新农科建设背景下“林木病理学”课程教学改革探索——以福建农林大学金山学院为例.pdf

第41卷第5期2023年9月中国林业教育Forestry Education in China45新农科建设背景下“林木病理学”课程教学改革探索以福建农林大学金山学院为例谢婉凤（福建农林大学金山学院，福州350 0 0 2）摘要：福建农林大学金山学院林学专业的“林木病理学”作为专业核心课程，其教学质量直接影响学生的专业核心竞争力和适应现代化林业市场需求的能力。目前，该课程的教学实践面临着教学方式方法单一、实践教学环节薄弱、课程考核模式有局限、教材内容存在时空局限性、实践教学资源较匮乏等问题，在新农科建设背景下难以适应培养创新型、实用技能型农林人才的要求。因此，在新农科建设理念引领下，以现代林业人才培养目标为导向，对“林木病理学”课程教学进行了改革探索。一是重构课程教学内容体系，在理论教学内容方面增加了区域病害种类方面的内容，引入相关联的学科知识和学科研究新成果以及实际应用新技术；在实践教学内容方面增添了无人机化学防治病害的实践教学项目。二是改进课程教学方式方法，根据教学内容的特点以及课堂重点和难点分析的需要，灵活运用启发式、探究式、讨论式、参与式等教学方法，构建了课前预习、课中讲授、课后答疑有机结合的教学模式。三是以课程教学目标（包括知识目标、能力目标和情感目标）为导向优化教学考核指标，结合课程教学模式确定考核方式和考核项目，构建包括过程性评价和终结性评价的课程教学评价体系。四是加强课程教学资源建设，自编课程补充讲义，完善课程教材体系；通过建立显微教学系统、丰富课程教学标本、自主研发教辅软件系统、建设虚拟仿真实验平台、设立校外实践教学基地、开发植保无人机实践教学项目等，完善实践教学资源；依托教学团队成员承担的科技特派员项目以及省部级科研平台或实验教学示范中心等，促进产学研融合，充分共享人才资源和教学资源。关键词：新农科；高等农林教育；课程教学；林木病理学；教学方法；实践教学；课程考核；教学资源安吉共识一一中国新农科建设宣言（以下简称“安吉共识”)的发布，开辟了中国高等农林教育新纪元，明确了所培养现代林业人才既要牢固掌握理论基础知识又要具有一定的创新能力和社会服务能力以及学习和利用现代信息技术能力的要求。因此，积极探索融合发展、多元发展、协同发展新道路，加快培养创新型、实用技能型农林人才，是建设“新农科 的新举措。福建农林大学金山学院（独立学院）的林学专业于2 0 2 1年人选2 0 2 0 年度省级一流本科专业建设名单。“林木病理学”课程作为林学专业重要的专业核心课程，其教学质量直接影响学生的专业核心竞争力和适应现代化林业市场需求的能力。因此，笔者以新农科建设理念为引领，以现代林业人才培养目标为导向，针对目前课程教学过程中存在的痛点问题，在课程内容、教学方式方法、实践教学、课程教学评价和课程教学资源保障等方面进行了改革创新，以期提高“林木病理学”课程教学质量，并将教改经验应用于其他课程，为实施“育卓越林业新才”奠定基础门。一、新农科建设背景下“林木病理学”课程教学面临的问题（一）课程教学方式方法较单一“林木病理学”课程的理论教学内容繁多（课程教材列出11章），涉及的知识面广，但内容较为抽象，且课时相对较少。例如：引致林木病害的大多数病原物是肉眼看不到的，病害的灾变规律抽象难懂。而传统教学方法以教师的课堂讲授为主，即使有师生互动，也仅是师问生答的“判断题式”互动，很少采用项目驱动式、讨论式、案例式等教学方法。这种由教师唱独角戏的“寂静课堂”教学方式，其弊端在于仅能培养学生的习惯性认知模式，谈不上培养学生诊治或解决林木病害复杂问题的综合能力和高级思维。况且“念PPT、背PPT、考 PPT”的教学模式容易使学生觉得课堂教学乏味无趣，从而逐渐失去学习的主动性。（二)课程的实践教学环节较薄弱“林木病理学”是一门理论性和实践性都很强的应用型课程，但是目前该课程的实践教学环节较为薄弱，开设的实验项目仅有“植物病害症状观察”“各本刊网址:http:/ 0%）构成。这种以问答式闭卷考试为主的课程考核，使学生只要在考前进行突击式的死记硬背，通过强制性短暂记忆就能拿到高分，而不需要进行知识再加工。传统课程考核模式的局限性在于：一是缺乏过程性评价，无法真实客观地反映学生的学习情况；同时，对学生的学习过程和思维过程不重视，不利于发现、分析、解决问题能力的培养。二是忽视学生的情感体验以及对学生学习策略和学习能力的评价，不利于创新精神和实践能力的培养。（四)课程教学的保障有“短板”1.教材内容存在时空局限性近10 年来，国内外林业科学研究有了长足的发展，信息技术、分子生物学等学科的交叉融合使林木病理学的许多基本理论和原理获得了进一步的丰富和发展，使林木生产实践中的病害防治策略和技术、新农药、新药械等都在不同程度上有了新的发展。与此同时，随着林木生产制度的变化以及病害防控新技术的推广使用，各林木产区的病害发生情况也相应有了改变。但是，国内最新版本的“林木病理学”课程教材是10 年前出版的L2，教材编写时效性的严重滞后导致教材内容往往无法及时反映林木病理学及其相关领域的最新研究进展以及病害防控新技术、新农药、新器械等在林木生产实践中的应用情况。例如：目前所使用课程教材中有关林木重大病害松材线虫病的阐述是“松材线虫最适生长温度为25，超过2 8 雌虫产卵量会受到抑制”2 1，而最新研究结果的报道内容是“在1535范围内，随着温度的升高，松材线虫的繁殖能力越强、产卵量高 3。再如：目前课程教材推荐的“溴甲烷熏蒸罹病松木”防治措施2 ，已因溴甲烷是国家明令禁止使用的农药而在松木生产实践中不再采用。同时，目前使用的“林木病理学”课程教材在林本刊网址:http:/ 。作为独立学院，福建农林大学金山学院林学专业人才培养的定位是“培养满足福建林业科学创新发展和福建现代林木生产所需的专业人才”，所以“林木病理学”课程教材内容以北方树种为主更加凸显了其地域局限性问题。2.实践教学资源较债乏“林木病理学”课程的教学目标明确规定学生不仅要掌握病害灾变规律及其监控的系统理论，而且要熟练掌握主要病害的诊断、检测和防控等技能。因此，该课程的学时分为2 部分：理论教学是2 8 学时，实践教学包括12 学时的实验和为期1周的实践。可见，实践教学学时比重显著高于理论教学。但是，在课程教学实践中，实践教学面临着条件落后、资源匮乏的问题。一是实践教学无固定的校外林木生产基地。二是实验用的显微镜镜头的清晰度和分辨率不高，且容易损坏,严重影响学生对病原物的认知。三是病原物标本和病害标本的数量不足、损坏严重、管理混乱，直接影响课堂教学质量。四是受地理、气候、时空等客观条件的影响，教学内容中微观的病程、抽象的病原物与寄主互作、跨越较大时空的病害流行过程等重要的病害灾变规律，难以在现实的林木生产环境中直观展现或在短时间内展现。二、新农科建设背景下“林木病理学”课程教学改革实践（一）重构课程教学内容体系林业生产技术的突飞猛进，仪器设备的推陈出新，分子生物学、生态学、信息学等学科的迅速发展等，不仅赋予林木病理学新的更为广泛的内涵，而且对“林木病理学”课程教学提出了新的更高要求。因此，“林木病理学”课程教学内容必须突破当前所使用教材内容存在的时空局限。为此，笔者通过增加区域病害种类、引人关联学科知识、引进学科研究新成果和生产新技术等，对课程教学内容体系进行了重构。1.增加区域病害种类各论中的“林木病害发生与防控”部分是“林木病理学”课程教学的重点内容，所占学时较多。笔者首先对这部分内容进行了调整，除了仍将常见病害如苗木猝倒病、树木炭疽病、松材线虫病、毛竹枯梢病、板栗疫病等作为基本教学内容之外，将根部病谢婉凤：新农科建设背景下“林木病理学”课程教学改革探索一以福建农林大学金山学院为例害、立木和木材腐朽等内容调整为以点带面讲授内容，从而压缩了这部分教学内容的原有学时。其次，将在本地林木生产中占有重要经济或生态地位的主要林木的病害，如油茶软腐病、桉树焦枯病、雷竹叶枯病害（由壳二孢菌引起的重要叶部新病害)等，纳人课程教学内容体系。这样，在保持原有课程学时总数基本不变的基础上，通过增加区域病害种类方面的教学内容，切实保证了理论教学能更好地结合区域生产实践以及所培养林学专业人才能用所学的专业知识更直接地服务地方林业经济建设。2.引人关联学科知识多学科交叉融合是新农科的发展之魂4。为此，笔者在重构“林木病理学”课程教学内容时，在“林木病害流行和预测”一章中引人分子工具、遥感、信息技术等方面的内容；在“病害病原物诊断及抗病育种”部分引人分子生物学相关内容，使学生了解生物科技的神奇力量;在“林木病害防治”一章中增加转基因植物育种、植保无人机运用等方面的内容；同时，将植保无人机等先进技术在病害调查、病害监测与施药中的应用引入理论教学内容，将在校外教学实践基地（平潭综合试验区幸福洋吹沙地）开展木麻黄林植保无人机化学防治的实践教学项目引人实践教学内容。这样，不仅拓展了“林木病理学”课程的广度和深度，而且开阔了学生解决林木病害复杂问题的视野。3.引人学科研究新成果科研是教学的“源头活水”，教学与科研相辅相成，如果没有科研作支撑，大学的课堂教学就会失去“灵魂”5。因此，为了提升“林木病理学”课程教学内容的前沿性和时代性，笔者在重构课程教学内容体系时引人了学术研究、科技发展前沿的成果，及时将收集到的国内外林木病理学研究新进展引入课堂，将课程教研团队的科研成果一一松材线虫的分子检测技术、松墨天牛诱捕器（发明专利）、松材线虫病注干剂（发明专利)等引人课程实验和实践教学，并设计了防治松材线虫病的综合性、设计性实验。这样，在实验过程中，学生先是从松疫木分离线虫并进行松材线虫形态特征观察，然后通过分子生物学技术检测鉴定松材线虫病，最后在闽侯松材线虫病发生区悬挂松墨天牛诱捕器诱捕天牛，在校园周边已感病的松树树干上注射松材线虫注干剂进行化学治疗，从而切实将学科前沿理论、技术和方法等与课程教学内容紧密结合。(二)改进课程教学方式方法为了契合“林木病理学”课程教学内容的特点，47进一步提升教学效率，笔者充分利用“互联网十”大数据、云计算等现代信息技术，对课程教学方式方法进行了改进，从而通过课前、课中、课后教学的有机结合，有效延伸了课堂的时空，使学生在有限的课程学习中掌握更多的专业知识。在课前，组建课程QQ讨论群，将中国大学MOOC国家精品课程在线学习平台课程和学习通平台的资源以及相关学习视频等发布到群里共享，并要求学生提前预习课程教学内容；同时，通过测试题、讨论题等检验学生的预习情况，进一步明确课堂教学的重点和难点。在课中，以学生在预习中提出的问题为导向，根据教学内容的特点以及重点和难点分析的需要，灵活运用启发式、探究式、讨论式、参与式等教学方法，通过促进师生互动、生生互动，使学生在课堂上动起来、课堂教学氛围活起来。例如：在林木未知病害诊断实例教学中，积极采用“发现问题一社会调查一分析探讨一提出问题一病因分析一得出结论一知识拓展”的教学策略，以林农在生产一线发现的碧根果出现新叶黄化、老叶边缘焦枯、幼枝叶片小且簇生、根系生长停止等症状为案例，抛出问题引发学生思考，然后根据病害症状带领学生开展实地走访和生长背景调查,并一一列出调查结果；在此基础上，开展讨论式教学，分析导致病害现象出现的可能原因，由此激发学生的学习兴趣；然后引出与植物上述症状有关的专业理论知识，诱导学生提出导致病害可能的原因，如缺素、药害或病毒侵染；最后针对各种可能病因介绍病害诊断技术，在得出病害诊断结论的基础上提出病害治疗方案以及在果树等林木栽培过程中需注意的事项，并要求学生举一反三，进一步拓展到生产中出现的类似现象，从而培养学生的创新思维和发散思维，提高学生的专业技能和解决生产实践中实际问题的能力。在课后，利用网络平台开展课后辅导答疑、师生交流、检查课后作业等活动。(三)优化课程教学考核指标，构建科学的评价体系笔者以课程教学目标（包括知识目标、能力目标和情感目标)为导向，结合课程教学模式确定了考核方式和考核项目，并明确了各个考核项目的评价标准，构建了包括过程性评价和终结性评价的“林木病理学”课程教学评价体系，详见表1。其中，过程性评价的考核内容包括：线上视频学习、知识测试题和主题讨论等完成情况的考核，旨在检测学生在课本刊网址:http:/ 5%）3.主题讨论参与度及问题回答科学性（2 5%)2.课程论文1.观点正确鲜明、理论明确、论据充分、结构严谨、层次分明、文字表达准确、有一定的突破和创新，有一定的学术价值2.根据以上标准按完成度分为不及格（6 0 分以下）、及格（6 0 7 9分）良好（8 0 8 9分）、优秀（90 10 0 分）等4档3.慧农信平台参1.关注热度(2 0%)与度2.问题解答（40%）3.提问情况（40%)4.课堂表现1.考勤(40%)2.课堂讨论(2 0%）3.个人作业展示（2 0%）4.小组作业展示（2 0%）5.病害案例分析的1.PPT的完整度（2 0 分）：对案例的理解程度、分析深度、PPT汇报与答辩拓展广度等2.汇报内容的准确性（2 0 分）：讲解内容时使用的术语得当、内容无误等3.语言表达能力（2 0 分）：语言准确生动、口齿清楚、表达流畅、大方自然等4.现场答辩情况（2 0 分）：回答准确性、反应能力等5.PPT美观度（10 分）：整体布局简洁、美观，排版、设计合理等6.演讲时间把控度（10 分）：每组汇报时间15分钟、答辩时间5分钟2.终结性评价1.期末考试1.根据试卷评分标准评分（四）加强课程教学资源建设1.自编课程补充讲义，完善课程教材体系课程教学资源建设是课程教学改革的基础保障。为此，“林木病理学”课程教材建设本着优化整合课程教学内容的目的，采取依托原有教材进行教材改革的方式2 ，在保留林木病理学基础理论与原理、常见林木病害内容的基础上，突出了福建省域及南方地区的林木病害种类。同时，为了弥补传统课程教材存在的福建及南方区域林木病害种类短缺的不足，笔者所在的课程教学团队自编了“松材线虫病的发生与防控技术”“非侵染性病害诊断及其病因推断实例分析”“毛竹枯梢病的发生与防控技术”“毛竹叶螨的发生与防控技术”“加拿大一枝黄花的发生与防控技术”“树主要病害种类及其防控技术”等多个福建及南方区域林木病害的教学案例，并将其整合成为课程补充讲义。经过几轮的课程教学使用，本刊网址:http:/ 年的时间，“林木病理学”课程教学所需的林木病害与病原物的实物标本和数字化标本就充盈起来了，从而满足了课程实践教学中标本观察的需要。（3）自主研发教辅软件系统“林木病理学”课程教学团队根据课程教学过程中用户（学生）的体验需求以及实践教学的需求，以福建省主要树种的病害诊治为核心内容,形成了一套完整的教辅软件系统。利用该系统，学生可以在实践教学过程中通过准确描述林木病害症状检索出病害的种类及其防控的参考方案。同时,该系统的应用，也提高了学生对林木病害症状描述的科学性，促进了学生理论知识的巩固和应用，进而提高了实践教学的效果。（4）建设虚拟仿真实验平台虚拟仿真实验平台的建设可以在一定程度上缓解实验实践教学的迫切需求与实验设备昂贵、实验场地紧张、实验教学经费不足间的矛盾。为此，“林木病理学”课程教学团队在将林木病理专业基础知识与VR(虚拟现实)和AR(增强现实)技术结合的基础上，建立了虚拟仿真实验平台。这不仅有益于对传统林木病理学实验进行补充，而且可以将课程教学中涉及的抽象的和微观的病害发生发展过程以及跨越大时空的流行过程等更直观地表现出来，以方便学生深入理解其中的理论知识，进一步提高教学效率。（5)设立校外实践教学基地为了给学生提供更多的深入生产一线的机会，49避免实践教学流于形式，“林木病理学”课程依托武夷山国家公园（国家级实践基地）及临近林区、平潭综合试验区幸福洋吹沙地木麻黄林科研实践基地设立了长期稳定的校外实践教学基地。课程教学团队2020年带领学生分别在这2 个校外实践教学基地进行了林木病害诊断以及林间病害防治的实践。通过在现代林木生产基地开展林木病害诊治实践，学生亲身感受了病害防控对林木生产的重要性，锻炼了林木病害诊治的操作技能，提升了林木病害诊治的能力,增强了学习和掌握林木病理学的使命感以及应用林木病理学理论知识服务社会的责任感。（6）开发植保无人机实践教学项目为了满足科技发展对人才培养的更高要求以及丰富“林木病理学”课程实践教学内容，还购置了植保无人机，开发了植保无人机实践教学项目，让学生在校外实践基地用植保无人机进行林木病害调查和发展动态监测以及林间施药等实践，并进行结果分析和实地验证。该实践教学项目使学生不仅学会了无人机操作的实用新技术，又体验到科技进步对提升林木生产效益的巨大作用，而且激发了学生培养创新能力的欲望。目前，该项目已成为“林木病理学”课程固定的实践教学项目。3.促进产学研融合所谓产学研融合，就是将高校、一线生产单位和科研单位的相关资源整合优化，充分共享人才资源和教学资源。产学研的紧密结合有助于提升学生的创新能力和实践能力。为此，“林木病理学课程教学团队依托成员承担的科技特派员项目，将林农在慧农信平台（福建省科技特派员与农户直接对话的信息平台）上提出的生产实践中遇到的问题作为实践教学素材，引导学生积极参与思考并予以解答，从而使教学活动与生产劳动相融合，以提升学生服务社会的能力；同时，依托国家林业和草原局杉木工程技术研究中心等部级科研平台以及省级林学实验教学示范中心等，鼓励学生在课后通过大学生创新创业项目和各类学科竞赛等途径积极参与科学研究。例如：有学生分别参加了课程教学团队承担的“基于松墨天牛幼虫中肠酶解障碍机制的Cry3Aa毒素分子改造研究”“马尾松R基因对松材线虫病抗性功能的验证及其作用机制研究”等与林木病理学相关的国家级或省级科研项目。通过上述举措，可以科学地给学生“增负”，让学生体验“跳一跳才能够得着”的挑战性学习，从而有效地引导学生从单纯的理论学习转变为兼顾实践能力和本刊网址:http:/ 项、福建省“挑战杯”竞赛2 等奖1项和3等奖1项，获首届福建省青年科普创新实验暨作品大赛3等奖1项。同时，课程教研团队在社会服务过程中总结出的案例成果“非侵染性病害诊断及其病因推断实例分析”人选全国优秀教学案例；多年来在生态公益林建设方面取得的社会服务成效被科技日报中国绿色时报、新华网等多家媒体报道，并于2 0 2 0 年4月获得第17 届“福建青年五四奖章集体”表彰。在课程教学资源方面，经过长期建设，目前已拥有大疆精灵4RTK测绘无人机1台，MG一1和T20植保无人机各1台；采集并保存了病理标本10 0 0 0谢婉凤：新农科建设背景下“林木病理学”课程教学改革探索一以福建农林大学金山学院为例完善林木病理学虚拟仿真实验平台。综上所述，受大数据、人工智能、物联网等信息科技发展的影响，林业生产经营正趋于技术化和智慧化，社会和行业对林科专业人才的要求也随之由单一的知识型转变为实用型与技能型相结合。高等农林院校不仅是培养林业专业人才的摇篮，而且在林业科技创新和产业创新中也发挥着重要作用。因此，“林木病理学”课程作为林学专业的核心课程，尤应在新农科建设理念引领下，积极践行“以学为主，以教为导”的教学理念，不断深化课程教学改革，形成符合自身特点的课程教学模式，有效调动学生学习的主动性，引导学生积极融入课堂教学、注重培养创新能力和实践技能，从而显著增强课程教学效果。资助项目：福建省本科高校重大教育教学改革研究项目“新农科战略背景下林学专业应用型人才培养模式的研究”，项目编号FBJG20200036；教育部产学合作协同育人项目“VR/AR技术在林木病理学教学中的应用”，项目编号2 0 2 10 2 1110 2 5。参考文献1中国农业教育编辑部.安吉共识：中国新农科建设宣言J。中国农业教育，2 0 19（3）：10 5-10 6.2叶建仁，贺伟.林木病理学M.3版.北京：中国林业出版社，2011:1-328.3盛若成，李敏，陈军，等.两株我国南北松材线虫虫株形态指标与致病力比较J.南京林业大学学报（自然科学版），2 0 19，43(6):18-24.4王平祥，徐小霞，刘辉.转型与重构：高校“新农科”建设发展探析J.中国农业教育，2 0 2 0（4）：54-6 0.5宫玉梅，于跃，张森，等.科研与教学深度融合实验教学模式的探索与实践J.广州化工，2 0 2 0，48（3）：142-144.6张艳，王梦涵，张默，等.“新农科”建设驱动下农科类人才需求转变与培养趋向研究J.现代教育管理，2 0 2 0（11）：8-13.套，建成数字化标本系统（证书号2 18 3318），并配套开发了一套完整的教辅软件系统（证书号1552 347）；建成NIKONSMZ18和SMZ1500系列显微教学系统；设计完成松材线虫病害的虚拟仿真实验，并进一步了（责任编辑柳小玲）本刊网址:http:/