職業(yè)教育肩負(fù)著為國(guó)家培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的重任。無(wú)人機(jī)植保因其具有高效智能、防治效果好、成本低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，已成為農(nóng)林植保的主要方式。但因無(wú)人機(jī)植保技術(shù)涉及無(wú)人機(jī)、農(nóng)藥、農(nóng)業(yè)等多個(gè)學(xué)科內(nèi)容，跨學(xué)科師資力量薄弱，且教學(xué)起步相對(duì)較晚、經(jīng)驗(yàn)缺乏，培養(yǎng)效果亟待增強(qiáng)，急需無(wú)人機(jī)植保方面的高素質(zhì)專業(yè)化人才。培養(yǎng)模式還在探索階段。河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院工作人員提出場(chǎng)景化教學(xué)模式，探析實(shí)施路徑，以期為無(wú)人機(jī)植保教學(xué)提供一些參考借鑒。

一、行業(yè)人才需求和培養(yǎng)現(xiàn)狀的矛盾分析

（一）行業(yè)背景與人才需求分析

2022年，全國(guó)國(guó)土變更調(diào)查結(jié)果顯示，全國(guó)共有耕地面積12 758.0萬(wàn)km2。我國(guó)耕地面積僅占世界耕地面積的1/10，卻生產(chǎn)了占全世界1/4的糧食，其中一個(gè)很重要原因就是科技生產(chǎn)力的不斷提升。然而，我國(guó)每年因病蟲(chóng)害損失的糧食就達(dá)4000萬(wàn)t，加強(qiáng)病蟲(chóng)害統(tǒng)防統(tǒng)治是進(jìn)一步“藏糧于地、藏糧于技”的突破方向。近年，隨著無(wú)人機(jī)植保技術(shù)的出現(xiàn)，全面革新了傳統(tǒng)的病蟲(chóng)害防治模式。無(wú)人機(jī)防治技術(shù)是將藥液霧化為50～300μm霧滴粒徑，再加之旋翼的向下氣流將藥液快速沉積到靶標(biāo)上，提高了防治效果，減少了農(nóng)藥使用量，是典型新質(zhì)生產(chǎn)力的代表。這一防治模式在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到快速推廣和應(yīng)用，截至2024年底，我國(guó)植保無(wú)人機(jī)保有量達(dá)22萬(wàn)架。隨之而來(lái)的是，這一領(lǐng)域?qū)o(wú)人機(jī)植保人才的需求，2010年以來(lái)，職業(yè)院校積極適應(yīng)新技術(shù)、新商業(yè)模式，開(kāi)設(shè)無(wú)人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的高職院校已從20所增至391所。但因無(wú)人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)時(shí)間不長(zhǎng)，屬于新興技能專業(yè)，可借鑒的成果經(jīng)驗(yàn)少，人才培養(yǎng)質(zhì)量與產(chǎn)業(yè)需求矛盾突出。

（二）高素質(zhì)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀調(diào)查

無(wú)人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)作為一門(mén)新興學(xué)科，大部分院校無(wú)人機(jī)植保課程還處在摸索起步階段，無(wú)人機(jī)植保人才培養(yǎng)問(wèn)題主要集中在師資力量薄弱、教學(xué)手段落后、實(shí)訓(xùn)實(shí)踐開(kāi)展困難等方面。

1.師資力量薄弱。無(wú)人機(jī)植保是一門(mén)跨學(xué)科的綜合應(yīng)用課程，涉及植物保護(hù)、農(nóng)藥農(nóng)學(xué)、無(wú)人機(jī)操控等多個(gè)學(xué)科。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，職業(yè)院校較少為無(wú)人機(jī)植保設(shè)立專門(mén)學(xué)院，大部分是依托機(jī)械工程類或農(nóng)林植物類學(xué)院開(kāi)設(shè)無(wú)人機(jī)植保專業(yè)。這就導(dǎo)致師資力量方面存在畸輕畸重問(wèn)題，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生知識(shí)的寬度和深度不足，理論與實(shí)踐結(jié)合能力相對(duì)缺乏。

2.教學(xué)手段落后。目前，無(wú)人機(jī)植保教學(xué)資源相對(duì)匱乏，教學(xué)仍以課堂理論講授為主。筆者對(duì)河南省的多所學(xué)校高職生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，職業(yè)院校學(xué)生基礎(chǔ)文化知識(shí)相對(duì)薄弱，專業(yè)興趣普遍不高，無(wú)人機(jī)植保跨學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)難度較大，因此，如果僅靠課堂上教師講授理論這種被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式，難以激發(fā)學(xué)生探索新知、解決實(shí)際問(wèn)題的激情，實(shí)踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力難以得到有效提升。

3.實(shí)訓(xùn)實(shí)踐開(kāi)展困難。無(wú)人機(jī)植保與機(jī)械設(shè)備、電子電路、電器工程等依靠生產(chǎn)流水線開(kāi)展實(shí)訓(xùn)實(shí)踐的專業(yè)相比，無(wú)人機(jī)植保因時(shí)效性強(qiáng)、窗口期短、病蟲(chóng)害的發(fā)生具有偶發(fā)性、不確定性等因素，難以做到理論與實(shí)踐及時(shí)銜接，給實(shí)訓(xùn)實(shí)踐帶來(lái)較大困難。建設(shè)實(shí)踐教學(xué)基地是連通學(xué)生需求和行業(yè)需要的重要途徑，但實(shí)踐基地建設(shè)投入大，需要政府、企業(yè)、學(xué)校等各部門(mén)的共同參與，建設(shè)難度較大。

二、場(chǎng)景教學(xué)模式的概念及理論依據(jù)

（一）無(wú)人機(jī)植保場(chǎng)景教學(xué)的概念

無(wú)人機(jī)植保場(chǎng)景教學(xué)是通過(guò)搭建真實(shí)的工程場(chǎng)景，把學(xué)生安排在真實(shí)或模擬情景中進(jìn)行知識(shí)傳授的一種教學(xué)方法。其特點(diǎn)是以學(xué)生為中心，把需要掌握的無(wú)人機(jī)使用技巧和植保知識(shí)融入場(chǎng)景、嵌入作業(yè)流程，使學(xué)生在場(chǎng)景中構(gòu)建知識(shí)體系，在實(shí)踐中轉(zhuǎn)化運(yùn)用，全面培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐操作能力。

（二）實(shí)施場(chǎng)景教學(xué)的理論依據(jù)

無(wú)人機(jī)植保教學(xué)改革需要結(jié)合教育發(fā)展規(guī)律，才能更好地實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的創(chuàng)新。無(wú)人機(jī)植保場(chǎng)景教學(xué)模式主要基于以下幾種理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為知識(shí)是在特定情境中通過(guò)活動(dòng)、體驗(yàn)和社會(huì)互動(dòng)構(gòu)建出來(lái)的，情景學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)應(yīng)在真實(shí)的社會(huì)和實(shí)踐中進(jìn)行，體驗(yàn)學(xué)習(xí)理論通過(guò)體驗(yàn)、反思和概念化的過(guò)程來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。因此，依托特定情景、現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景、真實(shí)體驗(yàn)構(gòu)建的學(xué)習(xí)模式會(huì)使學(xué)習(xí)者更容易獲取知識(shí)、形成印象、固化技能。

（三）無(wú)人機(jī)植保場(chǎng)景的建設(shè)思路

開(kāi)展無(wú)人機(jī)植保場(chǎng)景教學(xué)應(yīng)以提升學(xué)生應(yīng)用技能為目的，不僅要學(xué)習(xí)得關(guān)知識(shí)，還要培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。場(chǎng)景教學(xué)從學(xué)生實(shí)際需求出發(fā)，依據(jù)真實(shí)任務(wù)場(chǎng)景確定教學(xué)內(nèi)容，分析作業(yè)過(guò)程的各要素環(huán)節(jié)確定教學(xué)任務(wù)，使學(xué)生在場(chǎng)景任務(wù)中體驗(yàn)和實(shí)踐，將空洞的理論順利銜接到真實(shí)的應(yīng)用，提升學(xué)生的自主探索和主動(dòng)解決問(wèn)題的能力。

三、無(wú)人機(jī)植保場(chǎng)景化教學(xué)實(shí)施路徑探析

無(wú)人機(jī)植保場(chǎng)景建設(shè)可以采取兩種路線，一種是將真實(shí)植保場(chǎng)景虛擬化帶入課堂，通過(guò)虛擬植保場(chǎng)景，將抽象的理論具體化，使學(xué)生坐在教室也能身臨其境的“走進(jìn)”農(nóng)田，增強(qiáng)課堂趣味性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)意愿；另一種是將學(xué)生帶進(jìn)真實(shí)的植保項(xiàng)目進(jìn)行場(chǎng)景化教學(xué)，通過(guò)“真實(shí)”植保場(chǎng)景，讓學(xué)生將課堂理論通過(guò)實(shí)際任務(wù)轉(zhuǎn)化為真正技能。

（一）借助科技技術(shù)，創(chuàng)設(shè)虛擬教學(xué)場(chǎng)景

1.虛擬教學(xué)場(chǎng)景的概念與優(yōu)勢(shì)。虛擬場(chǎng)景教學(xué)法是指在教學(xué)中運(yùn)用圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)、AR、VR等形式創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的虛擬場(chǎng)景，驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主探討問(wèn)題的教學(xué)方法。虛擬場(chǎng)景教學(xué)通過(guò)模擬作業(yè)場(chǎng)景，可以突破時(shí)間和空間限制，解決實(shí)踐教學(xué)的不可重復(fù)性問(wèn)題，根據(jù)學(xué)習(xí)需要，提供自主可變的學(xué)習(xí)模塊，提高技術(shù)訓(xùn)練的熟練性，增強(qiáng)突發(fā)情況處置能力，使學(xué)生的決策判斷、心理素質(zhì)等綜合素質(zhì)得到全面提升，有效解決教學(xué)資源限制、實(shí)踐教學(xué)難點(diǎn)等問(wèn)題。例如，深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司、杭州凌動(dòng)控股集團(tuán)有限公司等公司推出的仿真無(wú)人機(jī)噴灑技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)植保無(wú)人機(jī)的全自動(dòng)、AB點(diǎn)以及手動(dòng)飛行，還可以自由設(shè)定飛行高度、噴灑寬度等，使學(xué)習(xí)者感受逼真的飛行環(huán)境和操控體驗(yàn)。同時(shí)，借助模擬器還能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度及考試成績(jī)進(jìn)行有效管理，隨時(shí)掌握學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2. 虛擬植保教學(xué)場(chǎng)景建設(shè)路徑。無(wú)人機(jī)植保場(chǎng)景建設(shè)首先應(yīng)明確教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，確定需模擬的農(nóng)田環(huán)境和病蟲(chóng)害種類，然后根據(jù)需要采集真實(shí)的農(nóng)田和病蟲(chóng)害圖片，利用3DMax、Maya等三維建模軟件對(duì)農(nóng)田環(huán)境進(jìn)行建模，包括無(wú)人機(jī)、農(nóng)作物、土壤、天氣情況等要素，為確保逼真性農(nóng)作物上的病蟲(chóng)害可以采用真實(shí)照片貼圖的方式進(jìn)行。利用Unity、Unreal Engine等虛擬仿真平臺(tái)創(chuàng)建沉浸式的無(wú)人機(jī)植保教學(xué)場(chǎng)景，根據(jù)真實(shí)的無(wú)人機(jī)植保作業(yè)流程，設(shè)計(jì)模擬場(chǎng)景，包括無(wú)人機(jī)起飛前準(zhǔn)備和檢查、農(nóng)藥配置、航線規(guī)劃、無(wú)人機(jī)起飛、飛行控制、農(nóng)藥噴灑、降落等，環(huán)境方面考慮天氣、光照、風(fēng)效等因素。仿真過(guò)程中設(shè)置交互功能，可以通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)或VR手柄對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行控制。

教學(xué)時(shí)，教師可以將虛擬場(chǎng)景投影到大屏幕上，并結(jié)合大屏幕對(duì)植保過(guò)程進(jìn)行講解、演示。練習(xí)時(shí)，學(xué)生可以佩戴VR眼鏡進(jìn)入虛擬無(wú)人機(jī)植保教學(xué)場(chǎng)景，進(jìn)行身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。課下，學(xué)生可以通過(guò)在線教學(xué)平臺(tái)登錄植保虛擬場(chǎng)景，在平臺(tái)上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、互動(dòng)討論及提交作業(yè)。目前“圖知農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害大模型”、XR病蟲(chóng)害防治等仿真軟件已在農(nóng)業(yè)廣泛運(yùn)用，AI深度學(xué)習(xí)能力降低了仿真場(chǎng)景建設(shè)的技術(shù)門(mén)檻和建設(shè)成本，為虛擬植保教學(xué)場(chǎng)景建設(shè)提供更多可行路徑。

（二）共創(chuàng)真實(shí)教學(xué)場(chǎng)景

虛擬植保教學(xué)場(chǎng)景主要針對(duì)學(xué)生的初級(jí)階段，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從“生手”到“新手”的轉(zhuǎn)變。學(xué)生在夯實(shí)理論基礎(chǔ)的情況下，知識(shí)和技能都需要進(jìn)一步深化轉(zhuǎn)化，這個(gè)時(shí)候通過(guò)真實(shí)場(chǎng)景教學(xué)就會(huì)幫助學(xué)生更快實(shí)現(xiàn)從“生手”到“熟手”及“能手”的轉(zhuǎn)變。無(wú)人機(jī)植保受時(shí)效性強(qiáng)、窗口期短以及病蟲(chóng)害的發(fā)生具有偶發(fā)性、不確定性等因素的影響，真實(shí)場(chǎng)景的選取與建設(shè)較為困難，因此，需要院校、農(nóng)戶、企業(yè)等各方通力合作，共同參與才能完成。以河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院場(chǎng)景教學(xué)的實(shí)踐為例，探討說(shuō)明真實(shí)場(chǎng)景教學(xué)建設(shè)路徑。

1. 依托場(chǎng)景，確定教學(xué)內(nèi)容。河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院依據(jù)每年為豫東、豫北平原的小麥主產(chǎn)區(qū)提供無(wú)人機(jī)植保統(tǒng)防作業(yè)服務(wù)的真實(shí)任務(wù)為場(chǎng)景，根據(jù)具體植保場(chǎng)景要素的變化，各項(xiàng)工作任務(wù)實(shí)施的難易程度，時(shí)間長(zhǎng)短，確定課程內(nèi)容及學(xué)分，使學(xué)生在場(chǎng)景任務(wù)中熟練掌握無(wú)人機(jī)操作、農(nóng)藥的選型與配比以及常見(jiàn)病蟲(chóng)害的識(shí)別與防治。同時(shí)，融入課堂思政元素，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到科技在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中的重要作用，增強(qiáng)對(duì)“三農(nóng)”的情感認(rèn)同和做好“三農(nóng)”工作的信心。

2. 運(yùn)用場(chǎng)景，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。貫徹場(chǎng)景施教的理念，深入農(nóng)業(yè)一線場(chǎng)景開(kāi)展教學(xué)，工作的過(guò)程就是教學(xué)過(guò)程，明確“一線三轉(zhuǎn)”（“一線”指堅(jiān)持課程思政紅線，在工作場(chǎng)景根據(jù)不同任務(wù)，適時(shí)開(kāi)展思想政治教育?！叭D(zhuǎn)”是指將生產(chǎn)資源轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，將教學(xué)資源轉(zhuǎn)化為人力資源，將人力資源轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)資源的實(shí)施路徑。）?；诠ぷ鲌?chǎng)景，教學(xué)實(shí)施的過(guò)程中結(jié)合場(chǎng)景變化，適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及形式，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，注重培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)、學(xué)、研、創(chuàng)的能力和問(wèn)題處置的應(yīng)變能力。

3.基于場(chǎng)景，開(kāi)展教學(xué)評(píng)價(jià)。根據(jù)職業(yè)教育特點(diǎn)，對(duì)接學(xué)業(yè)質(zhì)量水平設(shè)定考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，建立科學(xué)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系體現(xiàn)評(píng)價(jià)主體、評(píng)價(jià)方式、評(píng)價(jià)過(guò)程的多元化，改變通過(guò)“一張?jiān)嚲矶ǚ謹(jǐn)?shù)”的傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法。重點(diǎn)考核學(xué)生在工作場(chǎng)景中的植保作業(yè)實(shí)績(jī)，將教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)與自我評(píng)價(jià)相結(jié)合，校內(nèi)評(píng)價(jià)與校外評(píng)價(jià)相結(jié)合，過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合。適當(dāng)吸納相關(guān)行業(yè)、企業(yè)和社會(huì)組織參與考核評(píng)價(jià)，最終以過(guò)程性考核綜合進(jìn)行考核。

四、結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)植保場(chǎng)景教學(xué)的應(yīng)用，對(duì)提升學(xué)生實(shí)踐技能、理論知識(shí)轉(zhuǎn)化具有重要意義。然而，要將其有效融入教學(xué)并不容易，涉及資金投入、技術(shù)應(yīng)用、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)、校企深度融合等多方面。教師需要深度參與項(xiàng)目實(shí)踐，定期與行業(yè)專家交流研討，掌握最新的無(wú)人機(jī)植保市場(chǎng)需求，持續(xù)更新教學(xué)內(nèi)容。

作者簡(jiǎn)介：郭雪妮（1991— ），女，河南周口人，碩士，助教，主要從事高校無(wú)人機(jī)植保教學(xué)與研究工作。

（責(zé)任編輯" "程麗紅）