智能制造專業學生信息素養與分析能力的培養＊
——以智慧農機輸入參數的歸納分析為例

李生泉 ， 李棟梁 ， 李彥彬

（1.蘭州現代職業學院理工分院，甘肅 蘭州 730300；2.洛陽理工學院技術轉移中心，河南 洛陽 471023）

隨著國家“職教二十條”的提出，職業院校學生職業核心能力的培養對“1+X”制度的實施有重要作用[1]，課題組在借鑒國內職業核心能力研究方面童山東、李懷康等學者的研究基礎上提出了“交流溝通與合作能力、自我認識與提高能力、信息處理與應用能力、問題分析與解決能力、組織規劃與協調能力、歸納總結與創新能力”六大能力[2-3]。當前大數據時代背景下，信息處理與應用能力、問題分析與解決能力、歸納總結與創新能力對學生職業素養的提高作用很大，而智能制造專業對學生這三方面的能力要求更高，特別是在依據大量的設計、制造標準開展的產品開發和制造工作中不能缺乏這三方面的能力。本文以“基于‘精細農業’的智慧農機研發前期輸入量從相關標準中的梳理歸納”實際拓展課程訓練為例，采用信息處理與應用的一般步驟，歸納了智慧農機研發所涉及的輸入參數，分析了各輸入參數特點及檢測特性，為學生這幾方面能力的培養提供了參考。

1 智慧農機

20世紀80年代起，隨著“精細農業”（Precision Agriculture/Farming）在發達國家的提出而產生，從圖1“精細農作”技術體系示意圖[4]可以發現，智慧農機已經出現在了“精細農業”的各個階段，在整個“土壤潛力評估—作物管理處方制定—調控方案實施—結果—評估—決策支持”的循環農藝過程中出現了GPS數據收集、計算機分析決策等典型的智能過程[5]。基于“精細農業”的智慧農機在整個“精細農作”技術體系中既承擔數據收集又承擔命令實施的角色，在智慧農機研發前期確定各種農機在“精細農作”技術體系中的輸入量是“精細農業”的必然要求。

圖1 “精細農作”技術體系示意圖

2 信息處理與應用實例

2.1 智慧農機研發所涉及的輸入參數

信息處理與應用要從具體工作出發，分析大數據信息對工作的具體影響，甄別信息、分類信息、歸納信息、處理信息、應用信息，課題要求學生在智慧農機的開發案例中，根據農藝需要分析智慧農機所涉及的參數包含氣象條件、土壤條件、植被條件、作物特性、種子特性、肥料特性六個方面的信息，完成信息的整理與分析。表1是教師根據農業機械生產試驗條件歸納的合適、全面的智慧農機研發輸入參數列表，在實際拓展課題的設計中學生要根據老師提供的農業機械生產試驗條件自己歸納該表，教師根據學生歸納的表格進行評價與指導，在進行專業知識講授的同時培養學生的信息處理與應用能力、問題分析與解決能力、歸納總結與創新能力。

從表1可以發現，智慧農機研發時考慮的輸入量比較多，參數特性各不相同，各種參數的檢測方式和要求也不同。所以，為了加強學生對輸入參數的理解，培養學生的分析能力、創新能力，學生在自己完成表1的基礎上進一步完成表2所示的智慧農機輸入參數特點及檢測特性表格。

表1 智慧農機研發所涉及的輸入參數[5-6]

2.2 智慧農機各輸入參數特點及檢測特性

信息分析的目的是應用，在具體應用時要根據工作需求進行分析。比如在智慧農機的設計中，為了便于各輸入參數的收集、傳遞及計算，應根據目前信號處理水平、傳感器技術等，分析各參數的類型、單位、檢測方式和可識別特性，要求學生完成表2所示的智慧農機輸入參數特點及檢測特性，進一步鞏固專業知識，培養學生信息素養、分析總結能力。

表2 智慧農機輸入參數特點及檢測特性[5-6]

2.3 已獲取信息的深層挖掘及分析

從教師完成的表2可以發現，輸入參數的性質決定了信息收集與處理的難度，特別是定性參數的可識別特性較多，造成了結論的衡量和確定難度增加。這些依賴于農業傳感器技術的基礎科學一定程度上制約了智慧農機的發展，比如在雜草識別、種子篩選、成熟度判斷等農機研發關鍵環節上，圖像識別、信息判斷、方案決策等必須要建立在可靠的基礎輸入數據上。“國外農業信息化正朝集成化、專業化、網絡化、實用化和普及化方向發展，在‘互聯網+’現代農業前沿技術應用領域上，農業傳感器、農業航空和農業機器人將成為重點”[7]。同樣在課題設計中，應增加一些拓展性問題以拓展學生專業素養和能力素養，比如：作為一名智能控制專業的學生，在智慧農機前期輸入參數的獲取上來看，分析“智慧農機”才能進階為“智能農機”中傳感器技術的地位及其發展方向。（參考答案：根據輸入參數的觀測特性，開展傳感器領域基礎科學的研究，開發各輸入參數對應的農業傳感器是研發智慧農機的關鍵。在傳感器的研究中，應充分考慮農機“作業對象的嬌柔性和不確定性、作業環境的非結構性、作業動作的復雜性、操作對象和價格的特殊性、系統的開放性”[8]，“智慧農機”才能進階為“智能農機”[9]。）

3 教學評價與教學方法

在近年智能控制專業的實際課堂訓練中，發現學生在兩個表格的完成中還存在一些問題，比如表1中學生對農藝指標具體參數的整理不規范、不全面，對涉及機械的羅列不全面；表2中學生對參數代表的甄選不嚴謹，參數的單一性和復合性確定不正確，檢測傳感器的選擇上不清楚，可識別特性的辨別上不全面。造成這些問題的原因除了學生對專業知識的理解掌握不夠深刻外，對標準的解讀理解不深入是關鍵原因，對標準的解讀理解即為學生自身職業核心能力中“信息處理與應用能力、歸納總結與創新能力”的直接體現。所以，在對學生完成課題的評價中，教師應就學生課堂訓練問題明確主要原因，強調職業核心能力對就業、實際工作崗位的重要性；在對學生課題的指導訓練中應根據本課題設計信息量大、標準解讀難度大、參數特性分析難度大的特點選取合適的教學方法，比如在標準中參數的整理上，可以采用能在最短的時間里獲得最多的思想和觀點的頭腦風暴教學法，在農機輸入參數特點的分析上可以采用學生直接動手、變革認識對象、進行實驗分析的實驗法。

4 結語

學生職業核心能力的提高對學生就業、工作有重要作用，對化解社會就業矛盾、提高學校辦學質量有深刻意義。通過“基于‘精細農業’的智慧農機研發前期輸入量從相關標準中的梳理歸納”實際拓展課程訓練的實施，在專業教學中有效滲透對學生職業核心能力的培養，是“三教”改革下教學模式的大膽嘗試，希望對學生能力的培養起到拋磚引玉的作用。