实践创新能力导向下设施园艺工程技术课程教学案例库建设的思考

张毅，石玉，李捷，赵海亮，侯雷平

（山西农业大学 园艺学院，山西太谷 030801）

1 实践创新能力培养与案例教学

1.1 实践创新能力培养的路径

2020 年9 月，教育部、国家发展改革委、财政部印发《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》，明确提出强化产教融合育人机制，加强专业学位研究生实践创新能力培养[1]。传统教学模式偏重于理论讲授，忽视实践操作，学生多处于被动学习状态，不利于其创新实践能力的培养[2]。因此，首先要强化应用导向，构建“理实一体”“教、学、做结合”的课程体系，促进学生创新精神和实践能力的形成。同时，以提高学生综合素质为目标，加强校内外实践基地建设，深度推进产教融合、校企合作，营造积极向上的实践创新氛围，使学生把所学的专业理论知识转化为实践能力。

1.2 案例教学法的内涵

案例教学法是一种以教学案例为基础的启发式教学方法[3]。在教学过程中，在授课教师指导下，学生应具备课程基础知识，依据教学目标和授课内容在教学过程中引入典型案例，引导学生开展研究，在特定的情境中对案例进行综合分析，分析的重点在于真实事件和情境的分析、思辨[4]，最终目的在于提升学生运用理论知识分析和解决实际问题的能力，同时培养学生沟通能力和团队协作精神。案例教学法通过课堂上组织学生参与思考和讨论，引导学生将理论和现实案例结合[5]。

1.3 案例教学法在学生实践创新能力培养中的作用

一是教师创设案例，激发学生创新热情。教师通过案例将真实发生的事情呈现在课堂上，让学生可以融入情景、通过自己的研究和探索提出解决问题的方法。二是通过学生自主探索，培育其创新思维。案例教学法就是教师在课上给出案例，学生先自己阅读案例，然后通过小组讨论和独立思考对案例进行剖析和探索；教师对学生提出的问题和解决办法进行总结和点评，该过程强调师生良性互动[6]。三是学生通过交流讨论，能够提高思辨能力。在思考和分析问题的过程中，学生的独立思考和交流合作都很重要，通过交流讨论，可以让学生从多个角度分析和思考问题，提升学生的逻辑推导和辨别分析能力。四是有利于教师了解和把握每位学生的学习情况，同样也有助于学生在不断思考的过程中对知识进行梳理和消化，为培养学生的实践创新能力打下坚实基础。

2 设施园艺工程技术课程开展案例教学的必要性

农业工程与信息技术专业主要为农业设施化、农业信息化、农业机械化等方面的技术研究、开发、应用、推广等企事业单位和管理部门培养应用型、交叉型、复合型高素质人才[7-8]。设施园艺工程技术是农业工程与信息技术专业设施农业方向的核心课程，也是新农科建设背景下开设的一门多学科交叉的现代农业应用性课程，共32 课时。课程基于案例式、项目式等教学方法，讲授和实践不同结构设施建造施工、设施环境调控以及智慧农业技术在设施园艺中的应用等内容，旨在培养研究生设施园艺工程技术方面的创新和实践能力，更好地适应乡村振兴和设施农业高质量发展的需要。在课程教学过程中，与理论知识相关联的实践实训案例是培养学生创新思维和动手能力的重要载体，对于农业工程与信息技术专业设施农业技术方向研究生的专业素质和职业能力培养具有重要价值。

设施农业作为最可靠的避灾减灾、高产高效的农业生产模式，是弥补耕地、淡水、热量等农业资源短缺的有力措施，是转变农业发展方式、实现农民持续增收的有效途径，也是保障食物安全、赋能乡村振兴的重要抓手[9-10]。改革开放以来，我国以设施园艺为主体的设施农业发展迅速。尽管我国设立了设施农业科学与工程本科专业，也设立了设施园艺学硕士和博士点学科，但目前人才培养规模仍然不大[11]，尤其是高层次复合应用型人才培养不能满足设施农业高质量发展的需求。近年来，农业工程与信息技术专业设施农业方向研究生数量稳中有升，加强专业核心课程改革与建设、提升教学效果势在必行。

3 设施园艺工程技术课程案例库建设概况

设施园艺工程技术课程教学案例库建设在我国尚处于起步阶段，可供参考和借鉴的优秀案例较少。同时，设施园艺工程技术课程案例教学的实施还存在一些问题：一是案例选取无规则。虽然教师在授课过程中结合自己的科研和实践经验采用了案例教学法，但对整个课程体系来讲，案例教学法不完备不系统，存在明显的吸引力不足问题。无规则的零散案例不利于学生在时间紧张的课程学习中快速总结规律和掌握应用技巧[12]，也不利于学生对案例进行类比分析、总结经验。二是共享性较差。典型的设施园艺工程案例多依赖教师讲授，导致案例的可使用率低，影响范围较小，这与实践教学资源开放共享的发展改革趋势相悖[13]。三是展示形式落后。既有的案例库建设滞后于设施园艺工程技术的发展，亟须采用各种更新、更高效的方式建设新技术背景下的案例库，如物联网、云平台、大数据等现代信息技术在设施园艺生产中的应用等。

尽管设施园艺工程技术课程案例教学起步较晚，但设施园艺工程技术方面的研究则较为全面系统。在发达国家，设施园艺产业发展高度依赖多种新技术的深度融合，涵盖了新设施结构、新覆盖材料、新能源利用、物联网等设施园艺工程与信息技术，驱动产业向工厂化、数字化、智能化发展，育苗、定植、栽培、灌溉施肥、病虫害防治以及产品的收获、分装等过程已基本实现智能化管理，节约了大量劳动力[14]。我国在设施光热环境模拟分析、太阳能利用、设施环境综合调控技术与生产管理配套装备等方面成果丰富，研制了一批多功能耕作机械，提高了生产效率；开发出针对我国不同区域及不同设施类型的新材料、新装备和新设施，提升了设施园艺的自动化水平；开发出系列化环境控制系统，实现了对园艺设施环境因子的精准、高效和智能控制[11]。这些设施园艺工程技术不论是理论研究还是生产实践均已相对成熟，并不断创新发展，革新速度相对较快，为设施园艺工程技术课程教学案例库的构建奠定了良好的基础。

4 设施园艺工程技术课程案例库建设实践

4.1 建设目标

通过设施园艺工程技术课程教学案例库建设以学生为中心，将理论与实践紧密结合，培养学生发现、分析、解决问题的能力。同时，将设施园艺工程实际案例系统化、规则化分类整理并集成的案例库建成后，有助于充分发挥案例教学的优势，提高教师的教学效率与教学质量，增强学生的专业素质与职业素养，为设施农业方向的技术研发、应用、推广和管理等用人单位培养复合应用型高素质人才。

4.2 建设内容

设施园艺工程技术课程主要包括园艺设施设计建造、环境调控与智慧管理等方面的内容，如表1 所示。在教学过程中，导入家国情怀（实现设施农业强国梦）、温室节能（墙体蓄热保温设计）、工匠精神（环境精准调控）等思政元素，构建师生双向积极互动的思政教学模式。其中，第一章“绪论”，主要讲授国内外设施园艺工程技术的研究现状与热点领域；第二章“园艺设施建造施工案例”，主要讲授常见园艺设施的种类与结构组成，以及宜机化塑料拱棚、模块化日光温室、装配式连栋玻璃温室与新型结构园艺设施的建造施工案例；第三章“园艺设施环境调控技术案例”，主要讲授园艺设施的保温、加温、降温、补光、CO2施肥、水肥一体化、土壤连作障碍修复等环境调控技术案例；第四章“智慧农业技术在设施园艺中的应用案例”，主要讲授设施园艺常用传感器的种类与特性、设施环境综合控制系统、基于物联网大数据和作物生长模型的数字化管理（例如EC、pH 值在线分析和设施作物病虫害智能识别）等方面的应用案例。

表1 课程教学内容安排

4.3 实施思路

（1）明确教学案例库建设原则。首先，案例内容要与时俱进。目前，设施园艺工程技术课程已有一些案例，但这些案例大多比较经典，与前沿研究有一定差距，因此需要选择一些物联网、大数据应用等方面的案例对案例库进行更新和补充。其次，案例要尽可能选取身边的真人真事。真实案例的背景信息能够让学生有充分的代入感，让学生切实感受到是在解决实际问题[15]。

（2）教师组织案例总结。开展案例教学的基本前提是编写优秀的教学案例。案例建设要根据教学大纲、知识点特征等从科研和工程实践中进行选取[16]，针对教学重点和难点进行设计，合适的案例作为教学素材能增强教学内容的直观性以及教学方法的互动性和启发性；案例设计融入课程思政元素，达到课程讲授的知识要求和综合素养培养的目标。首先案例库建设要包括以下内容：设施园艺学科前沿介绍，与课程相关的技术介绍，以及具体的工程和科研案例实施。其次在教学过程中，将基本原理和概念的讲述结合具体案例，通过讨论、报告等方式，增强学生学习兴趣，加深学生对知识点的理解；通过对具体案例的发散性、多角度讨论，提高学生工程技术能力，培养学生精益求精、爱岗敬业的工匠精神。同时，将设施园艺工程技术知识传授与爱国主义教育有机结合，培养学生爱国敬业精神，最终达到课程知识目标和思政目标的教学要求。

（3）案例挖掘选择。教学案例库的构成有两部分：即团队自行开发的教学案例和中国专业学位教学案例中心推广的案例。教学案例应具有真实性、典型性、创新性、系统性和前沿性等特点。在设施园艺工程技术课程教学案例库建设时，对每个案例均需进行深入分析挖掘，选择的案例都是有理论与实践基础的案例，并将相关研究成果融入案例中，让每个案例都有独特的意义和价值。

5 结语

随着知识更新和科技创新步伐的加快，设施园艺工程技术课程的教学内容与教学方式发生了巨大变化，因此，案例库建设也应该与时俱进。在案例库建设过程中，可充分利用数字媒体技术与虚拟现实技术，这样既可以节省实践教学成本，还可以实现传统教学无法达到的效果。要牢固树立实践创新导向，结合农业工程与信息技术专业研究生培养方案的要求，持续完善设施园艺工程技术课程教学案例库，培养更多的知农爱农新型人才。