基于智能農業的電氣自動化技術專業實踐教學體系創新研究

曾令培 楊健 張廷婷

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

[關鍵詞] 智能農業;電氣;實踐教學

[基金項目] 2018年度成都農業科技職業學院教學改革課題項目“基于智能農業的電氣專業實踐教學體系創新研究”（JG2018-15）

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

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0141-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-15

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

一、調研

為了實現電氣專業涉農實踐教學體系建立，我們團隊對大農業（包括農業、畜牧業等）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，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、智能監測，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展，涉農行業也越來越智能化，并且在智能控制類人才需求上有逐步增加的趨勢，基于農業方向的電氣專業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：以農業自動灌溉、農業自動施肥、自動飼養系統等為代表。其典型特點是斷續檢測、結果導向，從斷續或定時檢測環節，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，再根據結果執行相應操作的過程。

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

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、碼垛、裝箱等流程化的過程。

針對電氣自動化技術專業實踐教學體系要求，目的是使學生掌握智能化生產過程的安裝、調試、檢測、維護等環節，并在其中貫穿培養學生創新能力。基于此，我們對以上涉農智能控制類型進行了可行性論證，具體結合了專業的人才培養方案、專業課程標準、學院實驗實訓條件、合作企業的實踐條件等方面，從系統整體控制，到分部內容實現，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，并滿足電氣專業實踐教學要求。

三、創新實踐教學體系建立

電氣自動化技術專業實踐教學體系包括專業課程內實訓、專周實習、綜合實踐和畢業綜合實習，按照專業課程內實訓以單一項目，專周實習以局部功能項目，綜合實踐和畢業綜合實習以系統化整體項目來設置，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節作為綜合實踐項目和畢業綜合實習項目，如前述的智能溫室大棚控制系統、養雞場智能飼養系統、農產品自動化包裝生產線系統等。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”“數字電子技術基礎”“電氣控制技術”等專業課程內，開設溫度檢測轉換、數字顯示、電磁閥控制等項目，如下圖所示。

結合教學實際，專業課程內實訓按教師主導、學生配合的形式開展。根據提煉的實訓項目，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節中按教師引導、學生自主的形式開展。教師提出多種農業智能控制系統的工作任務與流程，學生根據自身興趣和學力情況，自行分組并選擇不同系統進行設計或維護，同時可以在實現基礎功能的前提下進行拓展與創新發揮，并在此過程中培養學生的創新能力，潛移默化中養成服務農業的意識。

在對學生考核評價方面，因專業課程實踐學時占比達到60%以上，專周實習和綜合實踐環節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，任課教師根據所授課程特色制定評分細則，最終實現對學生專業知識與技能掌握程度的科學評價。

四、實踐教學體系運用

上述創新實踐教學體系已運用于成都農業科技職業學院2015、2016、2017級電氣自動化技術專業學生中，通過這樣的特色教學，所有實踐教學內容均與農業結合，既讓學生對專業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，也培養了學生創新創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實習園區，學生參與并已完成大棚自動灌溉系統、溫濕度自動檢測控制系統、自動施肥系統等創新創造設計與應用，學生能力得到了很大提高。有的農村家庭學生還根據所學專業知識，改進設計了家鄉的打谷機裝置、溫室大棚智能化改造、雞舍智能化改造等，實現了所學專業知識的創新服務和應用。綜合學生專業課程成績，前五屆電氣自動化專業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%。本專業學生近兩年獲得了第五屆四川省“互聯網+”大學生創新創業大賽金獎，2019年四川省高職院校學生技能大賽“現代電氣控制系統安裝與調試”賽二等獎，2018年四川省高職院校大學生工業機器人技術應用技能大賽三等獎等，充分體現了基于智能農業的電氣自動化技術專業實踐教學體系創新改革成效。

五、結語

對電氣自動化技術專業綜合實踐教學體系創新改革，讓學生學會綜合運用已學習的電氣專業知識，并引領學生組成智能系統來解決現代農業生產中的自動化、智能化問題，減少人工操作，提高生產效率，培養學生的創新能力，實現了工業智能服務農業生產，為鄉村振興戰略提供有力的人才和技術支撐，體現了在農業院校中工科專業服務農業特色。

參考文獻

[1]王瑞.我國自動化專業教育的現狀及發展前景分析[J].湖北經濟學院學報（人文社會科學版），2011，8（5）：168-169.

[2]曾令培.農業高職院校電氣自動化技術專業定位分析與人才培養實踐[J].西部素質教育，2017（18）：223-224.

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