农业设施设计基础课程的整合优化与共建共享研究

张智 胡晓辉 李建明 孙先鹏

[摘 要]针对农业设施设计基础课程学时长、内容涵盖面广又无关联性的特点，对课程进行教材体系和教学内容改革，对教材中力学、材料学、流体、传热学、电学5个章节的内容进行剖析、重新安排和优化组合，以基本概念、基本理论为基础，以工程应用为重点，增加新知识及辅助软件的应用。基于西北农林科技大学的网络教学平台实现课程的教学资源网络共享，增加了学习的灵活性，实现了很好的教学效果。

[关键词]农业设施设计基础 改革 整合优化 网络共享

[中图分类号] G420[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）11-0123-02

一、研究的必要性

设施农业科学与工程专业是我校于2003年申请增设并率先招生的新型专业，专业特点是多学科性、综合性、交叉性，专业涉及生物、环境、工程、控制、信息等多个领域。因此，教师的教学任务十分艰巨，而课程建设和教材建设成为重中之重。农业设施设计基础课程是设施农业科学与工程专业的一门核心专业基础课，安排在第四学期教学。由于是新专业课程，几乎没有可借鉴的有效经验，教学难度很大。本课程共有80学时，教学内容包含了力学、材料学、流体、传热学、电学5个章节，也是5大学科门类的基础知识，各章节之间没有任何相关性，却又都是后续专业课的基础知识，这对教与学都是一个新的挑战。

本课程自2006年开设以来的8年间，课程组教师不断对课程内容、讲授方式等进行总结、分析及完善，目前仍存在两个亟待解决的问题：一是在教学内容方面，对应教材是根据新专业增设而编写的，2008年出版，每章节均由专业人士编写，因此各章节深度的适宜度及与后续专业课程的关联性的说明均有不足，而且有些教学内容对设施农业专业又过于深入，导致学生对学习的课程目标和任务不清楚。另一个是在教学方式上，课程利用图文声光并茂的多媒体课件讲授，虽然提高了课堂教学效果，但用电脑替代了粉笔板书，加大了信息量的传播，缓解了日益增加的知识容量和有限学时之间的矛盾，而以教师为中心观念的束缚依然存在，未能作为学生进行自主学习、探索与发现的认知工具，教学互动不足。尤其是对于力学、电学等知识，有的概念比较抽象，学生不易接受，有部分学生甚至看不懂习题中简图的工作过程，理论与实际存在脱节现象。因此，必须对农业设施设计基础课程的教学进行改革，使教学内容更切合专业发展、体现时代特色，在教学过程中充分体现理论联系实际的特点，采用灵活的教学方式，让学生易于接受。此外，计算机技术与网络技术的普及也为课程教学改革提供了更多可能。

二、课程内容整合优化

（一）教材体系的改革

本课程的教学目标是使学生建立对农业设施设计的基本认识，掌握流体、传热学、力学、材料学和电学方面的基本原理及其在工程设计中的应用，并为学生提供设计方面必备的基本素质教育，培养学生利用基本知识原理研究、解决问题的素质和能力。

根据社会对人才的需求变化，课程组不断进行课程体系和结构的重组与整合。围绕农业设施设计建造、采暖、供电等配套系统设计，设施内部环境调控以及种植管理这一教学目标设置专业主干课程。注意内容的相互渗透与衔接，提高课程的综合化、系统化程度，注重学生知识、能力、素质的协调发展。突破相关内容的相互融合、适应，根据农业设施设计基础课程各部分内容与后续专业课程内容的内在联系，形成一个围绕设施农业工程发展的思维体系，构建并优化了以社会需求、就业为导向的农业设施设计基础教材的体系结构，注重调整学生的知识能力结构，增强课程理论的应用性和实践性。

（二）课程内容的优化

要用一门课程完成5个学科门类的基础讲授，这就需要将原属5门不同课程的内容进行剖析、重组和优化，减轻师生在教和学中的负担，进而提高教学效果。课程内容的整合优化注重对学生解决问题及创新能力的培养，正确处理课程的深度和广度的关系，拓宽学生的知识面，增大课堂教学的信息量，使学生在有限时间内获得更多的知识。教学中以基本概念、基本理论为基础，以工程应用为重点，减少教材中一些复杂的公式推导，增加一些必要的、相关的新知识。

在介绍材料力学中受力与变形形式内容时，通常是先介绍每一种基本变形，然后进一步介绍组合变形。基本变形是组合变形的基础，因每一种基本变形的内力、应力公式都不一样，所以表面上看各节间似乎没联系，再加上公式、概念较多，学生普遍感到这部分内容零乱，公式难于记忆，不易掌握。对这部分内容进行整合，可帮助学生理清思路，让学生明白无论哪种基本变形，其研究思路和方法都是一致的，即外力分析→内力分析→应力分析→强度条件及应用→变形分析→刚度条件及应用。这样，学生就能对材料力学中基本变形的知识框架有清楚的认识，感到内容的条理性，从而能在学习过程中有效掌握，思考也变得积极活跃。此外，将matlab语言应用在力学教学中，可以解决复杂的力学计算和作图问题，不仅提高了教学效率，同时也激发了学生的学习兴趣，为学生后续课程的学习，甚至毕业后参加工程设计、科学研究等都打下了坚实的基础。

传热学方面除了关于导热的傅立叶定律、关于对流换热的牛顿冷却方程、关于热辐射的普朗克辐射定律、维恩偏移定律、斯蒂芬—波尔茨曼定律、兰贝特定律等基础内容外，还补充与专业关系密切的内容，增加温室传热的分析计算以及ANSYS软件的应用教学。在教学中，对于书本上的基本概念、基本原理采用传统教学方法讲授，力求使学生理解与掌握这些基本概念与基本原理。在此基础上利用ANSYS软件在传热学方面强大的计算与模拟功能，得到在传统教学方法中不能体现的一些重要物理变量的变化过程和仿真模拟结果以及其他一些重要信息，使学生加深对概念、基本原理的理解。

在电学这一章的教学中，由于课时的限制，我们把不是特别重要的细节部分删减掉，如把电路分析中具体的计算过程舍去，而对其他的更为重要的内容进行详细讲解，只要能够让学生理解应用定律就达到了教育目的。将电子科技方面的知识融入电学的教学内容中，使课程内容更符合时代发展的需要。课程教学也更多地向着实用性的方向发展。

三、共建共享课程建设

资源集成课程各章节领域（流体、传热学、力学、材料学、电学）的理论知识和最新科研成果、多媒体课件，能够提供课程内容、课程设计实例、习题辅导等功能，服务于学生学习课程的全过程。

基于西北农林科技大学的网络教学平台实现课程的教学资源网络共享。网络资源包括教学大纲、教学日历、教学课件、习题试题库、留言板等内容和功能，使学生在时间、地点和场所方面能够灵活安排学习。

利用课程网络平台的功能，让学生可以上传和下载教学资源、在线讨论答疑，积极参与到课程资源的建设中。学生和教师可以自由讨论，充分发挥学生的主观能动性。

四、教学效果分析

在课程教学内容的优化整合及辅助软件的应用后，真正减轻了教与学中的一些负担，增强了学生的学习兴趣和解决实际问题的能力。课程结合生活和工程实际的教学案例，增加了新的知识，使学生及时掌握应用并了解本领域的相关动态前沿。通过教学反馈优化课程结构和内容后，形成了适合设施农业科学与工程专业发展的核心基础课程的结构体系。同时，共建共享的学习方式，对教学的效率和效果均产生了有益的影响。网络教学资源的开放也实现真正意义上的“交互学习”和“发现学习”。农业设施设计基础课程的优化整合与共建共享研究改革为设施农业科学与工程专业后续专业课程的教学奠定了良好的基础，有效激发了学生的专业兴趣，取得了很好的改革效果。

[ 参 考 文 献 ]

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[责任编辑：覃侣冰]