設施農業建筑電氣課程教學改革探討

曹晏飛 蔣程瑤 張智

摘要 設施農業建筑電氣是西北農林科技大學設施農業科學與工程專業的一門專業選修課程，針對設施農業建筑電氣課程在教學實踐中存在的問題，通過調整教學質量標準和教學內容、靈活運用有效的教學方法和教學手段、加強教學過程中實踐教學環節，激發了學生學習主動性和積極性，提高了學生動手實踐能力和工程實踐能力，強化了學生獨立思考能力和創新意識。

關鍵詞 設施農業建筑電氣；教學改革；實踐教學環節；工程實踐能力

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）14-0275-02

Abstract Architecture electric of protected agriculture is a professional elective course for the major of protected agricultural science and engineering of Northwest A & F University.According to the problems existing in the teaching practice of architecture electric of protected agriculture，the initiative and enthusiasm for learning，hands-on practical ability and engineering practice ability，independent thinking and innovation awareness were enhanced through the adjusting the teaching quality standards and teaching content，flexiby applying effective teaching methods and strengthening the practical teaching process.

Key words architecture electric of protected agriculture；teaching reform；practice teaching process；engineering practice ability

設施農業建筑電氣是一門涵蓋溫室配電線路設計、電氣設備自動化控制以及建筑防雷接地等內容的綜合應用型學科，通過對溫室內電氣設備調控，可為作物提供所需的溫、光、水、氣、肥。設施農業科學與工程專業自2002年得到教育部批準并予以公布以來[1]，設施農業建筑電氣課程一直是設施農業科學與工程專業的一門專業骨干課程，課程內容主要包括常用低壓電器與基本控制電路、供配電系統、電氣照明技術以及建筑防雷與安全用電等。通過該課程學習，要求學生了解建筑電氣的基本概念、基本原理和基本設計方法，能完成供配電系統的初步設計，具備分析問題、解決問題以及工程設計的能力。

近年來，隨著我國現代設施農業示范園區數量和規模的不斷擴大，園區內用電機械設備不斷增加，農業物聯網技術在農業園區內逐漸深入應用。如何優化和創新設施農業建筑電氣課程體系，使其適應現代設施農業示范園區建設與管理發展的需要，并培養出現代設施農業創新復合型人才成為一項亟待解決重要任務。筆者以西北農林科技大學園藝學院設施農業科學與工程專業開設的設施農業建筑電氣為例，結合教學過程中發現的問題與不足，從課程質量標準、教學內容、教學方法與手段等方面探討該課程的教學改革與創新模式，實現設施農業建筑電氣的優質教學效果。

1 調整教學大綱，制定科學的課程質量標準

西北農業科技大學園藝學院設施農業科學與工程專業工程模塊學生本科畢業后大多數走向企業工作崗位，為了使設施農業建筑電氣課程適應現代農業園區溫室電氣設計以及培養農業園區管理型技術人才的需求，教研室多次組織相關教師進行集體研討，調整并優化課程教學大綱。新大綱和課程質量標準強調著重培養學生掌握建筑電氣技術的基本原理、設施農業園區供配電基本方法及其在工程設計中的應用等基本知識，具有綜合運用基礎知識解決實際工程問題的能力。

2 優化教學內容

在綜合教學實習等實踐環節，學生普遍對實際溫室中低壓電器、環境調控設備及其控制原理不熟悉，尤其是隨著現代設施農業園區電機自動化、信息化以及智能化建設，企業對具有專業知識的現代設施農業人才需求進一步增強。因此，迫切要求教育工作者對設施農業建筑電氣的課程結構和教學內容進行調整和優化。

目前，該門課程還沒有真正涉及設施農業電氣方面的全國性統編教材，各個學校教材內容相差較大。在設施農業建筑電氣課程的教學過程中，選擇了黃民德等[2]主編的《建筑電氣技術基礎（修訂版）》一書作為教材。在現有建筑電氣教材的基礎上，結合設施農業電氣設備的工作特點，不斷更新優化教學內容，并將國內外溫室發展動態、國家電氣新標準和新規范歸納整理到教學內容中，使學生了解到前沿知識，拓寬學生的知識面。同時，在建筑電氣教學內容上還增加了農業物聯網等相關通信網絡知識以及其相關研究進展，如溫度、濕度、光照等環境數據傳感器、數據采集控制模塊、數據傳輸模塊等。最后，簡單介紹手機和遠程管理云平臺實現溫室開窗系統控制的過程，使學生了解一個完整的數據采集—傳輸—設備控制的知識體系。

3 運用有效的教學方法與手段

在教學方法和教學手段改革上，應堅持“以學生為主體，以教師為主導”的現代教育教學理念[3]，改變傳統以教師為中心的灌輸式教學方式，引導學生探索式地學習，強化其自主學習能力。同時，考慮到設施農業建筑電氣這門課程與實際工程設計聯系緊密，應加強學生實踐教學環節，培養學生獨立分析問題與解決問題的能力，增強學生實踐動手能力和創新意識。

3.1 加強師生互動，提升課堂教學效果

課堂教學是教師向學生傳授知識和技能的過程，應豐富授課形式，包括案例討論、故事導入、小組討論、網絡視頻等。可根據具體教學內容，利用典故或故事創設教學情景導入，或者針對實際溫室生產過程中具體的典型案例，如補光系統配電線路設計以及其自動化控制原理等，與學生進行討論。該方式既可以促進教學過程中師生互動，調動學生主動參與學習，激發學生的學習興趣，同時又可以讓學生觀察和思考實際生產過程中存在的問題，再根據所學的基礎理論知識提出解決方案，從而達到培養學生分析問題和解決問題能力的目的。

3.2 加強實踐教學環節，培養學生的動手實踐能力

設施農業建筑電氣課程的實踐性較強，學生在學習理論基礎知識的基礎上，必須通過大量的工程訓練來檢驗其掌握情況。根據教學大綱和課程質量標準增加了實踐教學環節，在實踐教學過程中，將學生分成若干小組，要求每個小組根據溫室不同電氣設備的控制要求自行設計控制方案，并完成電氣設備之間的連線。學生在完成作品過程中遇到問題可及時與指導教師探討。教師在學生完成作品后利用萬用表進行測試，并對配電線路設計方案及接線方式進行點評，指出其中的問題所在。最后，在確認學生作品無誤后接電測試驗證其實際運行情況。通過實踐教學環節，加深了學生對相對抽象的理論知識的理解，如重要原理性內容或電機控制電路等，調動學生的學習主動性和積極性，強化了教學效果，激發了學生的創造力，培養了學生的動手能力、創新意識以及綜合設計能力。

3.3 加強課程設計，培養學生的創新意識

為了幫助學生進一步鞏固所學的理論知識，一般在理論課程結束之后安排相應的課程設計。設施農業建筑電氣課程設計是一個非常重要的實踐環節，設計題目與設施農業園區配電系統設計有關，將學生分成若干小組，要求每個小組學生團隊合作，在規定的時間內利用Auto CAD繪制設計圖紙，并且提交設計計算說明書，完成設施農業建筑電氣課程報告。一般經過為期1周的配電方案設計、線路布置以及防雷接地方案設計后，學生可以將課堂上學習的知識相互串聯起來，形成一個完整的知識體系，對如何進行設施農業園區配供電系統設計及自動化調控有了一定的認識。通過課程設計，能夠幫助學生強化所學的理論知識，培養學生靈活應用所學專業知識解決實際工程設計問題的能力[4]。

4 結語

設施農業建筑電氣課程的開設在培養適應我國現代設施農業產業發展所需的創新復合型農業人才方面具有重要意義。西北農林科技大學園藝學院設施農業科學與工程專業教研室堅持以學生為主體的教學指導理念，以創新復合型人才培養為目標，以提高學生實踐應用能力為核心，從課程質量標準、教學內容、教學方法與手段等方面積極探索設施農業建筑電氣的教學改革與創新。教學改革激發了學生學習的主動性和積極性，培養了學生分析和解決實際生產問題的能力，同時增強了學生的實踐動手能力和創新意識，使該課程的教學質量和效果有了明顯的提升。面對現代設施農業信息化、智能化的快速發展，今后仍需在教材建設、教學內容、教學方法等方面繼續改革和探索，使該課程滿足社會發展對設施農業復合型人才的需求。

5 參考文獻

[1] 張智，胡曉輝，李建明.設施農業科學與工程專業實踐教學體系的建設：以西北農林科技大學為例[J].中國林業教育，2016，34（5）：18-22.

[2] 黃民德，范文，王瀛.建筑電氣技術基礎（修訂版）[M].天津：天津大學出版社，2006.

[3] 邢以群，魯柏祥，施杰，等.以學生為主體的體驗式教學模式探索：從知識到智慧[J].高等工程教育研究，2016（5）：122-128.

[4] 張保仁，曹慧，李媛媛，等.設施農業科學與工程專業實踐教學體系的建設與改革[J].中國農業教育，2012（6）：71-73.