農業設施設計基礎課程的整合優化與共建共享研究

張智 胡曉輝 李建明 孫先鵬

[摘 要]針對農業設施設計基礎課程學時長、內容涵蓋面廣又無關聯性的特點，對課程進行教材體系和教學內容改革，對教材中力學、材料學、流體、傳熱學、電學5個章節的內容進行剖析、重新安排和優化組合，以基本概念、基本理論為基礎，以工程應用為重點，增加新知識及輔助軟件的應用。基于西北農林科技大學的網絡教學平臺實現課程的教學資源網絡共享，增加了學習的靈活性，實現了很好的教學效果。

[關鍵詞]農業設施設計基礎 改革 整合優化 網絡共享

[中圖分類號] G420[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）11-0123-02

一、研究的必要性

設施農業科學與工程專業是我校于2003年申請增設并率先招生的新型專業，專業特點是多學科性、綜合性、交叉性，專業涉及生物、環境、工程、控制、信息等多個領域。因此，教師的教學任務十分艱巨，而課程建設和教材建設成為重中之重。農業設施設計基礎課程是設施農業科學與工程專業的一門核心專業基礎課，安排在第四學期教學。由于是新專業課程，幾乎沒有可借鑒的有效經驗，教學難度很大。本課程共有80學時，教學內容包含了力學、材料學、流體、傳熱學、電學5個章節，也是5大學科門類的基礎知識，各章節之間沒有任何相關性，卻又都是后續專業課的基礎知識，這對教與學都是一個新的挑戰。

本課程自2006年開設以來的8年間，課程組教師不斷對課程內容、講授方式等進行總結、分析及完善，目前仍存在兩個亟待解決的問題：一是在教學內容方面，對應教材是根據新專業增設而編寫的，2008年出版，每章節均由專業人士編寫，因此各章節深度的適宜度及與后續專業課程的關聯性的說明均有不足，而且有些教學內容對設施農業專業又過于深入，導致學生對學習的課程目標和任務不清楚。另一個是在教學方式上，課程利用圖文聲光并茂的多媒體課件講授，雖然提高了課堂教學效果，但用電腦替代了粉筆板書，加大了信息量的傳播，緩解了日益增加的知識容量和有限學時之間的矛盾，而以教師為中心觀念的束縛依然存在，未能作為學生進行自主學習、探索與發現的認知工具，教學互動不足。尤其是對于力學、電學等知識，有的概念比較抽象，學生不易接受，有部分學生甚至看不懂習題中簡圖的工作過程，理論與實際存在脫節現象。因此，必須對農業設施設計基礎課程的教學進行改革，使教學內容更切合專業發展、體現時代特色，在教學過程中充分體現理論聯系實際的特點，采用靈活的教學方式，讓學生易于接受。此外，計算機技術與網絡技術的普及也為課程教學改革提供了更多可能。

二、課程內容整合優化

（一）教材體系的改革

本課程的教學目標是使學生建立對農業設施設計的基本認識，掌握流體、傳熱學、力學、材料學和電學方面的基本原理及其在工程設計中的應用，并為學生提供設計方面必備的基本素質教育，培養學生利用基本知識原理研究、解決問題的素質和能力。

根據社會對人才的需求變化，課程組不斷進行課程體系和結構的重組與整合。圍繞農業設施設計建造、采暖、供電等配套系統設計，設施內部環境調控以及種植管理這一教學目標設置專業主干課程。注意內容的相互滲透與銜接，提高課程的綜合化、系統化程度，注重學生知識、能力、素質的協調發展。突破相關內容的相互融合、適應，根據農業設施設計基礎課程各部分內容與后續專業課程內容的內在聯系，形成一個圍繞設施農業工程發展的思維體系，構建并優化了以社會需求、就業為導向的農業設施設計基礎教材的體系結構，注重調整學生的知識能力結構，增強課程理論的應用性和實踐性。

（二）課程內容的優化

要用一門課程完成5個學科門類的基礎講授，這就需要將原屬5門不同課程的內容進行剖析、重組和優化，減輕師生在教和學中的負擔，進而提高教學效果。課程內容的整合優化注重對學生解決問題及創新能力的培養，正確處理課程的深度和廣度的關系，拓寬學生的知識面，增大課堂教學的信息量，使學生在有限時間內獲得更多的知識。教學中以基本概念、基本理論為基礎，以工程應用為重點，減少教材中一些復雜的公式推導，增加一些必要的、相關的新知識。

在介紹材料力學中受力與變形形式內容時，通常是先介紹每一種基本變形，然后進一步介紹組合變形。基本變形是組合變形的基礎，因每一種基本變形的內力、應力公式都不一樣，所以表面上看各節間似乎沒聯系，再加上公式、概念較多，學生普遍感到這部分內容零亂，公式難于記憶，不易掌握。對這部分內容進行整合，可幫助學生理清思路，讓學生明白無論哪種基本變形，其研究思路和方法都是一致的，即外力分析→內力分析→應力分析→強度條件及應用→變形分析→剛度條件及應用。這樣，學生就能對材料力學中基本變形的知識框架有清楚的認識，感到內容的條理性，從而能在學習過程中有效掌握，思考也變得積極活躍。此外，將matlab語言應用在力學教學中，可以解決復雜的力學計算和作圖問題，不僅提高了教學效率，同時也激發了學生的學習興趣，為學生后續課程的學習，甚至畢業后參加工程設計、科學研究等都打下了堅實的基礎。

傳熱學方面除了關于導熱的傅立葉定律、關于對流換熱的牛頓冷卻方程、關于熱輻射的普朗克輻射定律、維恩偏移定律、斯蒂芬—波爾茨曼定律、蘭貝特定律等基礎內容外，還補充與專業關系密切的內容，增加溫室傳熱的分析計算以及ANSYS軟件的應用教學。在教學中，對于書本上的基本概念、基本原理采用傳統教學方法講授，力求使學生理解與掌握這些基本概念與基本原理。在此基礎上利用ANSYS軟件在傳熱學方面強大的計算與模擬功能，得到在傳統教學方法中不能體現的一些重要物理變量的變化過程和仿真模擬結果以及其他一些重要信息，使學生加深對概念、基本原理的理解。

在電學這一章的教學中，由于課時的限制，我們把不是特別重要的細節部分刪減掉，如把電路分析中具體的計算過程舍去，而對其他的更為重要的內容進行詳細講解，只要能夠讓學生理解應用定律就達到了教育目的。將電子科技方面的知識融入電學的教學內容中，使課程內容更符合時代發展的需要。課程教學也更多地向著實用性的方向發展。

三、共建共享課程建設

資源集成課程各章節領域（流體、傳熱學、力學、材料學、電學）的理論知識和最新科研成果、多媒體課件，能夠提供課程內容、課程設計實例、習題輔導等功能，服務于學生學習課程的全過程。

基于西北農林科技大學的網絡教學平臺實現課程的教學資源網絡共享。網絡資源包括教學大綱、教學日歷、教學課件、習題試題庫、留言板等內容和功能，使學生在時間、地點和場所方面能夠靈活安排學習。

利用課程網絡平臺的功能，讓學生可以上傳和下載教學資源、在線討論答疑，積極參與到課程資源的建設中。學生和教師可以自由討論，充分發揮學生的主觀能動性。

四、教學效果分析

在課程教學內容的優化整合及輔助軟件的應用后，真正減輕了教與學中的一些負擔，增強了學生的學習興趣和解決實際問題的能力。課程結合生活和工程實際的教學案例，增加了新的知識，使學生及時掌握應用并了解本領域的相關動態前沿。通過教學反饋優化課程結構和內容后，形成了適合設施農業科學與工程專業發展的核心基礎課程的結構體系。同時，共建共享的學習方式，對教學的效率和效果均產生了有益的影響。網絡教學資源的開放也實現真正意義上的“交互學習”和“發現學習”。農業設施設計基礎課程的優化整合與共建共享研究改革為設施農業科學與工程專業后續專業課程的教學奠定了良好的基礎，有效激發了學生的專業興趣，取得了很好的改革效果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 侯懷銀，王俊琳.改革開放以來中國大陸大學教學方法研究：歷程、進展和趨勢[J].高等教育研究，2014（10）：63-71.

[2] 許英姿，沈玉鳳，李麗君.成人高等教育工程力學教學中采用案例教學法的探討與實踐[J].大學教育，2013（4）：91-92.

[3] 龍連春，劉海宏，楊慶生.材料力學概念數值模擬分析系統[J].實驗技術與管理，2013（8）：87-89.

[4] 田修營，文瑾.材料類《熱工基礎》課程教學方法研究與實踐[J].廣州化工，2013（20）：191-192.

[5] 陸寧.基于卓越工程師培養的電工學教學改革研究[J].教育與職業，2014（15）：136-137.

[6] 徐丕文，鄒小雨.網絡時代高等教育教學方式的改革研究[J].國家教育行政學院學報，2014（12）：35-38.

[7] 胡曉輝，李建明，張智.設施農業科學與工程專業課程網絡教學平臺建設的必要性探析[J].教育教學論壇，2013（17）：260-262.

[責任編輯：覃侶冰]