王 園，劉 娜，齊景偉

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) a.動物科學(xué)學(xué)院；b.智慧畜牧自治區(qū)高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興信息技術(shù)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)智能化、集約化、高效化和個性化發(fā)展已成為必然。農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化的加速發(fā)展，對涉農(nóng)專業(yè)人才的知識、技能與能力提出了新的要求，需要農(nóng)林高等教育做出相應(yīng)的回應(yīng)。2019年教育部通過安吉共識、北大倉行動和北京指南“三部曲”，發(fā)起了新農(nóng)科建設(shè)號召。新農(nóng)科建設(shè)既是滿足全球變化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需要，也是滿足新時代涉農(nóng)專業(yè)人才培養(yǎng)的需要?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展也帶來了“教”與“學(xué)”方式的系統(tǒng)性變革［1］。2021年7月，教育部等六部門印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》指出，促進(jìn)線上線下教育融合發(fā)展，推動教育數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新，支撐教育高質(zhì)量發(fā)展［2］。“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的不斷深化，促使農(nóng)林高校相關(guān)教學(xué)模式進(jìn)一步改革提升。動物科學(xué)專業(yè)作為農(nóng)林高校的主要專業(yè)之一，重要任務(wù)為培養(yǎng)于產(chǎn)業(yè)、于行業(yè)、于社會有用的畜牧人才?！柏i生產(chǎn)學(xué)”是動物科學(xué)專業(yè)的核心必修課［3］，實(shí)踐性、操作性強(qiáng)，僅靠傳統(tǒng)的授課方法已不能滿足新型農(nóng)業(yè)科技人才的培養(yǎng)要求。因此，根據(jù)新農(nóng)科復(fù)合應(yīng)用型畜牧人才的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，以“豬生產(chǎn)學(xué)”課程為建設(shè)嘗試點(diǎn)，構(gòu)建四維創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式，探討了四維創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)改革的實(shí)踐效果，以期為農(nóng)林高等教育其他課程群的數(shù)字化教學(xué)改革提供一定參考。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀和不足

（一）教學(xué)資源落后

目前，農(nóng)林高校“豬生產(chǎn)學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容體系滯后于產(chǎn)業(yè)實(shí)際，教材內(nèi)容陳舊、更新慢，最先進(jìn)的知識、技術(shù)、工藝未體現(xiàn)在課程內(nèi)容體系中，與現(xiàn)代應(yīng)用對接不足。課程教學(xué)資源以多媒體為主，如PPT、錄音錄像、視頻等。教學(xué)設(shè)施落后，師資力量不足，缺乏AI、AR/VR教學(xué)設(shè)備和懂AI教學(xué)的教師。教學(xué)資源的整合、利用和共享均有待于進(jìn)一步提高。

（二）教學(xué)模式單一

“豬生產(chǎn)學(xué)”課程受傳統(tǒng)的教學(xué)模式影響，教學(xué)方法缺少創(chuàng)新。課堂教學(xué)以單向的知識傳遞為主，教師照本宣科、學(xué)生被動接收，缺乏個性化的教與學(xué)的環(huán)境，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生參與度不高，探索交流少，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果。盡管已經(jīng)開展了線上線下混合式課程改革［3-4］，突破了物理空間的限制，雖有提高課堂互動和學(xué)習(xí)效率的特點(diǎn)［5］，但也凸顯出了一些弊端和局限，如缺乏統(tǒng)一的平臺支撐，教與學(xué)過程的監(jiān)管不統(tǒng)一，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力差，存在“表面參與”的現(xiàn)象。

（三）實(shí)踐教學(xué)薄弱

“豬生產(chǎn)學(xué)”課程的開設(shè)除了要求學(xué)生掌握豬生產(chǎn)的基礎(chǔ)理論和基本技能外，還要求學(xué)生能夠利用所學(xué)知識解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題，為將來成為現(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)與管理工作的高素質(zhì)人才奠定基礎(chǔ)。學(xué)生的實(shí)踐動手能力是培養(yǎng)新農(nóng)科復(fù)合應(yīng)用型畜牧人才的重要抓手［6］。但是大部分農(nóng)林高?！柏i生產(chǎn)學(xué)”課程的實(shí)踐教學(xué)建設(shè)相對落后。雖然與企業(yè)簽訂了校企合作協(xié)議，創(chuàng)建了實(shí)踐教學(xué)基地，但實(shí)踐教學(xué)基地遠(yuǎn)、生物安全防控嚴(yán)，學(xué)生無法參觀和了解現(xiàn)代化的養(yǎng)豬場，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，存在重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象，教師實(shí)踐教學(xué)能力及教育教學(xué)資源難以保證實(shí)踐教學(xué)的效果。

二、課程四維創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式構(gòu)建

課堂是人才培養(yǎng)的主渠道，課堂教學(xué)模式基本決定了人才培養(yǎng)模式。借助內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)云畜牧創(chuàng)新平臺，突出“豬生產(chǎn)學(xué)”課程實(shí)踐性、操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合新農(nóng)科人才培養(yǎng)目標(biāo)，通過教學(xué)方法和教學(xué)模式的創(chuàng)新與優(yōu)化，不斷提升課程教學(xué)水平。以“課堂傳授+實(shí)景觀摩+虛擬操作+模擬復(fù)盤”的理念，融合多媒體、實(shí)景、虛擬仿真、智慧養(yǎng)殖管理系統(tǒng)數(shù)字教學(xué)資源，構(gòu)建多元立體、縱橫連貫的四維創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式（見圖1），實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合［7］。第一維度是課堂多媒體教學(xué)，緊扣飼養(yǎng)管理過程的各個環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實(shí)踐；第二維度是實(shí)景觀摩教學(xué)，將養(yǎng)豬場實(shí)景搬到課堂，加深學(xué)生對知識的理解；第三維度是虛擬仿真操作教學(xué)，模擬演練鍛煉實(shí)操技能，完成知識向能力的轉(zhuǎn)換；第四維度是智慧養(yǎng)殖模擬教學(xué)，將所學(xué)知識應(yīng)用到養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)踐中，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

圖1 “豬生產(chǎn)學(xué)”四維創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式

（一）第一維度：課堂多媒體教學(xué)

當(dāng)前，農(nóng)林高校90%以上課堂教學(xué)運(yùn)用多媒體［8］。本課程課堂教學(xué)同樣采用多媒體課件，插入動畫，補(bǔ)充視頻、慕課和微課，使課堂教學(xué)更為生動，有助于學(xué)生理解專業(yè)知識點(diǎn)，無形中達(dá)到優(yōu)化教學(xué)效果的目的。同時，本著理論與實(shí)踐相結(jié)合的理念，本課程多媒體課件突破傳統(tǒng)教學(xué)中的固有理論章節(jié)設(shè)置，按照現(xiàn)代養(yǎng)豬企業(yè)業(yè)務(wù)流程形成完整的知識體系架構(gòu)，以學(xué)生為主體，強(qiáng)化工藝流程和飼養(yǎng)技術(shù)，拓展最新知識、學(xué)科動態(tài)，拓寬視野，增加課程知識的新穎性和實(shí)用性，確保教學(xué)緊跟行業(yè)發(fā)展的新動態(tài)，并促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（二）第二維度：實(shí)景觀摩教學(xué)

本課程依托內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、依托云畜牧創(chuàng)新平臺，利用智能物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，與正大集團(tuán)（內(nèi)蒙古區(qū)）現(xiàn)代化養(yǎng)豬場對接，已建成包括場景實(shí)景、環(huán)境實(shí)景、過程實(shí)景和個體體征實(shí)景的實(shí)景教學(xué)資源。該實(shí)景教學(xué)資源包含生豬全生產(chǎn)周期數(shù)據(jù)，滿足“豬生產(chǎn)學(xué)”實(shí)景教學(xué)需求。學(xué)生課前可隨時隨地進(jìn)入到現(xiàn)代化、規(guī)模化的生豬養(yǎng)殖實(shí)景中，按照教師布置的任務(wù)，自主觀摩養(yǎng)殖過程，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，了解知識結(jié)構(gòu)、掌握課程內(nèi)容，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在課堂教學(xué)過程中，教師根據(jù)教學(xué)設(shè)計將養(yǎng)殖實(shí)景展示在課堂上，使枯燥的理論知識變得直觀、生動，加深了學(xué)生對知識的理解，解決了“豬生產(chǎn)學(xué)”教學(xué)過程中存在的教材知識更新慢、與生產(chǎn)實(shí)際不符合等問題［9］。

（三）第三維度：虛擬仿真操作教學(xué)

本課程依托云畜牧創(chuàng)新平臺，將虛擬仿真教學(xué)融入教學(xué)過程，創(chuàng)建豬3D仿真模型，以及養(yǎng)豬生產(chǎn)全流程、豬場生物安全、豬瘟檢測、生豬屠宰檢疫虛擬仿真資源，還原真實(shí)養(yǎng)殖場景，為學(xué)生營造沉浸式的“三維立體”教學(xué)環(huán)境，采用完成任務(wù)的方式引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。例如，教師在講解豬的品種時，可利用線上虛擬教室向?qū)W生演示不同品種豬的3D虛擬仿真模型，學(xué)生能從不同角度進(jìn)行觀察，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，養(yǎng)豬生產(chǎn)全流程、豬場生物安全、豬瘟檢測、生豬屠宰檢疫虛擬仿真資源支持VR瀏覽器和VR小組協(xié)同交互模式。學(xué)生可在課后登錄瀏覽器進(jìn)行課程所學(xué)養(yǎng)豬生產(chǎn)全流程專業(yè)技術(shù)的虛擬仿真模擬操作演練，也可在線上以小組的方式進(jìn)行虛擬仿真模擬演練，角色分工，團(tuán)隊(duì)合作，交流討論，以提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力，解決了“豬生產(chǎn)學(xué)”課程實(shí)踐基地遠(yuǎn)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱的問題。

（四）第四維度：智慧養(yǎng)殖模擬教學(xué)

要想使學(xué)生真正掌握這門專業(yè)性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程，就要力爭提高學(xué)生對所學(xué)知識的運(yùn)用能力，這樣才能達(dá)到深化記憶的目的。智慧養(yǎng)殖模擬教學(xué)的主要路徑是利用云畜牧創(chuàng)新平臺智慧養(yǎng)豬管理系統(tǒng)，將種公豬站、繁殖母豬場、育肥豬場的各環(huán)節(jié)、各工種的任務(wù)工單接入教學(xué)過程，模擬現(xiàn)代化、規(guī)?；纳i養(yǎng)殖過程，獲得生豬養(yǎng)殖生產(chǎn)效率及效益數(shù)據(jù)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，拓展學(xué)生豬場管理經(jīng)營及決策能力，讓學(xué)生將課程中所有的知識真正地應(yīng)用到養(yǎng)豬生產(chǎn)實(shí)踐，解決了教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的問題，鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。智慧養(yǎng)殖模擬教學(xué)支持多師異地協(xié)同教學(xué)，即高校教師、企業(yè)導(dǎo)師、學(xué)生同時進(jìn)入線上虛擬教室進(jìn)行授課，教師分配任務(wù)工單，學(xué)生接單完成任務(wù)。期間，師生可隨時互動交流討論，教師及時回答學(xué)生的疑問，指導(dǎo)學(xué)生順利完成課程的學(xué)習(xí)。這樣情境化的教學(xué)方式帶來的臨場體驗(yàn)感強(qiáng)，能夠促進(jìn)學(xué)生在認(rèn)知層面和實(shí)踐層面的深度參與，讓學(xué)生領(lǐng)悟工作崗位的職業(yè)要求；多位教師的現(xiàn)場點(diǎn)評，可引發(fā)學(xué)生的深度思考，切實(shí)強(qiáng)化學(xué)生對知識的掌握及運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力，更好地推進(jìn)了新農(nóng)科應(yīng)用型畜牧人才培養(yǎng)的實(shí)施。

三、課程四維創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式

（一）課前預(yù)習(xí)

教師線上布置問題，學(xué)生進(jìn)入“豬生產(chǎn)學(xué)”實(shí)景教學(xué)資源，觀摩現(xiàn)代化養(yǎng)豬場，了解豬舍分布情況、養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖過程，預(yù)習(xí)相關(guān)課程內(nèi)容，分組準(zhǔn)備解答問題的相關(guān)素材，提交答案，教師課前查閱學(xué)生解答情況并做記錄。

（二）課堂實(shí)施

教師根據(jù)授課內(nèi)容及學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況，采用“多媒體+實(shí)景+虛擬仿真+智慧養(yǎng)殖”的四維創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式進(jìn)行授課，將現(xiàn)代養(yǎng)豬知識體系全方位地展現(xiàn)在課堂教學(xué)中，實(shí)景觀摩與虛擬仿真操作結(jié)合，可以促進(jìn)學(xué)生理論知識的接受和實(shí)踐技能的提高，智慧養(yǎng)殖模擬教學(xué)聯(lián)合企業(yè)導(dǎo)師異地協(xié)同教學(xué)，將專業(yè)課程知識融合和應(yīng)用到豬場養(yǎng)殖實(shí)踐中，提升學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力，培養(yǎng)真正符合產(chǎn)業(yè)和行業(yè)需求的應(yīng)用型人才。

（三）課后復(fù)習(xí)

學(xué)生課后應(yīng)用養(yǎng)豬生產(chǎn)全流程、豬場生物安全等虛擬仿真資源和智慧養(yǎng)豬管理系統(tǒng)進(jìn)行知識鞏固和技能鍛煉，自主復(fù)習(xí)課程內(nèi)容并模擬演練，在完成作業(yè)的同時也實(shí)現(xiàn)了知識向能力的轉(zhuǎn)換。學(xué)生在模擬演練過程中與教師互動并反饋課程資源建設(shè)的建議，有助于細(xì)化和豐富教學(xué)資源庫建設(shè)素材。

（四）實(shí)踐效果

學(xué)生對“豬生產(chǎn)學(xué)”四維創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式的總體評價較高，虛實(shí)結(jié)合、產(chǎn)教融合，讓學(xué)生積極主動地參與到學(xué)習(xí)過程中，提高了教學(xué)效果，并希望可以推廣到其他課程群。實(shí)景教學(xué)讓學(xué)生走進(jìn)現(xiàn)代化的養(yǎng)豬場，構(gòu)建知識框架，掌握知識內(nèi)容；虛擬仿真教學(xué)深化了學(xué)生對知識、技能的理解，模擬演練的方式提高了學(xué)生的實(shí)踐技能，智慧養(yǎng)殖教學(xué)提升了學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用能力，彌補(bǔ)了原有課程教學(xué)資源落后、教學(xué)模式單一、實(shí)踐教學(xué)薄弱的不足。

結(jié)語

新農(nóng)科應(yīng)用型畜牧人才的培養(yǎng)任重道遠(yuǎn)，運(yùn)用信息技術(shù)探索農(nóng)林高校教育教學(xué)改革，有助于學(xué)生知識、能力、素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展。本文依托內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)云畜牧創(chuàng)新平臺，以“課堂傳授+實(shí)景觀摩+虛擬操作+模擬復(fù)盤”的理念，豐富實(shí)景、虛擬仿真及智慧養(yǎng)殖教學(xué)資源，構(gòu)建“豬生產(chǎn)學(xué)”四維創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，深化知識體系，提高學(xué)生的實(shí)踐技能和綜合能力，有助于提升教學(xué)效果。該數(shù)字化教學(xué)模式可以延伸應(yīng)用到農(nóng)林高校其他相關(guān)課程群，有助于進(jìn)一步完善新農(nóng)科應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，提高人才培養(yǎng)成效，助力鄉(xiāng)村振興。