基于智能農業(yè)的電氣自動化技術專業(yè)實踐教學體系創(chuàng)新研究

　　[摘 要] 該文基于在農業(yè)院校中辦工科專業(yè)是為農業(yè)服務的特點，通過對電氣自動化技術專業(yè)中的綜合實踐教學體系進行創(chuàng)新研究，實現(xiàn)學生能綜合運用電機、單片機、PLC、變頻器、伺服、傳感器等專業(yè)知識來組成智能系統(tǒng)，解決現(xiàn)代農業(yè)生產中智能農業(yè)實現(xiàn)問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，展現(xiàn)了工業(yè)智能服務農業(yè)生產落地與教學實踐，彰顯了專業(yè)特色。

　　[關鍵詞] 智能農業(yè);電氣;實踐教學

　　電氣自動化技術專業(yè)是寬口徑、進行通才教育的專業(yè)，應用涉及領域非常廣泛。各類高職院校在開設該專業(yè)的過程中，同質化現(xiàn)象比較嚴重，沒有形成應用特色。基于智能農業(yè)，以成都農業(yè)科技職業(yè)學院電氣自動化技術專業(yè)實踐教學體系為研究對象，改革其實踐教學環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對農業(yè)生產的產前、產中及產后的智能化服務，增強了專業(yè)知識的實用性和服務三農的特色。

　　一、調研

　　為了實現(xiàn)電氣專業(yè)涉農實踐教學體系建立，我們團隊對大農業(yè)(包括農業(yè)、畜牧業(yè)等)的全生產過程進行了廣泛調研。我們共計調研了51家各類涉農企業(yè)，包括產前的飼料生產加工、肥料與農藥生產加工、種子生產檢測包裝，產中的智能溫室大棚、自動飼養(yǎng)、智能監(jiān)測，產后的農產品加工、畜禽自動屠宰、農畜產品包裝等。通過調研，我們了解到，隨著社會的進步與發(fā)展，涉農行業(yè)也越來越智能化，并且在智能控制類人才需求上有逐步增加的趨勢，基于農業(yè)方向的電氣專業(yè)實踐教學改革有其必要性。

　　二、梳理與論證

　　對調研結果我們按照智能過程相似性的原則進行了歸納分類，提取其典型生產過程，共分為了三大類型。

　　1.結果導向型：以農業(yè)自動灌溉、農業(yè)自動施肥、自動飼養(yǎng)系統(tǒng)等為代表。其典型特點是斷續(xù)檢測、結果導向，從斷續(xù)或定時檢測環(huán)節(jié)，如對土壤濕度、肥料含量、食槽飼料量等進行檢測，來判斷是否需要灌溉、施肥、投料等，再根據(jù)結果執(zhí)行相應操作的過程。

　　2.實時監(jiān)測型：以溫濕度監(jiān)測、空氣含氧量監(jiān)測等為代表。其典型特點是實時監(jiān)測、開環(huán)控制，從實時監(jiān)測環(huán)節(jié)，如對環(huán)境變量進行監(jiān)測，并實時顯示系統(tǒng)，進而提供給報警及控制系統(tǒng)等信號的過程。

　　3.流程控制型：以飼料自動化生產線、水果自動化包裝線、大米自動化加工線等為代表。其典型特點是流程化順序控制，從進料、清洗、分揀，再到投料、裝袋、密封、貼標，最后計數(shù)、碼垛、裝箱等流程化的過程。

　　針對電氣自動化技術專業(yè)實踐教學體系要求，目的是使學生掌握智能化生產過程的安裝、調試、檢測、維護等環(huán)節(jié)，并在其中貫穿培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。基于此，我們對以上涉農智能控制類型進行了可行性論證，具體結合了專業(yè)的人才培養(yǎng)方案、專業(yè)課程標準、學院實驗實訓條件、合作企業(yè)的實踐條件等方面，從系統(tǒng)整體控制，到分部內容實現(xiàn)，再細化到每個單元控制涉及到的知識與技能點，如何運用到教學實踐中，都進行了詳細的分析與探討，使最終選擇的實踐教學方案，符合涉農控制特色，并滿足電氣專業(yè)實踐教學要求。

　　三、創(chuàng)新實踐教學體系建立

　　電氣自動化技術專業(yè)實踐教學體系包括專業(yè)課程內實訓、專周實習、綜合實踐和畢業(yè)綜合實習，按照專業(yè)課程內實訓以單一項目，專周實習以局部功能項目，綜合實踐和畢業(yè)綜合實習以系統(tǒng)化整體項目來設置，以上項目按照遞進式來教學，所有實踐實訓項目都與農相關。

　　在實踐教學體系建立過程中，我們采用逆向推導的形式，先提煉典型涉農智能工作環(huán)節(jié)作為綜合實踐項目和畢業(yè)綜合實習項目，如前述的智能溫室大棚控制系統(tǒng)、養(yǎng)雞場智能飼養(yǎng)系統(tǒng)、農產品自動化包裝生產線系統(tǒng)等。再把這些項目分解，找出其部分控制單元作為專周實習。最后把控制單元進行細化，找出獨立知識點，運用于對應課程中作為實訓項目。例如，我們選取了智能溫室大棚作為綜合實踐項目之一;再進行分解，把其中溫度自動控制與顯示列為專周實習項目;最后細化到如“檢測與控制技術”“數(shù)字電子技術基礎”“電氣控制技術”等專業(yè)課程內，開設溫度檢測轉換、數(shù)字顯示、電磁閥控制等項目，如下圖所示。

　　結合教學實際，專業(yè)課程內實訓按教師主導、學生配合的形式開展。根據(jù)提煉的實訓項目，教師以結果為導向的形式來講授知識與技能點，學生再分組實做完成項目。在專周實習和綜合實踐環(huán)節(jié)中按教師引導、學生自主的形式開展。教師提出多種農業(yè)智能控制系統(tǒng)的工作任務與流程，學生根據(jù)自身興趣和學力情況，自行分組并選擇不同系統(tǒng)進行設計或維護，同時可以在實現(xiàn)基礎功能的前提下進行拓展與創(chuàng)新發(fā)揮，并在此過程中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，潛移默化中養(yǎng)成服務農業(yè)的意識。

　　在對學生考核評價方面，因專業(yè)課程實踐學時占比達到60%以上，專周實習和綜合實踐環(huán)節(jié)中實踐學時占比達到92%以上，對應實踐教學在總成績中占比也按照學時參考計算，總體以結果導向，過程結合，小組答辯考評的方式進行，任課教師根據(jù)所授課程特色制定評分細則，最終實現(xiàn)對學生專業(yè)知識與技能掌握程度的科學評價。

　　四、實踐教學體系運用

　　上述創(chuàng)新實踐教學體系已運用于成都農業(yè)科技職業(yè)學院2015、2016、2017級電氣自動化技術專業(yè)學生中，通過這樣的特色教學，所有實踐教學內容均與農業(yè)結合，既讓學生對專業(yè)知識的學習有了載體，提高了學生的學習興趣，拓寬了學習視野，也培養(yǎng)了學生創(chuàng)新創(chuàng)造能力和服務三農意識。在實踐過程中，我們充分利用學院農業(yè)實習園區(qū)，學生參與并已完成大棚自動灌溉系統(tǒng)、溫濕度自動檢測控制系統(tǒng)、自動施肥系統(tǒng)等創(chuàng)新創(chuàng)造設計與應用，學生能力得到了很大提高。有的農村家庭學生還根據(jù)所學專業(yè)知識，改進設計了家鄉(xiāng)的打谷機裝置、溫室大棚智能化改造、雞舍智能化改造等，實現(xiàn)了所學專業(yè)知識的創(chuàng)新服務和應用。綜合學生專業(yè)課程成績，前五屆電氣自動化專業(yè)學生平均一次過關率78.6%上升到了近三個年級的84.7%、86.1%、89.3%。本專業(yè)學生近兩年獲得了第五屆四川省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎，2019年四川省高職院校學生技能大賽“現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)安裝與調試”賽二等獎，2018年四川省高職院校大學生工業(yè)機器人技術應用技能大賽三等獎等，充分體現(xiàn)了基于智能農業(yè)的電氣自動化技術專業(yè)實踐教學體系創(chuàng)新改革成效。

　　推薦閱讀：《南方農機》(雙月刊)創(chuàng)刊于1970年，由江西省農業(yè)機械研究所、江西省農業(yè)機械化技術推廣站、江西省農業(yè)機械學會主辦。