基于智能农业的电气自动化技术专业实践教学体系创新研究

曾令培 杨健 张廷婷

[摘 要] 该文基于在农业院校中办工科专业是为农业服务的特点，通过对电气自动化技术专业中的综合实践教学体系进行创新研究，实现学生能综合运用电机、单片机、PLC、变频器、伺服、传感器等专业知识来组成智能系统，解决现代农业生产中智能农业实现问题，培养学生的创新能力，展现了工业智能服务农业生产落地与教学实践，彰显了专业特色。

[关键词] 智能农业;电气;实践教学

[基金项目] 2018年度成都农业科技职业学院教学改革课题项目“基于智能农业的电气专业实践教学体系创新研究”（JG2018-15）

[作者简介] 曾令培（1981—），男，四川资阳人，硕士，成都农业科技职业学院工程师，主要从事电气自动化控制研究;張廷婷（1985—），女，四川隆昌人，成都大学在读硕士研究生，研究方向：农业工程与信息技术（通讯作者）。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）17-0141-02    [收稿日期] 2019-10-15

电气自动化技术专业是宽口径、进行通才教育的专业，应用涉及领域非常广泛。各类高职院校在开设该专业的过程中，同质化现象比较严重，没有形成应用特色。基于智能农业，以成都农业科技职业学院电气自动化技术专业实践教学体系为研究对象，改革其实践教学环节，实现对农业生产的产前、产中及产后的智能化服务，增强了专业知识的实用性和服务三农的特色。

一、调研

为了实现电气专业涉农实践教学体系建立，我们团队对大农业（包括农业、畜牧业等）的全生产过程进行了广泛调研。我们共计调研了51家各类涉农企业，包括产前的饲料生产加工、肥料与农药生产加工、种子生产检测包装，产中的智能温室大棚、自动饲养、智能监测，产后的农产品加工、畜禽自动屠宰、农畜产品包装等。通过调研，我们了解到，随着社会的进步与发展，涉农行业也越来越智能化，并且在智能控制类人才需求上有逐步增加的趋势，基于农业方向的电气专业实践教学改革有其必要性。

二、梳理与论证

对调研结果我们按照智能过程相似性的原则进行了归纳分类，提取其典型生产过程，共分为了三大类型。

1.结果导向型：以农业自动灌溉、农业自动施肥、自动饲养系统等为代表。其典型特点是断续检测、结果导向，从断续或定时检测环节，如对土壤湿度、肥料含量、食槽饲料量等进行检测，来判断是否需要灌溉、施肥、投料等，再根据结果执行相应操作的过程。

2.实时监测型：以温湿度监测、空气含氧量监测等为代表。其典型特点是实时监测、开环控制，从实时监测环节，如对环境变量进行监测，并实时显示系统，进而提供给报警及控制系统等信号的过程。

3.流程控制型：以饲料自动化生产线、水果自动化包装线、大米自动化加工线等为代表。其典型特点是流程化顺序控制，从进料、清洗、分拣，再到投料、装袋、密封、贴标，最后计数、码垛、装箱等流程化的过程。

针对电气自动化技术专业实践教学体系要求，目的是使学生掌握智能化生产过程的安装、调试、检测、维护等环节，并在其中贯穿培养学生创新能力。基于此，我们对以上涉农智能控制类型进行了可行性论证，具体结合了专业的人才培养方案、专业课程标准、学院实验实训条件、合作企业的实践条件等方面，从系统整体控制，到分部内容实现，再细化到每个单元控制涉及到的知识与技能点，如何运用到教学实践中，都进行了详细的分析与探讨，使最终选择的实践教学方案，符合涉农控制特色，并满足电气专业实践教学要求。

三、创新实践教学体系建立

电气自动化技术专业实践教学体系包括专业课程内实训、专周实习、综合实践和毕业综合实习，按照专业课程内实训以单一项目，专周实习以局部功能项目，综合实践和毕业综合实习以系统化整体项目来设置，以上项目按照递进式来教学，所有实践实训项目都与农相关。

在实践教学体系建立过程中，我们采用逆向推导的形式，先提炼典型涉农智能工作环节作为综合实践项目和毕业综合实习项目，如前述的智能温室大棚控制系统、养鸡场智能饲养系统、农产品自动化包装生产线系统等。再把这些项目分解，找出其部分控制单元作为专周实习。最后把控制单元进行细化，找出独立知识点，运用于对应课程中作为实训项目。例如，我们选取了智能温室大棚作为综合实践项目之一;再进行分解，把其中温度自动控制与显示列为专周实习项目;最后细化到如“检测与控制技术”“数字电子技术基础”“电气控制技术”等专业课程内，开设温度检测转换、数字显示、电磁阀控制等项目，如下图所示。

结合教学实际，专业课程内实训按教师主导、学生配合的形式开展。根据提炼的实训项目，教师以结果为导向的形式来讲授知识与技能点，学生再分组实做完成项目。在专周实习和综合实践环节中按教师引导、学生自主的形式开展。教师提出多种农业智能控制系统的工作任务与流程，学生根据自身兴趣和学力情况，自行分组并选择不同系统进行设计或维护，同时可以在实现基础功能的前提下进行拓展与创新发挥，并在此过程中培养学生的创新能力，潜移默化中养成服务农业的意识。

在对学生考核评价方面，因专业课程实践学时占比达到60%以上，专周实习和综合实践环节中实践学时占比达到92%以上，对应实践教学在总成绩中占比也按照学时参考计算，总体以结果导向，过程结合，小组答辩考评的方式进行，任课教师根据所授课程特色制定评分细则，最终实现对学生专业知识与技能掌握程度的科学评价。

四、实践教学体系运用

上述创新实践教学体系已运用于成都农业科技职业学院2015、2016、2017级电气自动化技术专业学生中，通过这样的特色教学，所有实践教学内容均与农业结合，既让学生对专业知识的学习有了载体，提高了学生的学习兴趣，拓宽了学习视野，也培养了学生创新创造能力和服务三农意识。在实践过程中，我们充分利用学院农业实习园区，学生参与并已完成大棚自动灌溉系统、温湿度自动检测控制系统、自动施肥系统等创新创造设计与应用，学生能力得到了很大提高。有的农村家庭学生还根据所学专业知识，改进设计了家乡的打谷机装置、温室大棚智能化改造、鸡舍智能化改造等，实现了所学专业知识的创新服务和应用。综合学生专业课程成绩，前五届电气自动化专业学生平均一次过关率78.6%上升到了近三个年级的84.7%、86.1%、89.3%。本专业学生近两年获得了第五届四川省“互联网+”大学生创新创业大赛金奖，2019年四川省高职院校学生技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛二等奖，2018年四川省高职院校大学生工业机器人技术应用技能大赛三等奖等，充分体现了基于智能农业的电气自动化技术专业实践教学体系创新改革成效。

五、結语

对电气自动化技术专业综合实践教学体系创新改革，让学生学会综合运用已学习的电气专业知识，并引领学生组成智能系统来解决现代农业生产中的自动化、智能化问题，减少人工操作，提高生产效率，培养学生的创新能力，实现了工业智能服务农业生产，为乡村振兴战略提供有力的人才和技术支撑，体现了在农业院校中工科专业服务农业特色。

参考文献

[1]王瑞.我国自动化专业教育的现状及发展前景分析[J].湖北经济学院学报（人文社会科学版），2011，8（5）：168-169.

[2]曾令培.农业高职院校电气自动化技术专业定位分析与人才培养实践[J].西部素质教育，2017（18）：223-224.

Abstract：Based on the agricultural colleges to do engineering specialty are the characteristic that serves agriculture，the comprehensive practice teaching system in electrical automation major is innovated research，to realize students can use motor，mcu，PLC，inverter，servo，sensor and other professional knowledge to form an intelligent system，solve the problem of intelligent agriculture in modern agricultural production，develop the students' ability to innovate，and show the implementation and teaching practice of industrial intelligent service for agricultural production，highlight the specialty characteristics.

Key words：intelligent agriculture;electric;practical teaching