新農(nóng)科背景下基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式設(shè)計(jì)與探索

侯文峰　高強(qiáng)　李翠蘭　王寅　馮國(guó)忠

［摘 要］實(shí)驗(yàn)教學(xué)是農(nóng)科專業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的快速發(fā)展，使其在諸多方面得到了廣泛應(yīng)用。針對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的諸如成本高、耗時(shí)長(zhǎng)、效率低等一系列問(wèn)題，研究并設(shè)計(jì)新農(nóng)科背景下基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式勢(shì)在必行。此外，實(shí)現(xiàn)VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是推動(dòng)高等農(nóng)業(yè)院校涉農(nóng)專業(yè)教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的應(yīng)用將極大地降低辦學(xué)成本、節(jié)省教學(xué)時(shí)間、提高教學(xué)效率。

［關(guān)鍵詞］新農(nóng)科；信息化；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

［中圖分類號(hào)］ G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 2095-3437（2023）14-0066-05

高等農(nóng)業(yè)院校是培養(yǎng)高水平、高素質(zhì)農(nóng)科新型專業(yè)人才的搖籃，而理論與實(shí)踐相結(jié)合則是人才培養(yǎng)的一項(xiàng)重要舉措。但在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，農(nóng)業(yè)院校有兩個(gè)問(wèn)題需要正視：其一，高校農(nóng)科類相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，尤其是室外實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)常常受到季節(jié)性、地域性等不可抗因素的限制[1]，導(dǎo)致某些實(shí)驗(yàn)有時(shí)候無(wú)法實(shí)施或按期完成；其二，目前的農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)多是獨(dú)立性、驗(yàn)證性和示范性的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)性、創(chuàng)新性和綜合性的自主探索型實(shí)驗(yàn)，教師是整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中的核心，學(xué)生的科研思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力得不到有效鍛煉與培養(yǎng)[2]。全國(guó)新農(nóng)科建設(shè)工作推進(jìn)會(huì)于2021年10月19日在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)成功召開(kāi)，教育部副部長(zhǎng)鐘登華同志在會(huì)上明確指出，要抓好耕讀教育，補(bǔ)齊實(shí)踐教學(xué)短板；要抓好農(nóng)林緊缺人才培養(yǎng)，培養(yǎng)多類型卓越農(nóng)林人才[3]。高等農(nóng)業(yè)院校在致力于培養(yǎng)新型農(nóng)業(yè)科技人才的同時(shí)，如果仍然沿用以前老舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，那么這樣培養(yǎng)出來(lái)的畢業(yè)生在走上工作崗位后顯然不能夠滿足我國(guó)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)與生產(chǎn)需求。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等的快速發(fā)展，許多充滿現(xiàn)代要素的新興技術(shù)已頻繁在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)并得到了推廣和應(yīng)用。如何結(jié)合新興技術(shù)培養(yǎng)出符合我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)和生產(chǎn)需求的高水平、高素質(zhì)新型農(nóng)科專業(yè)人才，已成為新農(nóng)科背景下全國(guó)高等農(nóng)業(yè)院校所面臨的巨大挑戰(zhàn)。

一、VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)意義

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)，是美國(guó)VPL Research公司的創(chuàng)始人Jaron Lanier在1989年最先提出的，又稱為靈境技術(shù)或虛擬仿真技術(shù)。VR技術(shù)具有突出的立體動(dòng)態(tài)直觀教學(xué)優(yōu)勢(shì)，除此之外還具有交互性、沉浸性、想象性和多感知性四大特點(diǎn)，因此在教育領(lǐng)域備受重視[4]。2016年，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)了《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，明確強(qiáng)調(diào)要將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為戰(zhàn)略任務(wù)來(lái)部署。2017年，教育部辦公廳印發(fā)了《2017年教育信息化工作要點(diǎn)》，明確指出要推動(dòng)VR的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)，建成互聯(lián)網(wǎng)+智慧教育示范基地。2018年，教育部等五部委頒布了《教師教育振興行動(dòng)計(jì)劃（2018—2022年）》，明確指出要充分利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、VR、人工智能等新興技術(shù)手段推動(dòng)教師教育信息化教學(xué)服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用。同年，教育部又相繼發(fā)布了《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》和《教育部關(guān)于實(shí)施卓越教師培養(yǎng)計(jì)劃2.0的意見(jiàn)》，兩份文件都明確指出要通過(guò)創(chuàng)新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多元投入，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、信息惠民、“寬帶中國(guó)”、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、人工智能使等多項(xiàng)工作齊頭并進(jìn)，推動(dòng)新技術(shù)與高校課程的多維度融合，并在此基礎(chǔ)上利用VR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)等多種信息技術(shù)，建設(shè)一批具有交互性、情境化的新型課程資源。由此可見(jiàn)，VR技術(shù)在教育領(lǐng)域中的發(fā)展及應(yīng)用前景十分廣闊。

在高等教育中引入新穎的VR技術(shù)輔助教學(xué)，開(kāi)拓了新的教學(xué)方法和授課方式，學(xué)生也更愿意去學(xué)習(xí)和接受這種時(shí)代科技的新生產(chǎn)物，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。然而，調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前VR技術(shù)在高等院校更多的是應(yīng)用于景觀設(shè)計(jì)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)、化學(xué)工程、電氣工程等領(lǐng)域，真正在農(nóng)學(xué)類田間實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景上的應(yīng)用相對(duì)較少[5-8]。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)普遍受到地域性差異、經(jīng)驗(yàn)性差異和環(huán)境不可控等多種因素的影響。此外，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多（耕、種、管、收、儲(chǔ)）、實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)（5月份至10月份）、實(shí)驗(yàn)時(shí)間緊（東北地區(qū)一年一季，5月初至10月初為田間實(shí)驗(yàn)有效時(shí)間）、實(shí)驗(yàn)對(duì)象雜（涉及土壤、水分、溫度、種子、化肥、病害、蟲(chóng)害、草害、農(nóng)藥、農(nóng)機(jī)、農(nóng)時(shí)、籽粒、葉片、秸稈等）。盡管吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)已對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行了統(tǒng)籌安排與合理規(guī)劃，設(shè)計(jì)了匹配作物生長(zhǎng)全程的農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)模式（如圖1所示），通過(guò)了為期兩年的試點(diǎn)教學(xué)且取得了較滿意的實(shí)踐教學(xué)效果[9-10]，但是在實(shí)際操作中仍然困難重重。實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)模式在應(yīng)用過(guò)程中受時(shí)節(jié)、天氣等自然因素及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地與配套設(shè)備等硬件條件限制較大。VR技術(shù)采用信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)研究對(duì)象與環(huán)境因素之間的交互作用，較傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，小到植物葉片形態(tài)，大到區(qū)域農(nóng)田全景，均可以利用傳感器、攝像機(jī)等設(shè)備采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后進(jìn)行可視化精準(zhǔn)建模，然后通過(guò)VR技術(shù)的高仿真性實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的真實(shí)還原，并將數(shù)據(jù)生成場(chǎng)景反饋給使用者，讓學(xué)生可以更加直觀地理解植物對(duì)不同影響因子的響應(yīng)。此外，VR技術(shù)還可以將之前數(shù)月甚至數(shù)年的植物生長(zhǎng)周期縮短至幾小時(shí)甚至幾分鐘呈現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)可以供學(xué)生反復(fù)觀看和使用。由此可見(jiàn)，VR技術(shù)可以極大地降低辦學(xué)成本、節(jié)省教學(xué)時(shí)間、提高教學(xué)效率。

當(dāng)代大學(xué)生就讀期間絕大部分是在校園中度過(guò)的，缺乏對(duì)農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民的深入了解。此外，一年級(jí)學(xué)生主要進(jìn)行公共基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，接觸專業(yè)知識(shí)、專業(yè)教師和專業(yè)訓(xùn)練的機(jī)會(huì)較少，對(duì)專業(yè)認(rèn)知較差，普遍缺乏專業(yè)歸屬感和認(rèn)同感，更談不上專業(yè)興趣和專業(yè)愛(ài)好。VR技術(shù)可以為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的空間，幫助學(xué)生盡早建立起對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。而等到專業(yè)實(shí)驗(yàn)課開(kāi)課時(shí)，學(xué)生已在前期對(duì)VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)有了一定的了解，不會(huì)產(chǎn)生陌生感，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，能借助虛擬環(huán)境更好地掌握基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能，最終達(dá)到實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的。

二、VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)思路

農(nóng)學(xué)類專業(yè)是基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、綜合性非常強(qiáng)的專業(yè)。針對(duì)當(dāng)前農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)普遍受限于時(shí)節(jié)、天氣等自然因素及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地與配套設(shè)備等硬件條件的突出問(wèn)題，結(jié)合新農(nóng)科背景下國(guó)家對(duì)新型農(nóng)業(yè)人才的新需求，本研究在結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)需求及整合前期匹配作物生長(zhǎng)全程的農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)模式研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式（如圖2所示）。

（一）一個(gè)理念

教育部于2018年頒布了我國(guó)第一個(gè)高等教育教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》。在該標(biāo)準(zhǔn)制定的過(guò)程中，國(guó)家始終把握世界高等教育發(fā)展的最先進(jìn)理念，主要突出了三大原則，即是“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”。因此，在基于VR技術(shù)的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式設(shè)計(jì)與探索過(guò)程中，本研究也基于三大原則進(jìn)行了探索。

1.突出學(xué)生中心。注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自身潛能，提高學(xué)生的專業(yè)認(rèn)可度，創(chuàng)新授課形式，改革教學(xué)教法，強(qiáng)化動(dòng)手實(shí)踐，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從“教得好”向“學(xué)得好”轉(zhuǎn)變、從“看明白”向“做明白”轉(zhuǎn)變。

2.突出產(chǎn)出導(dǎo)向。主動(dòng)匹配我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最新發(fā)展需求，科學(xué)合理設(shè)定課程目標(biāo)，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，切實(shí)提高學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度、社會(huì)適應(yīng)度、條件保障度、質(zhì)保有效度和結(jié)果滿意度。

3.突出持續(xù)改進(jìn)。強(qiáng)調(diào)要做好教學(xué)工作的基礎(chǔ)就要建立科學(xué)的學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)體系，對(duì)基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行及時(shí)評(píng)價(jià)、及時(shí)反饋并持續(xù)改進(jìn)，推動(dòng)農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量不斷提升。

（二）二個(gè)步驟

1.基于前期匹配作物生長(zhǎng)全程的農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)模式的研究，將農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)課程按照作物生育期和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行模塊化劃分，即劃分為基礎(chǔ)土壤樣品采集與測(cè)試模塊、田間耕作與栽培施肥模塊、苗期生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)與營(yíng)養(yǎng)診斷模塊、中期病蟲(chóng)草害防治模塊、收獲測(cè)產(chǎn)與品質(zhì)分析模塊、環(huán)境效應(yīng)分析模塊。

2.利用VR技術(shù)對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行虛擬仿真并進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使學(xué)生對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K既能獨(dú)立操作，又能根據(jù)課程需要相互組合、關(guān)聯(lián)操作，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)與VR技術(shù)高效融合的優(yōu)勢(shì)。

（三）三個(gè)應(yīng)用

1.展示應(yīng)用。應(yīng)用場(chǎng)景一：微觀結(jié)構(gòu)展示，主要應(yīng)用于植物學(xué)、植物生理學(xué)、微生物學(xué)等相關(guān)課程。利用VR設(shè)備進(jìn)行微觀視角的觀察，實(shí)現(xiàn)植物組織、土壤微生物等微觀結(jié)構(gòu)的形態(tài)展示，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)二維圖像不夠直觀及三維模型無(wú)交互功能的缺陷，使原本抽象的知識(shí)點(diǎn)變得更加形象直觀、趣味性強(qiáng)、便于記憶。應(yīng)用場(chǎng)景二：地形地貌展示，主要應(yīng)用于土壤學(xué)、地質(zhì)地貌學(xué)等相關(guān)課程。利用VR設(shè)備實(shí)現(xiàn)各種地形結(jié)構(gòu)的展示，如東北黑土地土壤坡耕地、侵蝕溝發(fā)育等，也可展示宏觀或微觀的土層垂直結(jié)構(gòu)，該應(yīng)用打破了空間限制，具有形象直觀的優(yōu)點(diǎn)。

2.體驗(yàn)應(yīng)用。應(yīng)用場(chǎng)景一：操作性實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境綜合分析技術(shù)實(shí)驗(yàn)、土壤資源調(diào)查與評(píng)價(jià)、肥料工藝學(xué)等相關(guān)課程。使用VR設(shè)備模擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫等高危操作步驟及實(shí)驗(yàn)室不具備的肥料生產(chǎn)環(huán)境，如反應(yīng)釜加工原料、高塔造粒等，具有操作性強(qiáng)、可無(wú)限重復(fù)、安全環(huán)保等特點(diǎn)。應(yīng)用場(chǎng)景二：虛擬農(nóng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)體檢，主要應(yīng)用于作物施肥原理與技術(shù)等相關(guān)課程。利用VR技術(shù)來(lái)模擬作物的生長(zhǎng)，讓學(xué)生可以從任意角度觀察作物的發(fā)芽、展葉、開(kāi)花、結(jié)果等整個(gè)生命進(jìn)程及耕地、播種、澆水、施肥、除草、收獲等農(nóng)事管理過(guò)程，同時(shí)還可以通過(guò)改變?cè)耘啻胧┖蜕L(zhǎng)環(huán)境來(lái)觀察作物的響應(yīng)，從而更加靈活地調(diào)控作物的生長(zhǎng)發(fā)育。此外，利用VR技術(shù)在虛擬農(nóng)場(chǎng)中還可以實(shí)現(xiàn)田間管理等一系列農(nóng)事操作，使學(xué)生快速掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，在提高專業(yè)教學(xué)效果的同時(shí)，讓學(xué)生了解當(dāng)前世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題。

3.互動(dòng)應(yīng)用。利用聯(lián)機(jī)，VR客戶端可以提供一個(gè)能夠人機(jī)交互、操作安全、效果理想的訓(xùn)練環(huán)境，實(shí)現(xiàn)學(xué)生、教師與虛擬設(shè)備、虛擬環(huán)境之間的互動(dòng)與反饋。例如應(yīng)用在實(shí)踐教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、畢業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)，既可以規(guī)避實(shí)習(xí)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的危險(xiǎn)性，又能夠使教師實(shí)時(shí)掌握和指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全訓(xùn)練和高度交互，有效提高教學(xué)效率和教學(xué)效果。

（四）四個(gè)要素

基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要包含四個(gè)要素，即一條主線、二個(gè)周期、三大領(lǐng)域、六組模塊。一條主線，即以農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育全過(guò)程為主線，通過(guò)農(nóng)時(shí)和農(nóng)事的匹配對(duì)應(yīng)，結(jié)合培養(yǎng)方案，合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)K和具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。二個(gè)周期，即兩年（四個(gè)學(xué)期，大二下學(xué)期至大四上學(xué)期）的模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)周期，通過(guò)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與農(nóng)時(shí)、農(nóng)事相融合，重新整合形成了農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)?zāi)K，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的整體規(guī)劃和實(shí)驗(yàn)?zāi)K的有機(jī)銜接。三大領(lǐng)域，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容依據(jù)培養(yǎng)方案涵蓋了土壤、作物和環(huán)境三大研究領(lǐng)域。六組模塊，即根據(jù)課程安排和實(shí)驗(yàn)需求將農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育全過(guò)程劃分成了6個(gè)部分：基礎(chǔ)土壤樣品采集與測(cè)試模塊、田間耕作與栽培施肥模塊、苗期生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)與營(yíng)養(yǎng)診斷模塊、中期病蟲(chóng)草害防治模塊、收獲測(cè)產(chǎn)與品質(zhì)分析模塊、環(huán)境效應(yīng)分析模塊。

（五）五個(gè)創(chuàng)新

1.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理。現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系必須具備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理機(jī)制，才能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)科學(xué)化、規(guī)范化、制度化管理的新需求。

2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教材選擇。教材反映的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和研究成果既要體現(xiàn)出專業(yè)的基礎(chǔ)性又要體現(xiàn)出學(xué)科發(fā)展的先進(jìn)性；既要體現(xiàn)出學(xué)科的內(nèi)涵與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新，又要展示出現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)的新技術(shù)和新方法。

3.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除了強(qiáng)調(diào)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)外，還需要不斷充實(shí)和及時(shí)更新，以便能夠真實(shí)反映生產(chǎn)問(wèn)題和學(xué)科發(fā)展前沿。

4.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的高度融合，通過(guò)VR技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心、自我訓(xùn)練為主導(dǎo)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

5.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式。傳統(tǒng)的學(xué)分制考核方式已不適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，而將課堂表現(xiàn)、隨堂作業(yè)、理論考試、動(dòng)手實(shí)操相結(jié)合，可以徹底改變“一考定分”的現(xiàn)狀，多維度考查課程教學(xué)效果?？己朔绞降母母锬苁箤W(xué)生從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。

三、VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的保障機(jī)制

（一）建立管理組織，加強(qiáng)VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)監(jiān)督

為確保基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的順利組織、實(shí)施及可持續(xù)性發(fā)展，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院成立了以分管教學(xué)副院長(zhǎng)為組長(zhǎng)，各學(xué)科帶頭人、專業(yè)帶頭人和系主任為副組長(zhǎng)的VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，全面負(fù)責(zé)對(duì)VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)督。

（二）精選師資隊(duì)伍，強(qiáng)化VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)

為了保障VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)效果，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院對(duì)VR實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的遴選提出了嚴(yán)格要求，既要有中級(jí)以上職稱，還要有豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力。此外，考慮到資深教師專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面廣及青年教師充滿激情、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，課程師資設(shè)置實(shí)現(xiàn)老中青搭配、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

（三）健全規(guī)章制度，規(guī)范VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理

俗話說(shuō)無(wú)規(guī)矩不成方圓，制度就是管理的基礎(chǔ)與依據(jù)。學(xué)校結(jié)合學(xué)生培養(yǎng)方案，組織專業(yè)任課教師撰寫(xiě)不同課程的VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、過(guò)程要求、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和成績(jī)?cè)u(píng)定等環(huán)節(jié)予以充分研討并做出明確規(guī)定。

（四）加強(qiáng)投入支持，改善VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件

吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院在農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和教改立項(xiàng)前期開(kāi)展了大量工作，在教改課題、教學(xué)成果及教改論文方面均取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。2019年，作物施肥原理與技術(shù)成功獲批國(guó)家級(jí)一流本科課程。2021年，“農(nóng)作物和土壤放射性同位素示蹤實(shí)驗(yàn)虛擬仿真平臺(tái)V1.0”項(xiàng)目順利通過(guò)專家組驗(yàn)收并獲批軟件著作權(quán)1項(xiàng)。此外，學(xué)校在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)上也提供了重要支撐與保障，包括條件支持、經(jīng)費(fèi)支持和政策支持等。在具體建設(shè)和實(shí)施過(guò)程方面，依托高等教育出版社提供的整體建設(shè)方案及后續(xù)運(yùn)行維護(hù)等相關(guān)服務(wù)，可以保障VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開(kāi)展與可持續(xù)應(yīng)用。

（五）促進(jìn)區(qū)域聯(lián)合，提高VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率

為實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)室的跨區(qū)域應(yīng)用，吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院集合吉林省4所涉農(nóng)高校的相關(guān)專業(yè)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和教學(xué)資源共享，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源利用效率的最大化。

四、結(jié)語(yǔ)

基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)、建設(shè)及應(yīng)用，將為農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革提供有利條件，能打破傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)受天氣、農(nóng)時(shí)、農(nóng)機(jī)、場(chǎng)地等因素的限制，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的建成提供強(qiáng)力支撐，為學(xué)生綜合素質(zhì)的提高提供有效保障，可全面提升新農(nóng)科背景下農(nóng)業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)可降低教學(xué)成本、節(jié)省教學(xué)時(shí)間、提高教學(xué)效率。VR技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合技術(shù)集成，由于自身涉及的硬件模塊、軟件系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具等較復(fù)雜，目前仍缺乏相對(duì)統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同系統(tǒng)之間的兼容性等問(wèn)題還有待進(jìn)一步優(yōu)化完善，這也是當(dāng)前VR技術(shù)在發(fā)展中所面臨的實(shí)際問(wèn)題。但是，隨著VR技術(shù)的快速發(fā)展，以及基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的積極探索，我們有理由相信，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，基于VR技術(shù)的新型農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式將會(huì)迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 王笑穎，楊瑩光，張立峰.農(nóng)學(xué)專業(yè)農(nóng)時(shí)制生產(chǎn)實(shí)習(xí)改革[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)林教育版），2015，17（2）：32-35.

[2] 徐小彪，曲雪艷，鄒菊花，等.高等農(nóng)業(yè)院校植物生產(chǎn)類本科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2010（7）：67-69.

[3] 中華人民共和國(guó)教育部.全國(guó)新農(nóng)科建設(shè)工作推進(jìn)會(huì)在吉林長(zhǎng)春舉行 [EB/OL].（2021-10-19） [2023-01-10]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/202110/t20211019_573598.html.

[4] TENG C H，CHEN Y S，HSU W H. Constructing a 3D trunk model from two images[J]. Graphical models，2007（1）：33-56.

[5] 侯鑫杰，于守超，王吉民，等.VR技術(shù)在農(nóng)業(yè)觀光園規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].現(xiàn)代園藝，2021，44（13）：110-113.

[6] 尹云厚，王建發(fā).新農(nóng)科建設(shè)背景下動(dòng)物醫(yī)學(xué)類專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建策略[J].吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，30（1）：77-80.

[7] 王彬，秦川麗，劉一夫，等.化學(xué)化工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué)，2022，37（2）：138-145.

[8] 呼夢(mèng)穎，段建東，袁鑰，等.虛擬仿真技術(shù)在電器類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與思考[J].中國(guó)教育信息化，2022，28（3）：113-118.

[9] 王寅，高強(qiáng)，楊芳，等.匹配作物生長(zhǎng)全程的農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與構(gòu)建[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，36（4）：90-94.

[10] 侯文峰，王寅，高強(qiáng)，等.匹配作物生長(zhǎng)全程的農(nóng)學(xué)類實(shí)驗(yàn)?zāi)K化教學(xué)模式實(shí)踐與效果評(píng)價(jià)[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2022，28（7）：174-177.

［責(zé)任編輯：鐘 嵐］