大学生培养创新教学研究
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摘要:产业振兴是乡村振兴的重要组成部分，发展智慧农业是实现乡村产业振兴的重要手段，本文针对智慧农业人才需求的现实状况，设计了课上创新启发式教学和课外拓展实践相结合的智慧农业人才培养体系，通过课上创新启发式教学夯实学生专业理论知识和培养学生自主学习的能力，通过课外拓展实践教学提高学生创新能力和实践技能。结果表明，课上创新启发式教学和课外拓展实践相结合的智慧农业人才培养教学方式取得了良好效果，学生自主学习能力、创新实践能力和团队协作能力均得到提高。
产业振兴是乡村振兴的重要组成部分，智慧农业是现代信息技术与农业生产、经营、管理和销售全产业链的“生态融合”和“基因重组”，有利于推动农业产业升级、提高效率，发展智慧农业是实现乡村振兴的重要手段［1-2］，我国《乡村振兴战略规划(2018—2022年)》和《全国农业现代化规划(2016—2020)年》提出“要加快农业现代化步伐，实施智慧农业工程”，而且明确了“智慧农业引领创新工程”的农业现代化实施战略［3-4］。但是，当前的现实情况是大学生无论是来自城市还是农村，涉农工作的意愿都不强烈，再加上他们对乡村振兴和智慧农业发展认识不够深入，使得涉农高校人才培养与乡村振兴中的智慧农业人才需求不符［5］。面对乡村振兴急需的智慧农业人才缺口较大的现实问题，涉农高校积极探索适应智慧农业发展的应用型人才成为当前涉农大学生人才培养的迫切任务。
1科学设计智慧农业人才培养体系
智慧农业涉及信息科学、农业科学和管理科学等多学科交叉，要求培养的人才既要掌握专业理论知识，又要具有充分的实践经验，据此，本文针对培养适应智慧农业发展的应用型人才，设计了课上创新启发式教学和课外拓展实践相结合的智慧农业人才培养体系。课上创新启发式教学重在夯实学生专业理论知识和培养学生自主学习的能力，课外拓展实践教学重在提高学生创新能力和实践技能。人才培养过程是教与学的双向互动过程，教师不仅要掌握丰富的知识，更重要的是调动学生学习的积极性、主动性，否则，教师讲课就会带有盲目性，难以调动和提高学生的自主学习能力。比如，在“智慧农业”课上理论知识教学设计中，为充分调动学生学习的积极性和开发创新思维，对于信息学科的“GPS、GIS和遥感”等主体内容，侧重应用部分的讲解，多举实例，多展示实际应用中的图片或实物，以专家讲座、多媒体等声音、影像信息吸引学生的眼球，激发学生兴趣，对于GPS定位原理等难度较大的内容，根据学生实际基础，适当补充涉及的高中、大学物理及地理知识，采用丰富的教学方法和手段，增加实践内容，提高学生学习的积极性，激发学生的创新思维。再比如，在“智慧农业”课外拓展实践教学设计中，通过组织学生开展农产品电商销售和参加挑战杯、“互联网+”、创新创业训练项目等，使学生深入了解农业领域，提升学生对智慧农业的认同感和参与度，锻炼学生的实践技能和团队写作能力。
2逐步夯实智慧农业人才专业知识
培养适应智慧农业发展的应用型人才离不开专业理论知识传授，因此，课堂专业理论教学要有启发性、逻辑性和生动性，对于不同的教学内容、不同基础的学生，应采用不同的教学设计方法。
2．1提出问题，引导思考在专业理论教学过程中，好的开头能够激发学生的学习兴趣，使学生饱含兴致地学完一节课，据此，理论讲授时采用提问式或背景介绍式等方法。如在讲绪论、GPS、GIS和遥感时，开头以多媒体录像、三维动画等形式，通过背景介绍智慧农业、全球定位系统、地理信息系统和遥感的发展、现状和特点，以视、听等多种感受激励学生。又如在讲授其他卫星导航定位系统时，提问学生，“哪个国家还有可能构建汽车、轮船和飞机的定位系统呢?”，学生自然会想到俄罗斯、欧盟等先进国家，由于我国对北斗导航系统做了大量的报道，学生们也会提到中国自主研发、制造的北斗导航系统，这样，就可以进一步引导学生思考北斗导航与GPS的相同点、不同点以及北斗导航系统的优势。
2．2适当重复，突出重点在专业理论教学过程中，用已知知识去认识未知知识时，可适当重复已学知识。比如，由GPS卫星信号结构图去理解GPS基本原理，用GPS基本原理认识测距码测距的观测方程等。而且，对于重要概念需要多次重复。例如，讲授绪论时，多次出现GPS、GIS等概念，讲授GPS应用时，强调应结合GIS辅助测量。2．3留有余地，课下思考在每次课结束时，提出一些问题讨论，给学生留出思考空间。这些问题或者涉及基本知识和方法，或者是本节课所讲内容的延伸，或者是下节课内容的引出;而且随着课程的不断深入，问题可以越来越具有综合性，使学生养成独立思考的习惯。课堂内容和时间不能安排太“满”，给自己和学生均留有余地，与学生交互所擦出的火花会很精彩。如第一次授课时，提出本节课所讲的“智慧农业的特点”“智慧农业的体系”等基本知识和方法的问题;第二次课讲授“GPS的发展及特点”时，提出让学生思考第三次课的内容“GPS的原理与误差源”。
3创新培养智慧农业人才综合能力
一般情况下，若采用单一的教学方法，学生会逐步丧失学习兴趣，因此，为调动学生学习的积极性、主动性，我在教学中尝试多种教学方法。
3．1实践性启发教学教学与科研、生产相结合，体现了理论联系实际，符合教育面向社会面向经济建设的要求。这不仅提高了教师的科研水平，也提高了教师的教学水平，使我们的教学内容不断丰富和更新，紧跟现代科技和经济社会的发展。例如，在讲授智慧农业的技术应用课中，将教师所做的研究工作———奶牛数字化管理关键技术———充实到教学中，通过该实例使学生理解，智慧农业不仅包括种植，同时也包括精确养殖，理论联系实际，调动了学生的学习热情和对实际问题探索的能力。
3．2探索讨论式教学为使学生牢固掌握重点学习内容，提高学生分析问题、解决问题的能力，在教学中摸索探索求证、讨论评价、归纳总结的方法。例如:在讲解GPS测距方法时，教学中按照“方案比较———可行性分析———解决问题”的规律，应用探索求证的方法，由浅入深，进行对比分析，以取得良好教学效果。例如，在电磁波测距时，发射端在t0时刻发出电磁波，在t1时刻接收目标物反射的电磁波。通过波速与时间差的乘积，可求出发射端与接收端的距离。GPS测距时，发送波谱信号的同时发送时间信号t0，进而由波速与时间差的乘积得出距离值。通过两种方案的比较，引导学生得出不同的适用场合及优缺点，进行GPS测距的可行性分析，最后解决GPS测距原理的问题。如图1所示。在遥感章节讲授时，定性分析之后，针对具体物质定量研究，加强对不同物质的反射特性的理解，组织学生讨论评价和总结规律，将“一般”到“特殊”之间构成紧密的联系。例如(如图2所示)，地物的反射光谱特性中，首先，定性分析沙漠、湿地和绿色植物等反射率与波长之间的光谱曲线。其次，对具体的绿色植物———松树进行定量分析，研究其受病虫害后的遥感图像。然后，再分析几种典型的植物，通过学生讨论评价，得到“一般”到“特殊”之间的关系。
3．3开放性学习方式针对“智慧农业”课程和涉农院校学生的特点，采取了专题讲座和开放式学习相结合的方法。如“智慧农业的发展和最新技术”章节学习时，由学生们分组，通过上网、图书馆和资料室查阅资料，从而激发了学生的自主学习，变灌输式教育为探索式学习，锻炼了学生查阅资料的能力，扩展了知识面，为今后撰写学术论文和毕业论文作了准备，也培养了学生分析、解决问题和独立思考的能力。比如，今年教授的3个班共查阅80篇文献，150条网上信息，同学们进行了国际、国内的分类总结。通过开放式学习，增强了学生们的团队协作意识，加强了班级凝聚力。最后，我还鼓励学有余力的同学，在此基础上撰写论文或制作网站。
3．4自主研发式实验教学对于“智慧农业”这种实践应用性较强的课程，实验教学至关重要。比如，在实验教学中采取了两种创新:一是开放实验时间，在完成某一章节后，学生自由分组，每组与老师预约实验时间，这样，可以合理分配实验教学资源，尽量满足每个学生的学习愿望;二是开放实验内容，每组学生可以任意选择实验内容，甚至可以自主设计实验内容，如GPS、GIS和GSM实验教学中，一组学生在现有实验仪器和功能的基础上，向老师申请，由学校购买一些低成本的器件，同学们自主组装，扩展了仪器的测量功能。为便于野外测量，同学们研发、组装了新型电路，在不影响测量精度的前提下，缩小的仪器体积，便于携带。通过自主研发式实验教学，大力提高了同学们的自学能力和创新精神，增强了实践动手能力。
3．5多种考核方式考试是对学生知识、能力和技能等方面进行总结检查的主要手段。针对课程和学生的特点，采用灵活多样的考核方法，促进学生全面掌握本门课程所学内容。(1)成立考核小组，事先精心设计口试题目，如智慧农业的最新技术，遥感的应用实例等，口试采用学生抽签的方式，在同学准备之后，通过教师提问，师生互动的方式，对学生掌握知识广度、深度以及运用知识的能力进行检查，较全面地考查了学生的能力。(2)采用设计实验(30%)、开放式学习(30%)及笔试(40%)相结合的方法。学生们反映这种考核很新颖，且非常合理，侧重于对素质的考查，具有灵活性。
3．6教学与科技创新相结合创建班级科技创新小组，鼓励对科研有兴趣的同学，参加科技创新活动。将自己所承担的科研项目与“智慧农业”教学紧密结合，通过科技创新、创业平台，组织学生参加大学生科技创新创业计划，激发他们的创新灵感和培养他们的实践动手能力。比如，针对智慧农业特点，将智慧农业人才培养与科技创新相结合，组织学生参加挑战杯、“互联网+”、创新创业训练项目等科技创新创业大赛或项目，指导学生精心准备参赛内容，动手制作参赛作品，使学生在实际参赛过程中不断思考和创新，提高学生动手能力、创新能力和团结协作能力。
4改革效果
经过几年的教学研究与实践，“智慧农业”课程创新性教学取得了预期的效果，主要表现在:(1)通过教学改革，采用形象、生动、有趣的教学手段和启发式、开放性、讨论式、教学与科学相结合的教学方法，将智慧农业高新技术应用于现代农业，理论联系实际，调动了学生的学习热情和对实际问题探索的兴趣。(2)通过“智慧农业”课程的创新性教学实践，打破了学生认为农业与高新技术关联性不强和传统农业平均投入的陈旧观念，使学生深入了解了高新技术在农业上应用的价值和可行性。使学生对智慧农业的理论有了更加深入的理解和掌握。(3)自主研发式实验教学，大大提高了同学们的自学能力和创新精神，提高了学生的实践动手能力和知识综合应用能力。通过理论教学与实践教学相融合，有意识地引导学生走向社会，走向现代农业的实践，促进了社会与学生的良性互动。(4)学生通过学习“智慧农业”这门课程，深刻体会到现代农业需要一批有文化、有技术、会经营、懂管理的高素质的新一代农业生产者和农业经营者，学生懂得了作为涉农高校学生，参与农业就业创业是发展现代农业和实现乡村振兴的迫切需要，也是实现自身价值的重要途径，树立了涉农高校学生在现代农业、乡村振兴领域大有可为的信心。
结语
智慧农业的实质就是利用现代高新技术改造传统农业。作为一所涉农高校，面对当前现代农业的发展状况和乡村振兴形势，应当培养适合当地社会经济发展需求的、具有创新精神和实践技能的复合型、高级应用型人才。本教学研究在分析学生和“智慧农业”课程特点的基础上，通过科学设计智慧农业人才培养体系、逐步夯实智慧农业人才专业知识和创新培养智慧农业人才综合能力，使学生在鲜活的案例和实践中牢固掌握“智慧农业”相关知识和技能，以高新农业科技助力乡村振兴。通过智慧农业人才培养课程的不断丰富和创新，取得了良好的教学效果。
参考文献:
［1］黄道新．实施乡村振兴战略必须坚持农民主体地位［J］．当代农村财经，2019(1):16-18．［2］李晓华．数字经济新特征与数字经济新动能的形成机制［J］．改革，2019(11):40-51．
［3］中共中央国务院印发《乡村振兴战略规划(2018—2022年)》．中国政府网(www．gov．cn)，2018-09-26．
［4］国务院关于印发全国农业现代化规划(2016—2020年)的通知．中国政府网(www．gov．cn)，2016-10-20．
［5］郑建华，刘双印，王潇．面向智慧农业的大学生创新创业培养问题分析与模式探索［J］．创新创业理论研究与实践，2021，3(6):1-4．
作者:王东平 单位:河北农业大学经济管理学院
