周娜娜 王剛

[摘? ? ? ? ? ?要]? 傳統(tǒng)教學模式下，果樹栽培學實踐教學的開展受限制因素較多，而虛擬仿真教學模式可以避開這些問題，具有明顯的教學優(yōu)勢。結(jié)合果樹栽培學的教學特點，對果樹栽培學虛擬仿真實踐教學模式的構(gòu)建進行了總體設(shè)計，并對虛擬場景和動畫的制作、實踐項目的評分指標都進行了詳細的闡述，將果樹栽培學的實踐內(nèi)容與虛擬仿真技術(shù)有機結(jié)合，為該實驗項目虛擬仿真教學軟件的開發(fā)提供參考。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 果樹栽培學;實踐課;虛擬仿真教學模式

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）15-0100-02

從2013年8月教育部號召開展虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)工作[1]，到現(xiàn)在，已批準國家級虛擬仿真實驗教學中心超過300個，學科涉及哲學、理工、農(nóng)林醫(yī)藥、人文社科等[2]，虛擬仿真教學已成為高等教育改革的熱點之一。應(yīng)用型人才培養(yǎng)對本科學生的實踐能力和創(chuàng)新能力提出了更高的要求，果樹栽培學是應(yīng)用型人才培養(yǎng)中一門重要的實踐類課程，在傳統(tǒng)的實踐教學中，存在實踐課準備環(huán)節(jié)消耗時間長、上課場所要求高等不足，迫切需要有效的教學改革。但由于研發(fā)果樹栽培學實踐課的虛擬仿真教學系統(tǒng)，不僅要求構(gòu)建者團隊具有淵博的果樹栽培學專業(yè)知識，還要熟悉多種電腦軟件，是跨學科高難度的結(jié)合。本文結(jié)合當前虛擬仿真技術(shù)的浪潮，設(shè)計了果樹栽培學實踐項目虛擬仿真教學模式的構(gòu)建方法，為實現(xiàn)果樹栽培學實踐課程虛擬仿真教學軟件的開發(fā)提供參考。

一、果樹栽培學虛擬仿真實踐教學的意義

果樹栽培學是一門具有很強的季節(jié)性和實踐性的應(yīng)用型課程[3]，涉及多種果樹的生長發(fā)育周期和栽培技術(shù)管理，其實踐課的開展有助于消化理論知識轉(zhuǎn)化為動手操作能力，完善系統(tǒng)的知識體系。果樹栽培學的實踐教學內(nèi)容包括常規(guī)果樹的繁殖技術(shù)、田間水肥管理、整形修剪和病蟲害防治等[4]，課程對課時量、涵蓋的果樹生育期、果樹種類和數(shù)量等都有要求，實際操作時還要進行不計成本的多次驗證。傳統(tǒng)的實踐教學模式下，果樹栽培學實踐課的開設(shè)成本較高，只能有選擇性地開設(shè)部分實踐項目，如繁殖技術(shù)中的種子育苗、嫁接、扦插等，準備的時間相對較短，成本相對較低。而缺素癥狀判斷、花果管理和高接換冠等實踐項目要求的時間相對較長，對果樹的生育時期和樹齡都有較高的要求，很難同時收集多種果樹，也不可能準備幾年一節(jié)課毀掉多棵大樹，所以進行觀摩的比較多。缺乏全面的果樹技能培訓導致一些本科生在就業(yè)時，理論知識與實踐技能脫節(jié)，難以滿足崗位招聘的即用需求。而采用虛擬仿真教學模式可以不受傳統(tǒng)教學在時間、空間上的限制，采用模擬的場景完成操作過程[5]。

虛擬仿真是指通過計算機模擬技術(shù)來創(chuàng)建一個視覺化環(huán)境，置身場景具有真實感受，能重復(fù)利用[6]，卻不會受到現(xiàn)實世界的諸多限制。虛擬仿真實踐教學可以把虛擬與現(xiàn)實結(jié)合，操作者置身于虛擬系統(tǒng)中，能感知到跟現(xiàn)實世界十分接近的場地環(huán)境和目標對象，借助計算機和網(wǎng)絡(luò)進行與現(xiàn)實十分接近的實驗操作[7]?？朔爽F(xiàn)實中實踐課的前期準備難、實踐時間不足、場地條件不達標等因素限制，通過信息技術(shù)模擬果園的真實環(huán)境，學生可以自主性進行實踐項目，為果樹栽培學實踐課教學提供新的方法。通過虛擬仿真平臺的模塊設(shè)計，教師發(fā)布任務(wù)，學生了解各環(huán)節(jié)的設(shè)計要求，并完成任務(wù);教師通過平臺了解學生的構(gòu)思和完成進度，及時為學生提供指導。所以，虛擬仿真實踐教學是培養(yǎng)現(xiàn)代應(yīng)用型人才的一種新型教學模式，是人類進入虛擬空間進行教育活動的一種新的教學方式[7]，對于強化果樹栽培學實踐教學方法、提升學生的專業(yè)素質(zhì)具有十分重要的意義。

二、果樹栽培學虛擬仿真實踐教學設(shè)計

（一）實踐教學設(shè)計思路

果樹栽培學傳統(tǒng)的實踐教學中，每次實踐課都要求每位學生獨立完成一個實踐項目，實踐項目包括：果樹種類及品種特性的識別、果樹的種子育苗技術(shù)、果樹嫁接技術(shù)、果樹的扦插和壓條、果樹的整形修剪技術(shù)、果樹的花果管理技術(shù)、果樹的缺素癥狀觀察與防治、果樹的病蟲草害防治等。虛擬仿真實踐教學的內(nèi)容與課程教學大綱要求一致，只是教學場景由現(xiàn)實轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M。

（二）虛擬仿真實踐教學平臺模塊設(shè)計

在虛擬仿真實踐教學頁面，設(shè)置果樹栽培學虛擬仿真實踐教學平臺的登錄主界面模塊和具體實踐教學模塊，登錄界面包括學生用戶和教師用戶，實踐教學模塊下設(shè)實踐項目選擇、果樹種類選擇、農(nóng)資工具選擇、具體實驗操作和結(jié)果與分析5個子菜單選項。

實踐項目根據(jù)大綱要求，決定著后面的操作流程;果樹種類主要設(shè)置當?shù)爻Ｒ姌浞N;不同的實踐項目還可以自主選擇用到的農(nóng)資工具，有鐵鍬、耙子、鐵鏟、嫁接刀、嫁接夾、遮陽網(wǎng)、塑料薄膜、水管、有機肥、各種化肥、農(nóng)藥、黃藍板、紙袋、植物生長調(diào)節(jié)劑等;具體實踐操作是教學模塊的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以采用二維圖片、三維虛擬模型或動畫等素材，按照教學大綱要求的實踐操作流程，整合成計算機語言，形成虛擬的實踐操作程序[7];最后的結(jié)果與分析，可根據(jù)學生的實踐操作，自動生成總結(jié)報告，包括實踐中出現(xiàn)的錯誤及注意事項，分析錯誤操作產(chǎn)生的結(jié)果。

（三）虛擬場景和動畫的確定及制作

實踐操作所處的場景，根據(jù)學生選擇的果樹種類進行搭配，通過鼠標或手柄可以進行四周環(huán)境的觀察，讓學生有置身于果園的感受，可以用Photoshop等軟件制作完成的二維圖。實踐操作時用到的農(nóng)資工具，應(yīng)用3DS Max等軟件設(shè)計與構(gòu)建的三維虛擬模型，并設(shè)置鼠標點擊選擇。而結(jié)果觀察與演示，則需要用Flash等軟件制作的動畫素材。部分情景，如提示、標識等，還要輔以文字、配音等補充信息，使教學內(nèi)容更豐富地呈現(xiàn)出來。

（四）實踐項目評分指標

1.果樹種類的識別

制作10種當?shù)爻Ｒ姽麡渌夭?，從樹形、枝干、葉、花、果的形態(tài)分別進行對比，識別果樹的種類，根據(jù)識別的正確率打分。果實形態(tài)差異較大的可以繼續(xù)進行品種間的識別。

2.果樹的種子育苗技術(shù)

果樹種子的形態(tài)及大小要真實，種子播前處理方法可以篩選。如果育種條件不充分、覆土過厚或種子育苗時澆水量達不到要求，結(jié)果觀察時，不能發(fā)芽或延遲發(fā)芽。而且出苗后沒有及時撤掉覆蓋物，結(jié)果觀察時，種苗長得瘦弱且變黃。根據(jù)學生操作的完整性和標準性進行評分。

3.果樹嫁接技術(shù)

在進行果樹嫁接時，可以觀察莖的解剖結(jié)構(gòu)，清晰地判斷形成層的位置，接穗與砧木嵌合時，嫁接刀沒消毒，形成層沒有對齊或?qū)R但后期管理條件不滿足等，結(jié)果觀察時，接穗枯萎嫁接失敗。根據(jù)學生操作的完整性和注意事項進行評分。

4.果樹的扦插和壓條

扦插時，插條的選擇、截取和激素處理，只要操作完整就得滿分;扦插的深度影響得分。壓條時枝條的選擇、枝條環(huán)剝的深度、高空壓條發(fā)根材料的篩選等，都有不同的評分標準。

5.果樹的整形修剪技術(shù)

不同的果樹種類，整形修剪的操作差異比較大。首先要進行果樹種類的選擇，不同的果樹都有常用的樹形和修剪方式;然后才進入修剪操作。素材制作時，果樹要有主干、側(cè)枝、上層枝、直立枝、短果枝等區(qū)別，增加學生選擇的難度，鍛煉學生應(yīng)用修剪的理論知識，根據(jù)學生修剪的枝條種類、修剪后枝條的傷口處理、工具消毒等進行評分。

6.果樹的花果管理技術(shù)

這個項目可以分幾個小實驗，包括果樹的人工輔助授粉、果樹的環(huán)割、果樹的花果期管理、植物生長調(diào)節(jié)劑的使用等，學生選擇其一進行。根據(jù)具體的實驗操作完成情況和關(guān)鍵技術(shù)的注意事項進行評分。

7.果樹的缺素癥狀觀察與防治

這個項目制作簡單，操作結(jié)果呈現(xiàn)得比較直觀，采集不同的缺素癥狀，考查學生對缺素癥狀的識別情況，用鼠標點擊營養(yǎng)元素或者具體的肥料，選擇正確癥狀消失健康生長，選擇錯誤癥狀加重甚至枯萎死亡。最后根據(jù)正確率進行評分。

8.果樹的病蟲草害防治

制作5種常見病害、3種常見蟲害和2種常見草害的素材，考查學生的識別及防治方法。根據(jù)其選擇的農(nóng)藥或除草劑種類，呈現(xiàn)加重還是消失等不同的結(jié)果，根據(jù)學生操作的完整性和準確性進行評分。

三、結(jié)語

果樹栽培學虛擬仿真實踐教學的平臺建設(shè)，除了課程教學模式的總體設(shè)計，還要進行主要的模塊構(gòu)建，要求具有豐富的果樹栽培學及相關(guān)課程的理論知識，豐富的網(wǎng)頁制作、動畫設(shè)計等技術(shù)，并創(chuàng)建各種虛擬素材[8]，讓操作者能與之形象的互動，甚至要進行數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，工作量大且跨行業(yè)進行，建設(shè)難度相對較大，需要較長時間的積累和完善。目前還沒有成熟的果樹栽培學虛擬仿真實踐教學案例，可借鑒的資源相對較少，要構(gòu)建出良好的教學效果，還需要實踐檢驗后再完善補充。但是果樹栽培學虛擬仿真實踐教學，不僅能幫助學生完成實踐項目中的操作流程，還能觀察到微觀的植物解剖結(jié)構(gòu)，了解操作原理，對于果樹栽培學的實踐教學具有十分重要的作用。虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢明顯，尤其虛實結(jié)合的實驗教學能激發(fā)學生的興趣，培養(yǎng)其實踐能力和創(chuàng)新能力[9]。隨著教育和農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展，虛擬資源的建設(shè)越來越成熟，應(yīng)用虛擬仿真實驗教學技術(shù)搭建平臺應(yīng)用于果樹栽培學的實踐教學，已成為現(xiàn)代高等教育的必然趨勢。

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◎編輯 魯翠紅

Conception of Virtual Simulation Teaching Mode on Practical Course of Fruit Tree Cultivation

Zhou Na-na，Wang Gang

Abstract：Under the traditional teaching mode，the practice teaching of fruit tree cultivation is restricted by many factors，while the virtual simulation teaching mode can avoid these problems，and has obvious teaching advantages. Combined with the teaching characteristics of fruit tree cultivation，this paper designs the construction of virtual simulation practice teaching mode of fruit tree cultivation，and expounds the production of virtual scene and animation，and the evaluation index of practical projects in detail. It combines the practical content of fruit tree cultivation with virtual simulation technology organically，which provides the development of virtual simulation teaching software for this experi-mental project for reference.

Key words：fruit tree cultivation;practice course;virtual simulation teaching mode