依據崗位需求的設施農業環境監控技術課程改革與實踐

關鍵詞：設施農業；環境監控；信息化；崗位需求；教學改革

0 引言

設施農業由機械化、自動化向智慧化轉變，需要培養符合現代農業發展的高素質復合型技術技能人才[1-3]。設施農業環境監控技術課程隸屬于設施農業與裝備專業，專業堅持立德樹人、德技并修，培養適合設施農業生產技術管理與運營、設施農業生產裝備應用與運維、設施農業系統集成與設備創制崗位的人才，堅持德智體美勞全面發展，培養具備正確調節和控制設施環境、設施及設備運維能力、設施農業生產組織管理能力、設施作物栽培能力及設施生產系統的設計集成能力等專業能力，具有良好的人文素養、職業道德、創新意識和精益求精工匠精神的高素質技術技能人才。本課程為首批高職設施農業開設專業核心課程，課程開設10余年來，隨著智慧農業新技術的發展，崗位內容對接為現代設施農業生產技術管理與運營崗位，具備正確調節和智慧控制設施環境、設施及設備運維能力[4-5]。

本課程在原有課程內容基礎上，結合崗位需求和崗位技能證書，研究基于現代農業崗位的課程改革與實踐，引入物聯網新技術應用，完善課程內容與實踐。本課程是集園藝技術、控制技術、物聯網技術為一體的綜合型課程，是現代農業發展最新成果的總結和集成，不僅要求學生了解植物學、園藝學等農學類相關知識，還要求學生具有一定的智慧農業設施裝備、現代傳感器檢測、智慧物聯網環境控制系統等工科類課程基礎知識[6-8]。

先修課程有農學概論、植物與植物生理、現代園藝設施、傳感器與檢測技術和農業物聯網應用技術等，如圖1所示。

1 課程目標及其調整

課程總體目標是培養知識應用能力、創新創造能力強，適應都市現代智慧農業發展的高素質復合型技術技能人才，實現由都市農業向都市現代智慧農業發展的總體目標轉變。分析崗位需求、提取技術核心，結合崗位相關的1+X證書《設施農業裝備操作工》職業標準和《物聯網智慧農業系統集成和應用》職業技能等級標準，具體目標是通過對設施農業環境監控技術的學習，使學生了解作物生長環境變化規律，熟悉設施農業環境監控研究進展，掌握作物生長環境因素基本特征，掌握設施農業環境因子智慧調控工程關鍵技術與配套設施。

教學對象為設施農業與裝備專業三年級學生，已具備專業基礎知識和技能，急需崗位綜合技能實踐，普遍傾向采用電子設備、競爭的學習方式。

根據學生特點，單元內容和崗位分析及行業標準，確定各單元的知識目標、技能目標，并把培養學生立德樹人、職業基本素養貫穿于整個教學中，同時把工匠精神、團隊協作、創新意識等思政元素融入整個教學中，如圖2所示。根據課程目標、課程標準和學生已有的能力，確定課程的教學重點和教學難點。

2 教學內容

為了使課程目標順利落地，與國家農業智能裝備研究中心、北京極星農業有限公司等合作，共同確定崗位典型工作任務，根據設施農業環境調控過程整合和序化教學內容。

本課程旨在讓學生通過為草莓、西紅柿、黃瓜提供一個適宜的生長環境這一項目，充分體現任務引領、工作過程導向課程的思想，將本課程的教學活動分解成6個模塊、10個項目和21個典型任務來進行，教學安排如圖3所示，以達到本課程的教學目標。

本課程的思政內容如圖4所示，通過將不同素材的嚴謹求實、科研素養、低碳環保等思政元素融入教學環節中，培養學生愛農興農的責任擔當。

3 教學設計變革

針對高職三年級學生，具有知識難抽象化、對復雜的技能欠缺、主觀意識強、喜歡動手操作及喜歡用電子設備動態學習的特點，采用理實一體化的教學模式，將教、學、做3者結合，讓學生做溫室的主人完成任務，發揮主人翁精神，增強責任意識，使學生在調控溫室環控裝備技能等訓練過程中加深對專業知識的理解和應用，培養學生的綜合職業能力和職業素質[9-10]。

以學生為中心，通過線上、線下混合式教學模式，課內課外有機結合，將傳統教學有效延展[11]。課前準備任務：教師，創設情景、引導解析；學生，自學探究，培養學生自我管理的能力。課中學做任務：教師講解示范、組織指導；學生，小組學習、實踐合作。課后拓展任務：教師，引導拓展、校企互動；學生，鞏固創新、時時學習。

教學過程分為5個環節。一是課前通過網絡教學平臺，發布預習內容、進行基礎測試和討論，對班級和個人學情分析，調整教學策略和內容。二是課中任務分析階段，讓學生了解所需知識技能，明確任務重難點。三是課中任務實施階段，及時補充知識技能，研討實施策略，分崗位、小組合作的方式完成任務，學生將項目完成結果進行現場展示。四是課后學生選擇與自己相適應的拓展任務，培養學生探究精神。五是通過對學生的完成情況進行打分，查漏補缺。

本課程采用全過程性考核，學生需要閱讀大量的溫室環境測控相關知識，查閱相關溫室環境測控的工作流程，遞交校內溫室管理工作流程。同時指導教師還需引導學生提升操作技能，注重團隊合作促使學生積極參與課程的每個環節。在整個教學過程中，通過考核平臺，采用過程性評價，掌握學生全程學習情況，對出現的問題及時調整、改正。考核過程化、多元化，對學生學習評價更加準確有效。

本課程設計現代學徒制的新式教學方法，通過學校、企業深度合作，對學生開展以技能培養為主的現代人才培養模式。根據教學任務校內教師和校外企業導師有機結合聯合培養，校內由教師指導進行理論知識的學習和模擬技能的訓練；校外到企業由企業導師共同指導人才培養，掌握實際企業工作方式及流程，訓練實際工作技能和崗位工作，鞏固和完善學校的理論和實踐技能。

以實際工作任務為載體設計教學過程，讓學生做溫室的主人去經營、去管理。本課程運用了現場觀摩、講授法、小組討論法等多種教學方法，真實體驗溫室環境監測與調控工作崗位要求。做到學以致用、活學活用，切實培養學生的環控職業技能和溫室管理能力。

結合溫室模型、溫室控制系統軟件、植物工廠虛擬仿真軟件等多種信息化手段，解決農業設施不能滿足多組學生同時、頻繁操作、不易操作的問題。通過視頻、動畫等教學資源，解決教學中的遮陽系統結構不易觀察、濕簾工作原理抽象等重難點講解。利用移動交互式數字教材和數字課程將教學內容的講解轉為立體化可視化，使學生可以隨時隨地自主學習。企業導師在線視頻點評，促使學生完善知識體系，提升技能水平。

4 教學資源重構與應用

利用校區的獨特資源，建了集溫度、濕度、光照等環境因子綜合智能控制的校內教學溫室和植物工廠，如圖5所示。以實際工作任務為載體設計教學過程，讓學生通過為溫室種植作物進行溫度監測與調控、濕度監測與調控、光照監測與調控及二氧化碳監測與調控，真實體驗溫室環境監測與調控工作崗位要求。結合所學各門知識和校內溫室的實際情況，制定相關的工作業務程序和標準，進行溫室經營和管理，真正做到學以致用、活學活用，切實培養學生的溫室環境測控職業技能和溫室管理能力。

建立智慧溫室環境控制實訓室，設置6組溫室模型及控制系統拆裝實驗臺，并將溫室模型裝備及元器件設置為安全電壓12或24V，供學生動手拆裝實踐，通過理論結合實際，掌握智慧溫室控制系統元器件及線路接線方式，了解智慧溫室控制系統結構及組成。

課程建設和課程活動依托網絡教學平臺和智能課堂兩大平臺運行。團隊自主開發了數字交互式教材，視頻、交互式動畫、微課等教學資源，如圖6所示，為線上線下結合教學模式提供技術支撐，激發學生學習的動力。

北京極星農業有限公司全套引進荷蘭先進的農業技術和農業設施，具有科研、生產、包裝、推廣和銷售全產業鏈優勢。與北京極星農業有限公司開展現代學徒制培養人才合作模式，教師和企業導師聯合傳授，掌握實際企業工作方式及流程，訓練實際工作技能和崗位工作，為就業奠定扎實的基本技能。已有部分優秀畢業生留任繼續工作，并成為公司骨干，充分體現了學徒制培養的優勢。

5 課程特色與成效

本課程形成了線上活動、線下學習、交互式數字教材的學習空間，開展混合式教學，將課程學習延伸到課外。教學資源數字化、立體化展示，提升學生學習興趣，突破學生學習難點。構建了理實一體、技能遞進、現代學徒制的課程內容體系，課程教學理論知識用于實際工作任務，實現教?學?做一體化；教學過程中通過遞進式技能訓練，打造學生職業技能。現代學徒制將學生的專業技能打造延伸到校外，縮短崗位對接時間。

設施農業環境監控技術課程先后得到了國家農業智能裝備研究中心、北京極星農業有限公司、北京京鵬環球科技股份有限公司、北京金富藝農農業科技集團有限公司、北京市昌平區種子站和北京市農業機械研究所有限公司等多家單位的大力支持，對課程建設提出寶貴的意見和建議，使得課程體系不斷完善和優化。

本課程在教學資源方面，開發了課程知識點視頻、動畫、微課等資源30G，網絡教學平臺共享教學資源，瀏覽量近5000次。本課程教學組建了結構化的雙師型教學團隊。團隊成員有博士3人、省級骨干教師1人、院級骨干教師3人、企業工程師2人。教學團隊在信息化教學改革、教學能力方面顯著提高，獲全國行業學會信息化教學能力二等獎、院級教學能力二等獎、指導北京市大學生創新項目獲二等獎、指導院級大學生技能競賽一等獎等。課程思政元素融入教學環節，提升學生的愛農興農情懷，思政案例獲院級獎項。

6 結束語

設施農業環境監控技術課程結合現代設施農業生產崗位需求及1+X證書要求內容，對課程內容進行改革與實踐，構建了理實一體、線上線下混合教學模式；開發技能遞進、現代學徒制的課程內容體系；開發了配套的數字化課程資源，滿足遠程線上教學的需求。課程改革與實踐證明，課程建設、教學效果、教學團隊各方面都取得良好的效果。