涉農(nóng)高校植保藥械課程教學(xué)改革與實(shí)踐

李迎賓 陳齊斌 劉屹湘 唐 萍 朱書生 李健強(qiáng)

（1云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，云南昆明 650201；2中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，北京 100193）

課程學(xué)習(xí)是支撐大學(xué)生獲得知識(shí)、加強(qiáng)實(shí)踐能力和提高綜合素養(yǎng)的重要模塊。課程教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，必須與時(shí)代同步，與科學(xué)技術(shù)發(fā)展同向同行。隨著工程科學(xué)、機(jī)械科學(xué)和智慧智能科學(xué)等飛速發(fā)展，與之相適應(yīng)的課程創(chuàng)新實(shí)踐面臨挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的涉農(nóng)高校人才培養(yǎng)目標(biāo)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)多元化的發(fā)展需求之間匹配程度日益不足，如部分涉農(nóng)高校的農(nóng)業(yè)類專業(yè)課程所涉及的內(nèi)容滯后于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要[1]?！靶罗r(nóng)科”建設(shè)，對(duì)涉農(nóng)高校的學(xué)科建設(shè)人才培養(yǎng)和現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)模式提出了新的要求[2]。在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常年發(fā)生的病蟲草鼠害種類達(dá)1 600 余種，每年導(dǎo)致糧食損失1 400 萬(wàn)t。研究表明，植物保護(hù)措施在作物增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)率約為30%，高于作物育種和栽培的貢獻(xiàn)率[3]。因此，如何通過(guò)優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)、改革課程內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式和促進(jìn)教研融合等途徑，開展適宜“新農(nóng)科”建設(shè)需求的植保教學(xué)內(nèi)容，是擺在涉農(nóng)高校面前的一個(gè)重大關(guān)鍵問(wèn)題。

近年來(lái)，積極探索社會(huì)化、規(guī)?；图s化的統(tǒng)防統(tǒng)治和聯(lián)防聯(lián)控的病蟲害防治模式。高效植保藥械的使用，不僅提高了病蟲害防控的精準(zhǔn)性，也提升了防治效率。然而，涉農(nóng)高校較少面向本科生開設(shè)獨(dú)立的植保藥械課程，植保藥械的人才培養(yǎng)力度有待加強(qiáng)[4]。

本研究基于文獻(xiàn)評(píng)述及實(shí)際調(diào)研，對(duì)植保藥械課程設(shè)置的需求分析、運(yùn)行改革、創(chuàng)新實(shí)踐和效果評(píng)價(jià)進(jìn)行了分析。結(jié)合“新農(nóng)科”背景，基于同類課程建設(shè)情況的現(xiàn)狀，進(jìn)行的課程嘗試取得初步成功，對(duì)擬建設(shè)該課程的院校具有參考和借鑒意義。

1 植保藥械課程基本情況

1.1 滿足基層植保技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)需要

植保體系和人才隊(duì)伍建設(shè)至關(guān)重要。應(yīng)綜合考慮農(nóng)作物種植面積、病蟲害發(fā)生種類、防控指導(dǎo)區(qū)域面積等因素，加強(qiáng)植物保護(hù)工作，按照定責(zé)定崗定人原則，足額配齊配強(qiáng)植保專業(yè)人員，配備村級(jí)植保員，建立健全基層植保體系[5]。植保工作技術(shù)專業(yè)性較強(qiáng)，開設(shè)植保藥械課程，可以在一定程度上滿足基層植保技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)的需要。

1.2 筑牢植保藥械研究基礎(chǔ)

本研究從萬(wàn)方等數(shù)據(jù)庫(kù)（https://www.wanfangdata.com.cn/）中分別搜索關(guān)鍵詞“農(nóng)業(yè)機(jī)械”“植保機(jī)械”和“植保藥械”，截至2023 年的檢索結(jié)果詳見(jiàn)表1。由表1 可得，從資源類型來(lái)看，主要為期刊論文（242 242篇）、專利（54 854件）、會(huì)議論文（19 761篇）和學(xué)位論文（19 526 篇）等。其中，植保機(jī)械相關(guān)研究分別僅占農(nóng)業(yè)機(jī)械的1.99%、3.34%、3.76%和2.11%；關(guān)于植保藥械的占比則低，期刊論文有465篇，以會(huì)議論文為主。

表1 不同文獻(xiàn)類型統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)中歷年關(guān)于“農(nóng)業(yè)機(jī)械”“植保機(jī)械”及“植保藥械”相關(guān)論文數(shù)量詳見(jiàn)表2。從表2 可以看出，農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究最早可追溯到1906 年，到1980 年，研究數(shù)量顯著增加。2020 年關(guān)于植保機(jī)械的研究611 篇，關(guān)于植保藥械的研究25 篇。

表2 不同年份的相關(guān)論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)單位：篇

數(shù)據(jù)庫(kù)中“農(nóng)業(yè)機(jī)械”“植保機(jī)械”及“植保藥械”相關(guān)論文涉及的學(xué)科類型詳見(jiàn)表3。從學(xué)科分類來(lái)看，農(nóng)業(yè)機(jī)械主要集中在農(nóng)業(yè)工程、農(nóng)作物和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)等學(xué)科，植保機(jī)械主要集中在農(nóng)業(yè)工程、植物保護(hù)和農(nóng)作物等學(xué)科，植保藥械則主要集中在植物保護(hù)、農(nóng)作物和林業(yè)等學(xué)科。

相關(guān)論文涉及的研究機(jī)構(gòu)詳見(jiàn)圖1。從檢索到的29家研究機(jī)構(gòu)來(lái)看，26家高校主要研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械，21家高校涉及植保機(jī)械，有4家涉農(nóng)高校在植保藥械領(lǐng)域開展了相關(guān)研究，分別為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等。因此，開設(shè)植保藥械課程很有必要，既可以實(shí)現(xiàn)課程領(lǐng)域的新知識(shí)、新技術(shù)、新產(chǎn)品的共享，還可以彌補(bǔ)植保藥械科學(xué)研究基礎(chǔ)薄弱問(wèn)題。

圖1 “農(nóng)業(yè)機(jī)械”“植保機(jī)械”及“植保藥械”相關(guān)論文涉及的研究機(jī)構(gòu)（1906—2020）

1.3 提升植保專業(yè)實(shí)踐教學(xué)能力

從涉農(nóng)高校開設(shè)的相關(guān)課程來(lái)看，植保藥械相關(guān)教學(xué)內(nèi)容主要分布在農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)和植保機(jī)械課程中，獨(dú)立植保藥械課程較少。作為一門符合植保專業(yè)人才培養(yǎng)方案且實(shí)踐性強(qiáng)的課程，還表現(xiàn)在多數(shù)涉農(nóng)高校目前仍以選修課為主。

信息技術(shù)（遙感、全球定位系統(tǒng)和地理信息信統(tǒng)）、智能化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)已大量融合到植保藥械技術(shù)中，但目前的大型植保藥械普遍是機(jī)電液一體化的綜合系統(tǒng)，這意味著植保藥械課程的學(xué)習(xí)需基于機(jī)械原理、電工電子、液壓傳動(dòng)和控制工程等專業(yè)基礎(chǔ)課程[5]，因此，植保藥械相關(guān)教學(xué)有助于提升植保專業(yè)實(shí)踐教學(xué)能力。

2 植保藥械課程教學(xué)改革

立足保障糧食安全的背景，結(jié)合植保專業(yè)人才培養(yǎng)方案，本研究探索制定了植保藥械課程大綱（總學(xué)分2.0），旨在讓學(xué)生在對(duì)植物化學(xué)保護(hù)學(xué)有一定了解的基礎(chǔ)上開始系統(tǒng)學(xué)習(xí)植保藥械相關(guān)知識(shí)，最終掌握植物保護(hù)學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能和研究方法，培養(yǎng)并提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。

2.1 優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，改革課程內(nèi)容

課程在系統(tǒng)總結(jié)和梳理其他涉農(nóng)院校課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合云南省高原特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，創(chuàng)新性地制定了課程教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容，詳見(jiàn)表4。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)涉及主要藥械產(chǎn)品的拆裝、藥械市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告、植保無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)展示、無(wú)人機(jī)施藥觀摩與現(xiàn)場(chǎng)試飛等。學(xué)生通過(guò)課堂教學(xué)和實(shí)踐操作，可以熟悉植保藥械主要類型及基本特點(diǎn)，掌握植保藥械的主要工作部件，具備使用植保藥械的技能，并靈活運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數(shù)據(jù)”等相關(guān)知識(shí)，最終可以針對(duì)不同作物和環(huán)境條件制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的植保藥械施藥方案，從而達(dá)到了解植保藥械的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)、熟悉常見(jiàn)植保動(dòng)力機(jī)械及工作原理、掌握和具備植保無(wú)人機(jī)及其低空低量航空施藥基本技術(shù)和具備針對(duì)不同農(nóng)藝作物制定合理的施藥作業(yè)解決方案的能力這4 個(gè)課程目標(biāo)。

表4 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植保藥械課程內(nèi)容與設(shè)計(jì)

2.2 豐富教學(xué)形式，創(chuàng)新教學(xué)模式

課程充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，將“雨課堂”“騰訊會(huì)議”“智慧樹”等引入課堂教學(xué)過(guò)程，逐步形成了“自主學(xué)習(xí)+課堂授課+知識(shí)點(diǎn)討論”的課堂教學(xué)模式；同時(shí)，課程還與企業(yè)合作進(jìn)行“無(wú)人機(jī)飛防觀摩”和實(shí)踐體驗(yàn)教學(xué)，推動(dòng)學(xué)生對(duì)“智能植?！薄爸腔壑脖！钡睦斫夂蛻?yīng)用，也符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)要求。

2.3 結(jié)合案例教學(xué)，注重教研融合

在課程講授過(guò)程中，教師可以通過(guò)引入新型藥械產(chǎn)品、知名研發(fā)機(jī)構(gòu)等案例介紹，提升學(xué)生們的課堂學(xué)習(xí)興趣；另外，課程基于最新科研成果，如以“南方旱地水稻”“煙后玉米”等病蟲草害防控集成技術(shù)作為鮮活案例，向?qū)W生介紹植保藥械在保障糧食安全過(guò)程中發(fā)揮的重要作用。

此外，課程還融入老一輩科學(xué)家精神等思政內(nèi)容，如向?qū)W生重點(diǎn)講授權(quán)威教授的重要研究成果，樹立學(xué)生正確的人生觀和價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感[5]；通過(guò)農(nóng)藥—藥械—施藥技術(shù)講解噴桿噴霧機(jī)，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)各因素在藥效發(fā)揮過(guò)程中的系統(tǒng)性和重要性，培養(yǎng)和引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)合作意識(shí)。

3 植保藥械課程改革的創(chuàng)新實(shí)踐

“新農(nóng)科”教學(xué)改革的持續(xù)推進(jìn)，不斷滿足了學(xué)生的職業(yè)發(fā)展需要?！靶罗r(nóng)科”建設(shè)是一場(chǎng)高等農(nóng)林教育改革，需要從人才培養(yǎng)的全鏈條和各個(gè)環(huán)節(jié)加以考慮。注重新專業(yè)和新學(xué)科、傳統(tǒng)專業(yè)和傳統(tǒng)學(xué)科之間的自然延伸，以及跨學(xué)科跨專業(yè)之間的融合交叉[6]。

3.1 購(gòu)置藥械種類，豐富實(shí)踐過(guò)程

因課程開設(shè)時(shí)間不久，教學(xué)過(guò)程存在諸多不足。以教學(xué)設(shè)備為例，部分高校擁有不同型號(hào)的植保機(jī)械30臺(tái)/套，可以滿足5人/組的教學(xué)實(shí)踐。下一步將重點(diǎn)購(gòu)置市面上應(yīng)用較為廣泛的植保藥械，如背負(fù)式鋰電池噴霧器、靜電噴霧器、推車式噴霧器、噴桿噴霧機(jī)、無(wú)人機(jī)和系列防飄噴頭等作為教學(xué)設(shè)備。以植物保護(hù)專業(yè)學(xué)生為先行試點(diǎn)，逐步滿足教學(xué)過(guò)程中學(xué)生對(duì)藥械實(shí)踐操作的需求。

3.2 增強(qiáng)課間“大演習(xí)”，推動(dòng)理論實(shí)踐融合

植保藥械、農(nóng)藥和防治技術(shù)是化學(xué)防治的“三大支柱”[6-7]。因此，在課程建設(shè)的下一步工作中，將逐步開展植保藥械課程與植物化學(xué)保護(hù)學(xué)、農(nóng)業(yè)植物病理學(xué)、農(nóng)業(yè)昆蟲學(xué)、雜草學(xué)等專業(yè)核心課程的聯(lián)合“大演習(xí)”，提升學(xué)生在病蟲草害識(shí)別、農(nóng)藥品種選擇、藥械搭配、防控方案制定及防控效果評(píng)價(jià)等“全方位、全過(guò)程”的實(shí)踐能力[8-10]。

3.3 優(yōu)化理論學(xué)時(shí)授課，豐富一線實(shí)踐教學(xué)

作為植保專業(yè)的技能課程，課程要重在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)藥械的基本認(rèn)識(shí)和了解，學(xué)生只有在不斷拆卸、不斷組裝的實(shí)踐過(guò)程中才能得到提升[11-13]。因此，下一步將在用于教學(xué)的藥械購(gòu)置前提下，逐步增加實(shí)踐教學(xué)時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)與相關(guān)企業(yè)開展更多合作，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)培養(yǎng)更多專業(yè)性更強(qiáng)的一線植保人員。

3.4 建設(shè)“新農(nóng)科”，創(chuàng)新地方高校人才培養(yǎng)模式

隨著植保藥械課程的深入改革和推進(jìn)，一方面要緊密結(jié)合“新農(nóng)科”建設(shè)中對(duì)一流人才的培養(yǎng)需求，通過(guò)在實(shí)踐教學(xué)中的不斷摸索，編寫適宜植保專業(yè)學(xué)生的藥械教材；另一方面要立足地方農(nóng)業(yè)高校的學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)模式，在學(xué)生實(shí)習(xí)過(guò)程中增強(qiáng)與企業(yè)、農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)戶等的合作，進(jìn)一步開展一線實(shí)踐教學(xué)，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展培育應(yīng)用型人才。

4 植保藥械課程建設(shè)的效果評(píng)價(jià)

4.1 教學(xué)小組自評(píng)

教學(xué)小組5位老師結(jié)合多年來(lái)在農(nóng)藥學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)工作，深切感受到課程開設(shè)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力提升至關(guān)重要，一致認(rèn)為該課程內(nèi)容設(shè)計(jì)合理，可以支撐植保專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方案，認(rèn)為該課程是將課堂理論與田間實(shí)踐相融合的關(guān)鍵橋梁，學(xué)生們通過(guò)實(shí)際操作能真正將所學(xué)專業(yè)課程融會(huì)貫通，將有害生物防控落到實(shí)處。同時(shí)，也建議加強(qiáng)與其他涉農(nóng)高校之間的聯(lián)系，共同開展課程建設(shè)。

植保藥械試卷成績(jī)分布及教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度詳見(jiàn)圖3。從圖3 可以看出，通過(guò)期末卷面成績(jī)、單元測(cè)試、實(shí)踐操作測(cè)試和考勤等課程考核方式對(duì)77 名植保本科生進(jìn)行課程測(cè)試。試卷題量、難易程度和題型適中，靈活性強(qiáng)。從考試結(jié)果來(lái)看，77%的同學(xué)達(dá)到“優(yōu)”，21%達(dá)到“良”，卷面最高分達(dá)到98.5 分。課程目標(biāo)1、2、3 和4 分別達(dá)到0.98、0.93、0.92 和0.90。這充分說(shuō)明學(xué)生能很好地掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。

圖3 “植保藥械”試卷成績(jī)分布及教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度

4.2 學(xué)生評(píng)教

40名植保專業(yè)學(xué)生的調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)植保藥械課程總體滿意度達(dá)到98%。其中，65%的同學(xué)認(rèn)為植保藥械課程能幫助自己提升專業(yè)認(rèn)知和技能；55%的同學(xué)認(rèn)為課程具有實(shí)用性；47.5%的同學(xué)表達(dá)了對(duì)課程的趣味性；80%的同學(xué)強(qiáng)調(diào)課程具有實(shí)踐性。部分學(xué)生提出未來(lái)可通過(guò)增加藥械種類、實(shí)地調(diào)研參觀藥械企業(yè)等方式，進(jìn)一步強(qiáng)化自己的專業(yè)技能。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究基于文獻(xiàn)評(píng)述及實(shí)際調(diào)研，對(duì)植保藥械課程設(shè)置的需求分析、運(yùn)行改革、創(chuàng)新實(shí)踐和效果評(píng)價(jià)進(jìn)行了分析。結(jié)合“新農(nóng)科”背景，基于同類課程建設(shè)情況的現(xiàn)狀，率先進(jìn)行的課程嘗試取得初步成功，對(duì)擬建設(shè)該課程的院校具有參考和借鑒意義。下一步，課程還將圍繞后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教育教學(xué)手段的融入（如混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等）進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生實(shí)操實(shí)戰(zhàn)技能；通過(guò)積極開展教材建設(shè)提升課程團(tuán)隊(duì)影響力。