夏 威,張 慈,李俊杰

(河北農(nóng)業(yè)大學 動物科技學院,河北 保定 071001)

中國畜牧業(yè)的快速發(fā)展,是我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)、鄉(xiāng)村振興、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的必然要求,社會對高質(zhì)量畜牧人才的需求也日益增加。而畜牧學科的一個重要分支——動物繁殖學專業(yè),是一個應(yīng)用性很強、專業(yè)知識深厚的實踐型專業(yè)。繁殖管理是畜牧業(yè)生產(chǎn)過程的核心環(huán)節(jié),以現(xiàn)代生物技術(shù)和分子遺傳學為基礎(chǔ)的畜牧業(yè)動物繁殖學,對此也起著積極的推動作用。近年來,伴隨著大數(shù)據(jù)在各個學科中的滲透和應(yīng)用,給學科和課程建設(shè)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。而動物繁殖學屬于一門實用性很強的應(yīng)用學科,在大數(shù)據(jù)的時代背景下,要利用大數(shù)據(jù)的資源持續(xù)地優(yōu)化畜牧學科的教學,培養(yǎng)出更多有創(chuàng)意的畜牧人才,助力我國畜牧業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

1 大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢

大數(shù)據(jù)是人們生活、社會生產(chǎn)和服務(wù)過程中,依托現(xiàn)代信息技術(shù)采集、分析、傳輸、匯總形成的,優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)能力的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)具有數(shù)量大、速度快、類型多等特點,目前已經(jīng)滲透到了每個行業(yè)領(lǐng)域并成為重要的生產(chǎn)因素[1]。隨著畜牧業(yè)的不斷發(fā)展,規(guī)模不斷擴大,大數(shù)據(jù)在畜牧生產(chǎn)和教學中帶來的更重要的優(yōu)勢是可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)高度智能化。利用大數(shù)據(jù)采集技術(shù),不僅可以為畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、智慧化發(fā)展提供支持,還可以為畜牧人才儲備提供支持[2]。未來畜牧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與畜牧業(yè)技術(shù)進步息息相關(guān)。動物科學專業(yè)所需培養(yǎng)的創(chuàng)新型人才是具有創(chuàng)新意識與潛能的優(yōu)秀人才[3],動物科學專業(yè)經(jīng)過不斷發(fā)展具有較為系統(tǒng)的教學體系和方式,但在目前社會經(jīng)濟高速發(fā)展的時代仍然存在很多不足之處[4]。

2 動物科學專業(yè)教學現(xiàn)狀

2.1 實踐教學目標落后于社會發(fā)展需要

現(xiàn)行的實踐性教學目標偏重于對理論的驗證、對學生實際操作能力的培養(yǎng)和對學生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。很明顯,這種模式的實踐教學目標已經(jīng)無法滿足創(chuàng)新教育對人才陪養(yǎng)的需求,必須對其進行重新定位;在新的教學實踐中,特別強調(diào)對學生思考能力的培養(yǎng),對學生科學研究和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。只有確定了課程目標,才能有針對性地進行課程改革。

2.2 傳統(tǒng)教學手段與方法單一

由于受到傳統(tǒng)教育思想和考核指標的影響,很多高校都存在著重理論、輕實踐的陳舊觀念,實踐教學已經(jīng)變成了高校的薄弱環(huán)節(jié)[5]。因為實驗條件和教學資源的限制,很多課程的實踐教學,如一些基礎(chǔ)實驗的教學手段和方法相對單一,導致了實驗的教學效果不佳。例如在進行家畜繁殖學的生殖器官觀察實驗時,僅僅借助于一些有限的掛圖及模型進行講解,內(nèi)容抽象,學生聽起來也覺枯燥,也難于理解,更談不上對知識的拓展。傳統(tǒng)的實驗教學手段與方法比較單一,加之時間有限和實驗資料的局限性,學生很難進行獨立的思考,缺少了可以自由發(fā)揮的空間,很難談到創(chuàng)造性的教學和個性的教學。

2.3 實踐教學環(huán)境亟待改善

目前,高校實訓基地建設(shè)存在著許多問題,其中最突出的問題就是對實訓基地建設(shè)的不合理利用。實驗教學基地是實踐教學、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)論文的主要場所,是實行素質(zhì)教育、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要陣地。目前,動物科學專業(yè)實踐教學基地資源非常豐富,但缺乏與規(guī)?；F(xiàn)代化畜禽養(yǎng)殖場的有效聯(lián)系,校外實踐基地資源利用效率不高,難以確保實踐教學高質(zhì)量完成[6]。另外,具有較高水平和能力的專職實驗人員嚴重不足。在實踐教學中,一般情況下,在理論課上教師要對實驗前期準備工作和實踐教學進行全面考慮。不足之處是由于實驗設(shè)備不全、實習經(jīng)費匱乏等原因,對一些比較難的實驗進行了精簡,減少了學生的實習時間和學生對實驗的了解,嚴重影響了動物科學實驗的實踐教學效果。

3 基于大數(shù)據(jù)背景下動物科學教學模式的探究

為解決現(xiàn)有課堂模式的弊端、提高學生專業(yè)知識技能應(yīng)用能力,將知識進行網(wǎng)絡(luò)化傳播、知識網(wǎng)絡(luò)化傳播,是“互聯(lián)網(wǎng) +”大數(shù)據(jù)背景下課堂建設(shè)中不可忽視的重要方面[7]。在課堂教學的過程中,教師要突破傳統(tǒng)的教書育人模式,充分利用大數(shù)據(jù)的“互聯(lián)網(wǎng)+”優(yōu)勢,突破時間和空間的限制,運用現(xiàn)代信息技術(shù)實現(xiàn)學科知識的傳遞。在這個過程中,教師要充分利用網(wǎng)絡(luò)及各種移動終端設(shè)備的大數(shù)據(jù),將學術(shù)和技術(shù)持續(xù)融合,更好地實現(xiàn)知識的傳播,促進教育的多層次發(fā)展。

3.1 教學場地的概念化與教學方式的多元化

“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)背景下的智慧課堂是一種概念教學課堂,可以分成多個領(lǐng)域,比如多媒體投影授課區(qū)域、學習成果展示區(qū)域,在各區(qū)域功能有機聯(lián)系中體現(xiàn)概念教學。同時在課堂教學中教師要發(fā)揮組織者、引導者和管理者的作用,不只是課堂上的知識傳遞者,還要加強課堂建設(shè),調(diào)整學生的學習方式,優(yōu)化傳統(tǒng)的學習方式,以促進學習。智慧課堂“云—臺—端”架構(gòu)是基于人工智 能、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等智能信息技術(shù)打造 的智能化教學服務(wù)平臺[8],線上與線下一體化(見圖1),引進以 MOOC和SPOC等線上教學,線上線下相結(jié)合的個性化教學方法,與項目式、案例式、啟發(fā)式、混合式等多種教學方法相結(jié)合,這樣既能通過實踐實習讓學生所學知識應(yīng)用到生產(chǎn)中,又能通過實際生產(chǎn)讓學生更加深刻理解到課堂知識,還可以讓學生更加深入了解動物繁殖行業(yè)的未來以提早做好自己的職業(yè)生涯規(guī)劃。

圖1 大數(shù)據(jù)線上線下一體化教學科研模式Fig.1 Integrated teaching and research model of online and offline large data

3.2 跨學科交叉融合,培養(yǎng)創(chuàng)新型全面人才

數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛,透過學科間的必要跨接,突破學術(shù)桎梏及各種障礙,重視前沿知識、專業(yè)知識和學科交叉。將知識體系與綜合建設(shè)相結(jié)合,引導未來的工業(yè)科技發(fā)展,培養(yǎng)“技術(shù)型”“復(fù)合型”“應(yīng)用型”和“創(chuàng)造型”人才(見圖2)。動物科學是以動物遺傳繁殖、生長發(fā)育和消化代謝為核心的生命科學。動物學的研究從細胞到分子層次、基因?qū)哟紊侠斫馍锏倪z傳演化與生命行為,進而對其進行干預(yù),是當前生物科學領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)與發(fā)展前景的前沿課題。國內(nèi)的許多大學都在不斷地進行著專業(yè)的改革,以促進多學科融合,培養(yǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用人才,與當今對大數(shù)據(jù)專業(yè)人才的現(xiàn)實需要相適應(yīng)。學校制訂了大數(shù)據(jù)專業(yè)人才的培養(yǎng)方案和組織結(jié)構(gòu)。同時,在授課內(nèi)容方面實現(xiàn)多元化,采用遞進式的教學方法,分層次、分難度將全部知識點串聯(lián)起來[9]。

圖2 跨學科交叉模式Fig.2 Cross-disciplinary model diagram

3.3 把大數(shù)據(jù)和動物繁殖專業(yè)教學相結(jié)合

動物繁殖學專業(yè)培養(yǎng)的創(chuàng)新型人才是具有創(chuàng)新意識與潛能的優(yōu)秀人才,可以利用大數(shù)據(jù)建立起一個比較完善的學習跟蹤管理模式,了解學生的學習情況,根據(jù)學生成績層級進行分類,對學生的成績軌跡展開預(yù)測分析,并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施進行干涉[10]。同時將現(xiàn)代繁育技術(shù)的特色融入到學生的自主選擇中,加強對學生職業(yè)能力的培養(yǎng)。超數(shù)排卵、胚胎移植、體外授精、顯微授精、動物克隆、性別控制等現(xiàn)代胚胎工程技術(shù)在發(fā)展畜牧業(yè)的過程中起著舉足輕重的作用,根據(jù)生產(chǎn)實踐對這些技術(shù)進行有關(guān)的實際操作演示和練習,能更好地培養(yǎng)學生理論與實際相結(jié)合的能力,還可以提高學生的學習熱情和興趣[11]。

3.4 構(gòu)建相應(yīng)的教育數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計及共享平臺

學校應(yīng)建立數(shù)據(jù)共享和統(tǒng)計的平臺,促進教學數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性集成,并高效地對所獲的數(shù)據(jù)進行分析。在大數(shù)據(jù)快速發(fā)展的背景下,要積極建設(shè)教育事業(yè)數(shù)據(jù)信息,在統(tǒng)計和分享平臺上不能完全依賴于一門學科,要與教育扁平化的發(fā)展理念相結(jié)合,對每個學生在學科上的學習表現(xiàn)進行詳細的調(diào)查,對其學習能力進行深度分析,并適時地做好對該專業(yè)課程內(nèi)容的相應(yīng)調(diào)整(見圖3),科學有效地協(xié)助教師了解學生在課程學習中遇到的問題,洞察學生在學習這門課程時的特定需求,更好地優(yōu)化教育制度,實現(xiàn)由“要我學”向“我要學”的改變[12],為下一步的課程教學奠定基礎(chǔ),使學生的學習積極性和有效性得到全方位提高。

圖3 構(gòu)建教育信息平臺模式Fig.3 Model diagram of building education information platform

3.5 構(gòu)建教育大數(shù)據(jù)管理聯(lián)動機制

根據(jù)學生特征,合理運用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)造模塊,從而制定學生的數(shù)據(jù)畫像,讓教師可以更加直觀地了解學生的各種學習能力,并對其弱點有一定的了解,便于教師在以后的教學中注意到學生的個體差異。學生的這些差異和差異化的學習需求,使教師能針對學生的學習策略進行調(diào)整,授課效率也會得到提高。通過大數(shù)據(jù)分析,對繁殖學科的教學適應(yīng)性進行綜合統(tǒng)計,通過深入分析,將每個學生的學習能力和相應(yīng)課程的學習難度進行數(shù)據(jù)性匯總,對其中的教學內(nèi)容進行相關(guān)的篩選,從而使目前的教學難度與學生的學習能力處于同一水平線上,保證學生可以接受,切實把控教學難度和學生之間當前學業(yè)水平的差距。在社會實踐中,還能使學生意識到在大數(shù)據(jù)時代動物繁殖學科專業(yè)人才所具有的社會價值,從而提升他們的專業(yè)自信[13]。

4 大數(shù)據(jù)時代動物繁殖學教學改革展望

人工授精技術(shù)、胚胎移植和克隆技術(shù)的不斷發(fā)展,要求高校根據(jù)生產(chǎn)用人需求進行改革與創(chuàng)新,培育出一批適應(yīng)畜牧業(yè)需求的專業(yè)人才,服務(wù)于生產(chǎn)。大數(shù)據(jù)與動物繁殖學學科相結(jié)合的實踐教學模式創(chuàng)新將會極大地激發(fā)學生專業(yè)學習興趣、調(diào)動學習主動性和積極性。這種模式可在提升教學質(zhì)量、提高學生專業(yè)能力的同時也必將帶動畜牧業(yè)發(fā)展。