林火管理学信息化教学改革研究

邓继峰 孙守慧 李慧 白雪娇

摘要：森林火灾是危害森林资源的重要灾害因子，在林学和森林保护等专业中开设林火管理学课程十分必要。回溯林火管理学发展历程及特点，针对传统教学中存在的问题，提出基于现代高新科学技术的林火管理学信息化教学改革措施，以期为林火管理学课程教学质量的提高提供有效的方法。

关键词：林火管理学;信息化;教学改革;措施

中图分类号： S762.3    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2020）01-0078-03

全球气候变化加剧导致森林火灾频繁发生，林火严重威胁着我国匮乏的森林资源，同时也危害着人们的生命财产安全。大力加强林火管理学教育宣传，是生态文明建设的重中之重。

1 林火管理学教育发展历程

我国林火管理学教育始于1949年新中国成立，依托林学和森林保护等专业进行传播，以宣传和教育群众为主，但未在高等院校中进行独立开设。20世纪60年代，森林防火专业逐步发展起来，成为集干扰生态学、景观生态学、森林水文学和气象学等学科的综合性新兴专业。林火管理学作为该专业核心主干课程，讲授内容包括林火基本原理、林火预防预报、林火扑救、生物工程防火、森林火灾调查与评估等相关知识。林火管理学课程教育以1987年黑龙江省大兴安岭特大森林火灾为转折点得到了极大的发展，东北林业大学、原中南林学院和西南林学院相继开设了此类专业，形成了从研究生教育到中专及各种职业培训的层次格局。进入21世纪，社会需求的改变对林火管理专业人员的理论知识掌握、专业技能提升和创新思维培养提出了更高要求，加上受到就业、效益和专业设置调整等因素影响，林火管理学课程及此类专业相继被取消，使得林火管理学教育受到了冲击。目前仅有南京森林公安高等专科学校、东北林业大学（硕士和博士）、中国林业科学研究院（博士）、西南林业大学（硕士）有招生，但是均偏重于森林保护专业下设的林火生态研究方向，我国林火管理教育体系并不完整。鉴于林火管理学起步晚、理论基础弱、人才紧缺，实践技术和管理手段落后等因素，研究如何整合教育资源、改革现有教学模式具有现实性和紧迫性意义。

当前，5G时代的到来、虚拟现实技术的成熟和人工智能的孕育而生，为信息化教学的改革提供了可能。通过整合多元化的信息和资源，从传统平面化单向灌输式学习转向为新兴立体化全员参与式教学，创造更为个性化学习体验，可为培养专业综合技能较强的林火管理优秀人才、全面提升我国林业产业发展提供支持。

2 传统课程教学中存在的问题

一是目前我國林火管理学课程教材仍多采用中国林业出版社2005年出版的《林火生态与管理》，其所涉及的国内外参考文献大多为2000年以前的，而全球及区域气候变化下林火生态相关理论和技术发展较快，现有教材内容陈旧，科学发展前沿知识融入授课内容比例较小。二是传统教学过程采用灌输式教学方式，加上学时的限制，授课内容单调、信息量少，学生对林火生态学基本概念和涉及林学其他学科的相关理论知识难以理解。三是传统教学中缺少实践教学部分，学生参与积极性较低，对灭火工具使用和抽象化灭火战术的理解仅停留在纸面上，知识体系构建不完整，学习体验较差，影响创新型人才能力的培养和提升。

3 信息化教学改革措施

区别于传统课程教学中学生被动接受知识，信息化教学可以利用多媒体载体和大数据技术为学生提供更为多元优质的学习资源，重新定位教师角色和合理转化师生角色。近年来，林火管理学研究领域的新概念、方法和理论取得较大突破，学生需要借助信息化教学方式来丰富自己的学习方案。

3.1 5G时代线下线上融合教学模式

移动通讯技术依托超高频率通讯，数据传输速度能达到10 GBits，具有众多优点。目前，第五代移动通讯技术即5G数据传输速度有望达到4G技术的百倍，并广泛用于互联网教育、虚拟现实VR、增强现实AR和人工智能等方面，发展前景良好，预计到2020年5G设备数量将在我国普遍。5G带来的信息传输革命拥有高质量视频传输和资源互通的特性，为线上教育的发展提供了有利的载体支持，并打破了地域和时间的限制。对于教育工作者而言，降低了成本;对于学生而言，随时随地进行学习，充分利用了碎片化的时间，提高了学习体验。在传统的教学模式下，线下教育最大的优势在于老师和学生面对面直接看到彼此，互动感强，可以做出实时反应，但受制于课程时长，存在无法对讲过的知识点进行回溯和对每名学生的疑问一一回答等问题，而线上教育则可以解决这些问题。线上线下融合教学模式可以实现学生线上主动学习（捕捉用户行为轨迹），教师线下重点答疑（捕捉行为布局）。

云端课程随着5G网络的营建变得愈加丰富，智慧树在线教育运营服务平台网站完美支持在线跨校授课、学分认证、在线互动教育学堂等，网络教学负责给学生指导并答疑，教师则将更多的时间和精力用于因材施教。东北林业大学林学院森林防火专业团队开设的林火生态与管理课程，包含教学团队介绍、课程设计、在线教程、互动问答等内容，实现了在线选课、跨校修学分、信息化流通及新知识补充等功能。例如林火与环境线上课程的教学过程为：课前学生根据教学计划提前访问课程网站，完成林火与环境内容的在线视频学习;课中教师总结发布该章在线学习情况5 min，针对学生普遍存在的问题答疑10 min，针对林火与环境问题教师随机提问5 min，通过案例引导学生理解林火与环境的关系并通过问题互动60 min，最后总结10 min;课后教师上传视频，在论坛发布总结材料，并根据学生要求进行线下面对面难点及重点答疑，完成线上教育和线下教育的相互融合。

3.2 虚拟现实技术沉浸式教学模式

基于VR虚拟和AR增强现实技术，探索一种更高级的教学途径，突破线下场所的限制。该模式通过沉浸式虚拟技术丰富教学情境的呈现效果，加强交互感知，增强学生的主动探索和学习积极性。学生既是知识的获取者，也是知识的传播者，而教师作为引路人，与学生共建知识体系，为创新型创业型人才的培养提供新的思路。在林火管理学课程教学中，采用虚拟现实技术可以通过计算机创建和模拟一种三维交互的虚拟环境，再现森林火灾现场，学生可从时空尺度上了解火对动植物的影响和动植物对火的适应等。同时，学生在虚拟环境中可调动视觉、听觉和触觉去感受，更有利于激发想象力和创造性。例如：模拟2013年美国亚利桑那州森林大火“格拉尼特山高手”消防队的英勇事迹，让学生“亲临”火灾现场，“切身感受”消防队员面临林火时所采取的灭火战术，加深印象，从而运用于实践技能的学习中。

3.3 人工智能个性化学习模式

信息化时代下，以深度学习为特征的人工智能填补了學习和教学中的需求缺口，可以提高效率，拓宽线上教育道路，解放教师。“5G+人工智能”未来有可能在线上实现个性化教学，可以分析每一个知识点有多少人感到困惑，然后通知教师对学生制定学习计划。例如：“火因子对生物个体至景观等各层次影响”的相关知识点各自独立又相互交叉，并不是全体学生都能对所有知识点全面掌握，可以结合人工智能和教师的优势，利用人工智能为学生提供学习、测试、反馈，发现知识缺口，完善学生的知识系统，达到最佳的个性化学习结果。

4 结语

信息化教学未来的发展，将在5G高速通信方式下出现越来越多的多媒体形式，线上与线下教学模式融合也将成为趋势。林火管理学课程在信息化教学改革的发展趋势下，对教学内容、模式和实践等环节进行不断探索和创新，积累经验，以培养具有较高综合素质的森林消防人才为主旨，孕育课堂新样态，磨练高质量师资，引领学生走向未来。

参考文献

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Abstract： Forest fire is an important disaster factor that endangers forest resources. It is necessary to set up forest fire management courses in forestry and forest protection. This paper reviewed the historical development process and characteristics of forest fire management， put forward the informatization teaching reform measures of forest fire management based on modern high and new science and technology according to the problems existing in traditional teaching， in order to provide effective methods for the improvement of teaching quality of forest fire management courses.

Key words： forest fire management; informatization; teaching reform; measure