面向“卓越农林工程师”培养的林学专业虚拟仿真实验教学探索

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1、面向“卓越农林工程师”培养的林学专业虚拟仿真实验教学探索面向卓越农林工程师培养的林学专业虚拟仿真实验教学探索虚拟仿真技术是运用计算机，借助相应的系统模型，对假想的或实际的系统进行相关动态试验的一种新技术，有助于解决抽象与现实之间相互关联的问题。随着虚拟仿真技术的发展、高等学校课堂及实验教学中向着网络化、智能化、互动化方向发展，将虚拟仿真技术引入实践性较强的专业教学成为亟待解决的问题，近几年在电子、机械、计算机网络、医学等虚拟仿真实践教学中取得了显著成果。目前，在与林业领域相关的专业实践教学中，东北林业大学和福建农林大学虚拟仿真技术应

2、用于森林工程的实践教学中，模拟林区真实作业场景，包括森林采伐、集材、运材和贮木场作业等过程，学生可以通过3D操作模拟和演练林区真实作业情景，在森工规划教学中具有显著优势。可见，通过虚实结合，融入智能化、信息化的要素，可进一步提升实践教学质量。　　一、专业虚拟仿真实践教学平台建设提出的背景　　卓越农林人才教育培养计划是落实国家教育规划纲要、全面提高高等农林教育人才培养质量的重要举措，2014年批准立项了首批改革试点项目，包括拔尖创新型、复合应用型、实用技能型3类人才培养模式改革项目。广西本文由.L.收集整理大学林学专业获得首批复合应用

3、型卓越农林人才教育培养模式改革试点项目，为林学专业人才培养模式改革提供了新的发展契机，完善技能综合训练的实践教学体系、开发虚拟仿真教学平台是卓越农林工程师人才培养模式改革的重点之一。在教师的指导下进行以林业工程项目为背景的活动，对于周期长、危险性大、成本较高的实验，鼓励教师与学生共同开发虚拟仿真实验项目，通过多媒体、人机交互、数据和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，达到教学大纲所要求的教学效果。　　二、林学专业虚拟仿真实践教学平台建设的必要性　　1.数字林业发展的需求　　广西作为我国重要的人工林培育基地，具有得天

4、独厚的优势。采用计算机技术、信息技术和3S技术相结合，实现信息化、智能化和自动化，突破传统的教学实习方法，虚拟仿真林木培育、生长过程，动态模拟森林资源规划设计调查、资源规划调查空间数据数字化、造林与伐区设计等生产实践活动，针对部分实验长周期性、偶然性、危险性等不足与局限，建设广西人工林资源培育与利用虚拟仿真实验教学中心，解决、弥补真实实验的不足之处，提高学生的实践操作水平和能力。　　2.林木生长周期长，真实实验不能看到林木生长的动态过程　　由于林业生长存在周期长，学生不能看到真实实验中种植的林木的后续生长情况，在校期间不能完整地看到

5、树木的整个树木的生长及采伐加工过程。而且当前的实体实验缺乏一致性与连续性，甚至有些实验是孤立的，如造林实验，需要设置不同的密度，但是学生进行实验的时候，只能按到实验指导书的要求进行不同密度的造林实验，课程教学时间只能一个学期，但不同密度对森林培育及后续林木生长的影响，学生看不到。　　3.森林资源监测与评价的实训活动成本高　　传统的森林资源调查方法主要是调查人员走到森林中去实地调研，速度慢，精度差，不能满足数字化林业的发展需求。目前现代3S技术和无人小飞机模拟操作已应用到森林资源调查与管理，对林业大数据信息进行批量处理、动态模拟。但是

6、获取林业调查在大数据及无人飞机的使用成本高，且森林资源调查耗时较长，受教学经费与学时的限制，不能开设无人飞机操作实验。虚拟仿真实验可以通过虚拟无人飞机操作方法与过程，与遥感技术相结合，学生通过虚拟的方法完成调查的过程，解决了森林调查实验高成本的难题。　　三、专业虚拟仿真实践教学的建设思路　　1.林学虚拟仿真实践教学内容的整合　　随着现代林业的发展，越来越需要多种专业知识的综合应用。例如，森林资源管理与监测技术包含测量学、数据库应用、测树学、森林经理学、遥感与地理信息系统等多门课程，由于各门课程相互独立授课，学生的实验或实习只能完成森

7、林资源管理与监测技术中很少的内容，没办法将各门课程的知识点和内容综合应用到森林资源管理与监测技术中。通过森林资源管理与监测技术模拟，可以完整模拟一个县或一个林场的森林资源数据的建立与管理，使学生掌握数字林业的建立与管理，适应林业发展的需求。通过教学内容可视化演示和开放式虚拟实践，使学生实践情境中寻求解决问题的方案，全面地融会贯通森林培育与经营课程体系。　　2.林学虚拟仿真实践教学实验教学模块　　（1）构建森林资源经营虚拟仿真实验体系。森林培育技术虚拟仿真实验教学内容：①林木工厂化育苗技术仿真：对林木组织培养以及容器育苗等技术环节进行

8、模拟操作，再通过虚实结合，使学生系统地掌握现代林木育苗技术，提高动手能力。②人工林造林技术仿真：学生在虚拟场景下操作造林规划设计、林地清理、整地、施肥、栽植等生产过程，与课堂教学进度相呼应，有利于加强学生对造林技术环节的理解，激发学生