《森林病理学》实践教学的探索与改革

2024-03-01 14:26范龙飞杨成德
山东农业工程学院学报 2024年1期
关键词:森林保护病理学病原

范龙飞,何 静,杨成德

(甘肃农业大学 植物保护学院,甘肃 兰州 730070)

《森林病理学》是森林保护学、林学等专业的重要专业核心课程之一,是一门应用植物病理学的基本概念、原理和方法,研究森林植物病害的分布、危害、症状特点、病原、发病和流行规律以及诊断技术和防治措施等的综合性学科[1],具有非常强的实践性和应用性。《森林病理学》实践教学包括实验教学和教学实习,其中实验教学是基础,是连接理论与实践的枢纽,是森林保护学理论教学不可缺少的重要组成部分,更是森林保护学人才培养中至关重要的环节[1-3]。 当代《森林病理学》的主要特征是以兼顾国家经济效益和生态安全为主要研究目标,以寡元单纯系统、多元单纯系统和多元复杂系统为具体的研究对象,跨越基因、细胞、组织、个体、种群、群落、生态系统到景观的各个尺度开展全球一体化研究,研究方法则更加侧重多学科的交叉技术体系,防控策略也不断呈现出新的主题和与自然的和谐统一[3]。 特别是自1998 年起我国开始实施天然林保护工程以后,同时伴随着科学技术的迅速发展,我国林业和森林保护事业对专业人才的需求发生了巨大变化[1-3],《森林病理学》的知识体系及内涵在全球气候变化的大背景下也发生了重大的变化[2,3],因此《森林病理学》实践教学的内容和方法也应该与时俱进。 在此背景下,《森林病理学》课程组对实践教学环节进行了初步探索与改革,以提高学生的专业基础素养、创新思维和解决实际问题的能力。

1 《森林病理学》以往实践教学环节中存在的问题

目前《森林病理学》的实践教学方式主要以传统的实验课授课方式为主,同时结合一定课时的教学实习。 以甘肃农业大学森林保护专业为例, 该课程作为森林保护专业核心课程包括48学时的理论课堂教学和16 学时的实验教学以及为期2 周的野外综合实践教学,合计64 学时。森林保护学是2018 年我校新成立的专业,因此,目前《森林病理学》实践教学存在的问题相对较多,主要集中在林业实践经验丰富的师资太少,而近年来招生规模与日俱增,师资和学生配比是最主要的问题,理论教学内容过于局限,综合实践教学内容开展不太合理等多个方面。 由于《森林病理学》课程教学内容丰富,涉及多个学科、知识面和综合性较强等特点,也给课程的教学增加了很大的难度。

1.1 理论教学与实践教学脱节

我校森林保护专业《森林病理学》实践教学最主要的问题是理论教学教师和实践教学教师由不同老师教授,而且外专业老师兼任《森林病理学》理论教学所占比例较多,授课过程及内容受专业背景影响较大,这就造成了理论教学和实践教学严重脱节,由于,森林病理学实践性很强,对于授课教师的专业素养、 实践经验要求较高,此外,《森林病理学》部分实验过程周期长,环节非常多,且具有一定的连续性,如野外标本的采集与鉴定、培养基的制作、病原菌的分离以及纯培养物的获得、病原菌的培养、回接验证等。 同时,由于受实验教学时间、实验条件和平台等诸多因素的影响,实验课就只能根据重点内容局限性的就某一些重要环节安排一些验证性实验,导致学生难以将理论高效的转化和应用到实践,很难达到学以致用的教学目的。

1.2 实验教学过于传统和单一

林木病害多数情况下通常是由多种病原物先后侵染造成的异常状态,而在一些实验开展过程中只提供提前购买或制作的某一种病原的玻片标本或盒装标本,学生并没有亲手制作徒手切片,实验报告的撰写基本流于形式,病原结构图的绘制成了素描, 特别是疫情期间的实验教学,暴露出的问题相对较多,实践教学考核时,学生答辩过程中的明显错误不能及时点出和纠正,学生很难从实验和野外实践教学中巩固并应用理论课堂所学习知识,此外,验证性实验内容太多,并且病原观察存在寄主不同但是病原物在分类学上重复的现象,验证性实验在验证理论教学内容和实验技能中发挥着不可替代的作用,它是实验教学顺利开展的基础。但是如果过多的开设基础性验证实验,很大程度上限制了学生的动手能力、学生的创新性思维以及学生主动思考发现问题并解决问题的能力,这种教学模式是填鸭式教学在实践教学中的蔓延,学生的专业基础不能更好的打造和培养, 很难发挥学生的主观能动性。如病原菌的形态观察就根据不同发病部位安排了10 个学时,提供玻片标本让学生自行观察,线上教学教师提供图片素材,学生照图画图,实验课变成了流于形式的“素描”课,长此以往,学生将会丧失学习兴趣和动力。

1.3 实践教学内容设计不合理, 教学效果不理想

《森林病理学》实验内容85%都是不同部位病害的病原观察,野外综合实践过程中大多数时间也基本是对实验课堂讲授或果园里面受人为干扰较大的经济林病害进行观察和病原鉴定,不同部位病害的病原种类虽各有不同,但是整个实验开展的流程和方法大相径庭。而且野外实践教学基地以及实习路线选择上存在一定的不合理之处,如实践路线一般都沿公路、河流或者农家果园为主,这些路线大多数都受人为影响和干扰比较大,病害种类相对较少和单一,实践教学内容也主要以标本采集和制作为主,对于原始森林林木病害发生情况、发病规律、防治措施以及防治效果等了解相对较少,涉及的相关教学内容受客观条件无法开展要么其他因素影响而单一进行既定的实践教学内容要么临时调整教学内容,由于实习人数比较多,实践教学经验丰富的老师相对较少,从而导致很多学生走马观花完成调查任务,达不到预期的教学效果。

1.4 相关专业基础知识欠缺, 综合实践环节缺失

《森林病理学》是一门实践性、应用性很强的课程,因此综合实践环节在整个教学环节中就显得举足轻重,其主要围绕基础性验证实验和传统实习内容开展,由于我校森林保护专业是新兴起的专业,许多专业基础课由于专业老师较少或教学学时不足,没有顺利开展,导致与森林保护相关的基础知识的欠缺, 实践环节表现尤为突出,比如常见的林木种类不认识,非常典型的森林病害无法识别,有的同学甚至连基本的林业专业术语都是第一次听说, 整体专业基础知识薄弱,有些学生对显微镜的正确使用方法也不了解,这就是长期以往填鸭式教学带来的弊端,这就会使一些连续性的综合实践内容大多数同学难以独立或者分组完成。如分组采集标本和鉴定标本过程中, 学生对于寄主识别出现特别明显的错误,甚至有时候乔木和灌木不分,寄主植物识别过分依赖和相信“花伴侣”“形色”等软件,有时出现草本和灌木名称错用的笑话,典型病害的野外识别基本全靠老师,学生鉴别结果有误也无从得知。 森林病害标本的采集与制作、 病原物的培养和生物学特性研究、林木病害诊断、病原种类鉴定和识别、病原物致病性测定、病害侵染过程和发病规律、 病害综合防治等一部分综合实践内容不完整或者缺失, 从而导致学生所学的知识仅仅停留在教材理论层面, 实践动手能力和解决实际问题的能力有所欠缺, 极大程度限制了学生对于《森林病理学》知识的掌握和运用,解决林业生产实际问题的能力不足, 就业后很难直接从事森林保护相关工作, 需要培训实践学习以后才能胜任[8]。

2 《森林病理学》实践教学的改革措施

针对以上客观存在的问题,《森林病理学》课程组通过对课程教学体系、实践教学环节、实验教学模式进行了一系列的探索和改革,以期为培养专业知识扎实、实践动手能力强的森林保护高素质人才培养奠定基础。

2.1 加强森林保护学师资队伍的建设

2018 年我校森林保护专业开始本科生招生,由于是新设专业,科班出身专职师资力量非常薄弱,课程体系不完善,部分课程缺乏高质量教材,近年来课程组各位老师摸着石头过河,同时借鉴和学习兄弟院校的成功经验,不断引进双一流高校森林保护学科研人才,同时定期组织教师去参加培训和交流学习。由于《森林病理学》是一门综合性很强且理论和实践紧密联系的课程,教学内容主要围绕生物学、 生态学以及森林病害的种类、发生规律以及综合治理展开。 在后期加强森林有害生物分类学、森林生态学、植物生理学以及分子生物学等各个方面的人才引进力度,同一个课程组之间实行“教师互评制度”,另外,实行“本科生导师制”,学生们可以根据自己的兴趣去选择导师,为培养更多的森保研究型人才奠定良好基础。野外实践教学环节可以邀请对实践基地和环境条件熟悉的、经验丰富的一线林业工作者以适当的方式加入,尽快加强森林保护学师资队伍的建设,完善教师队伍的组成结构,以适应新时期我们国家生态文明建设理念以及林业可持续的发展战略[2,3,7,9]。

2.2 重视虚拟仿真教学在《森林病理学》实验教学中的运用

虚拟仿真实验教学是依托虚拟现实、 多媒体、人机交互、数据库、网络通信等技术,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象。学生在虚拟环境中开展实验,达到教学大纲要求的教学目的的教学活动。虚拟仿真实验在高校双创教育中的应用有助于拓展实践教学模式、丰富初创训练场景、推进前置创业演练,进而增强高校人才培养效能,促进大学生双创思维、知识和能力的全面提升[5,6]。虚拟仿真实验教学打破了传统的实验教学易受环境因素、时空限制明显的缺陷,支持前置初创演练。 突破了当前高校教育重理论轻实践,实践途径单一、训练场景缺失,综合能力提升不足,当前大学生经验储备不足、试错经济成本过高等不足之处[6],相较于传统的实验教学手段,虚拟仿真教学在《森林病理学》实验教学中的成功运用, 使得林木病害致病性验证的科赫式法则、病害侵染循环、病原物致病性和林木抗病性的测定以及锁状联合形成过程等一些综合性、抽象性实验取得更好的教学效果[5]。

2.3 加强森林保护学学科实践教学基地建设

提高地方企业、事业单位与高校共建产学研一体化森林保护学学科实践教学基地,以满足典型病害森林病害标本的采集与制作、病原物的培养和生物学特性研究、林木病害诊断、病原种类鉴定和识别、病原物致病性测定、病害侵染过程和发病规律、病害综合防治等实践教学内容的顺利开展,也可以分板块根据教学内容结合当地林分概况建立相应实践教学基地以满足《森林病理学》不同实践类型的进行,同时,优化和完善实践教学基地的实验条件和基础设施。 另一方面,可以加强与地方林业部门开展特色科研合作,以横向科研项目为基础和导向,确保基层企业和事业单位经济利益为核心,同时保障实践教学的顺利开展,实施科研项目驱动教学实践,优化实践教学基地管理体系和结构,构建产学研三位一体化新型实践教学基地[11],进而提高《森林病理学》课程实践的教学质量和教学效果,培养学生在林业生产实践中解决实际问题的能力。

2.4 建立综合性实验模式,优化实验教学内容

适当减少验证性实验, 保留部分经典的实验内容,如“叶部病害、枝干类和根部病害病原形态观察”,适当增加一下探索性实验、生产性实验以及研究性实验, 如病原菌的致病性和林木抗病性测定、 生物防治的应用以及DNA 和RNA 的提取等分子生物学基础实验, 在教学过程中向学生介绍与《森林病理学》技术操作相关的网站和一些外文数据库,提高学生的学习兴趣,不仅拓展了学生的知识面,还能锻炼和提高了学生的动手能力、数据获取和分析的能力[2,10]。 在探索性实验中,教师确定一个相对开放的题目并进行基础性指导,学生自始至终均是独立操作、独立设计,遇到问题学生自己去查资料来分析解决。 如校园内国槐叶部病害的种类都有哪些? 学生可以以宿舍为单位分组或者独立开展调查, 然后课堂上大家一起交流调查结果, 老师作出点评并分析造成调查结果不同的主要原因。生产性试验中,可以组织学生到生产车间进行参观或者在农药系老师的指导下在实验室自己动手制作,在生产中学习,如生防菌原液的制备过程等研究性实验的开展可以将研究生的课题加入到本科实验教学中来, 如病原菌DNA、RNA 的提取, 可以让研究生进行相关实验的时候在本科生教学平台展示,教师在一旁讲解和指导[2]。实验模式的改进和实验内容的优化是 《森林病理学》实践教学探索与改革的重要组成部分。

3 改革成效

随着现代林业和生态文明建设迅猛发展的形势下,培养高层次、复合型、多元化的创新型高素质人才变得愈加重要和紧迫。课程组通过对实验环节和教学实习的改革,一定程度上改变了学生理论知识掌握扎实, 实践能力欠缺的现状,对《森林病理学》进行上述教学改革后,大部分班级学生教学实习积极性很高,学习兴趣明显得到大幅度提升,善于思考、敢于实践。

3.1 学生对教学改革满意度的评价

实验班级B1、B2 和B3 班学生在教学形式、课堂氛围、解决问题能力和学习效率等四个方面的满意度均达到78%以上,其中解决问题能力满意度最高,为85.0%(见表1)。 这说明,学生接受此种教学模式并在学习过程中受益。

表1 学生对教学满意度的评价

3.2 改革后不同班级成绩对比

结果表明,实施实践教学方式改革后,与对照班级相比,学生期末试卷卷面成绩评价,实验班级三个班年平均成绩均有明显的提升(表2),不及格人数有显著降低,70-79,80-89 分段人数占比显著提高(图1,图2,图3),说明实施课程改革后对学生学习的效果有明显促进作用。

表2 不同班级平均成绩统计

图1 2022-2023 学年度A1 和B1 班成绩分布

图2 2022-2023 学年 A2 和B2 班成绩分布

图3 2022-2023 学年 A3 和B3 班成绩分布

通过加强师资队伍建设、虚拟仿真教学、实践教学基地建设、 教学内容改革和实验模式的优化,在实验教学环节,学生不再局限于实验室内完成任务式重复操作,而是将室内实验、生产实践与课堂理论学习紧密联系起来, 培养了学生的综合能力,符合当前背景下林业和森林保护学科对新型人才的需要,初步形成了能够适应现代林业发展和林业人才培养需求的实践教学体系,教师团队的教学能力也得到了进一步提升。 同时,具体实施过程中也发现了一些问题,我们会进一步的探索去优化和改革,不断完善和改进教学内容和教学方案。

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