基于智能農(nóng)業(yè)的電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系創(chuàng)新研究

　　[摘 要] 該文基于在農(nóng)業(yè)院校中辦工科專業(yè)是為農(nóng)業(yè)服務(wù)的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)中的綜合實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行創(chuàng)新研究，實(shí)現(xiàn)學(xué)生能綜合運(yùn)用電機(jī)、單片機(jī)、PLC、變頻器、伺服、傳感器等專業(yè)知識(shí)來(lái)組成智能系統(tǒng)，解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中智能農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，展現(xiàn)了工業(yè)智能服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)落地與教學(xué)實(shí)踐，彰顯了專業(yè)特色。

　　[關(guān)鍵詞] 智能農(nóng)業(yè);電氣;實(shí)踐教學(xué)

　　電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)是寬口徑、進(jìn)行通才教育的專業(yè)，應(yīng)用涉及領(lǐng)域非常廣泛。各類高職院校在開設(shè)該專業(yè)的過(guò)程中，同質(zhì)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，沒(méi)有形成應(yīng)用特色。基于智能農(nóng)業(yè)，以成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系為研究對(duì)象，改革其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)前、產(chǎn)中及產(chǎn)后的智能化服務(wù)，增強(qiáng)了專業(yè)知識(shí)的實(shí)用性和服務(wù)三農(nóng)的特色。

　　一、調(diào)研

　　為了實(shí)現(xiàn)電氣專業(yè)涉農(nóng)實(shí)踐教學(xué)體系建立，我們團(tuán)隊(duì)對(duì)大農(nóng)業(yè)(包括農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等)的全生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了廣泛調(diào)研。我們共計(jì)調(diào)研了51家各類涉農(nóng)企業(yè)，包括產(chǎn)前的飼料生產(chǎn)加工、肥料與農(nóng)藥生產(chǎn)加工、種子生產(chǎn)檢測(cè)包裝，產(chǎn)中的智能溫室大棚、自動(dòng)飼養(yǎng)、智能監(jiān)測(cè)，產(chǎn)后的農(nóng)產(chǎn)品加工、畜禽自動(dòng)屠宰、農(nóng)畜產(chǎn)品包裝等。通過(guò)調(diào)研，我們了解到，隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，涉農(nóng)行業(yè)也越來(lái)越智能化，并且在智能控制類人才需求上有逐步增加的趨勢(shì)，基于農(nóng)業(yè)方向的電氣專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革有其必要性。

　　二、梳理與論證

　　對(duì)調(diào)研結(jié)果我們按照智能過(guò)程相似性的原則進(jìn)行了歸納分類，提取其典型生產(chǎn)過(guò)程，共分為了三大類型。

　　1.結(jié)果導(dǎo)向型：以農(nóng)業(yè)自動(dòng)灌溉、農(nóng)業(yè)自動(dòng)施肥、自動(dòng)飼養(yǎng)系統(tǒng)等為代表。其典型特點(diǎn)是斷續(xù)檢測(cè)、結(jié)果導(dǎo)向，從斷續(xù)或定時(shí)檢測(cè)環(huán)節(jié)，如對(duì)土壤濕度、肥料含量、食槽飼料量等進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)判斷是否需要灌溉、施肥、投料等，再根據(jù)結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)操作的過(guò)程。

　　2.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)型：以溫濕度監(jiān)測(cè)、空氣含氧量監(jiān)測(cè)等為代表。其典型特點(diǎn)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、開環(huán)控制，從實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，如對(duì)環(huán)境變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)，進(jìn)而提供給報(bào)警及控制系統(tǒng)等信號(hào)的過(guò)程。

　　3.流程控制型：以飼料自動(dòng)化生產(chǎn)線、水果自動(dòng)化包裝線、大米自動(dòng)化加工線等為代表。其典型特點(diǎn)是流程化順序控制，從進(jìn)料、清洗、分揀，再到投料、裝袋、密封、貼標(biāo)，最后計(jì)數(shù)、碼垛、裝箱等流程化的過(guò)程。

　　針對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系要求，目的是使學(xué)生掌握智能化生產(chǎn)過(guò)程的安裝、調(diào)試、檢測(cè)、維護(hù)等環(huán)節(jié)，并在其中貫穿培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。基于此，我們對(duì)以上涉農(nóng)智能控制類型進(jìn)行了可行性論證，具體結(jié)合了專業(yè)的人才培養(yǎng)方案、專業(yè)課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件、合作企業(yè)的實(shí)踐條件等方面，從系統(tǒng)整體控制，到分部?jī)?nèi)容實(shí)現(xiàn)，再細(xì)化到每個(gè)單元控制涉及到的知識(shí)與技能點(diǎn)，如何運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中，都進(jìn)行了詳細(xì)的分析與探討，使最終選擇的實(shí)踐教學(xué)方案，符合涉農(nóng)控制特色，并滿足電氣專業(yè)實(shí)踐教學(xué)要求。

　　三、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系建立

　　電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系包括專業(yè)課程內(nèi)實(shí)訓(xùn)、專周實(shí)習(xí)、綜合實(shí)踐和畢業(yè)綜合實(shí)習(xí)，按照專業(yè)課程內(nèi)實(shí)訓(xùn)以單一項(xiàng)目，專周實(shí)習(xí)以局部功能項(xiàng)目，綜合實(shí)踐和畢業(yè)綜合實(shí)習(xí)以系統(tǒng)化整體項(xiàng)目來(lái)設(shè)置，以上項(xiàng)目按照遞進(jìn)式來(lái)教學(xué)，所有實(shí)踐實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都與農(nóng)相關(guān)。

　　在實(shí)踐教學(xué)體系建立過(guò)程中，我們采用逆向推導(dǎo)的形式，先提煉典型涉農(nóng)智能工作環(huán)節(jié)作為綜合實(shí)踐項(xiàng)目和畢業(yè)綜合實(shí)習(xí)項(xiàng)目，如前述的智能溫室大棚控制系統(tǒng)、養(yǎng)雞場(chǎng)智能飼養(yǎng)系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品自動(dòng)化包裝生產(chǎn)線系統(tǒng)等。再把這些項(xiàng)目分解，找出其部分控制單元作為專周實(shí)習(xí)。最后把控制單元進(jìn)行細(xì)化，找出獨(dú)立知識(shí)點(diǎn)，運(yùn)用于對(duì)應(yīng)課程中作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。例如，我們選取了智能溫室大棚作為綜合實(shí)踐項(xiàng)目之一;再進(jìn)行分解，把其中溫度自動(dòng)控制與顯示列為專周實(shí)習(xí)項(xiàng)目;最后細(xì)化到如“檢測(cè)與控制技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”“電氣控制技術(shù)”等專業(yè)課程內(nèi)，開設(shè)溫度檢測(cè)轉(zhuǎn)換、數(shù)字顯示、電磁閥控制等項(xiàng)目，如下圖所示。

　　結(jié)合教學(xué)實(shí)際，專業(yè)課程內(nèi)實(shí)訓(xùn)按教師主導(dǎo)、學(xué)生配合的形式開展。根據(jù)提煉的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，教師以結(jié)果為導(dǎo)向的形式來(lái)講授知識(shí)與技能點(diǎn)，學(xué)生再分組實(shí)做完成項(xiàng)目。在專周實(shí)習(xí)和綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)中按教師引導(dǎo)、學(xué)生自主的形式開展。教師提出多種農(nóng)業(yè)智能控制系統(tǒng)的工作任務(wù)與流程，學(xué)生根據(jù)自身興趣和學(xué)力情況，自行分組并選擇不同系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)或維護(hù)，同時(shí)可以在實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)功能的前提下進(jìn)行拓展與創(chuàng)新發(fā)揮，并在此過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，潛移默化中養(yǎng)成服務(wù)農(nóng)業(yè)的意識(shí)。

　　在對(duì)學(xué)生考核評(píng)價(jià)方面，因?qū)I(yè)課程實(shí)踐學(xué)時(shí)占比達(dá)到60%以上，專周實(shí)習(xí)和綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)中實(shí)踐學(xué)時(shí)占比達(dá)到92%以上，對(duì)應(yīng)實(shí)踐教學(xué)在總成績(jī)中占比也按照學(xué)時(shí)參考計(jì)算，總體以結(jié)果導(dǎo)向，過(guò)程結(jié)合，小組答辯考評(píng)的方式進(jìn)行，任課教師根據(jù)所授課程特色制定評(píng)分細(xì)則，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)與技能掌握程度的科學(xué)評(píng)價(jià)。

　　四、實(shí)踐教學(xué)體系運(yùn)用

　　上述創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系已運(yùn)用于成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院2015、2016、2017級(jí)電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)學(xué)生中，通過(guò)這樣的特色教學(xué)，所有實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容均與農(nóng)業(yè)結(jié)合，既讓學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)有了載體，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬了學(xué)習(xí)視野，也培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力和服務(wù)三農(nóng)意識(shí)。在實(shí)踐過(guò)程中，我們充分利用學(xué)院農(nóng)業(yè)實(shí)習(xí)園區(qū)，學(xué)生參與并已完成大棚自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、溫濕度自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)、自動(dòng)施肥系統(tǒng)等創(chuàng)新創(chuàng)造設(shè)計(jì)與應(yīng)用，學(xué)生能力得到了很大提高。有的農(nóng)村家庭學(xué)生還根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，改進(jìn)設(shè)計(jì)了家鄉(xiāng)的打谷機(jī)裝置、溫室大棚智能化改造、雞舍智能化改造等，實(shí)現(xiàn)了所學(xué)專業(yè)知識(shí)的創(chuàng)新服務(wù)和應(yīng)用。綜合學(xué)生專業(yè)課程成績(jī)，前五屆電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生平均一次過(guò)關(guān)率78.6%上升到了近三個(gè)年級(jí)的84.7%、86.1%、89.3%。本專業(yè)學(xué)生近兩年獲得了第五屆四川省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎(jiǎng)，2019年四川省高職院校學(xué)生技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試”賽二等獎(jiǎng)，2018年四川省高職院校大學(xué)生工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用技能大賽三等獎(jiǎng)等，充分體現(xiàn)了基于智能農(nóng)業(yè)的電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系創(chuàng)新改革成效。

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