《农业机械学》课程多层次连贯式教学体系的思考与升级策略

阮培英，程卫东，蔡善儒，耿端阳，牛国栋

（山东理工大学 农业工程与食品科学学院，山东 淄博 255000）

农业机械化是现代农业科学三大支柱之一[1]，《农业机械学》作为山东理工大学农业机械化及其自动化专业的核心课程之一，其教学质量对于向山东省和全国输送农业机械化领域的高素质人才具有基础性作用。因此，研究当前《农业机械学》的课程教学体系现状，在网络信息化全面覆盖的时代背景下，结合农业机械向着信息化、智能化发展的趋势，思考并提出课程教学体系升级的策略，对于提升教学质量与培养人才的水平均具有切实意义。

1 《农业机械学》课程教学体系的现状与思考

山东理工大学《农业机械学》课程共64 学时，其中16 学时为实验教学。课程安排在第6 学期，教学内容主要涵盖北方大田作业的耕整、播种、田间管理以及小麦和玉米收获机械等。课堂教学主要讲解各类作业机械的构造组成、工作原理、性能分析、设计与使用要点等，并不断更新、引入国内外农业装备的新技术、新内容，使课程内容紧随发展前沿；实验教学则包括铧式犁机组的使用与调整、播种机械与排种器性能测试、联合收获机总体装配等共8个实验项目，实验过程以学生为主、教师为辅，教师主要完成适时引导学生思考相关的知识、答疑解惑和把握实验整体进度的任务。而作为课程教学体系中一个重要实践环节的课程设计，则通常安排在第7 学期进行，学生利用1 周的时间针对某一个农业机械部件或者机构查找资料、确定设计或改进方案，完成设计后提交图纸和设计说明书并进行答辩。

《农业机械学》的课程教学目前主要采用线下教学为主、线上自学为辅的模式。作为国家级精品课程建设的一部分，课程的线上教学资源一直在不断丰富中，除教学课件、参考学习材料、农机现场作业影像资料外，还增加了基于智慧树平台的慕课内容，将各章节按照教学内容的顺序以教学视频的方式发布于平台，每段视频着重讲1个大的知识点，时长约为10 min，并在每段视频中配合各个小知识点设置有弹题。慕课因具有“碎片化”的特点[2]，更易于学生按照自己的节奏和安排进行个性化学习，有助于课程内容更好地吸收和消化。在2020年上半年疫情期间，课前预习、课后复习、课堂教学以及师生互动等均采用了线上模式，通过线上交流软件、课堂直播授课、校内教学平台结合慕课联用的方式完成了《农业机械学》的教学，通过学生反馈与评价显示教学效果良好。线上教学具有方便快捷、资源海量、可无限回放等优势，在今后信息化覆盖度飞速扩张的趋势下，势必会占到更多的比例。

在当前的教学体系中，学生实践能力的锻炼和操练环节略显单薄；教学模式和方法等在学生自主学习、自行解决问题能力和创新意识的培养方面还需要继续革新；校内、校外多种层次的农业机械及相关硬件资源也需进行整合、实现“为我所用”；在网络信息化全面覆盖的时代，应该不断拓展学生课程学习的途径和方式，并且对教学内容中奠定理论基础的部分要给予重视。此外，基于学习时效性的考虑，课程设计的安排时间可以调整至课程学习的学期末，以增强知识的连续性，同时也可以避免与考研“撞车”。

2 针对目前教学体系的升级策略

2.1 构建“理论学习—实践锻炼—竞赛检验”的连贯式教学内容体系

《农业机械学》课程的理论学习是通过教师课上讲授和学生线上自学完成的，是整个课程教学的第1步，之后的实验环节需要紧扣课堂学习内容来安排，课程结束之后的课程设计则是对学生所学的第1次实际应用与操练。为培养学生的创新意识和创新习惯，课程设计的选题应以创新为落脚点，鼓励学生多观察、多思考、多借鉴，对已有的农机装置或工作机构提出改进思路和方案并完成设计；题目来源鼓励学生自主选题，并且课程设计所完成的内容，可以作为之后毕业设计的一部分，这样一方面激励学生根据自己的兴趣寻找合适的题目，充分调动其自觉性，另一方面使得实践锻炼更具有承接性，对于设计任务的完成度更加有益。为进一步通过比赛增强实践动手能力，近年来农业机械化专业的学生对各级农业装备类竞赛的参与度逐年增加，一般依托学院各大科研团队的参加人数有限。为此，可以开辟课内竞赛来降低门槛，竞赛的内容或是理论知识，或是农机创新设计方案甚至是实物设计，让更多的学生有机会通过比赛的方式检验自己所学知识及应用的情况，在与其他同学同台竞赛的过程中取长补短；这对于增强学生的竞争意识并带动主动学习、亲身实践的热情十分有益。

理论学习、实践锻炼和课内外竞赛在时间上具有承接关系，在深度上则逐渐加强。将三者循序渐进地连贯起来，即形成“理论学习—实践锻炼—竞赛检验”的教学体系，这样有利于学生知识体系的逐级建立和加固，帮助学生奠定敦实的专业基础、通过更多的机会进行锻炼和实操检验，也能更好地完成《农业机械学》课程的教学目标和专业人才培养计划。

2.2 多种教学模式和方法的结合使用

对于本科生课程《农业机械学》课堂和实验教学模式和教学方法的改革和创新，国内各兄弟院校做了很多有益实践，例如湖南农业大学创造性地提出了将师—生互动、师—师互动、课堂教学—实践训练互动的三段式教学模式应用于《农业机械学》的课程教学中，旨在让更多的学生融入课堂，提高教学质量[3]；吉林大学则将翻转课堂应用于《农业机械与应用》实验教学中[4]。

《农业机械学》内容范围广泛，针对不同内容适宜采用不同的教学模式和方法。对于课程的主体内容——大田作业的耕、种、管、收等环节的机械可以采用线上线下混合、并重的模式，其中线上教学需要在教学内容的丰富、学习资料的更新、互动的及时与充分特别是实践环节的虚拟化等方面进行大力建设。教学方法则可以将任务驱动法、讨论法等结合使用，例如采用研讨式教学法来分析铧式犁漏耕的原因，引导学生自行查找资料、了解犁体组布局形式和工作要点，从而发现问题并能提出解决问题的办法，通过课下查阅资料—自主进行分析研究—课堂上汇报研究结果[5]的方式完成该部分内容的学习。对于课程的其他内容（经济作物的作业机械和作物收获后干燥、贮藏），装备等则采用学生自学+课堂翻转的模式，一方面鼓励学生自主学习，另一方面达成“学生互教互问、携手共同进步”的目的。

2.3 各层次教学硬件资源的融合

目前，教学硬件资源还主要依赖于教学过程提供。因此，将各种可及资源充分利用起来，丰富学生的学习过程，给予学生更多的直观学习体验就尤为必要。以山东理工大学为例，可以系部教师研发的无人驾驶植保机引入课程实践环节，帮助学生深入认识、体验智能农业装备；学院目前有多架基于团队平台的植保和遥感无人机等，学生可以近距离地观察、操作无人机，还可以加入学院的无人机协会，制作、改进各种功能的小型无人机；玉米联合收获机的虚拟现实仿真平台则会为学生认识玉米联合收获全程提供一个身临其境、可操作的学习条件。校内团队与校外企业合作建设的生态无人农场，若能引入课程的实验、实习等实践环节，学生则能够现场学习大田作业机械和智能农机的工作过程并发现其中可改进的问题，也有机会对作物收获后加工以及智慧养殖等亲身观察和学习。将系部、学院等的校内资源与校外合作企业等各层次的硬件资源充分融合利用起来，搭建更广更深的科教一体化平台，将会极大丰富学生的学习内容、增长见识、扩宽视野，对课程内容有更接地气、更深入的理解和认识。

2.4 全方位学习途径的扩展

目前，学生学习课程的主要方式是课堂上听讲加实验实践，辅助以线上通过慕课等自行学习。随着网络各路资源以各种形式充满生活每个角落，学生“上线”的时间越来越长。基于这样的现状，可以建立课程学习公众号或者在诸如抖音等的app 上开辟账户，定期将课程内容（包括课程知识点、实验操作环节以及现场农机作业等）以文字、图片、小视频等形式发布出去，可以制作成虚拟现实全景图片增强学生的参与感，以学生喜闻乐见的方式传授知识，在学生上网刷手机的时间里“抢得一杯羹”；并且在每篇推送后留几个小问题，督促学生参与回答、评论等，形成线上学习互动。这样既增加了学习的时间，同时也拓展了学习途径，全方位利用学生眼观、耳闻、动手加动脑来促进课程的学习。

2.5 教学内容的偏重调节

《农业机械学》课程是一门注重实践性的课程。近年来很多高校包括山东理工大学在压缩整体课时的基础上加大实践环节的比例，但是这并不等同于对于理论知识的轻视。笔者与所在教学团队教师在多年授课过程中也发现，如果轻理论内容的讲授和学习，学生在后续的课程设计和毕业设计等实践环节会走很多弯路、犯很多“低级错误”，对常用的农业机械和装置的基本构造不甚了解，对装置中零部件的装配关系不明了。比如有的学生将伸缩扒指机构中的偏心轴设计成旋转轴，致使整个机构无法完成既定动作和功能。因此，在课程的教学过程中，应该重视并加强基础理论知识的学习。当然，基础知识的学习并不是只有通过讲授这一种方式来完成，可以在学生实验和实习的过程中，以实物介绍其基本功能和构成、并引导学生分析其工作原理和内部构造、装配关系等，完成相关内容的学习。总之，在教学内容和环节上应该重视基础理论知识的传授和学习，只有基础打好、打牢固，之后的实践设计才会高效、准确。

3 结论

在对山东理工大学《农业机械学》课程当前采用的“理论学习+实验与课程设计实践”教学体系研究的基础上，提出了构建“理论学习—实践锻炼—竞赛/实操检验”的多层次连贯式教学体系的升级策略，通过增加课内竞赛环节和指导学生参加各级各类比赛促进学生动手与实践设计能力的锻炼与检验；融合校内外多层次可及的教学资源，丰富学生的学习机会，开阔视野；结合使用多种教学模式、教学方法和教学途径，促进学生自主学习和自觉创新；理论基础奠定与实践能力锻炼并重，努力为山东省和全国的农机行业培养基础扎实、专业过硬的高素质专业人才。