設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程教學(xué)改革探討

曹晏飛 蔣程瑤 張智

摘要 設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣是西北農(nóng)林科技大學(xué)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課程，針對設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程在教學(xué)實踐中存在的問題，通過調(diào)整教學(xué)質(zhì)量標準和教學(xué)內(nèi)容、靈活運用有效的教學(xué)方法和教學(xué)手段、加強教學(xué)過程中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性，提高了學(xué)生動手實踐能力和工程實踐能力，強化了學(xué)生獨立思考能力和創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞 設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣；教學(xué)改革；實踐教學(xué)環(huán)節(jié)；工程實踐能力

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）14-0275-02

Abstract Architecture electric of protected agriculture is a professional elective course for the major of protected agricultural science and engineering of Northwest A & F University.According to the problems existing in the teaching practice of architecture electric of protected agriculture，the initiative and enthusiasm for learning，hands-on practical ability and engineering practice ability，independent thinking and innovation awareness were enhanced through the adjusting the teaching quality standards and teaching content，flexiby applying effective teaching methods and strengthening the practical teaching process.

Key words architecture electric of protected agriculture；teaching reform；practice teaching process；engineering practice ability

設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣是一門涵蓋溫室配電線路設(shè)計、電氣設(shè)備自動化控制以及建筑防雷接地等內(nèi)容的綜合應(yīng)用型學(xué)科，通過對溫室內(nèi)電氣設(shè)備調(diào)控，可為作物提供所需的溫、光、水、氣、肥。設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)自2002年得到教育部批準并予以公布以來[1]，設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程一直是設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)骨干課程，課程內(nèi)容主要包括常用低壓電器與基本控制電路、供配電系統(tǒng)、電氣照明技術(shù)以及建筑防雷與安全用電等。通過該課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解建筑電氣的基本概念、基本原理和基本設(shè)計方法，能完成供配電系統(tǒng)的初步設(shè)計，具備分析問題、解決問題以及工程設(shè)計的能力。

近年來，隨著我國現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)示范園區(qū)數(shù)量和規(guī)模的不斷擴大，園區(qū)內(nèi)用電機械設(shè)備不斷增加，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)逐漸深入應(yīng)用。如何優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程體系，使其適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)示范園區(qū)建設(shè)與管理發(fā)展的需要，并培養(yǎng)出現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)創(chuàng)新復(fù)合型人才成為一項亟待解決重要任務(wù)。筆者以西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣為例，結(jié)合教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題與不足，從課程質(zhì)量標準、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段等方面探討該課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新模式，實現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣的優(yōu)質(zhì)教學(xué)效果。

1 調(diào)整教學(xué)大綱，制定科學(xué)的課程質(zhì)量標準

西北農(nóng)業(yè)科技大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)工程模塊學(xué)生本科畢業(yè)后大多數(shù)走向企業(yè)工作崗位，為了使設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)溫室電氣設(shè)計以及培養(yǎng)農(nóng)業(yè)園區(qū)管理型技術(shù)人才的需求，教研室多次組織相關(guān)教師進行集體研討，調(diào)整并優(yōu)化課程教學(xué)大綱。新大綱和課程質(zhì)量標準強調(diào)著重培養(yǎng)學(xué)生掌握建筑電氣技術(shù)的基本原理、設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)供配電基本方法及其在工程設(shè)計中的應(yīng)用等基本知識，具有綜合運用基礎(chǔ)知識解決實際工程問題的能力。

2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在綜合教學(xué)實習(xí)等實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生普遍對實際溫室中低壓電器、環(huán)境調(diào)控設(shè)備及其控制原理不熟悉，尤其是隨著現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)電機自動化、信息化以及智能化建設(shè)，企業(yè)對具有專業(yè)知識的現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)人才需求進一步增強。因此，迫切要求教育工作者對設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣的課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整和優(yōu)化。

目前，該門課程還沒有真正涉及設(shè)施農(nóng)業(yè)電氣方面的全國性統(tǒng)編教材，各個學(xué)校教材內(nèi)容相差較大。在設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程的教學(xué)過程中，選擇了黃民德等[2]主編的《建筑電氣技術(shù)基礎(chǔ)（修訂版）》一書作為教材。在現(xiàn)有建筑電氣教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)施農(nóng)業(yè)電氣設(shè)備的工作特點，不斷更新優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，并將國內(nèi)外溫室發(fā)展動態(tài)、國家電氣新標準和新規(guī)范歸納整理到教學(xué)內(nèi)容中，使學(xué)生了解到前沿知識，拓寬學(xué)生的知識面。同時，在建筑電氣教學(xué)內(nèi)容上還增加了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)知識以及其相關(guān)研究進展，如溫度、濕度、光照等環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器、數(shù)據(jù)采集控制模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊等。最后，簡單介紹手機和遠程管理云平臺實現(xiàn)溫室開窗系統(tǒng)控制的過程，使學(xué)生了解一個完整的數(shù)據(jù)采集—傳輸—設(shè)備控制的知識體系。

3 運用有效的教學(xué)方法與手段

在教學(xué)方法和教學(xué)手段改革上，應(yīng)堅持“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的現(xiàn)代教育教學(xué)理念[3]，改變傳統(tǒng)以教師為中心的灌輸式教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生探索式地學(xué)習(xí)，強化其自主學(xué)習(xí)能力。同時，考慮到設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣這門課程與實際工程設(shè)計聯(lián)系緊密，應(yīng)加強學(xué)生實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題與解決問題的能力，增強學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新意識。

3.1 加強師生互動，提升課堂教學(xué)效果

課堂教學(xué)是教師向?qū)W生傳授知識和技能的過程，應(yīng)豐富授課形式，包括案例討論、故事導(dǎo)入、小組討論、網(wǎng)絡(luò)視頻等。可根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，利用典故或故事創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景導(dǎo)入，或者針對實際溫室生產(chǎn)過程中具體的典型案例，如補光系統(tǒng)配電線路設(shè)計以及其自動化控制原理等，與學(xué)生進行討論。該方式既可以促進教學(xué)過程中師生互動，調(diào)動學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時又可以讓學(xué)生觀察和思考實際生產(chǎn)過程中存在的問題，再根據(jù)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識提出解決方案，從而達到培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題能力的目的。

3.2 加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力

設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程的實踐性較強，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，必須通過大量的工程訓(xùn)練來檢驗其掌握情況。根據(jù)教學(xué)大綱和課程質(zhì)量標準增加了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在實踐教學(xué)過程中，將學(xué)生分成若干小組，要求每個小組根據(jù)溫室不同電氣設(shè)備的控制要求自行設(shè)計控制方案，并完成電氣設(shè)備之間的連線。學(xué)生在完成作品過程中遇到問題可及時與指導(dǎo)教師探討。教師在學(xué)生完成作品后利用萬用表進行測試，并對配電線路設(shè)計方案及接線方式進行點評，指出其中的問題所在。最后，在確認學(xué)生作品無誤后接電測試驗證其實際運行情況。通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加深了學(xué)生對相對抽象的理論知識的理解，如重要原理性內(nèi)容或電機控制電路等，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，強化了教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新意識以及綜合設(shè)計能力。

3.3 加強課程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識

為了幫助學(xué)生進一步鞏固所學(xué)的理論知識，一般在理論課程結(jié)束之后安排相應(yīng)的課程設(shè)計。設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程設(shè)計是一個非常重要的實踐環(huán)節(jié)，設(shè)計題目與設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)，將學(xué)生分成若干小組，要求每個小組學(xué)生團隊合作，在規(guī)定的時間內(nèi)利用Auto CAD繪制設(shè)計圖紙，并且提交設(shè)計計算說明書，完成設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程報告。一般經(jīng)過為期1周的配電方案設(shè)計、線路布置以及防雷接地方案設(shè)計后，學(xué)生可以將課堂上學(xué)習(xí)的知識相互串聯(lián)起來，形成一個完整的知識體系，對如何進行設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)配供電系統(tǒng)設(shè)計及自動化調(diào)控有了一定的認識。通過課程設(shè)計，能夠幫助學(xué)生強化所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識解決實際工程設(shè)計問題的能力[4]。

4 結(jié)語

設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣課程的開設(shè)在培養(yǎng)適應(yīng)我國現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的創(chuàng)新復(fù)合型農(nóng)業(yè)人才方面具有重要意義。西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)教研室堅持以學(xué)生為主體的教學(xué)指導(dǎo)理念，以創(chuàng)新復(fù)合型人才培養(yǎng)為目標，以提高學(xué)生實踐應(yīng)用能力為核心，從課程質(zhì)量標準、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段等方面積極探索設(shè)施農(nóng)業(yè)建筑電氣的教學(xué)改革與創(chuàng)新。教學(xué)改革激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決實際生產(chǎn)問題的能力，同時增強了學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識，使該課程的教學(xué)質(zhì)量和效果有了明顯的提升。面對現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化、智能化的快速發(fā)展，今后仍需在教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面繼續(xù)改革和探索，使該課程滿足社會發(fā)展對設(shè)施農(nóng)業(yè)復(fù)合型人才的需求。

5 參考文獻

[1] 張智，胡曉輝，李建明.設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的建設(shè)：以西北農(nóng)林科技大學(xué)為例[J].中國林業(yè)教育，2016，34（5）：18-22.

[2] 黃民德，范文，王瀛.建筑電氣技術(shù)基礎(chǔ)（修訂版）[M].天津：天津大學(xué)出版社，2006.

[3] 邢以群，魯柏祥，施杰，等.以學(xué)生為主體的體驗式教學(xué)模式探索：從知識到智慧[J].高等工程教育研究，2016（5）：122-128.

[4] 張保仁，曹慧，李媛媛，等.設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的建設(shè)與改革[J].中國農(nóng)業(yè)教育，2012（6）：71-73.