基于智能農(nóng)業(yè)的電氣自動化技術(shù)專業(yè)實踐教學(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，通過對電氣自動化技術(shù)專業(yè)中的綜合實踐教學(xué)體系進(jìn)行創(chuàng)新研究，實現(xiàn)學(xué)生能綜合運用電機(jī)、單片機(jī)、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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中智能農(nóng)業(yè)實現(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)實踐，彰顯了專業(yè)特色。

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

　　電氣自動化技術(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。基于智能農(nóng)業(yè)，以成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院電氣自動化技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系為研究對象，改革其實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實現(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)知識的實用性和服務(wù)三農(nóng)的特色。

　　一、調(diào)研

　　為了實現(xiàn)電氣專業(yè)涉農(nóng)實踐教學(xué)體系建立，我們團(tuán)隊對大農(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、自動飼養(yǎng)、智能監(jiān)測，產(chǎn)后的農(nóng)產(chǎn)品加工、畜禽自動屠宰、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)自動灌溉、農(nóng)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(jié)果導(dǎo)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(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(jìn)行監(jiān)測，并實時顯示系統(tǒng)，進(jìn)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(chǎn)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(jìn)料、清洗、分揀，再到投料、裝袋、密封、貼標(biāo)，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(shù)專業(yè)實踐教學(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。基于此，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)院實驗實訓(xùn)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(nèi)容實現(xiàn)，再細(xì)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(xué)實踐中，都進(jìn)行了詳細(xì)的分析與探討，使最終選擇的實踐教學(xué)方案，符合涉農(nóng)控制特色，并滿足電氣專業(yè)實踐教學(xué)要求。

　　三、創(chuàng)新實踐教學(xué)體系建立

　　電氣自動化技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系包括專業(yè)課程內(nèi)實訓(xùn)、專周實習(xí)、綜合實踐和畢業(yè)綜合實習(xí)，按照專業(yè)課程內(nèi)實訓(xùn)以單一項目，專周實習(xí)以局部功能項目，綜合實踐和畢業(yè)綜合實習(xí)以系統(tǒng)化整體項目來設(shè)置，以上項目按照遞進(jìn)式來教學(xué)，所有實踐實訓(xùn)項目都與農(nóng)相關(guān)。

　　在實踐教學(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)作為綜合實踐項目和畢業(yè)綜合實習(xí)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(nóng)產(chǎn)品自動化包裝生產(chǎn)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(xí)。最后把控制單元進(jìn)行細(xì)化，找出獨立知識點，運用于對應(yīng)課程中作為實訓(xùn)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(jìn)行分解，把其中溫度自動控制與顯示列為專周實習(xí)項目;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、電磁閥控制等項目，如下圖所示。

　　結(jié)合教學(xué)實際，專業(yè)課程內(nèi)實訓(xùn)按教師主導(dǎo)、學(xué)生配合的形式開展。根據(jù)提煉的實訓(xùn)項目，教師以結(jié)果為導(dǎo)向的形式來講授知識與技能點，學(xué)生再分組實做完成項目。在專周實習(xí)和綜合實踐環(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)計或維護(hù)，同時可以在實現(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。

　　在對學(xué)生考核評價方面，因?qū)I(yè)課程實踐學(xué)時占比達(dá)到60%以上，專周實習(xí)和綜合實踐環(huán)節(jié)中實踐學(xué)時占比達(dá)到92%以上，對應(yīng)實踐教學(xué)在總成績中占比也按照學(xué)時參考計算，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，最終實現(xiàn)對學(xué)生專業(yè)知識與技能掌握程度的科學(xué)評價。

　　四、實踐教學(xué)體系運用

　　上述創(chuàng)新實踐教學(xué)體系已運用于成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院2015、2016、2017級電氣自動化技術(shù)專業(yè)學(xué)生中，通過這樣的特色教學(xué)，所有實踐教學(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。在實踐過程中，我們充分利用學(xué)院農(nóng)業(yè)實習(xí)園區(qū)，學(xué)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(shè)計與應(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，改進(jìn)設(shè)計了家鄉(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，實現(xiàn)了所學(xué)專業(yè)知識的創(chuàng)新服務(wù)和應(yīng)用。綜合學(xué)生專業(yè)課程成績，前五屆電氣自動化專業(yè)學(xué)生平均一次過關(guān)率78.6%上升到了近三個年級的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，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，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)用技能大賽三等獎等，充分體現(xiàn)了基于智能農(nóng)業(yè)的電氣自動化技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系創(chuàng)新改革成效。

　　推薦閱讀：《南方農(nóng)機(jī)》(雙月刊)創(chuàng)刊于1970年，由江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所、江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站、江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會主辦。