淺談采用信息技術提升“三田實習”實踐教學模式

滿建國 袁金展 鮮孟筑 楊萬能 李林 朱龍付 嚴建兵

摘要：信息化和專業(yè)化是我國農業(yè)生產發(fā)展的未來。農業(yè)類高校應根據(jù)現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展而調整信息化教學的結構，使信息化教學結構具有一定的實用性和高效性。本文以華中農業(yè)大學“三田實習”實踐教學課程為研究對象，提出利用信息技術進一步提升優(yōu)化“三田實習”課程的設想，這對于培養(yǎng)具有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和實踐能力的信息化復合型農業(yè)人才，持續(xù)推進我國現(xiàn)代農業(yè)進程具有重要意義。

關鍵詞：信息技術；“三田實習”；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0033-03

實踐能力的培養(yǎng)是本科教育培養(yǎng)中極為重要的環(huán)節(jié)。隨著科學技術的發(fā)展，當今社會對專業(yè)技術人才的要求呈現(xiàn)出多背景、高層次的特點，迫切需要大批具有較強的創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力和實踐能力的應用型人才，而實踐能力的培養(yǎng)是造就這種應用型人才的基礎[1]。

華中農業(yè)大學一貫重視學生創(chuàng)新能力和實踐動手能力的培養(yǎng)，注重實踐教學在提高人才培養(yǎng)質量中的作用[2]。自20世紀50年代起，華中農業(yè)大學在農學專業(yè)率先開展了“理論+實踐”的“三田實習”教學模式的探索與實踐，并經過多年的探索和創(chuàng)新，于2009年構建了以“認知與基礎—體驗與綜合—研究與創(chuàng)新”為主線的新教學體系，形成了新“三田”實踐教學模式[3，4]?！叭飳嵙暋睂嵺`教學模式作為華中農業(yè)大學的特色課程，在特色育人模式中一直起著重要作用。隨著新時期大數(shù)據(jù)不斷地發(fā)展，信息化發(fā)展水平不斷提升，以大數(shù)據(jù)為基礎，將信息化技術運用到“三田實習”的實踐教學活動中，對于進一步提升學生的學習興趣和教師的教學能力，促進適應現(xiàn)代農業(yè)需求的人才培養(yǎng)和創(chuàng)新發(fā)展具有重要意義。

一、“三田實習”實踐教學模式的發(fā)展

“三田實習”實踐課程是在華中農業(yè)大學農學專業(yè)栽培學、育種學、耕作學和種子學等教學內容的基礎上，創(chuàng)新性開展的一系列教學實習和生產實踐，主要包括“試驗田、種子田、豐產田”，俗稱“種三田”，并將相關實習實踐環(huán)節(jié)稱為“三田實習”。自該創(chuàng)新模式實施以來，針對其課程的探索和改革從未止步。經過多年的教學實踐和不斷完善優(yōu)化，逐漸形成了分層次、分階段的梯度實踐教學體系，通過對原專業(yè)勞動、課程實習周、“三田訓練”、畢業(yè)實習等實踐內容整合優(yōu)化，2009年學校構建了新“三田”模式，即“認知田、實驗田、試驗田”。新的實踐教學模式要求學生完成水稻、小麥、玉米、棉花和油菜等主要農作物一個生產周期的全程實踐活動和科研訓練[2]。

新“三田實習”的實踐教學模式是以校內教學科研基地為平臺，讓學生參與“產前—產中—產后”全過程的綜合實習和專業(yè)實踐。通過“三田實習”，希望學生能系統(tǒng)掌握水稻等五大作物種植管理的基本技術，了解其不同生育期的生長發(fā)育動態(tài)，掌握基本的作物田間診斷方法，了解實驗設計和數(shù)據(jù)分析的基本方法，從而使學生加深對專業(yè)理論知識的理解，同時更深入了解農業(yè)生產現(xiàn)狀。學校近年來建立了多個校地、校企共建農科教合作人才培養(yǎng)基地，進一步創(chuàng)新學生實踐訓練內容，拓展實踐訓練平臺，推進了產業(yè)與專業(yè)對接，開展人才培養(yǎng)，深化和拓展了“三田實習”的內涵[3，4]。

此外，為了讓“三田實習”更好地與實際生產接軌，華中農業(yè)大學在提高“三田實習”的機械化水平方面進行了很多的嘗試[4]。一是在實踐教學中，授課教師介紹我國目前的機械化生產水平，并通過展示發(fā)達國家機械化生產中的各個環(huán)節(jié)的視頻，幫助學生了解我國與發(fā)達國家在機械化生產上的差距，明確未來農業(yè)機械化發(fā)展的重點方向。二是在“三田實習”課程中設置傳統(tǒng)的耕作栽培管理模式和采用不同機械化操作的模式，對比不同模式下作物的生長發(fā)育差異，從而幫助學生了解機械化生產對作物生長發(fā)育規(guī)律的影響及其對作物品種特性的要求。三是充分利用校地、校企共建的農科教合作人才培養(yǎng)基地，在水稻等主要作物的重要生產環(huán)節(jié)，組織學生參觀大型農場或現(xiàn)代農業(yè)示范基地，近距離體驗大型機械化的農業(yè)生產。

二、信息技術提升“三田實習”實踐教學的內容

黨的十九大報告指出，推進新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展，實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略[5]。在大數(shù)據(jù)時代，我國的農業(yè)生產發(fā)展必將走向信息化和專業(yè)化，從而推動我國農業(yè)向智慧農業(yè)發(fā)展，促進我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。陳寶生部長在全國高等學校本科教育工作會議上指出，“高等農林教育要肩負起服務鄉(xiāng)村振興發(fā)展和生態(tài)文明建設的重大歷史使命，用現(xiàn)代生物技術、信息技術、工程技術等現(xiàn)代科學技術改造現(xiàn)有涉農專業(yè)”[6]。農業(yè)高校應根據(jù)現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展而調整信息化教學的結構，使得信息化教學結構具有一定的實用性和高效性，從而使學生能夠學到更具時代性的農業(yè)信息化知識和內容[7]。將具有實踐創(chuàng)新意義的“三田實習”實踐課程進行信息化提升，對于順應時代發(fā)展潮流，持續(xù)推進我國現(xiàn)代農業(yè)進程，培養(yǎng)具有較強創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和實踐能力的現(xiàn)代農業(yè)復合型人才具有重要意義。

（一）教學課程體系的優(yōu)化

課程體系是實現(xiàn)“三田實習”信息化提升目標的中心內容。信息技術課程的設置應要求本專業(yè)先修計算機的基本操作技術及簡單的數(shù)據(jù)庫和編程技術，使學生能夠利用這些簡單的技術對其專業(yè)課程所涉及的數(shù)據(jù)信息和運算進行較好地處理。此外，在原有“三田實習”實踐教學中增加信息技術的成分也是一種有效途徑。比如，對小麥栽培理論與技術課程來講，在講到小麥關鍵生育期的水分、養(yǎng)分需求規(guī)律時，如果能夠結合小麥田間水肥數(shù)據(jù)，利用信息技術展示小麥水分和養(yǎng)分吸收曲線模型，則會更為形象逼真，更加利于學生理解。

（二）加強基礎設施建設

農業(yè)信息化的關鍵是信息基礎設施建設的程度[8]?；A設施主要包括信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和信息存儲系統(tǒng)三部分?！叭飳嵙暋睂嵺`教學課程主要面向本科農學類專業(yè)，在數(shù)據(jù)采集方面主要關注作物生長發(fā)育過程中的形態(tài)特征、養(yǎng)分和水分利用以及病蟲草害情況。因此，結合“三田實習”教學方案，信息采集系統(tǒng)的建設主要包括作物表型系統(tǒng)、作物生長監(jiān)測設備（如葉表溫濕度、莖流、地表蒸騰等傳感器）、高分辨率光譜掃描儀、無人機和視頻監(jiān)控設備等。此外，為獲取精確的氣象數(shù)據(jù)，在實踐教學基地需安裝智能氣象監(jiān)測站。

（三）大數(shù)據(jù)分析的軟件建設

針對學生實踐田間收集的不同作物生育階段的信息，開展數(shù)據(jù)處理與分析的教學與實踐訓練。一方面需要前期設計并開發(fā)出多功能、大容量的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于集成專家知識系統(tǒng)、作物生長模型和搭載深度學習的病蟲草害識別系統(tǒng)，進而對不同數(shù)據(jù)進行分類、加工和智能分析，量化各項指標并生成多維報表，最終以多終端形式展示清晰動態(tài)視頻、圖片和數(shù)據(jù)，并執(zhí)行多終端的指令信息發(fā)送與傳遞。多終端主要包括電子屏幕、電子計算機和手機等，要求不同軟件對不同終端具有兼容性，可以實現(xiàn)不同終端間數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦院蛙浖芾聿僮鞯慕y(tǒng)一性。

（四）提升本專業(yè)教師的教學素質

信息化教學對教師的知識儲備和教學質量提出了更高的要求，學校應定期對教師們進行信息化的培訓，同時教師也要加強自我學習，自主學習信息化知識和技能，提升自身的信息化教學能力和素質，從而更好地提升信息化教學的效率。此外，對于專業(yè)性較強的信息處理與分析教學，可以邀請相關學院的專業(yè)教師授課指導，保證教學質量和學生學習效果。

三、討論

農業(yè)信息化是現(xiàn)代農業(yè)的重要組成部分，是現(xiàn)代農業(yè)經濟發(fā)展的重要途徑，是促進農業(yè)經濟發(fā)展的推動力，是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興重大戰(zhàn)略的關鍵所在[9]。黨的十九大報告明確提出“實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”，強調要培養(yǎng)造就一支懂農業(yè)、愛農村、愛農民的“三農”工作隊伍，培養(yǎng)信息技術和農業(yè)技術相結合的專業(yè)人才隊伍是實現(xiàn)農業(yè)信息化的重要途徑。曹麗英等[10]構建了適應吉林省農業(yè)信息化發(fā)展需求的高等教育人才培養(yǎng)模式，有效地提高了學生實踐創(chuàng)新能力，滿足了農業(yè)信息化發(fā)展人才的需要。本研究基于具有特色的華中農業(yè)大學“三田實習”實踐教學課程，利用信息技術提升教學層次，讓學生在實踐中認知信息農業(yè)的概念并體驗現(xiàn)代信息農業(yè)帶來的便捷，對于培養(yǎng)學生熱愛農業(yè)和奉獻農業(yè)具有重要作用。

改革開放以來，我國農業(yè)快速發(fā)展，糧食產量連年增加，農產品種類不斷豐富，農業(yè)信息化速度也不斷加快。但在這些快速增長的背后，我國農業(yè)還存在著諸如水資源匱乏、肥料利用率低、信息化程度低等一系列問題。在農業(yè)信息化方面主要表現(xiàn)為以下四點：一是規(guī)模化程度不高，土地流轉面積較?。欢菣C械化程度低，智能化大馬力多用途機械普遍缺乏；三是跟蹤監(jiān)控、遠程控制及智能感知等自動化控制技術仍不完善；四是農產品生產、加工、銷售、流通各環(huán)節(jié)的電子可追溯系統(tǒng)尚不健全[11]。采用信息技術提升“三田實習”實踐課程，是一項農業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新，并將繼續(xù)探索如何實現(xiàn)本—碩—博貫穿式培養(yǎng)，打造現(xiàn)代農業(yè)所需的高端人才，著力解決限制農業(yè)信息化發(fā)展的主要問題，全面推進我國現(xiàn)代農業(yè)的健康快速發(fā)展。

四、展望

綜上所述，在大數(shù)據(jù)的時代和背景下，采用信息技術提升“三田實習”實踐教學模式，將充分發(fā)揮其“三全育人”的重要作用，使得農業(yè)類高校的學生能夠更好地學習、理解和掌握農業(yè)信息化教學的知識和內容，有助于培養(yǎng)具有較強的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和實踐能力的應用型、復合型農業(yè)人才。

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