基于物联网技术的高职果树生产技术课程改革

摘要 基于物联网技术，从扬州市职业大学园艺技术专业果树生产技术课程的教学实际出发，提出果树长势等影像用于果树生育进程、树体结构、枝条特性等辅助教学;设施果树生产环境光、温、湿度控制系统，水肥一体灌溉系统的数据用于果树生产的辅助教学的改革措施。通过改革激发了学生学习的主动性和积极性，增强了学生的自主学习能力和专业技能，使该课程的教学效果明显提升。

关键词 物联网技术;果树生产技术;教学改革

中图分类号 S-01文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）33-0221-02

果树生产技术是高职园艺技术专业的一门实践性很强的职业技术课[1-2]，也是该专业学生考取植保工、农技员等国家职业技能鉴定证书的重要内容。该课程主要运用植物学、植物生理学、土壤学、肥料学、气象学等基础科学的研究成果，研究果树的生长发育规律以及果树与环境条件的关系，并系统介绍了果树从育苗、建园、树体管理、现代设施的栽培技术和环境调控技术等一系列栽培技术、管理方法和农艺技术措施。该课程具有生长管理季节性强、地区间栽培对象及农艺措施差异大等特点。

农业种植类课程与其他学科课程一样，分学期、有规定课时，但植物生产过程是连续不间断的，因此教学环节要取得良好的效果，持续的栽培管理学习与实践显得十分重要[3-5]。因此，创新教学手段，促进学生自主学习、主动实践是关键。目前，随着现代农业与物联网技术的融合，打破了传统农业浇水、施肥、打药，凭经验、较模糊的做法，利用设施控制系统，运用物联网温、湿度传感器、二氧化碳传感器、酸碱度感应器、光感应器等设备，检测环境中的温度、空气相对湿度、二氧化碳浓度、酸碱度、光强等参数，再通过各种仪器、仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，并且利用网络客户端、手机APP客户端，并通过无线（GPRS）方式直接将相关数据信息传输到数据信息中心，控制平台进行数据处理，此后通过公共网路或移动运营商将信息发送到种植户的手机或电脑里，不受空间的影响，种植户可以通过电脑或手机查阅信息[6-8]。该生产方式与科学的管理制度相结合，实现了实时监控、精准管理、溯源管理、远程控制和智能决策，是精准农业、智慧农业的重要组成。由此可见，利用校外实训基地的农业物联网技术的数据、图像等信息传输到移动手机APP客户端，激发学生学习的兴趣，提高学生发现、分析和解决生产实际问题的能力，提高学生的理论与实践水平，尽早与生产对接，是十分可行的做法。此外，这还能解决校内教学资源有限、学生自主学习动力不足、常规教学资源内容枯燥、学生自学效果差以及假期学习中断等问题。

因此，基于物联网技术，如何改革果树生产技术课程，使其适应现代设施农业的发展，并培养基本功扎实的创新型农业人才，是笔者一直思考的问题。笔者以扬州市职业大学园艺技术专业开设的果树生产技术为例，结合教学实践中发现的问题，基于物联网技术，从物联网技术中的应用层面，特别是各生产基地果树的影像、数据等在課程教学中的应用方面探讨了该课程的教学改革。

1 课时安排与教学内容调整

该课程开设64课时，在教学实践中，内容上以总论为主：一是果树生产的基础知识，包括果树的种类与分布、果树的生长发育规律、主要果树品种及形态识别、果树年生长发育规律、主要果树果实形态与构造的观察识别、果树的生命周期和环境条件对果树生长发育的影响;二是果树生产基本技术，包括育苗技术（以要点为主，避免与其他课程，如蔬菜、花卉栽培上扦插、嫁接等技术内容重复）、果园建立与改造、果园土肥水管理技术、整形修剪技术、矮化密植栽培技术、花果管理技术;三是无公害果品生产技术。以果树各论为辅，选取当地生产的果树，如葡萄、梨、桃等作为各论讲授的内容。该课程要求学生系统掌握栽培管理的基本概念、理论、技术和操作技能。

从 4个方面对课程内容和结构进行了调整。第一，增加当地气候、土壤特点等内容，分析当地农户的种植习惯、生产力水平等内容以及新品种推广的影响因素;第二，增加现代设施生产前沿知识和相关研究，如水肥一体化灌溉，使学生了解现代果园发展的前沿，了解当地栽培的特点与优势;第三，增加果树栽培设施环境调控内容，减少单纯生产技术等在栽培类课程中重复较多的内容;第四，注重将该课程领域的研究动态、生产上的新技术与教学内容相结合，不断更新教学内容，确保教学内容与技术革新同步，改善教学效果，提高教学质量。

2 改革实践教学，增加学生的学习自主性

第一，改变传统的实验教学，减少验证性实验，开设综合性和设计性试验，完成由实验到试验的转变，创建开放式实验教学体系。把学生分成若干小组，要求每个小组根据课程内容独立设计一个主题试验，然后查阅文献和资料，设计试验思路，制定切实可行的试验内容与方案，进行过程和结果考核。第二，缩减传统果树生产技术的内容（有些在其他栽培课程已涉及），增加设施环境调控的相关实验内容，如设施内小气候监测、变化规律和调控以及营养液配制管理与施用等。第三，毕业论文需开展的试验也可结合在该课程栽培试验中进行，可作为预备试验提前开展，为后续正式作毕业论文打下基础。通过这种方式极大地激发了学生的自主性，培养了学生的科研思维以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。第四，利用课外时间，基于物联网技术，将校外实训基地的生产实际应用于实践教学中。

3 基于物联网技术的实践教学改革

3.1 果树长势等影像用于果树生育进程、树体结构、枝条特性等内容的辅助教学

以扬州葡霞园的葡萄生产中物联网的应用为例，利用立春至冬季休眠整个年生长周期影像：一是指导学生记载葡萄的物候期，从影像中可以清楚地观察发芽、长新叶、抽新枝、开花、结果等时期，可直观准确地记录物候的变化。二是指导学生掌握关键节点的农艺技术措施，比如通过影像判断花叶比是否协调、判断叶色是否正常、观察花序的数量、初步判断疏花和疏果、果实的套袋技术、冬季整枝技术（特别是整枝前后的对比影像十分直观，可强化学生的认识）、果园建设、果树繁殖、病害的初步诊断与防治过程的记录和防治效果的记载。实际上包含各个时期各项农艺措施的初步诊断、实施、效果记载、学生参与讨论和制定年工作日志等。三是通过影像观摩各项农业机具、生产工具、设施材料的使用，如反光膜、地膜的规格和铺设技术、挖沟和中耕、旋耕机械操作使用等。

3.2 设施果树生产环境温、湿度控制系统数据用于果树生产的辅助教学

单纯的理论讲解枯燥、乏味且比较抽象，学生缺乏兴趣且难以掌握。若仅掌握理论知识，在生产上遇到实际问题时很难解决。因此，在教学过程中，结合典型生产案例或生产实际问题，与学生分析、讨论，让学生观察和思考，并根据所学理论提出解决问题的方法和建议，达到理论联系实际的教学目的。以扬州蒋王现代农业园贵人果园物联网应用为例，学生使用手机APP应用程序实时监控设施温、湿度数据的变化，特别在4—5月气温突然升高，6—7月梅雨季节期间高温高湿的天气，11月后气温陡降时设施环境数据异常，系统会发出报警。在这些关键节点，通过生产实际问题为导向，以学生为主体，以教师为主导，启发学生观察设施内温度、湿度数据的变化，循循善诱，指导学生分小组做出分析判断，制定调控措施，比如单开排风机、单开腰窗、开顶窗，或者打湿幕帘结合排风、还是加保温被等，并反馈给栽培管理方，再结合对方采取的措施，比较自己小组制定措施的优缺点，并将后续的效果再反馈到学生手机APP上。通过这种反复交流与反馈的过程，可提高学生与人沟通、与人交流、解决问题等综合能力。

3.3 设施果树生产环境光照等数据用于果树生产的辅助教学

在冬、春季一定时间段可能会出现光照不足的情况;在夏季，设施内光照强度可能出现过高的情况，导致生长受到抵制，光照数据会出现报警。通过对比光照数据和栽培对象对光照的需要，引导学生通过问题为导向，提出设施如何調整光照强度或利用光质、冬季增光措施、夏季选用合适的遮阳网等措施来达到增产的目的。同样，学生分小组提出方案，利用手机APP交流反馈，与现场生产管理人员互动，比较现场方案与自己小组方案的优缺点，跟踪措施后续的效果。最后，再让学生根据解决这一问题涉及的相关知识，通过参考教材、查阅文献等，归纳总结，并准备5～10 min的 PPT 在课堂上与大家分享交流。通过生产实际问题，与多方信息交流反馈的过程有助于学生深刻掌握相关技能，提高教学质量。

3.4 水肥一体灌溉系统的数据用于果树生产的辅助教学

以扬州葡霞园的葡萄生产中物联网的应用为例，采用滴灌技术，利用水肥一体化的灌溉系统，指导学生掌握栽培品种，学会观察仪表上数据的方法，特别注意实时监控每天总灌溉水量、水压数据以及主管、支管和毛管三级管道的运行和布局情况、滴头完好情况、施肥罐容量、每株葡萄关键时节的灌溉水量、施肥时期、肥料配方和剂量、水肥一体化施用技术、根系土壤总盐分和水分等数据，这一部分主要以学生在关键节点学习记录为主，最后小组能够按照时间顺序制定出水肥一体化施用的技术日志，用于生产作业。

4 结语

果树生产技术课程的开设在培养适应我国设施农业发展需要的创新型农业人才方面具有重要意义。校外实训基地生产数据是学习的重要渠道，是学生紧密联系生产的重要途径，对于深化开发利用校外实训基地物联网的技术在课程教学中的应用具有十分重要的意义。以当地现有的物联网应用企业的影像、数据等为着手点，在教师和学生的手机上安装APP应用程序，企业发放授权使用数据，以果树长势等影像、环境光、温、湿度控制系统数据和水肥一体灌溉数据等出现异常报警时为切入点，以学生为主体，以教师为主导，与生产管理方多方联动，多方讨论，提出措施，并通过后续措施的反馈等促进学生对该课程的理论知识与实践能力。物联

网的应用不仅仅局限于此，目前已研发出一些APP软件，但主要用于生产管理人员，如何进一步开发作为学生自主学习的工作还有待进一步研究。

参考文献

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[3] 王玉莲，张继忠，范书华，等.“蔬菜栽培技术”课程改革探析[J].中国林副特产，2015（6）：94-96.

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