教学模式具有灵活性，可以根据学生的需求和特点进行个性化的学习方式和时间安排。学生可以根据自己的学习进度和时间安排，选择合适的学习时机进行实验和实践活动。同时，通过虚拟仿真实验，学生可以随时停止、重复和调整学习内容，提高了学习的效率和自主性。这种灵活性使得学生能够更好地适应自己的学习节奏，提高学习动力和效果。

2" 当前植物保护专业学生创新实践能力的现状

2.1" 学生创新实践能力的定义和评估指标

学生创新实践能力是指学生在实际问题解决和创新活动中展现出的能力。评估学生创新实践能力时，可以考察学生的问题分析与解决能力、创造性思维、团队合作能力以及实际操作技能等方面。通过综合评价学生的创新项目、实验报告、个人表现和团队合作能力等指标，可以全面了解学生的创新实践能力水平。

2.2" 当前植物保护专业学生创新实践能力的状况分析

目前，植物保护专业学生的创新实践能力存在一些瓶颈和不足之处。首先，传统的教学模式多以理论知识为主，缺乏对学生实践能力的培养。学生在实际问题解决中经验不足，创新能力发展有限。其次，植物保护专业的实践环节相对较少，学生在实验操作和实地调查方面的机会较少。这也导致学生在实际应用中的实践能力不够强大。此外，部分学生在团队合作和创造性思维方面存在欠缺。

2.3" 现有教学模式对学生创新实践能力的影响及局限性

传统的教学模式在培养学生创新实践能力方面存在一定的局限性。仅依靠课堂讲授和实验室操作难以满足学生的实际需求。主要有以下不足。

2.3.1" 理论与实践脱节

传统教学模式往往侧重于理论知识的传授，而忽视了将理论知识与实际问题解决相结合的重要性。在传统教学模式中，植物保护专业的学生虽然通过课堂学习掌握了丰富的理论知识，但往往缺乏将这些知识应用到实际问题解决中的实践机会，导致理论与实践脱节。这种脱节使得学生在面对实际的植物病害、虫害等问题时，难以有效地运用所学知识来分析问题和提出创新解决方案。

2.3.2" 缺乏创新激励

在传统的教学环境中，学生的学习往往是被动接受知识，缺乏足够的激励去进行创新思考和实践。教师可能更多地关注学生的考试成绩和理论知识的掌握，而不是鼓励学生去探索、实验和创新。

2.3.3" 实践机会有限

实验室操作虽然能够提供一定的实践机会，但在传统的植物保护专业教学中，实验室操作是学生获取实践经验的重要途径，但由于资源、设备和时间的限制，学生往往无法获得充分的实践机会。实验室环境通常较为封闭，与真实的工作场景存在差距，这限制了学生接触和解决实际问题的能力。

2.3.4" 评价体系单一

传统的评价体系往往偏重于理论知识的考核，如考试和论文，而忽视了对学生创新实践能力的评价。这种评价方式不能全面反映学生的实际操作能力、问题解决能力和创新能力。

2.3.5" 团队合作不足

在传统的教学模式中，学生之间的互动和合作往往不足，这限制了学生团队合作能力的培养。创新实践往往需要团队协作，而传统的教学模式可能无法提供足够的团队合作机会。

为了克服这些局限性，需要探索和实施更加有效的教学模式，如结合线上线下教学资源、引入虚拟仿真实验等，以提供更多样化的学习体验和实践机会，激发学生的创新思维，并建立更加全面和多元化的评价体系，从而更好地培养学生的创新实践能力。

3" 线上线下及虚拟仿真实验提升植物保护专业学生创新实践能力的意义

线上线下及虚拟仿真实验教学模式在植物保护专业学生创新实践能力的培养中具有重要的意义。本节将详细探讨这些意义，并阐述如何通过该教学模式来推动学生的实践能力和创新能力的发展。

3.1" 加强学生与实际问题的接触和实践

线上线下及虚拟仿真实验教学模式可以加强学生与实际问题的接触，培养他们解决实际问题的能力。通过线上线下的教学方式，学生可以参与真实案例分析和模拟实验，了解植物保护领域中的挑战和需求。而虚拟仿真实验则提供了更真实、多样化的实践场景，帮助学生模拟和解决实际问题。通过这种接触和实践，学生能够更好地理解问题的本质，培养实践操作技能和问题解决能力。

3.2" 提供实验室无法提供的丰富学习资源和场景

线上线下及虚拟仿真实验教学模式为学生提供了实验室无法提供的丰富学习资源和场景。通过互联网，学生可以获取到全球范围内的相关资料和信息，扩大学习的广度和深度。同时，虚拟仿真实验可以模拟各种实验场景，提供不同材料、设备或条件下的实验操作，让学生能够在模拟环境中进行探索和实践。这种丰富的学习资源和场景有助于拓宽学生的知识视野，激发他们的创新思维和想象力。

3.3" 促进学生自主学习和团队合作的能力发展

线上线下及虚拟仿真实验教学模式鼓励学生的自主学习和团队合作能力的发展。学生可以根据自己的兴趣和学习需要，在虚拟环境中选择学习内容并自主探索。同时，线上线下的教学活动也可以通过小组合作的方式进行，激发学生之间的团队合作和协作能力。这种自主学习和团队合作的方式能够培养学生的创新能力和解决问题的能力，为未来的实践工作做好准备。

4" 提高植物保护专业大学生创新实践能力培养的途径

4.1" 构建实践教学体系

实践教学具有很强的直观性和操作性，不仅是巩固和加深理论知识的重要途径，也是对理论教学的补充和拓展。在基础实验和专业基础实验中，引入线上线下及虚拟仿真实验。通过使用虚拟实验室平台，模拟各种实验操作和场景，让学生能够在模拟环境中进行实践操作和问题解决，弥补实验室资源限制的不足。教师可以引入互联网教学资源，提供丰富的学习资料和案例分析，让学生可以自主学习和探索知识，培养他们的实践能力和创新思维。另外，在实习教学的环节中引入虚拟农田环境模拟系统，让学生能够在模拟环境下进行农田管理和病虫害防治实践，提高学生的实际操作能力。通过线上平台和实践技能考核工具，对学生的实践能力进行评估和指导，帮助他们针对性地改进和提高。在大学生创新创业训练项目中，结合线上平台和虚拟仿真实验，提供更多的创新实践机会。例如，利用虚拟农场管理系统，鼓励学生设计并实施农业创新项目，培养他们的创造力和实施能力。在植保相关竞赛中，引入虚拟仿真实验和大数据分析，让学生能够在模拟情境下解决实际问题，提高他们的创新思维和实践能力。同时，通过线上平台和虚拟仿真实验的结合，可以更好地适应时代发展需求，为学生创新实践能力的提升提供更多可能性。

4.2" 调整和优化实验教学内容

实验教学环节是实践教学的重要组成部分，也是培养创新人才的基础。实验教学对于巩固理论教学、提高学生分析问题和解决生产实际问题的能力都具有重要作用。通过将线上线下及虚拟仿真实验融入实验教学环节，可以增加学生的实践机会和资源，使他们能够更加灵活地进行实践操作和创新思维的培养。这种优化措施能够提高学生的实践能力、综合应用能力和创新能力，更好地适应当前农业专业人才培养的需求。在基础实验中引入线上线下及虚拟仿真实验。通过在线实验平台或虚拟实验室，让学生能够进行基本实验操作和数据分析，加深对相关原理和概念的理解。利用虚拟仿真实验，模拟各种实验操作和现象，让学生在虚拟环境中进行实践操作和问题解决，培养他们的实际操作能力和创新思维。在综合实验中增加线上线下及虚拟仿真实验项目。引入虚拟农田环境模拟系统、虚拟农业多维数据分析系统等，让学生能够在模拟环境中进行农田管理和病虫害防治实践，提高学生的实际操作能力和创新能力。在研究设计性实验中加强线上线下及虚拟仿真实验的应用。例如，利用虚拟仿真实验进行农业病虫害模拟和预测，让学生在模拟环境中设计和实施研究项目，培养他们的创新思维和实践能力。引入大数据分析工具和虚拟实验室，让学生能够利用数据分析和计算模拟技术，深入探索植物保护领域的前沿问题，培养他们的科研能力和创新能力。

4.3" 灵活运用多种教学方法

为了进一步优化植保专业的实验教学和实习教学，我们需要将线上线下及虚拟仿真实验融入其中，构建以学生为中心、注重师生互动的实践教学新模式。这种模式将从传统的以教师为中心、重知识、重形式和重验证的教学方式转变，注重培养学生的创新思维、动手实践能力及独立分析和解决问题的能力。在植物保护专业的实验课堂教学方面，我们将采用层次化教学和多种教学方法相结合的方式。通过引入线上实验平台和虚拟仿真实验，让学生能够在虚拟环境中进行植保实践操作和问题解决，培养他们的实际操作能力和创新思维。同时，我们还将运用启发式、讨论式、自学式等多种教学方法，激发学生的学习兴趣和热情，促进他们的主动学习和独立思考。在田间实习教学方面，我们将鼓励学生自主完成植保实践操作，并引导他们运用相关知识进行分析解决问题。通过虚拟农田环境模拟系统，让学生能够在模拟环境中进行农田管理和病虫害防治实践，提高学生的实际操作能力和创新能力。同时，利用线上交流平台，学生可以在实习报告中分享实践经验、问题和解决方案，激发学生的自主创新思维。此外，在实习结束后，学生还将进行集体讨论和总结，进一步培养他们的合作能力和创新意识。通过将线上线下及虚拟仿真实验融入植保专业的实验教学和实习教学中，我们将为学生提供更广泛的实践机会和资源，拓宽他们的实践范围和视野。这种优化措施能够加强学生的实践能力、综合应用能力和创新能力，提高实践教学的质量，并为培养更多创新型植保人才提供了重要保障。

4.4" 引入实践竞赛和项目导向学习培养学生创新思维

实践竞赛和项目导向学习是一种重要的教学策略，可以有效培养学生的问题解决能力、创新思维、团队合作和沟通能力。组织实践竞赛可以帮助植物保护专业的学生提升创新实践能力。组织之前需要先确定竞赛主题，选择与植物保护相关的实际问题或挑战，如病虫害防治、生物多样性保护等，以激发学生的兴趣和探索欲望。学校及教师需要为学生提供实验设备、实地考察机会、图书资料和实验室等资源，确保学生可以充分展现他们的想象力和创造力，从而全面发展其植物保护专业知识和技能。并让学生自由分组，教师及专家进行指导让学生可以更好地制定解决方案，并完善项目设计，提高实践能力。例如设计一个植物保护实践竞赛，主题为“利用生物防治方法控制农作物某害虫”，学生组成团队，通过调研、实验设计和模拟操作，最终呈现出可行的方案，并进行现场展示和评比。这样的竞赛可以激发学生的主动学习兴趣，培养他们的应变能力和解决问题的技能。项目导向学习有助于提高植物保护专业学生的创新实践能力。项目选题启动阶段要为学生提供多样化的项目选题，引导他们选择感兴趣的研究方向，学生围绕选定课题进行详细研究规划，明确研究目标、方法和时间表，并建立团队合作机制，以便分工协作完成研究任务，在实施与总结阶段，学生按照规划开展实验、数据分析与论证，在导师的指导下完成项目研究，撰写报告并对成果进行总结。例如学生团队选择“某作物病害的防治研究”作为项目导向学习的课题，通过田野调查、室内实验验证和数据分析，最终提出有效的病害防治方案，并在学术会议上做口头报告，展示他们的研究成果。通过实践竞赛和项目导向学习的方式，学生将在真实场景中面对挑战，从而培养和提升他们的实践能力和创新思维，并加强团队合作和沟通能力。

5" 结束语

在这个信息技术高度发达的时代，利用线上线下及虚拟仿真实验推动植物保护专业学生的创新实践能力已经成为一个必然的趋势。本研究所提出的教学模式给予了学生更多自主学习的机会，增强了他们的实践动手能力，并培养了他们的创新思维和问题解决能力。通过不断探索和改进，我们相信这种以学生为中心、注重师生互动的实践教学新模式将进一步推动植物保护专业学生创新实践能力的培养，为培养更多创新型植物保护人才提供有力支持。

参考文献：

[1] FU Ｃ， ＭＡ Ｘ， ＺＨＡＮＧ Ｌ. Fuzzy-PID Strategy Based on PSO Optimization for pH Control in Water and Fertilizer Integration[J].IEEE Ａｃｃｅｓｓ，２０２２（１０）：１０．

[2] BINＢＩＮ Ｚ， ＪＩＡＣＨＵＮ Ｌ， ＸＩＵ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ on Integrated Control System of Water and Fertilizer Based on Cloud Computing[J].Journal of Agricultural Mechanization Research，2020.

[3] 徐进，师沛琼.线下与线上虚拟实验结合培养学生创新实践能力的探索——以广东海洋大学植物保护专业为例[J].科教导刊，2022（35）：57-59.

[4] 高萍，魏松红，董辉，等.基于创新能力培养的植物保护专业实践教学改革[J].安徽农学通报，2020，26（23）：158-160.

[5] 李寿冰，丁世民，杨兴芳，等.“互联网+”背景下“园林植物保护”课程改革与实践[J].中国职业技术教育，2019（16）：61-65.

[6] 张亚玲，靳学慧，林志伟，等.植物保护专业学生创新能力培养实践教学改革的几点举措[J].中国现代教育装备，2019（3）：102-104，111.

[7] 陈容.行业特色院校构建虚拟仿真实验平台的实践探索——以南京林业大学植物保护学专业为例[J].西部素质教育，2019，5（1）：146，149.

[8] 张清霞，袁树忠，陈小军，等.植物生产类专业大学生创新实践能力培养途径探索——以扬州大学园艺与植物保护学院为例[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2018，20（5）：44-48.

[9] 王勇，高艳清，韩立荣，等.虚拟仿真在“植物化学保护”课程教学中的应用[J].河北农业大学学报（农林教育版），2018，20（4）：17-20.

[10] 路伟，赵娜娜，马德英，等.植物化学保护虚拟仿真实践教学改革新探索[J].高教学刊，2017（3）：110-111.