分析樹在《物聯網—智慧農業》故障排除課程中的應用

摘要：《智慧農業》課程是中職物聯網應用專業的重要方向課程，針對學員在故障排除、思路不清晰等實際經驗不足的問題，引入分析樹，作為系統性思維工具進行教學改革試點，并在教學中進行針對性講解。文章結合實際案例，設計教學流程，查找故障，分析原因，排查修復，歸納復盤，通過打造故障分析樹，幫助學生系統識別問題、分析問題，提高故障定位和解決效率，增強學生的動手能力和邏輯思維。結果表明，分析樹應用有效促進了學生對知識的理解和應用能力的提高，為中職技能教學提供了新的思路。

關鍵詞：分析樹；物聯網應用專業；故障排除

隨著物聯網技術的發展，故障排除顯得尤為重要。本研究在課堂上引入分析樹的思維方式，幫助學生掌握故障排除的方法和技巧，系統性地探討分析樹在故障排除過程中的應用，以及分析樹在課堂教學中的作用。隨著物聯網、大數據等現代信息技術的不斷發展和完善，我們的生產方式和生活方式也逐漸改變，作為現代農業發展的新趨勢，智慧農業正逐步改變。物聯網技術，通過各種傳感器、智能設備以及無線網絡，將農業生產中的各個環節緊密連接起來，形成一個龐大的數據網絡，這些數據就像農業生產的“神經信號”，實時反映農田的“身體狀況”。智慧農業物聯網作為精準種植背后的“智慧大腦”，正引領著農業朝著更加高效、綠色、可持續的方向發展[1]。

1 課程教學分析

作為中職物聯網應用專業，《智慧農業》這門課程成為專業和實踐結合非常緊密的一門方向課程，在課程中，將物聯網在農業的應用通過功能劃分為各個模塊，根據搭建過程和應用過程組織課程內容[2]。科技的發展和應用的廣泛化，故障排除成為一門重要的技能。尤其是對于中職學生來說，掌握故障排除的方法是一個非常實用的技能。但是這對于中職學生來說是一個非常困難的任務。

通過課堂發現，學生大部分還沒有實踐過多少實際的問題解決，因此，缺乏針對性的經驗，成為學習故障排除最大的難點之一。另外就是學生的知識儲備相對不足，在故障排除時缺乏有效的方法指導，處理問題時很容易失去方向，從而導致時間和精力的浪費。最后就是學生在解決問題時關注點常常不夠全面，容易忽略某些細節，導致問題無法得到很好的解決。由于以上困難，使中職學生掌握故障排除的能力難以達到一定的水平，這需要我們幫助學生盡快掌握故障排除的方法。

通過在對排故方法的整理中，我們發現提出問題很關鍵，為什么會發生？為什么沒有發現？在以后的任務中如何避免？由表面問題進行探尋，發現根本問題，并找到解決方案。同時，在解決問題的對問題出現的范圍反映我們內在對體系的結構的掌握，還要努力避開主觀或自負的假設和邏輯陷阱，從結果著手，沿著因果關系鏈條，順藤摸瓜，才能找出發現問題的根本原因。所以總結故障排除中的提問思路，和中職生的學習特點，我們提出通過分析樹和思維導圖的方式來讓學生掌握故障排除的思路和方法。因此，本課程根據在企業實踐中搜集到的各個環節的故障，在課堂教學中通過預設實際可能會發生的故障，引入分析樹的思維方式，提升學生在故障排除過程中觀察問題、思考分析問題的能力，以及通過故障分析樹和思維導圖，將技能內化為學生的能力。從而，更加高效地掌握故障排除方法和技能，更好地將物聯網技術應用在智慧農業中。

2 分析樹的概念

分析樹是一種系統性、層次性的思維工具，常用于解決較復雜的問題，是思維根據各因素的關聯而創造的樹形圖。分析樹類似于一棵倒置的樹，從上到下不斷分支，每個分支代表一種特定的情況和環節，在故障排除過程中，分析樹可以幫助排除不同的故障，從而幫助我們更好地掌握故障排除的方法和技巧[3]。在排除故障的過程中，分析樹的優點有很多。（1）系統性：分析樹按照逐級遞進的方式，將故障排除的整個過程進行了展示，與系統思維更加契合。（2）層次性：不同層次的分支，描述不同的故障現象，故障排查更加有條理、快捷。（3）可視化：分析樹呈現的形象化，有利于學生掌握故障排查步驟，也更有利于掌握故障排除全景。（4）綜合性：通過分支匯總和分支研究，可以使得參與故障排查的各個部分，從而了解故障的全部情況。

3 分析樹在故障排除過程中的應用

第一階段：形成分析，針對所有可能的故障原因。在第一階段的過程中，我們可以把樹的結構進行分析，具體來說，就是讓學生把可能出現的故障原因，根據經驗、知識，一一列出，逐一篩選、排除，通過該過程，逐步構造成一棵完整的分析樹。

第二階段：根據故障出現的可能范圍，排除分析樹中的一些故障原因。在第二階段，我們會根據故障可能出現的范圍，對樹中不必要的部分進行排除分析，確保排除故障的過程更加集中和高效。

第三階段：根據故障現象，快速判斷故障可能存在的原因，排除故障。在第三階段，我們可以根據故障現象，快速鎖定故障可能存在的原因，并排除故障。通過這些步驟，我們可以掌握系統化、高效化的故障排除方法。

4 分析樹在教學中的應用實踐

在教學過程中，需要引導學生學會分析樹的使用過程，包括如下過程：

4.1 發現故障

學生要發現問題，確定故障范圍。例如，課程中《溫濕度監控系統組建與調試》任務，搭建完成后進行調試時，發現數據無法讀取，經觀察發現故障表現為云平臺無法登錄。

4.2 分析故障

學生應根據分析樹的方法，逐個列出故障可能的全部原因，即故障的各個分支。通過分析物聯網系統所在的三層：感知層、傳輸層和應用層，我們自上而下，由近到遠逐層分析可能出現的故障的原因。例如，云平臺無法登錄，首先考慮感知層的問題，是否網絡配置有問題，云平臺本身服務器有問題等；如果問題出現在傳輸層，是否網絡連接有問題，網線問題，網絡接口問題等；如果問題出現在感知層，是否傳感器設備連接正確，是否傳感器設備損壞等；以及各層之間的連接處是否出現問題。頭腦風暴對問題出現的點進行討論并記錄（圖1）。

4.3 排除故障

學生需要篩選和排除那些不可能是故障原因的分支并捕捉可能的故障原因。根據第二步篩選問題可能出現的點，結合其他小組訪問云平臺的情況，并對問題出現的可能度進行排序，如果是當前問題，可以采用什么樣的解決方案，逐一進行排查，形成分析樹的分支（圖2）。

4.4 解決故障

學生需要選擇具體的方法解決故障，這一步與排除故障之間類似，但包含了實際的修復故障和測試修復結果的環節。根據討論的思路及解決辦法，實際去檢查故障。針對不同的故障原因，采取的解決辦法不同，如果是設備類的可以采用更換設備，如果是連接問題，可以通過測量電壓等方法進行排除，并重新連接（圖3）。

4.5 復盤問題

學生需要檢查解決問題之后是否徹底解決了特定的故障現象。并對故障解決過程進行整理，針對不同的故障原因，表現特征有哪些，通過什么樣的解決辦法去解決，形成思維導圖，由知識和技能的積累，內化為學生解決故障的能力[4]。通過這些步驟，可以幫助學生理解故障排查的詳細過程，同時指導學生如何運用分析樹進行故障排查。這樣，學生可以更好地掌握故障排查方法，提高解決問題的效率和準確性（圖4）。

5 分析樹故障排除的方法要點

5.1 集中精力分析故障

在故障排查過程中，分析故障部位之間的內部關系，根據現場實際情況，查找故障發生點。

5.2 確定解決方案

針對失效定位，找準排除失效的方法，循序漸進地進行定位。

5.3 實際操作

在問題解決的過程中，一定要注意動作的快捷性、安全性，并在操作過程中學習和積累經驗。為了使學生在課堂上掌握分析樹的應用，可以從以下幾個方面著手：第一，理論知識的講解，教師講解基本理論，介紹故障排除的方法和步驟：故障的定義，常見故障的分類，故障排除的步驟，排除故障的工具和技巧，讓學生對故障排除有一定的基本認識，為后面的動手實踐打下基礎。第二，實際案例的分析和討論。例如，教師可以選取具體的故障案例讓學生進行模擬故障排除實踐，讓學生能夠直觀地看到故障排除的思路和方法，學生在分析案例時教師可以引導學生思考問題、提出問題、分析問題、解決問題的過程，對學生的問題分析、問題解決過程進行指導。第三，練習和實踐。教師可以讓學生通過各種實際練習來體會故障排除的方法，包括提示故障、演練故障排除流程、寫故障排除報告等，從而使學生對故障排除有所了解。通過實踐，學生可以逐漸熟悉故障排除的流程和步驟，提高自己排除故障的能力和技能。第四，形成組隊學習的機制。引導學生自行組建學習小組，各小組成員總結故障排除經驗，鼓勵小組間交流故障排除方案，培養學生的團隊協作精神。

綜上所述，通過理論與實踐結合的方式讓學生掌握故障排除的方法，在尋找排除故障方法的過程中鍛煉學生解決問題的思維，培養學生解決問題的能力，從而真正提升學生的學習效率。

6 分析樹的優勢和研究關鍵

課程團隊通過前面的研究發現，運用分析樹的思維方式，在實際教學過程中提高故障解決效率，使故障排除過程更加系統高效，而且分析樹的利用，能夠促進學生形成系統思維，增強判斷能力，在教學過程中，可以有效地解決故障。分析樹的思維方式有助于學生培養系統分析問題的能力，從而促進學生解題能力的提高。對于中職農業專業學生而言，掌握如何尋找故障排除的方法，不僅是一項實用的技能，更是一種思維方式的轉變，真正做到了“授人以魚不如授人以漁”，這也是教育的本質。

參考文獻

[1] 沈丹峰.智能種植帳篷栽培系統的應用[J].農業工程技術，2024（12）：73-74.

[2] 黃玲.基于物聯網的智能蔬菜栽培管理系統故障分析與排查[J].工程技術研究，2025，2（1）：13-15+38.

[3] 覃孟黎.5why分析法在質量管理中的應用及實例研究[J].現代工業經濟和信息化，2018（8）：92-93+97.

[4] 龐心宇.運用5WHY+5W2H分析法激發學生創新思維[J].科技創新導報，2014（18）：2.