《農業機械學》課程多層次連貫式教學體系的思考與升級策略

阮培英，程衛東，蔡善儒，耿端陽，牛國棟

（山東理工大學 農業工程與食品科學學院，山東 淄博 255000）

農業機械化是現代農業科學三大支柱之一[1]，《農業機械學》作為山東理工大學農業機械化及其自動化專業的核心課程之一，其教學質量對于向山東省和全國輸送農業機械化領域的高素質人才具有基礎性作用。因此，研究當前《農業機械學》的課程教學體系現狀，在網絡信息化全面覆蓋的時代背景下，結合農業機械向著信息化、智能化發展的趨勢，思考并提出課程教學體系升級的策略，對于提升教學質量與培養人才的水平均具有切實意義。

1 《農業機械學》課程教學體系的現狀與思考

山東理工大學《農業機械學》課程共64 學時，其中16 學時為實驗教學。課程安排在第6 學期，教學內容主要涵蓋北方大田作業的耕整、播種、田間管理以及小麥和玉米收獲機械等。課堂教學主要講解各類作業機械的構造組成、工作原理、性能分析、設計與使用要點等，并不斷更新、引入國內外農業裝備的新技術、新內容，使課程內容緊隨發展前沿；實驗教學則包括鏵式犁機組的使用與調整、播種機械與排種器性能測試、聯合收獲機總體裝配等共8個實驗項目，實驗過程以學生為主、教師為輔，教師主要完成適時引導學生思考相關的知識、答疑解惑和把握實驗整體進度的任務。而作為課程教學體系中一個重要實踐環節的課程設計，則通常安排在第7 學期進行，學生利用1 周的時間針對某一個農業機械部件或者機構查找資料、確定設計或改進方案，完成設計后提交圖紙和設計說明書并進行答辯。

《農業機械學》的課程教學目前主要采用線下教學為主、線上自學為輔的模式。作為國家級精品課程建設的一部分，課程的線上教學資源一直在不斷豐富中，除教學課件、參考學習材料、農機現場作業影像資料外，還增加了基于智慧樹平臺的慕課內容，將各章節按照教學內容的順序以教學視頻的方式發布于平臺，每段視頻著重講1個大的知識點，時長約為10 min，并在每段視頻中配合各個小知識點設置有彈題。慕課因具有“碎片化”的特點[2]，更易于學生按照自己的節奏和安排進行個性化學習，有助于課程內容更好地吸收和消化。在2020年上半年疫情期間，課前預習、課后復習、課堂教學以及師生互動等均采用了線上模式，通過線上交流軟件、課堂直播授課、校內教學平臺結合慕課聯用的方式完成了《農業機械學》的教學，通過學生反饋與評價顯示教學效果良好。線上教學具有方便快捷、資源海量、可無限回放等優勢，在今后信息化覆蓋度飛速擴張的趨勢下，勢必會占到更多的比例。

在當前的教學體系中，學生實踐能力的鍛煉和操練環節略顯單薄；教學模式和方法等在學生自主學習、自行解決問題能力和創新意識的培養方面還需要繼續革新；校內、校外多種層次的農業機械及相關硬件資源也需進行整合、實現“為我所用”；在網絡信息化全面覆蓋的時代，應該不斷拓展學生課程學習的途徑和方式，并且對教學內容中奠定理論基礎的部分要給予重視。此外，基于學習時效性的考慮，課程設計的安排時間可以調整至課程學習的學期末，以增強知識的連續性，同時也可以避免與考研“撞車”。

2 針對目前教學體系的升級策略

2.1 構建“理論學習—實踐鍛煉—競賽檢驗”的連貫式教學內容體系

《農業機械學》課程的理論學習是通過教師課上講授和學生線上自學完成的，是整個課程教學的第1步，之后的實驗環節需要緊扣課堂學習內容來安排，課程結束之后的課程設計則是對學生所學的第1次實際應用與操練。為培養學生的創新意識和創新習慣，課程設計的選題應以創新為落腳點，鼓勵學生多觀察、多思考、多借鑒，對已有的農機裝置或工作機構提出改進思路和方案并完成設計；題目來源鼓勵學生自主選題，并且課程設計所完成的內容，可以作為之后畢業設計的一部分，這樣一方面激勵學生根據自己的興趣尋找合適的題目，充分調動其自覺性，另一方面使得實踐鍛煉更具有承接性，對于設計任務的完成度更加有益。為進一步通過比賽增強實踐動手能力，近年來農業機械化專業的學生對各級農業裝備類競賽的參與度逐年增加，一般依托學院各大科研團隊的參加人數有限。為此，可以開辟課內競賽來降低門檻，競賽的內容或是理論知識，或是農機創新設計方案甚至是實物設計，讓更多的學生有機會通過比賽的方式檢驗自己所學知識及應用的情況，在與其他同學同臺競賽的過程中取長補短；這對于增強學生的競爭意識并帶動主動學習、親身實踐的熱情十分有益。

理論學習、實踐鍛煉和課內外競賽在時間上具有承接關系，在深度上則逐漸加強。將三者循序漸進地連貫起來，即形成“理論學習—實踐鍛煉—競賽檢驗”的教學體系，這樣有利于學生知識體系的逐級建立和加固，幫助學生奠定敦實的專業基礎、通過更多的機會進行鍛煉和實操檢驗，也能更好地完成《農業機械學》課程的教學目標和專業人才培養計劃。

2.2 多種教學模式和方法的結合使用

對于本科生課程《農業機械學》課堂和實驗教學模式和教學方法的改革和創新，國內各兄弟院校做了很多有益實踐，例如湖南農業大學創造性地提出了將師—生互動、師—師互動、課堂教學—實踐訓練互動的三段式教學模式應用于《農業機械學》的課程教學中，旨在讓更多的學生融入課堂，提高教學質量[3]；吉林大學則將翻轉課堂應用于《農業機械與應用》實驗教學中[4]。

《農業機械學》內容范圍廣泛，針對不同內容適宜采用不同的教學模式和方法。對于課程的主體內容——大田作業的耕、種、管、收等環節的機械可以采用線上線下混合、并重的模式，其中線上教學需要在教學內容的豐富、學習資料的更新、互動的及時與充分特別是實踐環節的虛擬化等方面進行大力建設。教學方法則可以將任務驅動法、討論法等結合使用，例如采用研討式教學法來分析鏵式犁漏耕的原因，引導學生自行查找資料、了解犁體組布局形式和工作要點，從而發現問題并能提出解決問題的辦法，通過課下查閱資料—自主進行分析研究—課堂上匯報研究結果[5]的方式完成該部分內容的學習。對于課程的其他內容（經濟作物的作業機械和作物收獲后干燥、貯藏），裝備等則采用學生自學+課堂翻轉的模式，一方面鼓勵學生自主學習，另一方面達成“學生互教互問、攜手共同進步”的目的。

2.3 各層次教學硬件資源的融合

目前，教學硬件資源還主要依賴于教學過程提供。因此，將各種可及資源充分利用起來，豐富學生的學習過程，給予學生更多的直觀學習體驗就尤為必要。以山東理工大學為例，可以系部教師研發的無人駕駛植保機引入課程實踐環節，幫助學生深入認識、體驗智能農業裝備；學院目前有多架基于團隊平臺的植保和遙感無人機等，學生可以近距離地觀察、操作無人機，還可以加入學院的無人機協會，制作、改進各種功能的小型無人機；玉米聯合收獲機的虛擬現實仿真平臺則會為學生認識玉米聯合收獲全程提供一個身臨其境、可操作的學習條件。校內團隊與校外企業合作建設的生態無人農場，若能引入課程的實驗、實習等實踐環節，學生則能夠現場學習大田作業機械和智能農機的工作過程并發現其中可改進的問題，也有機會對作物收獲后加工以及智慧養殖等親身觀察和學習。將系部、學院等的校內資源與校外合作企業等各層次的硬件資源充分融合利用起來，搭建更廣更深的科教一體化平臺，將會極大豐富學生的學習內容、增長見識、擴寬視野，對課程內容有更接地氣、更深入的理解和認識。

2.4 全方位學習途徑的擴展

目前，學生學習課程的主要方式是課堂上聽講加實驗實踐，輔助以線上通過慕課等自行學習。隨著網絡各路資源以各種形式充滿生活每個角落，學生“上線”的時間越來越長。基于這樣的現狀，可以建立課程學習公眾號或者在諸如抖音等的app 上開辟賬戶，定期將課程內容（包括課程知識點、實驗操作環節以及現場農機作業等）以文字、圖片、小視頻等形式發布出去，可以制作成虛擬現實全景圖片增強學生的參與感，以學生喜聞樂見的方式傳授知識，在學生上網刷手機的時間里“搶得一杯羹”；并且在每篇推送后留幾個小問題，督促學生參與回答、評論等，形成線上學習互動。這樣既增加了學習的時間，同時也拓展了學習途徑，全方位利用學生眼觀、耳聞、動手加動腦來促進課程的學習。

2.5 教學內容的偏重調節

《農業機械學》課程是一門注重實踐性的課程。近年來很多高校包括山東理工大學在壓縮整體課時的基礎上加大實踐環節的比例，但是這并不等同于對于理論知識的輕視。筆者與所在教學團隊教師在多年授課過程中也發現，如果輕理論內容的講授和學習，學生在后續的課程設計和畢業設計等實踐環節會走很多彎路、犯很多“低級錯誤”，對常用的農業機械和裝置的基本構造不甚了解，對裝置中零部件的裝配關系不明了。比如有的學生將伸縮扒指機構中的偏心軸設計成旋轉軸，致使整個機構無法完成既定動作和功能。因此，在課程的教學過程中，應該重視并加強基礎理論知識的學習。當然，基礎知識的學習并不是只有通過講授這一種方式來完成，可以在學生實驗和實習的過程中，以實物介紹其基本功能和構成、并引導學生分析其工作原理和內部構造、裝配關系等，完成相關內容的學習。總之，在教學內容和環節上應該重視基礎理論知識的傳授和學習，只有基礎打好、打牢固，之后的實踐設計才會高效、準確。

3 結論

在對山東理工大學《農業機械學》課程當前采用的“理論學習+實驗與課程設計實踐”教學體系研究的基礎上，提出了構建“理論學習—實踐鍛煉—競賽/實操檢驗”的多層次連貫式教學體系的升級策略，通過增加課內競賽環節和指導學生參加各級各類比賽促進學生動手與實踐設計能力的鍛煉與檢驗；融合校內外多層次可及的教學資源，豐富學生的學習機會，開闊視野；結合使用多種教學模式、教學方法和教學途徑，促進學生自主學習和自覺創新；理論基礎奠定與實踐能力鍛煉并重，努力為山東省和全國的農機行業培養基礎扎實、專業過硬的高素質專業人才。