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

曾令培 楊健 張廷婷

[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)，通過對電氣自動(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)

[基金項(xiàng)目] 2018年度成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院教學(xué)改革課題項(xiàng)目“基于智能農(nóng)業(yè)的電氣專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系創(chuàng)新研究”（JG2018-15）

[作者簡介] 曾令培（1981—），男，四川資陽人，碩士，成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院工程師，主要從事電氣自動(dòng)化控制研究;張廷婷（1985—），女，四川隆昌人，成都大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)工程與信息技術(shù)（通訊作者）。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0141-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-15

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)的過程中，同質(zhì)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，沒有形成應(yīng)用特色?；谥悄苻r(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)體系為研究對象，改革其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對農(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)對大農(nóng)業(yè)（包括農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等）的全生產(chǎn)過程進(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)檢測包裝，產(chǎn)中的智能溫室大棚、自動(dòng)飼養(yǎng)、智能監(jiān)測，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(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

對調(diào)研結(jié)果我們按照智能過程相似性的原則進(jìn)行了歸納分類，提取其典型生產(chǎn)過程，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、結(jié)果導(dǎo)向，從斷續(xù)或定時(shí)檢測環(huán)節(jié)，如對土壤濕度、肥料含量、食槽飼料量等進(jìn)行檢測，來判斷是否需要灌溉、施肥、投料等，再根據(jù)結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)操作的過程。

2.實(shí)時(shí)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(diǎn)是實(shí)時(shí)監(jiān)測、開環(huán)控制，從實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)節(jié)，如對環(huán)境變量進(jìn)行監(jiān)測，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)等信號的過程。

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、裝箱等流程化的過程。

針對電氣自動(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)過程的安裝、調(diào)試、檢測、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?；诖?，我們對以上涉農(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，到分部內(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)目來設(shè)置，以上項(xiàng)目按照遞進(jìn)式來教學(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)。

在對學(xué)生考核評價(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，對應(yīng)實(shí)踐教學(xué)在總成績中占比也按照學(xué)時(shí)參考計(jì)算，總體以結(jié)果導(dǎo)向，過程結(jié)合，小組答辯考評的方式進(jìn)行，任課教師根據(jù)所授課程特色制定評分細(xì)則，最終實(shí)現(xiàn)對學(xué)生專業(yè)知識(shí)與技能掌握程度的科學(xué)評價(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級電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)學(xué)生中，通過這樣的特色教學(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，前五屆電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生平均一次過關(guān)率78.6%上升到了近三個(gè)年級的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。

五、結(jié)語

對電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)綜合實(shí)踐教學(xué)體系創(chuàng)新改革，讓學(xué)生學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用已學(xué)習(xí)的電氣專業(yè)知識(shí)，并引領(lǐng)學(xué)生組成智能系統(tǒng)來解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化、智能化問題，減少人工操作，提高生產(chǎn)效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)智能服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供有力的人才和技術(shù)支撐，體現(xiàn)了在農(nóng)業(yè)院校中工科專業(yè)服務(wù)農(nóng)業(yè)特色。

參考文獻(xiàn)

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Abstract：Based on the agricultural colleges to do engineering specialty are the characteristic that serves agriculture，the comprehensive practice teaching system in electrical automation major is innovated research，to realize students can use motor，mcu，PLC，inverter，servo，sensor and other professional knowledge to form an intelligent system，solve the problem of intelligent agriculture in modern agricultural production，develop the students' ability to innovate，and show the implementation and teaching practice of industrial intelligent service for agricultural production，highlight the specialty characteristics.

Key words：intelligent agriculture;electric;practical teaching