大學生培養創新教學研究
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摘要:產業振興是鄉村振興的重要組成部分，發展智慧農業是實現鄉村產業振興的重要手段，本文針對智慧農業人才需求的現實狀況，設計了課上創新啟發式教學和課外拓展實踐相結合的智慧農業人才培養體系，通過課上創新啟發式教學夯實學生專業理論知識和培養學生自主學習的能力，通過課外拓展實踐教學提高學生創新能力和實踐技能。結果表明，課上創新啟發式教學和課外拓展實踐相結合的智慧農業人才培養教學方式取得了良好效果，學生自主學習能力、創新實踐能力和團隊協作能力均得到提高。
產業振興是鄉村振興的重要組成部分，智慧農業是現代信息技術與農業生產、經營、管理和銷售全產業鏈的“生態融合”和“基因重組”，有利于推動農業產業升級、提高效率，發展智慧農業是實現鄉村振興的重要手段［1-2］，我國《鄉村振興戰略規劃(2018—2022年)》和《全國農業現代化規劃(2016—2020)年》提出“要加快農業現代化步伐，實施智慧農業工程”，而且明確了“智慧農業引領創新工程”的農業現代化實施戰略［3-4］。但是，當前的現實情況是大學生無論是來自城市還是農村，涉農工作的意愿都不強烈，再加上他們對鄉村振興和智慧農業發展認識不夠深入，使得涉農高校人才培養與鄉村振興中的智慧農業人才需求不符［5］。面對鄉村振興急需的智慧農業人才缺口較大的現實問題，涉農高校積極探索適應智慧農業發展的應用型人才成為當前涉農大學生人才培養的迫切任務。
1科學設計智慧農業人才培養體系
智慧農業涉及信息科學、農業科學和管理科學等多學科交叉，要求培養的人才既要掌握專業理論知識，又要具有充分的實踐經驗，據此，本文針對培養適應智慧農業發展的應用型人才，設計了課上創新啟發式教學和課外拓展實踐相結合的智慧農業人才培養體系。課上創新啟發式教學重在夯實學生專業理論知識和培養學生自主學習的能力，課外拓展實踐教學重在提高學生創新能力和實踐技能。人才培養過程是教與學的雙向互動過程，教師不僅要掌握豐富的知識，更重要的是調動學生學習的積極性、主動性，否則，教師講課就會帶有盲目性，難以調動和提高學生的自主學習能力。比如，在“智慧農業”課上理論知識教學設計中，為充分調動學生學習的積極性和開發創新思維，對于信息學科的“GPS、GIS和遙感”等主體內容，側重應用部分的講解，多舉實例，多展示實際應用中的圖片或實物，以專家講座、多媒體等聲音、影像信息吸引學生的眼球，激發學生興趣，對于GPS定位原理等難度較大的內容，根據學生實際基礎，適當補充涉及的高中、大學物理及地理知識，采用豐富的教學方法和手段，增加實踐內容，提高學生學習的積極性，激發學生的創新思維。再比如，在“智慧農業”課外拓展實踐教學設計中，通過組織學生開展農產品電商銷售和參加挑戰杯、“互聯網+”、創新創業訓練項目等，使學生深入了解農業領域，提升學生對智慧農業的認同感和參與度，鍛煉學生的實踐技能和團隊寫作能力。
2逐步夯實智慧農業人才專業知識
培養適應智慧農業發展的應用型人才離不開專業理論知識傳授，因此，課堂專業理論教學要有啟發性、邏輯性和生動性，對于不同的教學內容、不同基礎的學生，應采用不同的教學設計方法。
2．1提出問題，引導思考在專業理論教學過程中，好的開頭能夠激發學生的學習興趣，使學生飽含興致地學完一節課，據此，理論講授時采用提問式或背景介紹式等方法。如在講緒論、GPS、GIS和遙感時，開頭以多媒體錄像、三維動畫等形式，通過背景介紹智慧農業、全球定位系統、地理信息系統和遙感的發展、現狀和特點，以視、聽等多種感受激勵學生。又如在講授其他衛星導航定位系統時，提問學生，“哪個國家還有可能構建汽車、輪船和飛機的定位系統呢?”，學生自然會想到俄羅斯、歐盟等先進國家，由于我國對北斗導航系統做了大量的報道，學生們也會提到中國自主研發、制造的北斗導航系統，這樣，就可以進一步引導學生思考北斗導航與GPS的相同點、不同點以及北斗導航系統的優勢。
2．2適當重復，突出重點在專業理論教學過程中，用已知知識去認識未知知識時，可適當重復已學知識。比如，由GPS衛星信號結構圖去理解GPS基本原理，用GPS基本原理認識測距碼測距的觀測方程等。而且，對于重要概念需要多次重復。例如，講授緒論時，多次出現GPS、GIS等概念，講授GPS應用時，強調應結合GIS輔助測量。2．3留有余地，課下思考在每次課結束時，提出一些問題討論，給學生留出思考空間。這些問題或者涉及基本知識和方法，或者是本節課所講內容的延伸，或者是下節課內容的引出;而且隨著課程的不斷深入，問題可以越來越具有綜合性，使學生養成獨立思考的習慣。課堂內容和時間不能安排太“滿”，給自己和學生均留有余地，與學生交互所擦出的火花會很精彩。如第一次授課時，提出本節課所講的“智慧農業的特點”“智慧農業的體系”等基本知識和方法的問題;第二次課講授“GPS的發展及特點”時，提出讓學生思考第三次課的內容“GPS的原理與誤差源”。
3創新培養智慧農業人才綜合能力
一般情況下，若采用單一的教學方法，學生會逐步喪失學習興趣，因此，為調動學生學習的積極性、主動性，我在教學中嘗試多種教學方法。
3．1實踐性啟發教學教學與科研、生產相結合，體現了理論聯系實際，符合教育面向社會面向經濟建設的要求。這不僅提高了教師的科研水平，也提高了教師的教學水平，使我們的教學內容不斷豐富和更新，緊跟現代科技和經濟社會的發展。例如，在講授智慧農業的技術應用課中，將教師所做的研究工作———奶牛數字化管理關鍵技術———充實到教學中，通過該實例使學生理解，智慧農業不僅包括種植，同時也包括精確養殖，理論聯系實際，調動了學生的學習熱情和對實際問題探索的能力。
3．2探索討論式教學為使學生牢固掌握重點學習內容，提高學生分析問題、解決問題的能力，在教學中摸索探索求證、討論評價、歸納總結的方法。例如:在講解GPS測距方法時，教學中按照“方案比較———可行性分析———解決問題”的規律，應用探索求證的方法，由淺入深，進行對比分析，以取得良好教學效果。例如，在電磁波測距時，發射端在t0時刻發出電磁波，在t1時刻接收目標物反射的電磁波。通過波速與時間差的乘積，可求出發射端與接收端的距離。GPS測距時，發送波譜信號的同時發送時間信號t0，進而由波速與時間差的乘積得出距離值。通過兩種方案的比較，引導學生得出不同的適用場合及優缺點，進行GPS測距的可行性分析，最后解決GPS測距原理的問題。如圖1所示。在遙感章節講授時，定性分析之后，針對具體物質定量研究，加強對不同物質的反射特性的理解，組織學生討論評價和總結規律，將“一般”到“特殊”之間構成緊密的聯系。例如(如圖2所示)，地物的反射光譜特性中，首先，定性分析沙漠、濕地和綠色植物等反射率與波長之間的光譜曲線。其次，對具體的綠色植物———松樹進行定量分析，研究其受病蟲害后的遙感圖像。然后，再分析幾種典型的植物，通過學生討論評價，得到“一般”到“特殊”之間的關系。
3．3開放性學習方式針對“智慧農業”課程和涉農院校學生的特點，采取了專題講座和開放式學習相結合的方法。如“智慧農業的發展和最新技術”章節學習時，由學生們分組，通過上網、圖書館和資料室查閱資料，從而激發了學生的自主學習，變灌輸式教育為探索式學習，鍛煉了學生查閱資料的能力，擴展了知識面，為今后撰寫學術論文和畢業論文作了準備，也培養了學生分析、解決問題和獨立思考的能力。比如，今年教授的3個班共查閱80篇文獻，150條網上信息，同學們進行了國際、國內的分類總結。通過開放式學習，增強了學生們的團隊協作意識，加強了班級凝聚力。最后，我還鼓勵學有余力的同學，在此基礎上撰寫論文或制作網站。
3．4自主研發式實驗教學對于“智慧農業”這種實踐應用性較強的課程，實驗教學至關重要。比如，在實驗教學中采取了兩種創新:一是開放實驗時間，在完成某一章節后，學生自由分組，每組與老師預約實驗時間，這樣，可以合理分配實驗教學資源，盡量滿足每個學生的學習愿望;二是開放實驗內容，每組學生可以任意選擇實驗內容，甚至可以自主設計實驗內容，如GPS、GIS和GSM實驗教學中，一組學生在現有實驗儀器和功能的基礎上，向老師申請，由學校購買一些低成本的器件，同學們自主組裝，擴展了儀器的測量功能。為便于野外測量，同學們研發、組裝了新型電路，在不影響測量精度的前提下，縮小的儀器體積，便于攜帶。通過自主研發式實驗教學，大力提高了同學們的自學能力和創新精神，增強了實踐動手能力。
3．5多種考核方式考試是對學生知識、能力和技能等方面進行總結檢查的主要手段。針對課程和學生的特點，采用靈活多樣的考核方法，促進學生全面掌握本門課程所學內容。(1)成立考核小組，事先精心設計口試題目，如智慧農業的最新技術，遙感的應用實例等，口試采用學生抽簽的方式，在同學準備之后，通過教師提問，師生互動的方式，對學生掌握知識廣度、深度以及運用知識的能力進行檢查，較全面地考查了學生的能力。(2)采用設計實驗(30%)、開放式學習(30%)及筆試(40%)相結合的方法。學生們反映這種考核很新穎，且非常合理，側重于對素質的考查，具有靈活性。
3．6教學與科技創新相結合創建班級科技創新小組，鼓勵對科研有興趣的同學，參加科技創新活動。將自己所承擔的科研項目與“智慧農業”教學緊密結合，通過科技創新、創業平臺，組織學生參加大學生科技創新創業計劃，激發他們的創新靈感和培養他們的實踐動手能力。比如，針對智慧農業特點，將智慧農業人才培養與科技創新相結合，組織學生參加挑戰杯、“互聯網+”、創新創業訓練項目等科技創新創業大賽或項目，指導學生精心準備參賽內容，動手制作參賽作品，使學生在實際參賽過程中不斷思考和創新，提高學生動手能力、創新能力和團結協作能力。
4改革效果
經過幾年的教學研究與實踐，“智慧農業”課程創新性教學取得了預期的效果，主要表現在:(1)通過教學改革，采用形象、生動、有趣的教學手段和啟發式、開放性、討論式、教學與科學相結合的教學方法，將智慧農業高新技術應用于現代農業，理論聯系實際，調動了學生的學習熱情和對實際問題探索的興趣。(2)通過“智慧農業”課程的創新性教學實踐，打破了學生認為農業與高新技術關聯性不強和傳統農業平均投入的陳舊觀念，使學生深入了解了高新技術在農業上應用的價值和可行性。使學生對智慧農業的理論有了更加深入的理解和掌握。(3)自主研發式實驗教學，大大提高了同學們的自學能力和創新精神，提高了學生的實踐動手能力和知識綜合應用能力。通過理論教學與實踐教學相融合，有意識地引導學生走向社會，走向現代農業的實踐，促進了社會與學生的良性互動。(4)學生通過學習“智慧農業”這門課程，深刻體會到現代農業需要一批有文化、有技術、會經營、懂管理的高素質的新一代農業生產者和農業經營者，學生懂得了作為涉農高校學生，參與農業就業創業是發展現代農業和實現鄉村振興的迫切需要，也是實現自身價值的重要途徑，樹立了涉農高校學生在現代農業、鄉村振興領域大有可為的信心。
結語
智慧農業的實質就是利用現代高新技術改造傳統農業。作為一所涉農高校，面對當前現代農業的發展狀況和鄉村振興形勢，應當培養適合當地社會經濟發展需求的、具有創新精神和實踐技能的復合型、高級應用型人才。本教學研究在分析學生和“智慧農業”課程特點的基礎上，通過科學設計智慧農業人才培養體系、逐步夯實智慧農業人才專業知識和創新培養智慧農業人才綜合能力，使學生在鮮活的案例和實踐中牢固掌握“智慧農業”相關知識和技能，以高新農業科技助力鄉村振興。通過智慧農業人才培養課程的不斷豐富和創新，取得了良好的教學效果。
參考文獻:
［1］黃道新．實施鄉村振興戰略必須堅持農民主體地位［J］．當代農村財經，2019(1):16-18．［2］李曉華．數字經濟新特征與數字經濟新動能的形成機制［J］．改革，2019(11):40-51．
［3］中共中央國務院印發《鄉村振興戰略規劃(2018—2022年)》．中國政府網(www．gov．cn)，2018-09-26．
［4］國務院關于印發全國農業現代化規劃(2016—2020年)的通知．中國政府網(www．gov．cn)，2016-10-20．
［5］鄭建華，劉雙印，王瀟．面向智慧農業的大學生創新創業培養問題分析與模式探索［J］．創新創業理論研究與實踐，2021，3(6):1-4．
作者:王東平 單位:河北農業大學經濟管理學院
