教學案例

摘要：本文結合一種可折疊的便攜式穴盤自動播種裝置，分析了穴盤播種機的研究具有很大的必要性，以此作為教學案例引入課堂教學中，增加了學生對機械設計的求知欲望，培養了學生對機械設計創新意識，使得理論與實踐緊密結合在一起，為解決生產實際問題奠定基礎。

關鍵詞：播種機；現狀；案例引入；課堂銜接

1. 概述

近幾年隨著作物的種植方式發生改變，較多的作物用工廠化育苗然后進行移栽，大大簡化了生產過程，降低了作業周期和生產成本，所以穴盤苗的播種成為了作物播種一種新的趨勢。

精量播種是指降低播種量，提高播種質量，使單粒種子的空間三維坐標符合要求，即使種子在穴盤里具有精確的播深、行距、株距的機械化種植技術。

研制的可折疊的便攜式穴盤自動播種裝置在提高通用性的前提下，可適合多種種子播種，將傳統手工播種方式，升級改造為機械自動播種，大大提升生產技術水平，加速生產機械化進程，提高蔬菜生產綜合能力，減輕農民勞動強度，改善勞動者的工作環境，提高工作效率，降低生產成本，促進農業增效，農民增收。

另外，我國農業機械教學中存在著較大的誤區，國家對農業機械在教學中的投入還比較少，農業機械專業在高等教學中重視程度不足，在普通高校中，機械專業很少開設農業機械專業。要發展農業機械，必須要加大農業機械教育方面的投入，將農業機械的開發引入課堂中，加大培養符合國家發展需要的能用的農機人才。

本文結合我國播種技術的現狀，提出解決播種機械開發需要解決的問題，針對機械基礎教學，將農業機械開發引入課堂教學，使得學生學有所用，在解決實際農機問題的同時，掌握機械設計的基本知識。

2. 播種機現狀分析

國外一些發達國家很早就開始了農業機械方面的研究，基本實現了農機自動化。20世紀80年代，美國、澳大利亞、加拿大、法國等西方國家已經開始著手研制精量穴盤播種機械裝置，目前國外精密播種機已達到一定的程度。且正在發展一些新的播種技術，如日本提出適合蔬菜的靜電播種，英國提出適合于蔬菜的液體播種、適合于牧草的超音速播種，還有目前廣泛應用的種子帶播種等。例如液壓等新技術在國外播種機的應用也日益廣泛。美國塞科爾5000型氣壓式播種機用液壓馬達驅動風機。

隨著我國加入世貿組織，給農業帶來了前所未有的機遇，也是我國農業向國際化、機械化、自動化邁進的極為關鍵的一步，同時也將給農業機械的發展帶來嚴峻挑戰。我國是一個傳統的農業大國，農業機械方面卻遠遠落后于其他發達國家，農業作業大多依靠人工或者半機械化來完成，這就要求我們變革農業作業模式，促進農業機械的應用和升級。我國由于生產方式的特點，精量穴盤播種機械裝置的研制和推廣還有相當的距離。

3. 穴盤播種機需要解決的問題

研究以穴盤為載體的大棚栽培播種技術，通過實施精量播種，減少種子重播和勞動力耗能，以期達到節能、降耗、減排、作物增產、農民增收的目的，為機械化精量播種技術的推廣提供了依據。

圖1為一種可折疊便攜穴盤自動化播種裝置。機架上固定有1送料機構、2打孔機構、3氣吸機構、4存儲裝置。

播種機研究流程圖如圖2所示。在研究過程中需要解決以下幾個問題：

1）播種用種子的物理特性研究

研究不同類型種子的外形幾何結構特征，建立力學模型，分析不同結構種子對氣吸力學性能的影響，以便為氣吸機構設計提供依據，解決機構對不同種子不同株距適應性的問題。

2）精密運動機構研究

以大棚蔬菜穴盤種子為研究對象，設計并實現穴盤基質自動輸送、穴盤基質自動打孔、自動取種子、自動播種、自動覆土和自動澆水等動作，并保持動作協調。基于UG和Adams軟件設計、仿真和分析種子播種等運動機構，并進行機構優化設計；確定各機構的傳動和驅動方式，進行零部件選型，制作試驗臺架。

3）種子漏播、重播及漏播后補種的研究

研究利用光電傳感器實現播種機打孔、播種、施肥等動作的協調性；針對播種過程中種子漏播、重播不易觀察的特點，研究解決漏播和重播的現象，以及發現漏播后如何進行補種的方法。

4）播種機性能研究

研究氣吸式播種裝置滾筒內真空度，建立滾筒吸種時種子的受力分析力學模型，研究轉速、真空度、吸孔孔數及孔徑對播種性能的影響規律。對播種機進行應用技術研究，對播種機的播種性能、經濟性能、適應性等進行綜合分析和評價。

5）研制穴盤播種裝置實型

基于研究結果，研制基于光電傳感技術的基質打孔、播種、覆土和施肥同步協調動作的穴盤播種裝置實型。根據園藝栽培理論并結合播種育苗實際生產規程，以油菜和小麥為播種對象進行實際生產適應性試驗研究，通過試驗—改進—再試驗的研究方法獲得優異的播種效果。

4. 案例如何和課堂銜接

機械設計基礎課中的機構部分內容比較枯燥，特別對于高中后生源的學生，對這塊內容產生興趣比較難，學生找不到興趣點，這樣給教學帶來的難度。在教學過程中，針對播種機需要解決的問題進行分塊切割，讓大問題變成小問題，在開學初就將任務分配給每個小組，確定小組組長，在課堂中設置討論環節，使得每周有進展，同時將學到的知識貫穿在整個設計過程中，在課堂中進行講解，也可以讓已經解決問題的學生在課堂中進行分析演示，結合UG、AutoCAD和公差配合等其他課程，將學生學到的各種知識融入到課堂中，培養學生綜合運用知識解決問題的能力。

將設計過程中用到機械基礎每個章節進行調整，以用到什么學什么的方式，將知識模塊化，譬如，在打孔機構和吸種子機構中，引入機構的概念，引導學生掌握四桿機構的設計，四桿機構的自由度概念等，擴展講解凸輪、齒輪和其他類型的運動機構。對于學生遇到沒有學到過的知識時，通過老師引導，推薦課外書籍，或者通過學生自己收集資料進行完成。

由于穴盤播種機屬于農業機械，在整個過程中能培養學生對農業機械設計的興趣，同時培養學生對農業機械設計的創新意識。只有學生在學習中產生了興趣，才會有動機，這樣思維活動得以啟動運行，獲得信息，檢驗信息，使自己的知識水平由量變到質變。因此，只有使學生產生濃厚的學習興趣，才能在學習中逐步培養創新意識。

參考文獻

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作者簡介：

樓建忠，男，浙江機電職業技術學院，講師。