農業機械化及其自動化專業教學數字化探索

摘" 要：新時代工科建設的背景下推動教育數字化成為高校教育的新趨勢，教育領域的數字化轉型為中國高校教育現代化孕育了新機遇。農業機械化及其自動化專業作為建設現代化農業強國的重要組成部分，探索教育數字化在此專業未來的發展和建設方式具有重大意義。為建設教育強國，同時為實現鄉村振興，通過從打造專業數字化師資團隊、建設農業機械化及其自動化專業數字化課程、改革教學模式和建立數字化教學平臺網絡安全管理機制等方面進行改革，旨在完成農業機械化及其自動化專業的數字化教育教學轉型。

關鍵詞：農業機械化及其自動化；農業機械教育；教育數字化；網絡平臺；教學模式

中圖分類號：G640" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2024）23-0012-05

Abstract： Promoting the digitalization of education in the context of engineering construction in the new era has become a new trend in college education. The digital transformation in the education field has given birth to new opportunities for the modernization of college education in China. As an important part of building a modern agricultural power， the major of agricultural mechanization and automation is of great significance to explore the future development and construction methods of education digitalization in this major. In order to build a strong education country and achieve rural revitalization， reforms have been carried out in aspects such as creating a professional digital faculty team， building digital courses for agricultural mechanization and automation， reforming teaching models， and establishing a network security management mechanism for digital teaching platforms， for the sake of digital education and teaching transformation in agricultural mechanization and automation major.

Keywords： agricultural mechanization and automation; agricultural machinery education; education digitalization; network platform; teaching model

教育數字化是中國開辟教育發展新賽道和塑造教育發展新優勢的重要突破口，為我國教育事業的發展指明了方向。《教育強國建設規劃綱要》將教育數字化作為教育強國建設的重要內容進行專門部署，對我國教育事業的發展提出了新的要求，數字化已成為新時期高等教育現代化發展的新引擎，數字化資源平臺的建設也就成了高等教育數字化轉型中的一項重要工作。

為建設具有中國特色的高校農業機械教育發展模式，為農業現代化進程作出貢獻。農業機械化及其自動化專業課程在數字化轉型背景下具有廣闊的發展前景。隨著技術的快速發展，教育數字化不僅擺脫了傳統教學方法受時間空間限制的弊端，通過不斷擴展的教育資源，還大幅提高了學生學習效率和高校教育質量，促進教育質量持續上升，滿足市場對人才的需求，更好地培養適應數字化農業生產的人才。

本文意在闡述數字化教育如何解決傳統農業機械化及其自動化專業課程中存在的問題。目標包括更新傳統教育理念、打造專業農業機械學數字化教育師資團隊、網絡教育平臺選擇和農業機械學課程建設、推動教育模式改革和建立數字化教學平臺網絡安全管理機制等方面加快建設農業機械化及其自動化專業的數字化進程。

1" 農業機械化及其自動化專業教學數字化面臨的挑戰

隨著科技的快速發展，特別是大數據、云計算和人工智能等新一代技術的廣泛應用，教育的數字化轉型已成為一項現代教育轉型必然的趨勢，農業機械化及其自動化專業的課程教學也應緊跟當代科技發展，提高教學質量和教學效率。然而，在專業課程數字化的建設推進過程中，也暴露出了很多問題和挑戰。

1.1" 數字化教育師資隊伍不健全

隨著智能農機、無人機、傳感器技術等新技術的不斷涌現，農業機械化及其自動化領域的技術更新速度逐步加快，但傳統課堂教學技術知識更新速度具有滯后性，無法將最新的科技成果融入教學內容中，導致理論知識與實際應用脫節，數字化教學可有效解決這一問題，然而現有師資隊伍數字化教學能力和技術知識水平不足，成為阻礙教育數字化轉型的重要因素之一，教師缺乏數字化教學的專業知識和技能，不熟悉在線課程設計、虛擬實驗室建設等數字化教學工具和方法，無法滿足學生對數字化教學的需求，數字化教學能力和技術素養亟待提升。需加強對教師的培訓和支持，提升他們的數字化教學能力和專業水平。

1.2" 核心課程數字化建設不完善

農業機械化教育通過教育數字化的在線課程和遠程教學可打破地理或社會經濟限制所造成的教育機會障礙，從而促進了教育質量的持續提升，使得更多學生能夠接觸到高質量的教育資源，其教育資源的數字化改造策略和步驟是實現數字化轉型的關鍵。需要對現有教育資源進行全面的評估和分類，確定哪些資源可以數字化，哪些需要新開發。然后進行資源的數字化改造，農業機械學是農業機械化及其自動化專業的核心課程之一，它涵蓋了廣泛的理論和應用知識。學生通過學習這門課程，可以掌握農業機械生產的基本原理、技術和技能，有助于他們更好地運用和改進現有的農業機械，甚至進行新型農業機械的設計與開發。應重點關注農業機械學課程內容、教學方法和評估體系的轉換，但目前此課程的數字化平臺的選擇和課程建設還不完善，無法為學生提供系統完整數字化教學內容。

1.3" 學生對數字化教育接受度低

數字化教育通過引入多媒體和交互式學習工具，通過使用視頻、模擬軟件和在線實驗等數字化工具，可以使農業機械化的學生更直觀地理解復雜的機械原理和操作流程，從而有效提高學生的學習效率，增進對專業知識的理解和應用能力。但部分學生對數字化教育接受程度較低，一方面源于對數字化教學的熟悉度不足，缺乏對在線課程、虛擬實驗室等數字化教學工具的興趣或信心。另一方面，對傳統教學方式的依賴性較高，學生更喜歡與老師面對面的交流和互動，對于在線教學持懷疑態度。教育機構需要采取措施，提高學生對數字化教學的接受度，讓學生更深入地了解數字化教學的優勢和價值。

1.4" 數字化教學平臺網絡安全性低

農業機械化及其自動化專業的數字化教育需要通過數字化教學平臺來實現，然而平臺網絡安全問題也逐漸凸顯出來，在其他學科的數字化課堂中曾存在外來人員惡意攻擊課堂、影響上課進程和破壞上課材料的問題，網絡安全問題不僅關系到學生和教師的個人信息安全，也直接影響到教育內容和平臺的穩定性。為保障教學活動的正常進行，推動數字化教育的可持續發展，建立數字化教學平臺的網絡安全管理機制愈發重要。

2" 農業機械化及其自動化數字化教學建設路徑

農業機械化及其自動化專業教育數字化轉型的發展路徑需要從頂層設計開始，確立明確的長遠規劃和短期目標。長遠規劃應包括建立全面的數字教育生態系統，涵蓋基礎設施建設、教師培訓、課程開發和學習方法的創新。短期目標則應聚焦于提升現有教育平臺的數字化水平，增加農業機械化及其自動化在線課程和資源的數量和質量。

2.1" 打造農業機械學數字化教育師資團隊

隨著農業機械學教育數字化的深入推進，教師在數字化教學環境中的創新能力和多媒體應用能力顯得尤為重要。通過多層次的培訓、資源共享和持續學習，農業機械教師能夠更好地適應數字時代農業機械化及其自動化專業教育的發展趨勢，提供更具創新性和多樣性的教學體驗。為了更好地滿足學生在農業機械領域的學習需求，教師需要不斷提升自身的創新意識和技術應用水平，以打造一支優秀的農業機械學數字化教育團隊。具體實現方式如下：

1）專業培訓，優先選拔一批對數字化技術有著濃厚興趣的農業機械學教師，在評估教師在數字化信息技術應用、教學設計等方面的相關能力后，學校組織教師進行有針對性的專業數字化教育培訓，覆蓋農業機械領域內教學技術的基礎和進階培訓。培訓內容涵蓋常用的農業機械模擬軟件、最新數字工具和平臺的使用、多媒體課件制作技巧等方面，激發教師對新技術、新方法的敏感性。

2）資源共享，線上建立一個農業機械教師資源共享平臺，為農業機械學教師提供數字化教學的最新信息、案例和培訓資源，促進知識和經驗的共享；涉及農業機械的學校和教育機構定期組織創新教育專業論壇，邀請行業專家分享最新的農業機械技術趨勢。讓教師分享和借鑒優秀教學案例的同時能夠隨時隨地獲取到前沿的農業機械學技術動態，啟發教師的創新思維，保持對數字化農業機械學教育的敏感性和熱情。同時，提高農業機械學教師在數字化教學中的創新能力和多媒體應用能力需要持續的反思和學習，線下學校可定期舉辦并鼓勵教師參與教學反思研討會，組織經驗分享和交流活動，讓教師從同行中汲取新的靈感和經驗。

3）實踐操作，涉農院校可以建設農業機械技術實驗室，提供各類數字設備和軟件，供教師實地操作和實驗。提高農業機械學教師在數字化教學中的創新能力和數字化教學實踐應用能力，進而將課堂“線上化”“案例化”“直觀化”和“翻轉化”等，有效增進學生的參與度、認可度。同時學校管理層可以設立創新獎勵機制，激勵教師提出并實施創新教學項目，鼓勵教師開發包含數字化元素的虛擬現實（VR）農業機械操作新課程，推動農業機械學教育的不斷創新發展設計更具實用性和吸引力的課程。

在此基礎上，鼓勵教師開展跨領域的合作，共同探討數字技術在農業機械學中的應用，從而激發新的教學創意，進而打造一支能夠精通數字化技術、能夠適應現代農業教育需求的農業機械數字化教育師資團隊，促進農業機械化及其自動化專業教育的不斷創新發展，推進農業機械化教育的現代化建設進程。

2.2" 數字化教學平臺選擇和課程建設

農業機械教育數字化是現代農業教育發展的重要方向，通過數字化平臺、智能化設備和在線學習資源，農業機械教育得以在更廣泛的范圍內傳播，同時提升了教育的互動性和實用性。其中農業機械化及其自動化專業的代表性課程農業機械學的數字化平臺的選擇和課程建設如下。

2.2.1" 數字化教學平臺選擇

在農業機械化教育中，數字化轉型的發展路徑和政策措施需要精心規劃，以確保長遠發展與短期目標的有效結合。此外，選擇合適的數字化教學平臺是實現高效、動態和互動教學的關鍵。這要求平臺具備高效的數據處理能力、穩定的系統性能和良好的用戶體驗設計，以滿足學生不同的知識需求。目前，利用智慧樹平臺授課學校超3 000所，已有超1.6億人次大學生通過智慧樹平臺跨校修讀。其獨特的“平臺＋內容＋服務”，即平臺操作界面簡潔明了，方便教師和同學使用，無需長時間特殊培訓就可熟悉使用；支持實時互動、作業提交和隨堂測驗等教學活動的同時還能滿足農業機械化及其自動化專業授課的提供農業機械模擬操作服務的特殊需求；平臺客服管理人員隨時在線解答使用中遇到的各項問題，此種三位一體的業務模式可幫助教師完成教學發展培訓，激發學生對現代農業的興趣，協助教師建設新課程，實現教法改革。

2.2.2" 農業機械學課程建設

以農業機械化及其自動化專業代表性課程農業機械學為例，東北農業大學的農業機械學課程在智慧樹平臺將課程體系設計為4個主要模塊。

1）基礎模塊，重點介紹農業機械學的基本概念、歷史發展、農業機械分類和應用，為學習這門課的學生傳揚農耕文化，深植知農愛農、強農興農的“三農”情懷，增強學生對未來農業發展的認同感、使命感和責任感。

2）核心模塊，深入探討農業機械典型機具，如耕整機、播種機和收割機的工作原理、操作方法、適用范圍與核心部件的理論分析，幫助學生深入了解不同機具的功能和作用機理，為學生之后的農業機械設計和創新提供理論基礎。

3）綜合模塊，經過前期的基礎和核心模塊學習后，著重培養學生農業機械關鍵部件的設計計算和合理應用能力，通過案例分析提供實踐經驗，啟發學生的創新思維，使學生能夠將理論知識應用于實際問題的解決。

4）提高模塊，引入國內外農業裝備的新技術和新內容，如智能農業機械的自動駕駛和遠程監控等新型技術，確保課程內容與時代前沿保持緊密聯系。這不僅能夠解答學生的疑問，激發他們的學習興趣，還能夠在相同學時內讓學習能力較強的學生完成更多任務，促進個性化教學的實現。

學生通過線上學習這門課程，可以實現了解農業機械生產的基本原理—農機技術提高—綜合技能提升的三方位循序漸進學習，有助于他們更好地運用和改進現有的農業機械，甚至擁有良好的新型農業機械的設計與開發能力。

2.3nbsp; 定制個性化學習方案，增強學生興趣

教育數字化在提升農業機械化教育領域的教育質量和效率方面發揮著不可替代的作用，隨著技術的快速發展，教育數字化不僅改變了傳統教學方法，農業機械教師通過教學活動的“定向化”和“個性化”設計，彌補“一盤棋”式的傳統教學方式，強化對受教個體的關注度，進而大幅提高了學生學習效率和高校教育質量。

以東北農業大學農業機械化及其自動化專業為例，農業機械學數字化課程自推行后便在學生中得到積極反響。通過平臺聊天和評論功能，增強了師生實時互動性，及時解答學生關于農業機械學課程問題，改進教師教學方法；通過數據分析和人工智能，根據每個學生的學習進度和能力實時調整課程內容和難度，制定個性化學習指導；通過在線測驗、作業提交和實時監控學習進度等方式，對學生的學習成效進行持續評估，教師可以及時了解學生的學習情況，并根據反饋調整教學策略，明確下一步教學方向，大大提升了學生對線上課程的接受度、學習興趣以及學習效率。

學生對于數字化課程參與度如圖1所示，此數字化課程確保了學生全面理解農業機械學的關鍵概念和技能，有效地傳授農業機械學知識，培養學生的實踐能力和創新思維，可適應農業機械化及其自動化專業數字化轉型的發展需求。

2.4" 建立數字化教學平臺網絡安全管理機制

隨著農業機械化及其自動化專業教育的數字化轉型，網絡安全成為確保教育數字網絡平臺可用性、可靠性和可控性的關鍵因素。網絡安全不僅關乎技術層面的保護，還涉及到算法的安全性和對數據的保護。在農業機械化及其自動化專業教育數字化教育領域，確保網絡安全不僅能夠提高教學效果，還能夠保障學生和教師在使用數字工具和資源時的信息安全。為推動數字化教育的可持續發展，保障數字化教學平臺網絡安全，可從以下幾個方面建立安全管理機制。

1）定期開展網絡安全教育培訓。學校定期針對使用農業機械學數字化課程網站的教師與學生開展網絡安全教育，提高師生網絡安全知識和水平。主要內容包括如何防止教師相關教學內容丟失、無關人員惡意干擾授課過程和學生學習進程被惡意刪除及修改等網絡安全事件。

2）對使用農業機械學數字化授課平臺學生和教師數據進行分類和保護。依據數據重要性和敏感性應用不同級別的安保措施，如涉及學生和教師身份信息的數據采用最高級別防護機制，采用加密技術確保數據傳輸和存儲的安全，嚴禁發生信息泄露情況。

3）建立嚴格的權限管理機制，明確責任體系。確保只有農業機械學教學團隊人員能夠訪問關鍵數據和系統功能，設立助教日常監控農業機械學數字化授課平臺安全使用情況，開展常態化內容巡檢，真實、客觀地記錄資源管理和學習農業機械學學生的應用數據，及時發現異常行為。

4）定期進行農業機械學上課數據備份。妥善保存上課數據，建立完善的數據恢復機制，如果遭受惡意網絡攻擊可迅速啟用前期上課數據，在教學內容損壞或丟失的情況下保證教學活動的連續性和穩定性，避免教學事故的發生。

5）進行定期的網絡安全檢查。通過對漏洞掃描的方式及時發現和修復潛在的風險。保持網絡設備和軟件的更新，以應對不斷變化的網絡威脅。組織開展網絡安全演練，通過模擬各種線上授課時網絡安全事件，及時排查并解決農業機械學數字化授課平臺安全問題，提升農業機械學教學團隊應急處理能力。

通過開展網絡安全教育培訓、建立教學平臺管理機制和定期進行上課數據備份等多個方面提升農業機械學線上教學平臺的安全性，進而保證農業機械學課程教學的穩定性和連續性，以求為師生提供一個安全、穩定、可靠的學習和教學環境。

3" 結束語

農業機械學課程是農業機械化及其自動化專業核心課程之一，隨著數字化時代到來，為適應農業機械學在數字化教育中的應用，本研究從教學師資團隊、教學手段、教學方法和打造安全教學平臺4個方面進行了農業機械學數字化課程的建設探討，通過數字化教學方法培訓和教育資源共享打造高水平數字化教學師資團隊；通過基于智慧樹平臺建立了有東北農業大學特色的農業機械學數字化課程體系；通過數據分析和在線評估反饋機制，定制了個性化學習內容，增強學生對數字化課程的接受度、學習興趣和學習效率；通過建立數字化教學平臺網絡安全管理機制，保障師生擁有安全的教育與學習環境。未來的研究還可以進一步根據學生數字化學習需求，建立新的課程體系，開發具有東北農業大學特色的更安全、可靠的數字化學習平臺，可以推動農業機械學教育不斷創新，迎接數字化時代的發展。

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