智慧农业时代背景下农业机械使用技术课程改革与探索

王晓拓，杨艳山，秦维彩，艾佳琨，秦昌友

（苏州农业职业技术学院智慧农业学院，江苏苏州，215008）

0 引言

我国是农业大国，农业的高质量、高效率、可持续发展是决定农业现代化发展进程的基础[1]。2023年，乡村振兴重点工作的全面推进，是实现我国由农业大国到农业强国质的飞跃的有力保障。目前，江苏省农业机械化水平已超过80%，主要农作物生产机械化水平已达到85%，在全国各省市处于领先地位，率先进入农机化发展的高级阶段[2]。在国家对乡村振兴政策的大力扶持下，无人农场、标准化良田等具有较高科技含量的耕、种、管、收方式对劳动者能力的需求已远远超过传统方式，这无疑对从相关从业人员提出了更高的知识与技能要求，尤其是多学科交叉的复合型人才的需求将会大大增加。苏州农业职业技术学院面向国家发展和地区需求，致力于培养一批知农、爱农、懂农的优秀青年人才。《农业机械使用技术》作为苏州农业职业技术学院设施农业与装备专业及校企合作“久保田班”的专业核心课程，针对课程教学改革中面临的课程内容、教学形式等问题，智慧农业与装备教研室结合专业特点及师资优势，将智能化控制、数字化设计、系统化管理与可视化表达相结合，开展了线上线下、理论与实操教学融合的实践，进行课程教学内容的重构以及教学模式的探索，以寻求更好的教学改革方法，更适合的教学资源配置，实现人才培养与企业岗位需求的对应与和谐[3]。

1 《农业机械使用技术》课程教学现状分析及存在问题

1.1 《农业机械使用技术》教学内容现状及存在问题

《农业机械使用技术》是设施农业与装备专业的一门专业必修课。它是为农业生产手段的现代化（即农业机械化）服务的相对比较独立的一门专业课程。现有的课程目标内容有：课程通过讲练结合的方式使学生熟悉农业机械常用的油料内燃机的基本类型、构造及基本技术参数、核心机械拖拉机的基本构造、作业机械中的耕整地机械、种植机械、田间管理机械及收获机械的用途、结构特点、工作过程及正确使用等。结合内容与现代农业发展趋势可将课程理论教学内容方面所存在的问题归为以下几方面。

1.1.1 教学内容倾向于大田农机，而对不断涌现的现代农机新技术、新结构、新功能涉及较少，导致教学资源及内容设计方面相对传统与滞后，无法与构建高水平课程及人才培养体系相匹配。

1.1.2 目前，教学内容和实训项目的实施主要以常规农机具为主，而与久保田特色农机、设施农业与智能装备整合较少；自建实训室所拥有的实训农机具数量不多，更新速度慢，大多无实物展示，只能通过图片与视频结合进行讲解，难以有效地开展教学，无法实现与产业发展的配套。

1.1.3 课程的特点决定了课程理论教学占比大，教学方式单一且趣味性不足，难以调动学生学习兴趣及积极性。而在对学生的调研中发现，学生普遍更倾向于实操练习，而对理论学习兴趣不足，这在之前的研究中也有相同的结论[4]。

1.2 教学对象及学情分析

本课程的主要教学对象是设施农业与装备专业二年级学生，课程开设在第三学期，在之前的《工程图学》《机械原理》《机械设计基础》《工程材料》《农学概论》课程学习中，学生对农业生产过程有初步的认识，对于机械原理及设计基础也有相关的了解，但对于机械结构了解不多。基于此，对课程教学内容设计进行进一步探索则显得尤为重要。

2 《农业机械使用技术》课程教学内容改革

针对《农业机械使用技术》课程教学现状分析及存在问题，我们对《农业机械使用技术》课程内容改进与完善，在原有的课程内容基础上，要求必须掌握农业机械的基本结构、作用原理、结构设计、机构特点、功能等相关知识。熟悉现代农业机械新技术、新理论，以及典型农机性能设计及工作部件结构设计方法，会选用、使用、能维护常用农业机械，培养学生具有农机设计和产品开发的能力，同时懂得利用先进的企业现场管理方法有效管理农业机械及作业现场，并培育保安全、重维护、强管理的良好职业素养。具体改革内容如表1所示。

表1 教学改革内容

3 《农业机械使用技术》课程教学方法改革

3.1 教学设计

基于对学情、知识体系的分析，根据专业知识与课程特点，形成“五步五促进阶式”教学策略，如图1所示。五步包括采用“情境教学、项目教学、小组学习、任务驱动、现场教学”法，以氛围促兴趣、以动手促学习、以合作促创新、以活用促思维、以实践促技能，最终促进学生专业能力的提升和核心素养的发展。

图1 “五步五促进阶式”教学策略

为更全面反映学生的综合能力，体现教学的过程性，可以通过线上线下混合式教学模式来进行多样化考核[5]。鉴于学生机械结构了解不多，在课前布置补充自学相关内容，通过网络平台了解学生自学情况；课中采取线上线下混合式、讲练结合的教学模式，充分利用学习通的信息化教学技术平台；课后学生通过习题集及相关实施案例进行知识总结、整理并拓展，提高学生的思维能力、动手能力、农机设计和产品开发的能力。

3.2 教学流程

课前预习→情境教学引入任务→任务分析→分组讨论→组间互评→启发指导→总结梳理→课后拓展，将课堂反馈穿插于整个教学过程中。

3.3 教学实施

3.3.1 教学内容项目化。在运用项目教学法时，是将工作任务过程（包括课程思政、劳动要素）融入整个教学活动之中，并不是单纯的知识获取或技能训练，在教学活动中层层递进，从知识的讲解以及技能的训练，让学生从分析结构、原理、使用、维护到最后的设计，完成对农业机具整体结构的把握与分析。因此，学生独立或以小组形式自主完成一项典型的工作任务时，同时也应主动地在完成过程中发现问题，解决问题，提高能力。项目化教学时，教学内容的实施案例真实存在或者可以直观体现，项目包含知识的运用与技能的提升，每个项目教学案例有明确教学目的，层层递进培养学生细致耐心、科学严谨的工作态度以及设计思维的能力。

思政要素和劳动要素的自然融入，也有利于对学生综合素养的提升，从而引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，为学生在学习阶段奠定良好的思想和知识基础，以此促进学生未来更健康全面的发展。

3.3.2 教学过程信息化。现代化多媒体技术发展迅速，在增强课程教学时代性的同时，也让理论知识的传递手段更加丰富多样。针对学生理论学习兴趣不足问题，基于网络课程平台设计各项教学活动，课前学生可至课程平台进行自我学习，平台中所设计的任务中涉及的动画视频，课件等，来源于慕课、知网、优酷、YouTube等网络资源，激发学生学习兴趣，以及合理利用信息化资源帮助学生对机具抽象结构、原理直观化，解决重点，突破难点。教师也可根据平台讨论区反馈，随时掌握学生学习情况，及时调整课中授课方案，使学生更好地接受和运用知识。

课中通过情境教学引入任务、分析任务、分组讨论、组间互评、启发指导、总结梳理开展教学。主要利用微知库、学习通进行线上线下混合式教学。学生通过课前预习、结合任务分析，明确工作任务，并进行课堂汇报与交流，旨在培养学生自主学习能力及表达交流能力。教师通过点评分析任务，有针对性地进行任务分解、重难点讲解，提高课堂学习效率。学生再次进行拓展任务，提高学生分析问题和团队合作的能力，及时将所学应用于实例，提高学生实践的能力，并有助于查漏补缺。教师、学生在此环节可畅所欲言，相互评价，取长补短，更好地提高课堂教学质量。

课后拓展环节的有效设计，旨在培养学生自主学习及解决问题的能力，并能有所创新。在此环节既能对课堂所学知识进行复习巩固，强化记忆，又可以将知识进行拓展，并可有针对性地给予下次授课内容以指导，教师根据不同学情推送不同难度的拓展资源，供学生个性拓展学习，实现精准化、高效率的课堂教学。

3.3.3 考核方式多元化。课程考核也是主要教学环节之一，本课程实行多维度、综合性、信息化考核方式。分为过程考核和最终考核。

过程考核（70%）：主要以每个项目过程完成情况作为考核能力目标、知识目标、拓展目标的主要内容，具体包括：课前测试、课中考核评价表现（包括签到、拓展任务完成情况、随堂测验、主题讨论、分组任务）、课后评估（课后作业、章节测验）等方面，其中，测试与评估由教学平台自动评分与统计，关注每个学生的学习能力与创新能力，并分析每个学生成绩与表现。

终结性考核（30%）：终结性考核内容为课程综合能力测试，在规定时间内独立完成相应任务，以完成的质量作为成绩核定的主要依据。

4 教改成效

4.1 教学环节环环相扣，学生学习效果显著提升

教学内容从“初识农业机械、动力机械（内燃机、拖拉机、电动机）、作业机械（土壤耕作机械、播种机械、田间管理机械、收获机械）、其他农业机械”三大模块八个项目入手，对课程的内容进行了科学合理的设计，以培养学生自主创新设计能力为授课主线，形式上以展示机械动态结构为引导，内容上以夯实基础知识为引导，整体上以剖析先进技术为引导，形成了比较完整的课程教学体系。准确地把握相对应的知识点，以农业工程学科为基础，坚持软硬结合，以硬为主的原则；体现农机与农艺、机械与控制、技术与管理的三方面结合。

4.2 学生综合能力和职业素养显著提高

课程采用“五步五促进阶式”教学策略，以项目教学为引导，体现了学生主体、教师主导的理念。情境教学导入任务、线上线下混合教学模式、小组合作探究的学习模式，培养了学生探究学习，分析问题，解决问题的能力，融入课程的思政、劳动要素等环节的设计，在实践中显著提高了学生的综合素养。主要体现在：

第一，学生能够意识到农业机械在我国农业绿色以及可持续发展中的重要性，分析国内外农业机械发展现状及趋势，感受信息及电子发展为传统农业带来的巨大变革，锻炼解决农业难题创新思维，整体上把握我国农业机械发展的方向。

第二，学生通过对各项目“农艺-机构-整机-性能”这几个方面进行系统学习，能够运用典型农机工作部件结构原理及设计方法，选用标准和设定技术指标，考虑相关影响因素，确定设计方案。

5 结语

基于《农业机械使用技术》课程教学现状、教学对象、学情分析及存在问题，对课程教学内容及教学方法进行了改革。在原有的课程内容基础上，引入了农业生产耕、种、管、收各环节所涉及的现代农业机械新技术、新机具、新理论，以及相关农机性能设计及工作部件结构设计方法和推广应用，培养学生具有农机设计和产品开发的能力，达到教与学、学与用、校与企的有机结合；课程引入了“五步五促进阶式”及线上线下混合式教学模式，积极开展课程内容重构，利用课前、课中、课后任务充分调动学生的积极性，教学态度得到了学生的肯定，教学也取得了预期效果。思政要素和劳动要素的自然融入，有利于学生素质以及农业情怀的全面培养。通过改革，将课程内容、知识学习、素质培养进行有机融合，使学生综合素质、创新实践能力均得到了有效的提升。