李小明 李軍輝 刁維芹

摘要 當前智能農(nóng)業(yè)裝備已廣泛應用于各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程。在高職農(nóng)業(yè)裝備應用技術(shù)專業(yè)開設農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)課程，是專業(yè)遵循產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇，也是培養(yǎng)高素質(zhì)職業(yè)農(nóng)民的切實需要。建立在傳統(tǒng)農(nóng)機裝備基礎(chǔ)上的課程資源和教學內(nèi)容已無法適應職業(yè)需求，課程改革刻不容緩。通過設計農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)課程內(nèi)容，以自動對靶噴藥技術(shù)與設備為例，從教學分析、教學設計、教學實施、效果反思4個方面介紹教學實施情況，對農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)課程改革進行了探索。

關(guān)鍵詞 職業(yè)農(nóng)民;高職;課程改革;農(nóng)業(yè)裝備;內(nèi)容設計;實踐

中圖分類號 S-01;G 712 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2021）15-0272-05

Abstract The current intelligent agricultural equipment has been widely used in various agricultural production processes.The establishment of Intelligent Technology of Agricultural Equipment course in higher vocational agricultural equipment application technology is an inevitable choice for the professional to follow the development of the industry， and it is also a practical need to cultivate highquality professional farmers.Curriculum resources and teaching content based on traditional agricultural machinery and equipment can no longer meet the needs of the profession， and the curriculum reform brooks no delay.In this paper， by designing the content of the Intelligent Technology of Agricultural Equipment course， taking automatic target spraying technology and equipment as an example， it introduced the teaching implementation from four aspects： teaching analysis， teaching design， teaching implementation and effect reflection， and explored the reform of agricultural equipment intelligent technology courses.

Key words Professional farmers;Higher vocational education;Curriculum reform;Agricultural equipment;Content design;Practice

基金項目 北京市教育委員會資助項目“面向溫室噴藥機器人的智能控制系統(tǒng)開發(fā)”（KM202112448001）。

作者簡介 李小明（1987—），男，福建邵武人，講師，博士，從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與計算機測控研究。

收稿日期 2021-03-18

近年來北京都市農(nóng)業(yè)規(guī)模不斷擴大，根據(jù)北京市統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)[1]，2019年全市設施農(nóng)業(yè)的播種面積達2.7萬hm2，占農(nóng)作物播種面積的30%，設施農(nóng)業(yè)產(chǎn)值47.1億元。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件進一步夯實，農(nóng)業(yè)機械總動力122.8萬kW，農(nóng)機作業(yè)面積占全部耕地面積的95%以上。農(nóng)機相關(guān)產(chǎn)業(yè)家底雄厚，全市生產(chǎn)或銷售農(nóng)機的企業(yè)50家（含外企40家）、農(nóng)機合作社128個（含28個蔬菜農(nóng)機專業(yè)合作社）[2]。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，北京地區(qū)農(nóng)業(yè)裝備行業(yè)高技能人才缺乏，人才需求量較大[3]。正因為如此，北京市鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略（2018—2022年）提出，要在智能裝備領(lǐng)域造就一批高精尖農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新人才，激發(fā)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展活力[4]。

北京市新型職業(yè)農(nóng)民培育三年行動計劃（2018—2020年）指出，高素質(zhì)職業(yè)農(nóng)民是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主體，是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的核心力量[5]。對于愿意扎根鄉(xiāng)村、具有一定學歷基礎(chǔ)且年齡在45周歲以下的青年農(nóng)場主、新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體帶頭人等骨干人才，在完成職業(yè)化培育后仍具備學習意愿的，可由個人提出申請，經(jīng)相關(guān)部門組織審核推薦參加考試，選拔入學進行全日制高等學歷教育[6]。北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院全面服務鄉(xiāng)村振興，打造高素質(zhì)職業(yè)農(nóng)民學歷提升工程，面向農(nóng)民開展高等職業(yè)學歷教育，通過“半農(nóng)半讀、農(nóng)學交替”的彈性學制培養(yǎng)模式，采取“集中面授、線上教學、巡回指導”三結(jié)合的教學組織方式，在提高農(nóng)民學員學歷層次的同時著力提升其職業(yè)能力。

北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院農(nóng)業(yè)裝備應用技術(shù)專業(yè)作為培養(yǎng)首都現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備人才的主力軍，在培養(yǎng)體系和課程設置方面始終緊扣地方區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求[7]。在北京全面推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的背景下，依據(jù)農(nóng)機行業(yè)對高等技術(shù)應用性專門人才的知識、能力和素質(zhì)要求，制定面向高素質(zhì)職業(yè)農(nóng)民的人才培養(yǎng)計劃，積極實施教學內(nèi)容改革，培養(yǎng)相當數(shù)量的農(nóng)業(yè)裝備行業(yè)高等技術(shù)應用性專門人才十分緊迫。

1 課程內(nèi)容的設計

隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，智能農(nóng)業(yè)裝備已廣泛應用于各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程[8]。在高職農(nóng)業(yè)裝備應用技術(shù)專業(yè)開設農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)課程，是專業(yè)遵循產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇，也是培養(yǎng)高素質(zhì)職業(yè)農(nóng)民的切實需要。建立在傳統(tǒng)農(nóng)機裝備基礎(chǔ)上的課程資源和教學內(nèi)容已無法適應職業(yè)需求，課程改革刻不容緩[9-11]。

農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)課程定位為農(nóng)業(yè)裝備應用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程，是落實北京市鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略有關(guān)精神和打造雙高院校-智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)群的重要體現(xiàn)。鑒于目前市面尚無合適教材，課程使用校本教材《農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)》，同時配套使用《無人農(nóng)場》等參考教材。教學載體為3個實訓基地，即精準農(nóng)機實訓室（校內(nèi)）、智能農(nóng)業(yè)裝備實訓室（校內(nèi)）、國家精準農(nóng)業(yè)研究示范基地（校外）。結(jié)合課程背景及定位，確定課程的總體知識目標為了解農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)內(nèi)涵、認識國內(nèi)外智能農(nóng)業(yè)裝備應用技術(shù)。總體能力目標為能夠操作、調(diào)試和維護保養(yǎng)智能農(nóng)機，能夠運用智能化農(nóng)機裝備進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。總體素質(zhì)目標為培養(yǎng)學生自主學習和創(chuàng)新意識，做個懂農(nóng)業(yè)、愛農(nóng)村、愛農(nóng)民的農(nóng)機人。

結(jié)合人才培養(yǎng)方案，北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院制定了農(nóng)業(yè)裝備智能化技術(shù)課程標準，學習內(nèi)容劃分為24個學習項目，共47個知識技能點，如表1所示。其中項目1～5圍繞農(nóng)用車輛自動導航技術(shù)，重點學習農(nóng)用車輛定位檢測傳感器、農(nóng)業(yè)車輛轉(zhuǎn)向操縱控制技能、拖拉機自動導航技術(shù);項目6～11圍繞智能化農(nóng)業(yè)作業(yè)技術(shù)裝備，重點學習變量噴藥、變量播種、變量施肥、智能灌溉等關(guān)鍵技術(shù)以及農(nóng)產(chǎn)品分級分選技術(shù);項目12～16圍繞農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)，重點學習蘋果采摘機器人的執(zhí)行機構(gòu)設計、菠蘿采摘機器人機械手爪的設計、番茄采摘機器人的執(zhí)行機構(gòu)設計以及關(guān)鍵目標區(qū)域的識別與提取方法;項目17～24圍繞智能化農(nóng)業(yè)裝備應用典型示范案例，重點學習無人大田農(nóng)場業(yè)務系統(tǒng)、無人果園農(nóng)場作業(yè)裝備技術(shù)以及無人溫室農(nóng)場的規(guī)劃與系統(tǒng)集成技術(shù)。

2 課程內(nèi)容的實施

為了詳細闡述課程設計內(nèi)容，強調(diào)以學生為主體的技能課堂，這里以變量噴藥機中自動對靶噴藥技術(shù)與設備（項目6）為例，在集中面授環(huán)節(jié)，從教學分析、教學設計、教學實施、效果反思4個方面陳述教學實施具體情況。

2.1 教學分析

2.1.1 教學內(nèi)容。

根據(jù)職業(yè)技能要求，以對靶噴藥機和田間精準噴藥機作為教學載體，如圖1所示，通過操作、調(diào)試、設計、田間使用噴藥機4個任務學習自動對靶噴霧技術(shù)與機具。每個任務安排4學時（連堂課），總計16學時。

2.1.2 教學對象。

課程的授課對象為高職高素質(zhì)職業(yè)農(nóng)民班二年級學生。他們已經(jīng)掌握了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機械化技術(shù)與裝備，能夠較熟練地操作普通農(nóng)機具，擅長動手，愛觀看和操作，愁干講和死記硬背，習慣應用信息化的工具學習，不擅長復雜理論分析。

2.1.3 教學目標及重難點。

根據(jù)課程標準，制定了知識、能力、素質(zhì)三位一體的教學目標，如表2所示，并依此確定該教學的重點為精準施藥設備的原理、使用與標定、設計工藝及流程、關(guān)鍵部件維護保養(yǎng)和檢修技能。難點為精準施藥設備的原理、硬軟件協(xié)同調(diào)試、TINKERCARD設計表達、關(guān)鍵部件拆裝及故障解除。

2.2 教學設計

2.2.1 教學思路設計。

根據(jù)教學分析，課程以學生為主體的教育理念，采用課內(nèi)課外、線上線下、講練結(jié)合的混合教學模式。通過任務驅(qū)動、小組合作、學中做、做中學，使學生掌握知識和技能。在教學實施中，通過建模軟件、企業(yè)專家遠程協(xié)助指導等方式突破教學重點和難點，利用網(wǎng)絡公開課、教學資源庫和網(wǎng)絡教學平臺，優(yōu)化教學過程，提升教學效果。

2.2.2 教學環(huán)節(jié)設計。

根據(jù)專業(yè)技能要求，課程以操作噴藥機、調(diào)試噴藥機、設計噴藥機、田間使用噴藥機4個任務驅(qū)動教學實施，如圖2所示。每個任務的教學過程又分為課前自學、課中導學和課后拓展3個階段，課中包括課堂導入、子任務以及課堂總結(jié)。

2.3 教學實施

2.3.1 課前。

課前，教師通過網(wǎng)絡教學平臺向全體學生推送課前自學的內(nèi)容，要求了解各類噴藥機的施藥方法，學習對靶噴藥機的工作原理。學生進入網(wǎng)絡公開課和百度文庫等網(wǎng)絡平臺，通過觀看視頻和課件，學習工作原理。根據(jù)劃分的學習小組，學生搜索資料并制作ppt，提交到網(wǎng)絡教學平臺。在網(wǎng)絡教學平臺上，學生可以就學習的內(nèi)容進行交流討論，并對各組提交的作業(yè)進行互評點贊。

2.3.2 課中。

教學的第1個任務是操作精準施藥設備，由4個環(huán)節(jié)組成。教師首先梳理歷史上各類噴藥方法，通過引導視頻引入該教學任務。教師通過網(wǎng)絡教學平臺隨機挑選學生代表對課前學習成果進行匯報，師生共同參與討論。在完成匯報之后，教師利用三維視圖和動畫，重點梳理對靶噴藥機的結(jié)構(gòu)，加深學生的理解。接著形象直觀地剖析機器視覺技術(shù)，明確機器視覺系統(tǒng)和噴藥量的關(guān)系，觀察作業(yè)時噴藥狀態(tài)的變化，結(jié)合對靶噴藥機實物展示噴藥機的使用、結(jié)構(gòu)和外形，形象直觀地突出教學重點（圖3）。之后學生進行實時的水平自測，檢驗學習效果。

由于噴藥機結(jié)構(gòu)原理和控制原理復雜難懂，教師用三維軟件進行爆炸圖展示，對每個部件一一剖析，對電路和信號線逐一梳理，化繁為簡，進而突破教學難點。然后組員分工，嘗試用遙控、點控和遠程遙控的方式操控噴藥機，改變參數(shù)，計算噴藥準確率。師生隨后進行互動交流，各組代表分享噴藥機操作心得，教師及時點評點贊評分，總結(jié)課程任務的知識和技能。最后，教師布置拓展作業(yè)，鞏固課堂學習成果。

教學的第2個任務是調(diào)試精準施藥設備。教師在課程任務前通過平臺布置自學作業(yè)，師生互動點評，對標定有初步了解。任務中，通過網(wǎng)絡教學平臺頭腦風暴結(jié)合答案驗證方式引入標定任務，并進行標定示范操作，隨后要求各個學習小組嚴格按照操作步驟和流程，完成對靶噴藥機標定工作。為了密切產(chǎn)學結(jié)合，請行業(yè)專家遠程點評，使學習內(nèi)容與企業(yè)實踐緊密結(jié)合，強調(diào)教學重點。教師對標定結(jié)果進行點評分析，并請同學動手計算噴藥準確率以驗證對靶噴藥機的標定效果，增強技能學習動力。由于噴藥機結(jié)構(gòu)較為復雜，用三維仿真軟件很好地分析出關(guān)鍵零部件，學生根據(jù)三維爆炸圖拆分組裝關(guān)鍵部件，并進行維護。邀請專家遠程指導，強化職業(yè)情境。專家在線提出4種職業(yè)情境故障，學習小組分析并排除故障，將解決方案提交網(wǎng)絡教學平臺，由教師點評和小組互評檢驗學習效果（圖4）。最后進行任務二知識隨堂測驗，從結(jié)果來看，達到預期效果。

第3個任務是設計精準噴藥設備。通過網(wǎng)絡教學平臺推送的任務單，學生初步了解TINKERCARD平臺，并提出了學習小組設計初稿。教師通過視頻展示噴藥機的誕生過程，由此引入課程任務。學生分組匯報課前學習成果，分享設計理念，師生共同討論，教師點評結(jié)合小組互評給出成績。隨后用案例指導學生靈活運用TINKERCARD，將小組的設計理念通過TINKERCARD平臺表達。教師對學生存在的問題及時一對一指導點評，從而強化教學重點。學生們將最終設計成果分享匯報，師生共同交流，通過教師點評、小組互評、學生自評和參與度評價成績。所有記錄全部在網(wǎng)絡平臺上，彰顯客觀性和準確性。

最后一個任務是田間使用精準施藥設備。學生通過網(wǎng)絡教學平臺推送的任務單提前了解了精準噴藥設備田間作業(yè)知識。在基地，校企合作專家通過拋出問題，引入課程任務。在基地農(nóng)機庫房里，農(nóng)技員專家通俗易懂地講解動力機械，并作駕駛示范，為學生取證高級農(nóng)機修理工做好鋪墊。隨后分析田間噴藥機這一載體的結(jié)構(gòu)組成，每個小組認真介紹一種部件。通過演示指導學生使用田間噴藥機，強化教學重點（圖5）。田間作業(yè)完畢，對噴藥機關(guān)鍵零部件進行維護和保養(yǎng)，由專家手把手指導，突破教學難點。對4種故障情形，專家一一給出任務并解讀排故要點，使課堂十分接地氣，達到預期學習效果。

課堂總結(jié)階段，教師組織學生通過討論的形式對精準施藥裝備的應用場合進行總結(jié)，學生通過手機彈幕發(fā)送答案，師生共同討論，學生參與的情況將進入課程的過程評價。最后，教師利用結(jié)構(gòu)圖，梳理課程的知識與技能，總結(jié)精準施藥裝備學習思路，為后續(xù)各類變量作業(yè)機具的學習提供方向。

2.3.3 課后拓展。

課堂進展到課后拓展環(huán)節(jié)，一方面學生通過網(wǎng)絡教學平臺接收任務，并按時完成課后作業(yè)，對感興趣的問題在線提問，鞏固課堂學習成果;另一方面學生通過校企合作教學安排到基地學習，可以與農(nóng)機專家進行充分的學習和交流，提高學習的自主性和積極性。

2.3.4 考核評價。

該課程的考核評價方式包括教師評分、小組互評、學生自測得分和學習參與度等，如表3所示。

所有評價數(shù)據(jù)全部記錄在教學平臺上，使評價內(nèi)容客觀準確。具體的評價得分由課前、課中、課后2∶6∶2的比例得出，每階段又由多個考核點進行加權(quán)合成，形成全過程、多元化的考核方案。

2.4 效果反思

2.4.1

教學效果方面?；诠ぷ鬟^程設計課堂流程，學生通過完成工作任務，獲取知識，鍛煉技能，激勵學生參與式學習，小組合作完成工作任務，任務結(jié)束后，進行教師評價，小組間互評，加強學生之間的信息交流與反饋，學生在過程中養(yǎng)成了與同伴溝通與合作的職業(yè)素養(yǎng)[12]。通過調(diào)查問卷讓學生對課程進行自我評估，從結(jié)果看來，學生主觀感受的學習情況明顯優(yōu)于傳統(tǒng)課堂，成就感增加。結(jié)合4個任務的完成情況，該教學客觀上對教學目標達成起到了提升作用。

2.4.2

教學特色方面。精選對靶噴藥機和田間精準噴藥機作為教學載體，精用信息化資源和軟件，精教本門課的第一類變量作業(yè)設備，通過操作、調(diào)試、設計、田間使用等任務，構(gòu)建變量作業(yè)設備學習模式，為后續(xù)多種變量作業(yè)設備的學習奠定基礎(chǔ)。此外，在課堂中創(chuàng)建實際工作的情境，企業(yè)導師、學校教師共同引領(lǐng)，真正做到以學生為中心，學生成為課堂中活躍的成員，充分調(diào)動了學生的積極參與、創(chuàng)造性學習。

3 結(jié)語

農(nóng)職院校在職業(yè)農(nóng)民培育中既有先天優(yōu)勢，又有后發(fā)實力[13]。探究農(nóng)職院校在高素質(zhì)農(nóng)民培育中的路徑，是鄉(xiāng)村振興的迫切要求。北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學院在高素質(zhì)職業(yè)農(nóng)民培養(yǎng)方面開展了多年的實踐探索，制定了符合社會對農(nóng)業(yè)裝備應用技術(shù)專業(yè)人才需求的培養(yǎng)模式，有效緩解了農(nóng)機專業(yè)高技能人才的供需矛盾，助推農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展。但在我國全面推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的背景下，面向高素質(zhì)職業(yè)農(nóng)民班的課程改革任務依然重大[14-15]。在課程內(nèi)容設計和實施過程中，一方面要繼續(xù)堅持立足當前的原則，按照當前農(nóng)業(yè)和社會發(fā)展的迫切需要開展教學，提升農(nóng)民生產(chǎn)技能和素質(zhì);另一方面要著眼未來，探究我國鄉(xiāng)村振興的長遠規(guī)劃和農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化人才的導向，持續(xù)推進現(xiàn)代化高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才培育工作。

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