农业机械化及其自动化专业三位一体实践教学模式探索与实践

黄玉祥，付作立，陈　军

(西北农林科技大学，陕西　杨凌　712100)



农业机械化及其自动化专业三位一体实践教学模式探索与实践

黄玉祥，付作立，陈军

(西北农林科技大学，陕西杨凌712100)

如何有效培养学生的实践和创新能力是高校人才培养亟待解决的问题。农业机械化及其自动化专业构建了“基础训练-创新训练-工程应用”三位一体的实践教学新模式，本文阐述了该模式的体系构成、实施过程、取得成效及存在问题，以期为农业工程人才实践与创新能力提升提供借鉴与参考。

农业机械化及其自动化专业；实践教学；创新；实践

一、引言

创新实践教学模式，是提高高等教育质量的重要途径，也是人才培养工作的内在需求。实践教学的重点在于培养学生的创新和实践操作能力，它是整个教学体系中的关键环节，如何高效地培养学生的实践和创新能力是人才培养中亟待解决的问题[1,2]。西北农林科技大学农业机械化及其自动化专业(简称农机化专业)创建于1946年，是全国开办最早的七个农业机械化专业之一。针对传统实践教学模式单一、教学过程脱节、创新性教学环节过于单调等问题，从2012年开始，农机化专业即推行“基础训练-创新训练-工程应用”三位一体实践教学模式，整合开放各类实践教学资源、搭建实践教学平台、组建实践教学指导团队，突破原有实践教学体系，经过3年的探索与实践，总结提炼了三位一体实践教学的创新模式，并摸索出一条农业工程实践教学深化改革的可行路径。

二、“三位一体”实践教学体系构建

着力解决高等工程教育中的实践性和创新性问题，是世界先进国家高等工程教育的成功经验。建立与学生实践和创新能力培养相适应的实践教学体系，有助于提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养学生的实践和创新能力[3-5]。低年级学生的实践环节主要以课程实验为主，往往功能单一；中、高年级的实践环节尽管包括综合实验、校外实习等诸多内容，但缺乏连贯性、系统性不强。为此，机电学院积极探索实践教学模式，修订了农机化专业培养方案，构建了“基础训练-创新训练-工程应用”三位一体的实践教学体系。

三位一体实践教学模式包括基础训练、创新训练和工程应用三个阶段：(1)基础训练为期3周，通过聘请相关领域资深专家、企业技术人员进行专题讲座，结合企业、试验基地调研，使学生了解和掌握专题调研、文献检索、科研选题、科研任务书撰写的方法，注重激发学生的学习兴趣和培养学生的科学思维能力，为提高学生发现问题、解决问题的能力奠定基础。(2)创新训练为期4周，在基础训练的基础上，依托大学生科创项目、科研竞赛、教师科研课题、自选题目，一人一题，开展创新训练，要求学生在指导团队协助下独立完成创新设计，重在培养学生的探索能力和科学研究的能力。(3)工程应用环节为期12周，贯通本科毕业设计全过程，将基础训练和创新训练的成果，依托校企合作基地、各类实验室、学校工程训练中心等，开展工程实践活动，该环节重在强化学生的实践操作和动手能力，增长实践经验。

为提高三位一体实践教学的实际效果，采取“团队+责任导师”指导方式，提高指导的针对性[6]。具体措施如下：(1)组建农业机械化技术与装备、农产加工技术与装备、智能农机等多个团队指导小组，每个团队由4-6名教师和双师型导师组成；(2)学生根据自己的兴趣选择相应的指导团队，在学生与团队老师交流的基础上，为每一名学生配备一名责任导师，具体负责学生各个实践环节的指导工作；(3)以团队指导小组为单元，定期举办团队交流活动，学生汇报不同阶段的学习进展，团队老师给予指导，责任导师负责监督学生落实。

三位一体实践教学模式以“强化指导、多元训练、突出创新、注重应用”为原则，在“团队+责任导师”指导下，以集中训练和自由提升的方式，持续开展基础训练、创新训练和工程应用活动，达到学生在合作研究与探究中获取知识的目标，从而提高学生的实践和创新能力。

三、三位一体实践教学模式的实施过程与内容

三位一体实践教学模式既是循序渐进的连续过程，同时又有各自的侧重内容，在实施过程中采取以下步骤和方法。

(一)基础训练，重在掌握方法

基础训练的内容主要包括文献检索、专题讲座、科研选题、科研任务书撰写方法、科研项目实施过程等方面。采取集体授课、课外练习、课堂总结交流的方式进行基础训练。聘请图书馆专业教师讲授科研文献、专利、标准的检索方法，为学生开展研究提供基础。聘请知名农机企业、农机研究所资深专家结合自身科研实践开展系列讲座活动，通过专业讲座，让学生更好地了解专业领域的研究进展，有助于激发学生学习的兴趣。科研任务书撰写训练主要从项目背景和意义、研究目标和内容、拟采取的技术方案、主要技术难点、可行性分析等内容，重在培养学生的逻辑思维能力。科研任务实施过程训练主要以典型农机装备的研发过程为例，从立项到人员组织、方案论证、关键技术与装置研究、样机试制、性能参数优化等方面，重点分析出现的问题及采取的解决方法，通过介绍研发农机装备的全过程，加深学生对科研实施过程的了解，培养学生的科研素养。

(二)创新训练，重在培养能力

在基础训练的基础上，开展为期4周的科研创新训练。创新训练的目标是提出具体的设计方案，培养学生的创新意识和创新能力。具体的实施过程如下：1.确定研究题目。在和责任导师充分交流的基础上，依托大学生科创项目、科研竞赛、教师科研课题或学生自选课题，确定创新训练内容，鼓励学生开展交叉研究。2.开展方案论证。以团队指导小组为单元，进行方案论证研讨，指导小组和其他学生自由发言，对学生的初步设计或实验方案进行质询，提出相关修改建议。3.方案实施。学生通过进一步分析与比较，确定最终实施方案。要求每位学生都要分析问题、提出质疑或改进优化方案，培养学生科学分析问题和解决问题的能力。责任教师与学生进行一对一的指导与交流，负责在实施过程中指导学生进行科学、合理、深入的研究。4.进行学术交流，总结研究成果。开展团队学术交流活动，总结项目完成情况和实施过程的经验，对项目的后续研究提出设想。通过项目实践，对科研方法进行总结和归纳，提升学生科学思维能力和实践方法[7]。最后对成绩突出，取得较大进展，并且预期能够得到突破的项目，学院给予资金资助，开展后续研究。

(三)工程应用，重点突出实践

工程应用阶段是在基础训练和创新训练的基础上，强调实践操作能力的培养。充分发挥校企合作基地、工程训练中心、专业实验室的作用，在团队指导小组的指导下，对基础训练和创新设计的内容进行工程实践。对于设计类课题，要求学生必须具备较强的专业理论水平，在12周的集中训练时间内，通过富有经验的实践导师的指导，独立开展设计，掌握各机构和关键零部件的设计原理，完成样机图纸、了解加工、制造方法，熟悉性能试验规范。对于部分进展较快的研究课题，鼓励学生制作实物，完成加工、制造、调试，性能检测试验以及优化研究的整个过程。对于实验类课题，要求学生借助数字化土槽、精密排种器试验台、离散元、有限元等先进试验平台和仪器，完成整个实验的设计、试验与分析。在工程应用阶段，通过让学生开展工程实践，切实培养学生的科学思维能力和实践能力[8]。

四、深入推进三位一体实践教学模式的思考

通过三位一体实践教学模式的实施，学生实践与创新能力显著提升，人才培养质量明显提高。学生参与大学生创新性实验计划和各类科研项目的积极性显著提高。2015届该专业毕业生获得授权专利11项，发表学术论文5篇，获得各类竞赛奖励5项。相关教学研究成果获得2015年陕西省教学成果二等奖。总体看，三位一体实践教学模式取得了较好的实施效果，但仍然需要在教学资源的分配、学生和教师积极性的调动、校企合作机制与双师型导师队伍建设等方面做出更多的努力[9,10]。

1. 实践教学资源安排应更加合理。三位一体实践教学项目实施过程中，为了让学生充分参与工程实践，保证实验装置或关键部件的设计、加工、制造，对实验设备、用品、场地等硬件资源和实验室的开放时间和使用要求较高，客观上要求实验室具有更加合理的资源分配和使用机制，在提高资源使用效率的同时，切实保证学生的个性化需求。建议专业实验室使用数字化教学管理系统或实验室网络预约平台，例如3D打印实验室开展微信预约平台，学生可以通过微信预约平台查询实验室近期的实验安排，以便合理安排零部件加工、制造的工作计划。

2. 成果评价和工作激励有待完善。在三位一体实践教学培养模式中，教师和学生投入实践环节的时间和精力大大增加。从学生方面看，三位一体实践教学涉及的知识面较宽，知识点比较多，且强调独立探索和实践动手，学生需要投入更多的精力把相关知识融会贯通后，才能完成三个阶段的学习目标和任务。另外，学生的实践内容和成果丰富多样，难以用统一的评价标准衡量。就教师而言，三位一体实践教学模式需要教师时刻关注学生不同阶段的实施进展，对学生实行多对一和一对一的双重指导，这对教师的专业知识和实验技能要求较高，需要教师投入更多的时间和精力。现阶段虽然大多数教师和学生积极参与三位一体实践教学模式，但由于教学管理、评价和激励机制尚不完善，仍然有一部分学生和教师投入时间和精力不足，影响了实践教学效果。

3. 双师型导师队伍建设亟待加强。师资水平是影响三位一体实践教学效果的一个关键因素。目前，农机化专业指导团队教师有32人，其中拥有在工程教育与工程实践方面有丰富经验的双师型导师8名。从近3年学生的反馈结果看，学生对双师型导师的需求越来越迫切，希望他们在创新设计、工程应用环节发挥更多的作用。三位一体教学模式的实施需要建立一支理论知识强、实践经验丰富的导师队伍。迫切聘请理论造诣深、具有丰富工程实践经历的高级专业技术人员和高级管理人员，从事实践教学理论研究，进行实践教学指导，为学生的全面发展、个性化发展、主动实践和可持续发展做好引导工作[11]。

基于以上主要问题，下一步拟进行的主要工作包括：(1)为三位一体实践教学提供充分的资源保障。确保生均实验经费超过1000元，满足学生对实验耗材的需要；开放各类实验室，为学生合理计划并执行实践教学提供保障；推进校企合作的深度，让学生走进企业和科研院所，发挥社会资源的教育教学作用；聘请和培养一批科技型企业家、资深工程师为双师型导师，直接为学生授课或指导学生进行创新训练和工程实践，提高实践培养效果。(2)健全三位一体实践教学的评价和激励机制。学生方面，通过学生自评、团队小组学生评价、责任导师评价、团队指导小组评价等方式，对学生在三位一体实践过程中的投入与产出进行全方位的评估，完善持续资助制度，吸引与激励学生开展实践教学活动。教师方面，加大对参与三位一体实践教学的优秀指导团队和责任教师的奖励力度，对教师的教学投入进行科学合理的评价和激励，鼓励教师更好地参与到三位一体实践教学的指导工作中。

(责任编辑：徐建平)

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[3]文俊浩,徐玲,熊庆宇，等. 渐进性阶梯式工程实践教学体系的构造[J].高等工程教育研究,2014(1)：159-162.

[4]伏永祥,王德明,郭万牛.注重实践突出创新优化人才培养体系[J].中国高等教育,2011(Z2)：49-50.

[5]刘勃,刘玉,钟国辉，等.基于真实项目的实践教学体系探索[J].高等工程教育研究,2012(1)：116-120.

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Innovation of Practical Teaching Mode for Agricultural Mechanization and Automation Specialty

HUANG Yu-xiang, FU Zuo-li, CHEN Jun

(Northwest A&F University, Yangling 712100,China)

How to effectively train practice and innovation ability of undergraduates is a urgent problem to be solved in the university talents training. A practical teaching mode with “basic training-innovation training-engineering application” is built for agricultural mechanization and automation specialty, this paper explains connotation, implementation process, acquisition result and existing problems of the practical teaching mode, which will provide experience and reference for promoting practice and innovation ability of talents in agriculture engineering.

agricultural mechanization and automation specialty;practical teaching;innovation；practice

G640

A

1671-9719(2016)9-0022-03

黄玉祥(1980-)，男，宁夏中宁人，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为农业工程。

2016-07-11

2016-07-30

教育部卓越农林人才和陕西省教育厅“农业机械化及其自动化专业综合改革项目”(Z105021310，Z105021502)；西北农林科技大学教学改革重点项目“农机化专业人才个性化培养模式创新与实践研究”(JY1502018)；陕西省教育科学“十二五”规划课题“个性化培养模式下农业机械类本科人才实践创新教学体系研究”(SGH140539)。