设施农业建筑电气课程教学改革探讨

曹晏飞 蒋程瑶 张智

摘要 设施农业建筑电气是西北农林科技大学设施农业科学与工程专业的一门专业选修课程，针对设施农业建筑电气课程在教学实践中存在的问题，通过调整教学质量标准和教学内容、灵活运用有效的教学方法和教学手段、加强教学过程中实践教学环节，激发了学生学习主动性和积极性，提高了学生动手实践能力和工程实践能力，强化了学生独立思考能力和创新意识。

关键词 设施农业建筑电气；教学改革；实践教学环节；工程实践能力

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 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

设施农业建筑电气是一门涵盖温室配电线路设计、电气设备自动化控制以及建筑防雷接地等内容的综合应用型学科，通过对温室内电气设备调控，可为作物提供所需的温、光、水、气、肥。设施农业科学与工程专业自2002年得到教育部批准并予以公布以来[1]，设施农业建筑电气课程一直是设施农业科学与工程专业的一门专业骨干课程，课程内容主要包括常用低压电器与基本控制电路、供配电系统、电气照明技术以及建筑防雷与安全用电等。通过该课程学习，要求学生了解建筑电气的基本概念、基本原理和基本设计方法，能完成供配电系统的初步设计，具备分析问题、解决问题以及工程设计的能力。

近年来，随着我国现代设施农业示范园区数量和规模的不断扩大，园区内用电机械设备不断增加，农业物联网技术在农业园区内逐渐深入应用。如何优化和创新设施农业建筑电气课程体系，使其适应现代设施农业示范园区建设与管理发展的需要，并培养出现代设施农业创新复合型人才成为一项亟待解决重要任务。笔者以西北农林科技大学园艺学院设施农业科学与工程专业开设的设施农业建筑电气为例，结合教学过程中发现的问题与不足，从课程质量标准、教学内容、教学方法与手段等方面探讨该课程的教学改革与创新模式，实现设施农业建筑电气的优质教学效果。

1 调整教学大纲，制定科学的课程质量标准

西北农业科技大学园艺学院设施农业科学与工程专业工程模块学生本科毕业后大多数走向企业工作岗位，为了使设施农业建筑电气课程适应现代农业园区温室电气设计以及培养农业园区管理型技术人才的需求，教研室多次组织相关教师进行集体研讨，调整并优化课程教学大纲。新大纲和课程质量标准强调着重培养学生掌握建筑电气技术的基本原理、设施农业园区供配电基本方法及其在工程设计中的应用等基本知识，具有综合运用基础知识解决实际工程问题的能力。

2 优化教学内容

在綜合教学实习等实践环节，学生普遍对实际温室中低压电器、环境调控设备及其控制原理不熟悉，尤其是随着现代设施农业园区电机自动化、信息化以及智能化建设，企业对具有专业知识的现代设施农业人才需求进一步增强。因此，迫切要求教育工作者对设施农业建筑电气的课程结构和教学内容进行调整和优化。

目前，该门课程还没有真正涉及设施农业电气方面的全国性统编教材，各个学校教材内容相差较大。在设施农业建筑电气课程的教学过程中，选择了黄民德等[2]主编的《建筑电气技术基础（修订版）》一书作为教材。在现有建筑电气教材的基础上，结合设施农业电气设备的工作特点，不断更新优化教学内容，并将国内外温室发展动态、国家电气新标准和新规范归纳整理到教学内容中，使学生了解到前沿知识，拓宽学生的知识面。同时，在建筑电气教学内容上还增加了农业物联网等相关通信网络知识以及其相关研究进展，如温度、湿度、光照等环境数据传感器、数据采集控制模块、数据传输模块等。最后，简单介绍手机和远程管理云平台实现温室开窗系统控制的过程，使学生了解一个完整的数据采集—传输—设备控制的知识体系。

3 运用有效的教学方法与手段

在教学方法和教学手段改革上，应坚持“以学生为主体，以教师为主导”的现代教育教学理念[3]，改变传统以教师为中心的灌输式教学方式，引导学生探索式地学习，强化其自主学习能力。同时，考虑到设施农业建筑电气这门课程与实际工程设计联系紧密，应加强学生实践教学环节，培养学生独立分析问题与解决问题的能力，增强学生实践动手能力和创新意识。

3.1 加强师生互动，提升课堂教学效果

课堂教学是教师向学生传授知识和技能的过程，应丰富授课形式，包括案例讨论、故事导入、小组讨论、网络视频等。可根据具体教学内容，利用典故或故事创设教学情景导入，或者针对实际温室生产过程中具体的典型案例，如补光系统配电线路设计以及其自动化控制原理等，与学生进行讨论。该方式既可以促进教学过程中师生互动，调动学生主动参与学习，激发学生的学习兴趣，同时又可以让学生观察和思考实际生产过程中存在的问题，再根据所学的基础理论知识提出解决方案，从而达到培养学生分析问题和解决问题能力的目的。

3.2 加强实践教学环节，培养学生的动手实践能力

设施农业建筑电气课程的实践性较强，学生在学习理论基础知识的基础上，必须通过大量的工程训练来检验其掌握情况。根据教学大纲和课程质量标准增加了实践教学环节，在实践教学过程中，将学生分成若干小组，要求每个小组根据温室不同电气设备的控制要求自行设计控制方案，并完成电气设备之间的连线。学生在完成作品过程中遇到问题可及时与指导教师探讨。教师在学生完成作品后利用万用表进行测试，并对配电线路设计方案及接线方式进行点评，指出其中的问题所在。最后，在确认学生作品无误后接电测试验证其实际运行情况。通过实践教学环节，加深了学生对相对抽象的理论知识的理解，如重要原理性内容或电机控制电路等，调动学生的学习主动性和积极性，强化了教学效果，激发了学生的创造力，培养了学生的动手能力、创新意识以及综合设计能力。

3.3 加强课程设计，培养学生的创新意识

为了帮助学生进一步巩固所学的理论知识，一般在理论课程结束之后安排相应的课程设计。设施农业建筑电气课程设计是一个非常重要的实践环节，设计题目与设施农业园区配电系统设计有关，将学生分成若干小组，要求每个小组学生团队合作，在规定的时间内利用Auto CAD绘制设计图纸，并且提交设计计算说明书，完成设施农业建筑电气课程报告。一般经过为期1周的配电方案设计、线路布置以及防雷接地方案设计后，学生可以将课堂上学习的知识相互串联起来，形成一个完整的知识体系，对如何进行设施农业园区配供电系统设计及自动化调控有了一定的认识。通过课程设计，能够帮助学生强化所学的理论知识，培养学生灵活应用所学专业知识解决实际工程设计问题的能力[4]。

4 结语

设施农业建筑电气课程的开设在培养适应我国现代设施农业产业发展所需的创新复合型农业人才方面具有重要意义。西北农林科技大学园艺学院设施农业科学与工程专业教研室坚持以学生为主体的教学指导理念，以创新复合型人才培养为目标，以提高学生实践应用能力为核心，从课程质量标准、教学内容、教学方法与手段等方面积极探索设施农业建筑电气的教学改革与创新。教学改革激发了学生学习的主动性和积极性，培养了学生分析和解决实际生产问题的能力，同时增强了学生的实践动手能力和创新意识，使该课程的教学质量和效果有了明显的提升。面对现代设施农业信息化、智能化的快速发展，今后仍需在教材建设、教学内容、教学方法等方面继续改革和探索，使该课程满足社会发展对设施农业复合型人才的需求。

5 参考文献

[1] 张智，胡晓辉，李建明.设施农业科学与工程专业实践教学体系的建设：以西北农林科技大学为例[J].中国林业教育，2016，34（5）：18-22.

[2] 黄民德，范文，王瀛.建筑电气技术基础（修订版）[M].天津：天津大学出版社，2006.

[3] 邢以群，鲁柏祥，施杰，等.以学生为主体的體验式教学模式探索：从知识到智慧[J].高等工程教育研究，2016（5）：122-128.

[4] 张保仁，曹慧，李媛媛，等.设施农业科学与工程专业实践教学体系的建设与改革[J].中国农业教育，2012（6）：71-73.