農業機械與應用課程實驗項目開發與提質增效的實施研究

姜彥武　韓長杰　郭俊先　馬俊貴

摘要 農業機械與應用課程是以常用農機具的使用、維護和管理為主要內容，面向農機及農業科學相關專業本科生的一門專業拓展課程。根據學生學習和生活中的農業生產中的真實情境選擇合適的實驗主題，結合技能或操作類知識點之間的聯系，將理論知識點融入實驗項目之中，引導學生在實踐中獲得與未來職業相關的專業知識和職業能力。針對課程實驗項目缺乏，理論聯系實際銜接不暢等問題，依托重點實驗室和特色農業裝備實驗平臺，開發了具代表性的產教研結合的實驗項目，將理論知識有效銜接到實驗項目之中，融入思政元素，探索亦耕亦讀的“知三農、悟農耕、增新技”新路子協同育人。課程實驗教學模式學生滿意達成度為95%，取得理想效果。

關鍵詞 實驗；知識點；開發；強農興農

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2023）15-0261-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.15.062

Research on the Development and Implementation of the Experimental Project of Agricultural Machinery and Application

JIANG Yan-wu1，2，HAN Chang-jie1，GUO Jun-xian1 et al

（1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Agricultural University，Urumqi，Xinjiang 830052；2.College of Mechanical and Electronic Engineering，Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100）

Abstract Agricultural machinery and application is a major extension course for undergraduates majoring in agricultural machinery and agricultural science， mainly concentrating on the use， maintenance and management of common agricultural machinery and tools.Select appropriate experimental topics according to the real situation of agricultural production in students study and life， combine the connection between skills or operational knowledge points， integrate theoretical knowledge points into experimental projects， and guide students to acquire professional knowledge and professional ability related to future career in practice.In view of the problems such as the lack of experimental projects and the lack of smooth connection between theory and practice， a number of experimental projects combining production， teaching and research have been developed by relying on the key laboratory and the experimental platform of characteristic agricultural equipment. The theoretical knowledge has been effectively connected to the experimental projects， and the ideological and political elements have been integrated into them， so as to explore the new way of collaborative education of “understanding agriculture， rural areas and farmers，understanding farming and increasing new skills”， which is both cultivation and reading.The degree of students satisfaction reached 95%， and the ideal effect was achieved.

Key words Experiment;Knowledge point;Development;Strengthen agriculture and rejuvenate farmers

習近平總書記強調涉農高校要“以立德樹人為根本，以強農興農為己任，培養更多知農愛農新型人才”［1］。農業機械與應用課程知識以“必須”和“夠用”為尺度，主要介紹耕整地機械、播種施肥機械、植保機械、谷物收獲機械、農產品干燥機械、精細農業機械等的類型、結構組成、工作過程及調整、使用、維護、常見故障的分析與排除等，側重各類機械設備的構造和原理，使學生在了解常用農業機械的結構與工作的基礎上，學會使用和維護農業機械，并能對常見故障進行分析與排除。適用于農學、園藝、植保、林學、草業、農經等各非農機類專業。

目前，由于非農機、機械類專業的學生缺乏機械方面的基礎知識理論，致使學生難理解各種農業機械的結構與工作原理；教學實驗平臺中可用于現代化農業產業人才培養和創新能力提升的儀器、設備、系統和關鍵核心部件總成較為缺乏，課程實驗存在學院不具備開設實踐課程的條件、聯系實習單位困難的主要問題。基于此，以農業機械與應用課程為基礎，依托自治區重點實驗室和特色農業裝備實驗平臺對實驗教學資源進行開發和整合，對該課程實驗教學進行一系列的開發與嘗試，強化實踐性培養環節，提高學生實際動手和創新能力，達到深度學習目標［2-3］。

1 農業機械與應用課程實驗項目開發的意義

課程實驗項目開發，實施實驗教學環節，是培養學生工程實踐能力以及形成農業現代化產業化全鏈條知識體系中的一個重要環節［2-3］。該課程實驗開發達成目標為了解農業相關行業從事教學與科研、技術與服務、推廣與開發工作培養將來組織和指揮現代化農業生產專業技術人員，更好地為鄉村振興和農業生產服務［4］。農業機械與應用課程實驗項目開發與提質增效的實施研究，目標是教師根據學生學習和生活中的農業生產中的真實情境選擇合適的實驗主題，根據技能或者操作類的知識點之間的聯系，將理論知識點融入實驗項目之中，教師以實驗項目為引導綱領，引導學生在規定的時間內以小組合作的方式利用多種資源和認知工具加強課程知識的掌握和基本技能的訓練，在實踐中獲得與未來職業相關的專業知識和職業能力［5-6］。通過實驗教學要求學生有強烈的事業心，培育學生“愛農村，懂農業，興農民”的服務三農理念，應用所學的理論知識解決實際中存在的問題。課程實驗開發的目標思路設計見圖1。

2 農業機械與應用課程中實驗項目設計

課程實驗項目教學圍繞著理論知識而進行，為了完成此項目，需要將其分解成若干相關而又相對獨立的實驗項目進行，完成項目的過程中逐步構建知識的框架結構，掌握知識的學習，同時各項技能也得到訓練和發展，在實驗操作中將涉及的知識點融入；現有課時不能滿足學習需要，需要在有限的課時和有計劃的進度下進行，大部分學生初次接觸，更需要有教師提供教學資源的支撐和指導，所以必須選定好實驗課程中的項目內容設計［7-8］。課程中可以涉及的實驗內容共計9個項目，分別為內燃機、拖拉機的使用，鏵式犁機組的使用調整，整地機械結構與工作原理，播種機的使用與維護，植保機械的結構與使用，收割機類型結構與使用，

種子加工機械類型結構與使用，畜牧業機械類型結構與使用，北斗導航基礎使用。

3 實驗項目開發與產學研結合提質增效的實施

3.1 產教結合實驗項目開發與應用

基于智能型土壤-機器-植物系統技術平臺（TCC電力四驅土槽試驗臺車），可開發耕整地、播種施肥、智能信息數據采集等相關實驗，不受季節、氣候、土壤等復雜環境或自然因素的制約，技術先進，功能強大，基本可以涵蓋所有與土壤相關的工作部件的開發設計和性能試驗［9-10］。以圖2所示產教結合綜合性實驗項目開發與應用為例，分別開展了綜合性實操實驗。圖2a為智能型土壤-機器-植物系統技術平臺掛接旋耕機，學生可直觀了解智能型土壤-機器-植物系統技術平臺系統；掌握旋耕機的構造、旋耕刀片的排列方式、工作過程等；圖2b為排種器的結構和工作原理的操作應用。對授課班級農學院種子科學與工程專業2個年級5個班級共194名學生分組開展了課程實驗，學生可輪換親身動手操控，學習興趣高，實驗效果好。新疆農業大學機電工程學院自治區重點實驗室和特色農業裝備試驗平臺的搭建，為學生開展農業機械與應用實驗提供了硬件支撐，學生通過完成綜合性實驗，提高自己動手獲取知識的能力，激發了探索精神和創新意識，體現了實驗內容的現代化，提升了儀器設備共享和新功能的開發使用，達到儀器設備使用效率最大化。

3.2 研教結合實驗項目開發與應用

研教結合——紅花采摘機器人綜合性實驗見圖3?？蒲斜旧硎且环N具有創造性兼一個探索學術發展前沿的過程［11］，以學院課題組研究的紅花采摘項目為切入點，科研樣機“紅花采摘機器人”用于田間紅花花絲自主采收，給學生講解紅花采摘機器人控制系統組成：自動導航系統、動力單元、紅花識別定位系統、采摘系統、調平系統；實驗要求是學習了解農業采摘機器人國內外現狀，以紅花采摘機器人為例掌握采摘機器人結構組成、使用步驟、田間紅花采摘流程；培養學生理論聯系實際，從實際出發分析問題、研究問題的能力。科學研究能訓練學生科研、創新思維，培養鍛煉創新創業能力；運用先進的技術，以研促教，以研促學，培養學生學習興趣，拓寬視野。將科學研究成果融入課程實驗教學，科學研究和課程理論知識有機結合，拓展教學資源，架構實驗開發提質增效的新模式。

3.3 探索思政要素融合“知三農、悟農耕、增新技”新方法協同育人

探索亦耕亦讀的“知三農、悟農耕、增新技”新路子協同育人。知三農——圍繞國家領導論斷、國家政策、知名學者、知名企業等故事、成果，厚植“三農情懷”“農業廣闊天地，農業工程大有作為”，引導學生學農、愛農、為農，增強專業自信，將“學思”與“篤行”相結合，扎根大地，樹立堅定服務三農的理想信念。悟農耕——在農業機械與應用課程實驗開發與應用中，貼近農業生產，使學生充分認識和領悟農機短板以及與現代農業的差距，明確農業機械發展方向，增強使命感和責任感。增新技——在實驗課程中增加農機智能裝備、機器人等知識點的擴展，并通過科研反哺教學更新課程內容，使學生掌握專業前沿技術和面向未來的智能農業裝備知識，增加專業自信度和學習興趣［12］。

習近平總書記多次強調知行合一，“道不可坐論，德不能空談。于實處用力，從知行合一上下功夫，核心價值觀才能內化為人們的精神追求，外化為人們的自覺行動?！薄巴蛪ㄊ呣k大學，穩疆興疆育人才”是新疆農業大學的辦學理念，引導大學生愛農村、愛農民，培育其心系“三農”、情牽“三農”、行為“三農”的赤子情懷，培育本科生對鄉村民風淳樸、山清水秀的愛，對鄉村竹籬茅舍、雞鳴狗吠環境的愛，袪除浮躁，不急功近利，踏踏實實為中國特色的農業農村現代化建設盡心盡力、出謀劃策，做有情懷、有夢想的人，杜絕產生培育的人才“學農、離農、棄農”的現象［13］。加快推進保合格、上水平、追卓越的農業高水平人才服務于南疆地州，促進新疆現代農業行業機械化的普及和推廣，鞏固脫貧攻堅戰果，服務于鄉村振興。

4 學生滿意度達成分析

農業機械與應用課程自2020年3月開課，筆者承擔種子科學與工程專業合計5個班級共194名學生教學任務，完成了課程理論授課內容的基本建設，進行線上線下混合式教學改革，注重多元化的過程考核，新教學理念保證了學生課程100%的及格率，改變了原先部分學生經常性曠課、對待課程不認真導致掛科的現象。運用的線上線下的教學模式，通過話題選項統計，從學生反饋結果看，96%的同學對這種教學模式予以好評，課程獲得“教學評教優秀”。目前，結合課程經驗，將新型教學方式推廣至后期上課班級和課程的教學。在此運行的良好基礎之上，開發了教學實驗項目，理論聯系實際鍛煉學生的動手能力，加強學生基本技能的訓練，培養學生運用所學知識和技能解決生產實踐中的有關問題能力。由圖4可知，該課程設定的課程目標達成滿意度達到95%，說明農業機械與應用課程實驗項目開發與提質增效的實施深受學生青睞，適合實驗課程的教學工作。然而，由于仍有部分學生認為未達成滿意度目標，因此該課程實驗項目仍需持續優化和開發運用。

5 結語

通過結合理論知識，開發實驗項目的實施，實驗教學培養了學生的動手能力和創新能力，加強了學生基本技能的訓練，培養了學生運用所學知識和既能解決生產實踐中有關問題的能力。學生深入理解每個實驗的原理，養成獨立操作和思考分析能力，增強事業心、團隊協作能力，熱愛“三農”事業，應用所學的理論知識解決實際中存在的問題；完善新技術開發性和綜合性實驗的教學功能，提升學生應用新技術的創新能力，體現具有新工科新農科交匯特色的應用新技術突出實踐的教育特色。在理論教學的基礎上開展實驗課程，培養學生“理論指導實踐，實踐深化理論”的相結合能力，促進本科學生實踐能力培養，提升其對專業知識的深刻理解，對于培養高水平的組織和指揮現代化農業生產專業技術人員，更好地為農業生產和鄉村振興服務具有重要的意義和推廣價值。

參考文獻

［1］ 董婧，范全潤，張順吉，等.以培養工程實踐能力為導向的數據庫原理課程實驗教學改革［J］.實驗室研究與探索，2022，41（9）：200-203.

［2］ 郭海林.“新工科”背景下自動控制原理課程實驗教學模式改革［J］.造紙裝備及材料，2022，51（8）：219-221.

［3］ 俞文昌，章哲慶.工程認證背景下程序設計課程實驗設計與實踐：以“面向對象程序設計”課程為例［J］.池州學院學報，2022，36（3）：136-139.

［4］ 姜彥武，史增錄，張文靜. “互聯網+”時代混合教學模式在應用型工科專業限選課中的實踐研究［J］.大學，2021（11）：58-60.

［5］ 彭丹，陳少昌.電子技術類課程實驗實踐教學改革探索［J］.實驗室研究與探索，2021，40（11）：181-183.

［6］ 梁志明，鄧洪波，李斌，等.信電子線路課程項目合作開發實驗教學模式［J］.中國現代教育裝備，2021（5）：45-48.

［7］ 王顯仁，金鑫，耿令新，等.農業機械專業《試驗設計與統計分析》教學改革［J］.農業工程，2017，7（3）：142-145.

［8］ 王珂.基于多課程融合的PLC綜合性實驗項目開發與實踐［J］. 科學中國人，2017（12）：326.

［9］ 楊麗萍.基于項目教學的《現代教育技術》實驗課程資源庫的設計與開發［D］.長沙：湖南師范大學，2016.

［10］ 劉彩玲，張敏，趙楊.“農業機械學”實驗課程改革［J］. 中國農業教育，2015（4）：72-76.

［11］ 劉彩玲，宋建農. 高等農業機械學課程建設與實踐［J］. 高等農業教育，2015（7）：56-59.

［12］ 馮雷，郭亞芳，王若青，等.LEGO Mindstorms在農業信息與自動化技術課程教學中的應用研究［J］. 實驗技術與管理，2012，29（2）：88-90，94.

［13］ 陳弘，吳波.新發展格局下涉農高?！爸r愛農”教育路徑研究：以湖南農業大學為例［J］.湖南農業大學學報（社會科學版），2021，22（5）：79-85.

基金項目 新疆科協青年人才托舉工程項目（XHXM2021058）；教育部第二批新工科研究與實踐項目（E-SPNL20202326）；新疆農業大學實驗室建設與管理研究項目（SYS-2022044）。

作者簡介 姜彥武（1989—），男，甘肅定西人，講師，博士，從事現代農業機械與裝備研究。

收稿日期 2022-12-17