農業電氣專業學生創新素養提升的情境教學改革實踐

摘要 本文基于高職農業電氣自動化特點，探討“雙創”背景下職業素養培養目標的優化路徑。結合教學團隊“雙創”教學改革實踐，通過組態軟件開發虛擬情境教學平臺，帶動課程內容整合。以低成本農業自動化改造方向為例，就“雙創”教學資源建設提出創新性策略，并就創新創業立體團隊組建及訓練進行實踐探索，培養學生的創新創業意識和能力，提升其創新素養，在實踐教學中取得一定成效。為電氣自動化技術在農業自動化改造方向的創新教學提供參考。

關鍵詞 “雙創”教學；情境教學；高職農業院校；電氣自動化專業；組態軟件；教學資源

中圖分類號 G642.0；S3-3" "文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）11-0115-04

“大眾創業，萬眾創新”背景下[1]，培養應用型創新型人才，提升學生創新素養，是高職院校的重要職責之一。因此，需要結合專業特點、行業發展情況和學生認知成長規律，通過科學系統的教學改革實踐，實現高職院校與經濟社會發展之間的良性互動[2]。

在農學類創新教學相關研究中，學者較多關注各類宏觀創新創業教學理論的研究，對具體行業專業的創新教學實踐研究有待進一步補充；創新教育教學研究中，結合職業素養教育的實踐報道不多。王寧等[3]分析了農學類專業人才培養模式中存在的問題，通過改革人才培養模式、教學方法和手段等措施，探索并實踐將“雙創”教育融入農業復合應用型人才培養模式，以適應高等農業教育人才培養模式改革的需要。曾令培[4]分析了農業高職院校電氣自動化技術專業定位，并進行了人才培養實踐。本文從創新教育實踐出發，根據教學團隊在學生創新素養提升方面的教學實踐，探討農業高職院校電氣自動化專業的創新創業教學改革，為電氣自動化技術在農業自動化改造方向的創新教學提供參考。

1 “雙創”背景下的培養目標優化研究

應用型人才的培養目標在于著重培養學生職業素養。職業素養是指在職業領域所要培養的從事職業所必備的以工作價值、崗位職責、職業道德和人際關系為主的職業角色能力，以任務執行、問題解決、資源統籌和安全意識為主的工作勝任能力，以生涯規劃、崗位遷移、自我管理和終身學習為主的生涯發展能力等能適應工作崗位并能終身發展的綜合能力。

職業素養分為顯性和隱性職業素質兩個部分[2]。顯性表現為掌握知識、技能等外在能力。隱性表現為個人對職業角色、職業道德、職業意識與動機等內在自我認知，不易通過外界的知識獲取和能力鍛煉而轉變，但在行動和職業表現上起著重要作用。應用型創新型人才的培養，需要在原有職業素養培養目標的基礎上，進一步提升學生在隱性與顯性職業素質層面的創新意識和創新能力。

高職院校農業電氣自動化專業人才培養目標定位于在生產企業從事設備操作、安裝、調試、維護和管理等崗位，以及工控產品營銷及售后服務崗位。崗位要求強調學生的動手能力，突出“會用” “會做”，較少涉及技術改造等方面的創新能力培養。

“雙創”背景下的高職教育需要在應用層面引導學生樹立創新意識、提高創新能力，能在日常工作積累基礎上，善于發現問題并思考改進，以提高工作效率。因此，要注重培養學生發現問題的能力，訓練其在技術應用層面的思考能力，讓學生結合已有技術條件和可行的技術支持，設計合適的解決方案。在“會用”的基礎上，要“會發現在什么地方可以用”，以此挖掘學生的創新創業潛力，提升其創新素養。

2 電氣自動化專業學生創新素養提升路徑探索

2.1 課程整合實踐與“雙創”情境教學改進

高職類電氣自動化專業教育重視平臺建設，大多采用校企合作、工學結合的人才培養方案，而實踐中少部分存在教學內涵建設可能滯后，部分課程體系基本沿用本科分門別類式教學等情況，各門課程亟待突出教學特色，促進課程間的有效銜接。部分教學實踐中常采用仿真軟件進行虛擬驗證，偏重理論計算，教學相對枯燥，情境教學效果有待進一步提升，學生主動學習的積極性有待進一步激發。

教學團隊通過研討論證，綜合考慮課程內容和教學時段，以相對易于學習的工控組態軟件課程為突破口，進行課程教學內容的整合[5]。工控組態軟件作為電氣自動化專業的必修課程之一，一般設置在靠后的學期開展教學，以實現綜合實訓中的界面監控。整合后，將課程中部分不需要專業基礎的通用知識獨立出來，在專業課程的初始階段提前教學，包括動畫設計、命令語言等內容。組態軟件易于入門，有較為豐富的動畫界面、強烈的立體虛擬情景，能夠很好地激發學生的學習興趣和探索欲。通過學習訓練，學生能快速掌握生產現場情景中的動畫設計、控制腳本編寫等內容，有利于其學習制作虛擬生產場景[6]等教學內容。

以工作過程為導向的項目化情境教學中，師生共同實施一個完整的項目工作，組建教學共同體。項目化情境教學中，教師積極引導學生自主學習，增強其探索意識，調動其發散性思維，使其在發現問題和嘗試解決問題的方案設計過程中潛移默化地形成創新思維。

選取典型控制項目案例和工作過程步驟，借助組態軟件Kingview、MySQL數據庫技術，開發虛擬實驗和實訓教學的一體化教學系統，其中，虛擬實驗項目由學生個人獨立完成，實訓項目由學生組建團隊分工合作；在數據庫中預留部分開放參數，以便學生開展各類探索性項目，自行設置項目情景，練習組態控制。該系統的結構如圖1所示，教學過程中，將教師機作為數據庫服務器，學生機終端運行各項目腳本程序控制的組態界面。具體而言，對于虛擬實驗項目，利用組態內部變量編寫各項目案例的腳本程序，模擬項目工作工程；對于實訓項目，利用Kingview組態軟件驅動程序訪問I/O外部變量，結合內部變量，實時監控實訓現場動畫[7]。學生可通過不斷練習設置各項目參數、策略，實時掌握控制效果[8]。在教師機運行的MySQL數據庫中，既能記錄對應的I/O變量和內部變量，反映學生的學習訓練情況，也能設置各項目的控制權限、參數等數據，幫助教師進行教學指導和教學評價。

虛擬情境組建作為電氣自動化專業學生必須掌握的一項技能，貫穿專業課程的整體學習階段，有利于幫助其學習專業理論知識，訓練專業技能，提升創新能力，提升主動創新的職業素養。學生在創新項目訓練中可以以此為工具，自行組建虛擬情境，制訂分工計劃，并完成檢查評估、歸檔記錄等工作。

對理論知識學習難度較大的系列課程，如自動控制原理、運動控制和過程控制等進行整合，以工作過程為導向優化課程設計，剝離部分課程中控制理論的有關知識，整合控制原理教學內容；被剝離課程中的剩余部分置于實踐進行項目化教學。教學團隊通過一個學年的時間，在以工作過程為導向的思路下，精選案例，分工制作組態動畫，開發了系列虛擬實驗，引入相關工作情境，提高了教學的趣味性，降低了理論知識的學習難度[9]。同時，引導學生結合各個理論知識點，自主進行虛擬實驗設計，自由尋找實驗課題、制訂實驗方案。這一思路貫穿整個專業課程的理論知識教學中，并延續到學生畢業階段，在幫助學生自主學習專業課程理論知識的同時，進一步增強了其創新意識，訓練了其創新思維。

2.2 教學資源建設和“雙創”項目情境挖掘

在“雙創”教學的新形勢要求下，其教學資源需要同步配套建設。在當前的教學資源中，部分教學項目案例亟待改進。教材中的部分普通項目已不能完全滿足教學要求，需要補充更為鮮活、帶有研發探索性質的系列項目案例。在以工作過程為導向的思路下，如何選擇合適的教學項目，在滿足原有教學任務的基礎上，進一步激發學生的創業意識、強化訓練學生的創新思維，是值得不斷思考和實踐探索的問題。

近年來，學校所在地制造業發展迅速，各行業對非標小型自動化設備需求較大。往屆部分優秀校友在畢業后經過幾年的行業鍛煉，積累了技術力量和市場資源，成立非標設備和工控產品的小微生產企業、銷售公司等，承接各類小型非標自動化設備生產經銷。此類小微企業的項目規模、技術難度適中，易于轉化為教學項目。這樣的教學項目對學生的學習具有激勵和吸引作用，對學生“雙創”意識的培養有非常好的效果。教學過程中，將這類非標設備的電氣控制系統分解成典型的控制案例和教學情境，通過組態界面的設計制作，與控制器件實物相結合，設計組裝成虛擬設備，并配合生產現場的視頻開展教學。學生可以通過項目實踐學習項目來源、預算、實施和市場銷售等方面的知識，同時，在教學中適時加入工程經濟類知識，將各類器件的行情、報價、供貨和技術支持等因素加入方案的選擇對比中，在訓練學生技術應用能力的同時，也有利于多角度培養其自主創新思維和鍛煉其實際設計能力。

自動化技術的普及使得自動化的實現成本有所下降，為農業生產領域的低成本自動化、信息化改造提供了可能[6]。高職農業院校電氣類專業在教學中發揮農業背景特色優勢，適時引入低成本農業自動化技術設備并進行適當改造，為培養學生的創新能力和創業意識拓展教學思路。近年來，教學團隊參與的科研項目和涉農服務項目有所增加，積累了一定數量的適宜引入教學的農業生產低成本自動化改造項目，如生豬圈養自動化改造、小型溫室低成本集散控制系統等。此類項目有具體的科研成果、現成的設備初樣和完善的技術資料，比普通實訓項目更加豐富、更具實踐操作性。教學設計過程中，充分考慮學生的專業層次和技術能力，明確教學知識面，選定技術難度，確定可行方案。在功能設計過程中，考慮高職學生的技術應用層面可能較少涉及高深技術研發，著眼于鍛煉學生的應用技術開發能力，從應用實現的角度分解項目的技術難點，創設項目開發情境，靈活選擇現有的成熟技術、通用產品器件，對學生進行創新研發訓練。同一項目組的學生可以就不同的研究方向、實現方案進行思考，并提出相應的改進方向、可行性預測及進一步深化研究的具體思路，有利于其掌握一定的技術支持方法。

通過新型教學項目優化，教學團隊積極對教學過程及教學成果進行總結，并加以評判和改進。在此基礎上，申報了各級各類精品課程，擴大了課程建設平臺。此外，選擇部分有條件的實驗室，將其改造升級為“創客”工作室[10]，為“雙創”教學團隊提供實踐場所，營造良好的“雙創”教學氛圍，優化學生創新素養的形成環境。

2.3 立體團隊組建和“雙創”訓練項目實踐

設立專項經費，為“雙創”訓練提供必要的經費支持，更好地服務于立體團隊組建和“雙創”訓練項目實踐。各專業的教學團隊適時選取合適的“雙創”訓練項目，學生通過自主組建多個“雙創”團隊在課余時間進行綜合訓練。創新團隊組建需要進行長期規劃，以不斷發掘學生潛力。同時，團隊成員遴選需要從多維度考慮，形成立體互補效果。

團隊建設過程中，需要注重梯隊層次，使團隊成員能夠新老結合。新生入校初期，除了對常規的專業有所了解之外，學習已有的創新訓練成果有利于其對專業和職業有更進一步體會。在項目團隊的帶領下，學生規劃自己的學習和訓練計劃，為個人的職業規劃打下基礎。團隊成員通過組建學習共同體，保持項目的延續性，提高創新訓練效率。

團隊建設必須兼顧學科交叉。學科交叉是創新發展的趨勢之一[11]，因此，需要鼓勵學生參加跨專業的創新創業團隊。學院有一系列特色涉農品牌專業，如都市農業、園藝園林、生態環境、水產養殖和食品加工等。在跨專業團隊合作中，學生拓展了專業應用視野，探索大量自動化改造應用領域，在發現問題的基礎上，結合“雙創”教學項目鍛煉自身能力，有利于學生根據個人需求，選擇適宜的、可行性高的改造方案，并獲得一定的技術支持。

“雙創”訓練實踐內容既包含學生自主提出的問題探索，也包含教師的科研課題子項目，以及企業橫向課題子項目等。在長期和短期結合下，多渠道增加學生的“雙創”訓練機會，提高學生創新效果。同時，引入企業指導教師，進一步形成現代學徒制的學習機制。在“校中園”情境下，學生在實踐過程中獲得解決問題的技術方案，也可能獲得一定的技術報酬，有利于激發其創新創業熱情，并提升專業素養。

在“雙創”訓練基礎上，選擇成熟的項目申報各類大學生創業創新訓練計劃項目，參加不同級別的大學生創業創新大賽，既鍛煉學生的“雙創”能力，也為其后期的畢業打下了一定的實踐基礎。學生有了一定的創新積累，有利于在后期的教學階段進行系統總結，進一步提高整體職業素養。

在創新項目訓練過程中，學生可能會遇到各種技術問題，這種挫折情境有利于鍛煉其隱性素質，提升其創新素養，使其獲得更廣闊的視野。學生在創新團隊幫傳帶過程中體會職業處境，提升自身的創新能力和職業素養。

3 結語

根據“雙創”教學要求，本文立足電氣自動化專業，結合專業特點和農學背景，進行一系列教學改革實踐，優化了既有的教學目標、教學手段，并進行課程整合，探索部分教學資源和“雙創”訓練團隊建設。實踐表明，改革后的教學效果和“雙創”教學成績都明顯提高，在當地創客大賽和“互聯網+”創新創業大賽中均有多個相關專業項目獲得一等獎、二等獎的成績。后續的“雙創”教育教學體系建設需要在教學考核等方面加以完善，以提高“雙創”教學成果。

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（責編：楊 歡）