智能制造专业学生信息素养与分析能力的培养＊——以智慧农机输入参数的归纳分析为例

李生泉 ， 李栋梁 ， 李彦彬

（1.兰州现代职业学院理工分院，甘肃 兰州 730300；2.洛阳理工学院技术转移中心，河南 洛阳 471023）

随着国家“职教二十条”的提出，职业院校学生职业核心能力的培养对“1+X”制度的实施有重要作用[1]，课题组在借鉴国内职业核心能力研究方面童山东、李怀康等学者的研究基础上提出了“交流沟通与合作能力、自我认识与提高能力、信息处理与应用能力、问题分析与解决能力、组织规划与协调能力、归纳总结与创新能力”六大能力[2-3]。当前大数据时代背景下，信息处理与应用能力、问题分析与解决能力、归纳总结与创新能力对学生职业素养的提高作用很大，而智能制造专业对学生这三方面的能力要求更高，特别是在依据大量的设计、制造标准开展的产品开发和制造工作中不能缺乏这三方面的能力。本文以“基于‘精细农业’的智慧农机研发前期输入量从相关标准中的梳理归纳”实际拓展课程训练为例，采用信息处理与应用的一般步骤，归纳了智慧农机研发所涉及的输入参数，分析了各输入参数特点及检测特性，为学生这几方面能力的培养提供了参考。

1 智慧农机

20世纪80年代起，随着“精细农业”（Precision Agriculture/Farming）在发达国家的提出而产生，从图1“精细农作”技术体系示意图[4]可以发现，智慧农机已经出现在了“精细农业”的各个阶段，在整个“土壤潜力评估—作物管理处方制定—调控方案实施—结果—评估—决策支持”的循环农艺过程中出现了GPS数据收集、计算机分析决策等典型的智能过程[5]。基于“精细农业”的智慧农机在整个“精细农作”技术体系中既承担数据收集又承担命令实施的角色，在智慧农机研发前期确定各种农机在“精细农作”技术体系中的输入量是“精细农业”的必然要求。

图1 “精细农作”技术体系示意图

2 信息处理与应用实例

2.1 智慧农机研发所涉及的输入参数

信息处理与应用要从具体工作出发，分析大数据信息对工作的具体影响，甄别信息、分类信息、归纳信息、处理信息、应用信息，课题要求学生在智慧农机的开发案例中，根据农艺需要分析智慧农机所涉及的参数包含气象条件、土壤条件、植被条件、作物特性、种子特性、肥料特性六个方面的信息，完成信息的整理与分析。表1是教师根据农业机械生产试验条件归纳的合适、全面的智慧农机研发输入参数列表，在实际拓展课题的设计中学生要根据老师提供的农业机械生产试验条件自己归纳该表，教师根据学生归纳的表格进行评价与指导，在进行专业知识讲授的同时培养学生的信息处理与应用能力、问题分析与解决能力、归纳总结与创新能力。

从表1可以发现，智慧农机研发时考虑的输入量比较多，参数特性各不相同，各种参数的检测方式和要求也不同。所以，为了加强学生对输入参数的理解，培养学生的分析能力、创新能力，学生在自己完成表1的基础上进一步完成表2所示的智慧农机输入参数特点及检测特性表格。

表1 智慧农机研发所涉及的输入参数[5-6]

2.2 智慧农机各输入参数特点及检测特性

信息分析的目的是应用，在具体应用时要根据工作需求进行分析。比如在智慧农机的设计中，为了便于各输入参数的收集、传递及计算，应根据目前信号处理水平、传感器技术等，分析各参数的类型、单位、检测方式和可识别特性，要求学生完成表2所示的智慧农机输入参数特点及检测特性，进一步巩固专业知识，培养学生信息素养、分析总结能力。

表2 智慧农机输入参数特点及检测特性[5-6]

2.3 已获取信息的深层挖掘及分析

从教师完成的表2可以发现，输入参数的性质决定了信息收集与处理的难度，特别是定性参数的可识别特性较多，造成了结论的衡量和确定难度增加。这些依赖于农业传感器技术的基础科学一定程度上制约了智慧农机的发展，比如在杂草识别、种子筛选、成熟度判断等农机研发关键环节上，图像识别、信息判断、方案决策等必须要建立在可靠的基础输入数据上。“国外农业信息化正朝集成化、专业化、网络化、实用化和普及化方向发展，在‘互联网+’现代农业前沿技术应用领域上，农业传感器、农业航空和农业机器人将成为重点”[7]。同样在课题设计中，应增加一些拓展性问题以拓展学生专业素养和能力素养，比如：作为一名智能控制专业的学生，在智慧农机前期输入参数的获取上来看，分析“智慧农机”才能进阶为“智能农机”中传感器技术的地位及其发展方向。（参考答案：根据输入参数的观测特性，开展传感器领域基础科学的研究，开发各输入参数对应的农业传感器是研发智慧农机的关键。在传感器的研究中，应充分考虑农机“作业对象的娇柔性和不确定性、作业环境的非结构性、作业动作的复杂性、操作对象和价格的特殊性、系统的开放性”[8]，“智慧农机”才能进阶为“智能农机”[9]。）

3 教学评价与教学方法

在近年智能控制专业的实际课堂训练中，发现学生在两个表格的完成中还存在一些问题，比如表1中学生对农艺指标具体参数的整理不规范、不全面，对涉及机械的罗列不全面；表2中学生对参数代表的甄选不严谨，参数的单一性和复合性确定不正确，检测传感器的选择上不清楚，可识别特性的辨别上不全面。造成这些问题的原因除了学生对专业知识的理解掌握不够深刻外，对标准的解读理解不深入是关键原因，对标准的解读理解即为学生自身职业核心能力中“信息处理与应用能力、归纳总结与创新能力”的直接体现。所以，在对学生完成课题的评价中，教师应就学生课堂训练问题明确主要原因，强调职业核心能力对就业、实际工作岗位的重要性；在对学生课题的指导训练中应根据本课题设计信息量大、标准解读难度大、参数特性分析难度大的特点选取合适的教学方法，比如在标准中参数的整理上，可以采用能在最短的时间里获得最多的思想和观点的头脑风暴教学法，在农机输入参数特点的分析上可以采用学生直接动手、变革认识对象、进行实验分析的实验法。

4 结语

学生职业核心能力的提高对学生就业、工作有重要作用，对化解社会就业矛盾、提高学校办学质量有深刻意义。通过“基于‘精细农业’的智慧农机研发前期输入量从相关标准中的梳理归纳”实际拓展课程训练的实施，在专业教学中有效渗透对学生职业核心能力的培养，是“三教”改革下教学模式的大胆尝试，希望对学生能力的培养起到抛砖引玉的作用。