智慧农业背景下花卉栽培学课程教学改革探索

林争春 袁 媛 陈青青

（福建农林大学园艺学院，福建福州 350002）

为推进农业农村大数据建设应用，加快农业生产数字化改造，智慧农业已成为一种新兴的现代农业生产方式。智慧农业是运用信息技术，如“互联网+”“物联网+”、云计算、5G、大数据和人工智能等技术，对农业生产、经营、管理和服务等各个环节进行智能化控制，从而实现农业生产的优质、高效、安全和可控[1]。

园艺是园地栽培的简称，涵盖蔬菜、果树、花卉、食用菌和观赏树木等的栽培和繁育，是农业生产的重要组成部分[2]。传统的园艺生产经营正朝着集约化、规模化、优质化和机械化的方向发展，更加科学合理的创新型生产管理技术将成为主导。在智慧农业背景下，现代园艺迎来重要契机，发展智慧园艺是提高园艺生产效率与产品品质的重要举措[3]。部分高校和科研院所已着手研究智慧农业，新型科技创新型企业也纷纷投资智慧园艺行业，但智慧园艺的发展（包括园艺生产与经营数据的收集、整理、分析和应用等）尚处于发展阶段，人才队伍建设仍有较大提升空间，传统的专业人才培养模式已经难以完全满足社会对复合应用型园艺人才的需求[4]。对此，高等农林院校的园艺学科亟须进行结构性调整，培养具备现代生物技术、信息技术与园艺深度融合的专业人才，以“智慧”赋能，开启园艺全产业链“金钥匙”。

花卉栽培学是园艺专业的必修课，主要内容包括花卉的分类、花卉生长发育规律及其对环境条件的要求、花卉的繁殖和栽培技术等，具有较强的实践性和应用性，也是直接参与花卉生产的一门课程[5]。随着智慧农业时代的到来，花卉产业的发展壮大，对园艺专业本科人才培养提出了更高的要求，因此，如何将这门课程的教学内容在原有体系的基础上与智慧元素进行有机连接，构建更为科学合理的教学体系，是值得思考与研究的问题。鉴于此，本文以花卉栽培学为例，在分析其开展课程教学改革必要性的基础上，从智慧园艺的角度提出改革的主要措施，尝试从人才培养模式、课程内容、教学方法以及课程考核与评价等方面进行升级，为相关课程改革提供新思路。

1 课程教学改革必要性

智慧农业的兴起源于现代信息技术与农业生产的深度融合，然而，现行的花卉栽培学课程教学体系比较偏重单一门类专业人才的培养[6]。而基于智慧农业视角的教学则需要授课教师对学科教学内容与方式加以创新，将智慧农业核心技术（如感知、传感器、无线网络、人工智能和云计算等技术）与花卉学理论知识有机融合，并潜移默化地贯穿到各个章节中。因此，专业教师需要不断丰富和完善自身的知识储备和教学体系，以便更好地完成教学任务，并达到精准培养卓越复合型园艺人才的目标，激发学生学习的积极性。此外，以往花卉栽培学课程对学生的评价主要通过期末成绩卷面分数展开[7]，实践中，以智慧农业为背景的花卉栽培学课程超越了专业学科的范畴，覆盖多个相关领域，其需要考核的内容不仅包括专业理论知识，还包括交叉学科的实践技能，强调评价内容的多元化和方法的多样化。花卉产业对专业人才素质要求不断提高，将传统的花卉栽培学课程与智慧元素相结合尤为重要。

2 实施路径

2.1 打造人才培养新模式

在智慧园艺起步阶段，具备数据分析能力和园艺专业背景的复合型人才，是推动智慧园艺快速发展进程中不可或缺的中坚力量[8]。目前，智慧农业在花卉产业的应用包括花卉温室大棚控制系统（水、肥、光和温等）、花卉病虫害监测分析系统、气象农情监测系统、鲜花加工及冷链物流管理系统和花卉互联网综合销售服务平台等。这要求从业人员熟练掌握花卉栽植技术，具备对异常花卉植株信息进行鉴别和对生产数据与设备软件进行数据分析的能力，并能利用各种数据类型识别花卉植株之间的相关性和差异性，制定科学合理的种植实施方案，以智慧农业助力花卉产业升级。因此，需要教师充分认识到花卉产业现代化发展的特点、现状和趋势，调整学生的知识、能力和素质结构，增强学生的创新思维和创新能力，摆脱过于注重专业需求和知识传授的束缚，实现人才培养模式从知识型或知识能力型向知识能力素质型转型。对传统花卉栽培学课程进行改革，突出特色花卉教育与科研，注重实践教学，培养兼具现代生物技术、信息技术和现代企业经营管理知识和技能的“智慧农场主”“智慧企业主”式复合应用型人才。

2.2 构建跨学科模块化课程

基于园艺作物智慧生产型人才培养目标，结合智慧农业课程和园艺专业自身特点与发展需求，将传统花卉栽培学课程与智慧元素按照一定比例设置。教学内容要求重新进行调整，凝练整合传统课程中有关花卉栽培、育种、采后加工、产业链运营与管理等方面的内容，并引入信息技术和现代生物技术学科的相关知识。例如，为满足花卉智慧生产的需求，引入智慧元素相关课程，涵盖物联网架构、前端感知、中间传输、后端控制与执行等多个方面，以提升花卉生产的智能化水平。在教学内容有机融合的基础上，构建以“知识—能力”为核心的课程，并提出基于云计算平台的花卉栽培学课程实施模式，包括智慧生产、智慧元素研发和园艺科学3个模块（图1）。其中，智慧生产模块涉及花卉学、观赏植物育种、花卉采后生理与技术和花卉贸易教程等多门课程，这些课程贯穿花卉生产链的各个关键节点。智慧元素研发模块涵盖园艺机械、智慧园艺数据采集与分析、生物信息学、大数据处理技术和人工智能技术等多门课程，这些课程的重点在于探索和挖掘花卉生产中的智慧元素。园艺科学模块主要涵盖植物学、植物生理学、园艺植物生物技术和分子生物学等多门课程，旨在促进传统花卉业与现代生物技术的有机融合。在教学环节引入模块化教学模式，将各知识点用“链条”串联起来，构建起一个完整的课程体系。学生可依据个人兴趣和职业规划，有针对性地选择不同的课程模块进行学习，以实现教育理念中的分类培养。

图1 花卉栽培学跨学科模块化课程构建

2.3 建立多平台实践教学体系

花卉栽培学的实践性比较突出，在智慧农业背景下的课程教学中，传统的教学模式已不再能满足培养学生动手能力、创新意识和创新能力的要求。在新的教学模式下，应增加实践教学的比重，提高学生的实践能力。根据花卉栽培学课程教学思路，以智慧园艺为主线，融合理论教学和案例实训两大部分，制定相应的实践教学体系（图2）。

图2 多平台实践教学体系

考虑到在数据分析方面的教学能力有待提高，在理论教学中，主要采用视频教学方式，通过相关学科教师对校内实习基地、校外园艺企业和高科技园艺园区的视频资源等进行深入分析和讲解，采用基于雨课堂的混合式教学模式，即课堂上讲授理论知识，课后组织线上学习和线下交流讨论。在案例实训教学中，利用云计算、物联网等现代信息技术实现对花卉生长环境信息的采集与管理，使学生能更好地理解理论知识。如采用虚拟现实技术，引入花卉生产的虚拟仿真平台，模拟智慧花卉生产的全过程，使学生能够根据课程教学内容，自主选择所需虚拟设备进行操作练习。在校企合作办学过程中，引入智慧教育理念，构建校外花卉数据分析实训平台，将企业案例作为训练项目，让学生通过对实际监测数据的异常变化进行分析，推断导致这种变化出现的原因，并结合相关数据，运用花卉生产专业知识，提供合理的处理方法，以培养学生的数据分析能力和对专业知识的掌握能力。除此之外，搭建校内智慧型花卉生产实训平台，通过对现有老旧园艺设施进行升级改造，引入花卉生产中的智能设备，并根据所在区域花卉种质资源的特点及从事花卉课程教学的教师的科研特色，打造能够实时监测花卉生产全过程、可供一个班级（约30人）同时进行生产实训的智慧型平台。这不仅能满足对智慧园艺实践教学的要求，也有利于提高学生的学习效果，为探索和培养智慧园艺专业人才提供有力支撑。

2.4 创新教学方法

花卉智慧化创建的内容涉及信息科学和管理科学，对于相关专业知识储备不足的学生来说，学习难度较大。随着“互联网+教育”的不断推进，数字化升级已经深入教学场景、教学模式和教材使用等各个方面[9]。为调动学生学习的积极主动性，需要充分利用互联网优势，打破传统单一的课堂授课形式，通过线上与线下相结合，来实现智慧校园建设中教学资源的共享[10]。如在智慧花卉生产的讲解中，教师可以采用混合式教学方式，深入思考花卉栽培学教学大纲的课程性质、教学目的、教学内容及要求，将智慧元素有机融入其中，结合植物保护、自动化工程、人工智能、农产品保鲜与加工、市场营销和金融管理等相关专业，构建教学资源共享平台，以拓展智慧园艺知识为目标，充分搜集资源，完成花卉生产数据和图片的记录。此外，推进课堂教学模式改革，还需要借助科技创新，构建花卉栽培学智慧教育新生态。教师组织学生成立“科技创新”兴趣小组，引导学生将所掌握的智慧园艺专业知识应用于科技创新中。以比赛促进教育，以比赛促进学习。教师提供指导，并鼓励学生积极参与“挑战杯”“互联网+”“创新创业训练项目”等各类赛事，激发学生的创新创业热情；引导学生加入科研团队，并以科研活动为主线展开教学活动。

2.5 优化课程考核与评价

对学生的专业知识、能力、技能以及相关能力进行综合评估尤为重要[11]。科学有效的考核方法可以促进教学改革，提高教学质量。在智慧农业背景下，花卉栽培学是一门理论性和实践性都很强的课程，亟须对现有的考核方式进行优化。可以将考核内容分为实训、开放式学习和笔试3 类，其中，实训赋分原则以学生在花卉数据和生产实训中获得的实验报告为主，开放式学习的评分标准是观看视频资源的时长，笔试则采用闭卷形式完成，笔试主要考核内容包括理论知识和案例分析两个方面，其评分原则应偏向于考查学生对专业知识的全面掌握程度和其案例分析结果的实用性和创新性。在建立新的科学评价体系之前，学生在花卉栽培学课程中的表现由期末考试成绩（占比70%）、课堂出勤（占比10%）和平时作业（占比20%）3个方面构成，进行综合评估。经过调整，花卉栽培学课程的考核方式为实训（占比30%）、开放式学习（占比20%）和笔试（占比50%）。优化后的考核模式不仅能评价学生的综合能力，也能更好地了解教学效果。

3 结语

随着科技的进步，花卉生产水平和产品结构也在不断提升，农林院校相关专业人才的有效培养和输出，有助于推动现代花卉产业的升级[12]。为了适应现代农业的要求，园艺专业的学生需要具备较高的专业技能和综合素质，这就要求授课教师不断提升教育教学水平。以花卉栽培学作为平台开展智慧教育，以促进农科、理科和工科等多学科的交叉融合，提升专业课程多维联动和协同育人效果。当前，花卉栽培学智慧教育还处在初步探索和实践阶段，需要提升教师对智慧园艺的认识度和科学素养，并逐步增加实训教学（设施装备）的经费投入，以更好地实现智慧农业背景下园艺专业人才的培养。

本文在分析该课程教学改革必要性的基础上，从打造人才培养新模式、构建跨学科模块化课程、建立多平台实践教学体系、创新教学方法和优化课程考核与评价5个方面入手，探讨花卉栽培学智慧教育的实施路径，为农林院校开展相关课程改革提供参考。