农业机械化及其自动化专业“三位一体”实践教学模式探索

2024-01-26刘洋洋王韦韦王荣炎伍德林

智慧农业导刊 2024年3期

关键词：新农科三位一体新工科

刘洋洋王韦韦王荣炎伍德林

基金项目：安徽省教育厅质量工程项目（jz214103）；安徽农业大学质量工程项目（yj214102）

第一作者简介：刘洋洋（1991-），男，博士，讲师。研究方向为智能农机技术与装备。

*通信作者：伍德林（1970-），男，硕士，教授。研究方向为智能农机技术与装备。

DOI：10.20028/j.zhnydk.2024.03.034

摘要：在新农科、新工科教育教学的背景下，高效合理的培养模式是增强学生实践和创新能力的重要途径。加强实践教学，提高人才培养质量，已成为新形势下教学改革的紧迫任务。该文结合农业机械化及其自动化专业学生的培养要求对实践教学模式体系建设进行研究，完善实践教学模式。主要分析讨论实践教学环节中存在的问题，在总结实践教学的经验基础上，提出针对不同的实践教学模式运用多种不同的教学方式。该文重视“基础教学、创新实训、专业训练”三位一体实践教学模式，从“三阶四层”实践教学方式、“线上线下”金课、第二课堂、学科竞赛等角度提出改革实施措施。通过对实践教学的改革，给学生创造更多机会去实践与创新，培养学生良好的专业素质，极大地提高农机专业学生实践动手能力。

关键词：农林高校；新农科；新工科；实践教学；农业机械化及其自动化

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-9902（2024）03-0138-04

Abstract： In the context of the education and teaching of "New Agricultural Science and New Engineering"， an efficient and reasonable training mode is an important way to enhance students' practical and innovative ability. To strengthen practical teaching and improve the quality of personnel training has become an urgent task of teaching reform under the new situation. Combined with the training requirements of students majoring in Agricultural Mechanization and Automation， this paper studies the construction of practical teaching model system and improves the practical teaching mode. This paper mainly analyzes and discusses the problems existing in practical teaching， and puts forward a variety of different teaching methods according to different practical teaching modes on the basis of summarizing the experience of practical teaching. This paper attaches importance to the trinity practical teaching mode of "basic teaching， innovative practical training and professional training"， and puts forward the reform and implementation measures from the angles of "Three-stage and Four-layer" practical teaching method， "online and offline" golden class， second classroom， subject competition and so on. Through the reform of practical teaching， we can create more opportunities for students to practice and innovate， cultivate students' good professional quality， and greatly improve the practical ability of agricultural machinery majors.

Keywords： agricultural and forestry universities; New Agricultural Science; New Engineering; practical teaching; Agricultural Mechanization and Automation

新農科建设有助于应对高等农林教育面临的新挑战，同时也填补了人才培养方面与国家战略的脱节问题。新农业科技人才的培养关键是加强涉农专业的规划与建设，保证培养体系与时俱进，从而满足我国经济社会高质量发展的需要。安徽农业大学于1959年经安徽省委正式批准成立农业机械系，开展农业机械教学，农业机械化专业（1999年更名为农业机械化及其自动化，以下简称“农业机械化专业”）是本校最早建设的本科专业之一，经历了60多年的发展，已成为安徽农业大学最具影响力的专业之一。安徽农业大学紧紧围绕国家新工科与新农科的建设方针，始终坚持以培养农业科技人才为目标，不断完善培养方案和办学条件深耕农业机械领域，通过与数字乡村、智慧农业、智能农业装备等我国现代农业的新事业、新方向相结合，实现学科升级、交叉与融合，建设“一流本科专业”人才培养质量保障体系，为区域经济和产业转型升级提供人才支撑。

实践教学是高等教育体系中的关键环节，是培养学生发展、创新和实践技能的重要途径。实践教学是在教授学生理论知识的基础上，培养学生自身的动手能力，提升学生的综合素质水平。因此实践教学需要根据教学要求，再结合社会需求有针对性地开展教学，以达到因材施教学以致用的效果。农业机械化及其自动化本身是一门实践性很强的专业学科，但由于专业的特殊性，实践和实验室资源有限，需要在田间进行许多实验。因此，如何引导学生将理论与实践相结合，充分利用实验室和科学研究资源进行实践学习，是一个重要的课题。本文以安徽农业大学农业机械化及其自动化专业实践教学培养方案为例，对实践教学的现状与存在的问题，进行了基于新农科建设的实践教学改革研究。

1 农业机械化专业实践教学现状与问题

在农业机械化专业中不能只关注学生的理论知识，更要关注学生的实践能力，在教学结构中需要将实践教学作为重点[1]。实践教学改革通过加强学科交叉融合、与企业和农场的深度合作，以及更多的实验和实践环节，确保学生能够将理论知识应用于实际。在学生的实践教学环节中，学院前期未将实践教学与理论教学放在同等重要的位置，导致学生在学习过程中较为被动[2]，缺少了实践分析和独立思考能力的培养，表现为以下几个方面：①在高等教育实践教学过程中，对其所处的地位及作用认识不够全面。②在实践教学工作中对其规律性和复杂性认识不够全面。③理论研究和实践环节缺少有效的衔接，在应用研究方面，实际操作时间少。④学校与企业、地方、科研院所之间联系不够密切，学生进入企业学习实践的机会较少，未能让学生在生产一线的真实环境下进行实践，未形成有效的人才联合培养机制。

安徽农业大学深刻关注区域性特色，突出培养适应江淮地区特色农业需求的理论、实践和管理等方面能力。经过学校与学院的积极探索与不断努力，学校在对农业机械化专业学生培养过程的教育和教学上，既注重生产实践相结合的教学方法，又坚持以立德树人为根本、德育为先的教育理念，将“大别山道路”精神融入教育教学全过程。安徽农业大学工学院积极推进建设一流本科专业，以智能农机装备为主线，开展新工科、新农科下的农业机械化专业实践教学体系改革，组织学院教授与社会各界专家团队依据新工科形势和实际农业生产背景，共同修订人才培养方案，开展高素质农业机械化及其自动化实践型人才培养。总结实践教学中出现的问题，充分利用现有的教学资源，开展区别于传统课堂教学的第二课堂，让学生吸收来自不同视角的实践知识。

2 农机专业实践教学改革策略

为了确保高校农业机械领域人才培养与社会需求相符，需要深入研究科技进展和研究现状，将教学方式与社会、经济、科技等方面紧密衔接，通过合理设计实践教学模式，结合课程内容、教学要求和学生情况，提升学生的专业素质和能力[3]。对农业机械化及其自动化专业而言，为提高该专业实践教学的效果，必须确保教学方法能超越专业本身的界限。特别是在科研活动中，可以专业教学内容为主，多学科和多领域的教学内容为辅，为学生提供更多的实践机会。

在农业机械化专业的教育教学中，学校打破传统教学的固有思维模式，从学以致用的角度全面优化实践教学体系结构，使学生们积极地参与到课堂活动中，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新和实践能力。教学方面紧扣专业特点，根据现有的教育条件，采用全新的教学方法，以激发学生的创造性思维和独立思考能力，满足现代教育改革的需求。

2.1 构建“三位一体”实践教学体系

学校在较为重视“三位一体”实践教学模式的有效应用，通过实践教学积累农业机械相关知识与经验。“三位一体”的实践教学模式包括基础训练、创新训练和工程应用阶段3个阶段。在基础训练阶段中，学生建立起必要的理论和技能基础。创新训练阶段侧重于培养学生的创造力和解决问题的能力。最后，工程应用阶段让学生将所学知识应用于实际工程项目中，促使他们在实践中不断成长。这种教学模式有助于学生全面发展，并更好地适应社会的挑战。为提高“三位一体”实践教学的实际效果，采取“团队＋责任导师”指导方式，进行因材施教，针对性的指导[4]。

2.2 完善校企地等多方协同育人的人才培养模式

农业机械化专业要求学生具备高水平的实践能力，但许多高校资源受限，学生难以及时将理论知识转化为实际技能。校企合作可以提供更好的实践条件，让学生早期接触专业工作，深入学习机械产品和科研成果，拓宽学生专业知识维度及广度。因此培养模式采用学校+企业型的校企模式、教学+科研型的学研模式、学校+事业单位型的校地模式和学校+創新实验室型的社团模式等多种模式共同教学的方法，在学分制改革基础上，按照国家人才培养标准，进一步聚焦以人为本、协同育人理念，围绕农业机械化专业人才培养目标，面向新工科、新农科专业需求的“农工结合”人才培养计划，制定与国际工程专业认证相统一的人才培养方案。

对已经开展的协同育人实践工作进行深度总结，在原有的校企协同、校地协同、平台协同和资源协同等方面深度挖掘新的创新点，例如围绕学校新农科、新工科“农工结合”办学理念，推动农科向工科、理科等不同方向延伸，通过专业交叉融合及工程深度学习，促进学科交叉的体制机制的建立，积极引导学生参与本专业、跨专业、跨校乃至国际性学术交流活动，主动争取科研资源，提高学生的团队合作交流意识和学术交流能力，以期实现农业与生物技术、工程技术、信息技术等手段的融合，真正培养出具有多学科知识交叉且具备创新能力的农机专业应用型人才。

2.3 建设任务型实践教学模式

任务型教学模式是一种以项目任务为核心，鼓励学生自主实践和探索的教学方法。通过这种方式，学生能够在实际应用中有效培养实践能力和创新能力，从而更积极地参与专业学习过程[5]。任务型教学应根据课程目标与培养方案设计任务内容，并保证任务难度与工作量处于合理的范围。教师在教学过程中可以充分考虑学生的自身能力，进行因材施教，以确保不同水平的学生都能够将所学知识与实际操作相结合。在设置任务时，需要明确定义实践项目和任务目标，以激发学生积极参与到实践过程中。学生在实践过程中拓宽知识面、完善知识结构，提升学习质量。在评价阶段，老师根据学生的任务报告、目标达成度进行总结，并针对存在问题给予有效指导，以提高学生的学习和实际操作能力。

3 教学改革实施方案

3.1 “三阶四层”实践教学方式

实践教学模式要依据农业机械化专业的培养目标，遵循专业建设规律与实践教学的规律，符合社会对专业的人才培养需求[6]。全面的人才培养策略通常分为3个阶段：基础训练阶段、综合应用阶段、设计创新与成果阶段。

基础训练阶段：该阶段的重点是对大一新生进行全面的基础教育，包括但不限于专业引导和基础实验等。采用“精讲多练”训练方式让学生快速适应专业环境，培养学生的科研兴趣和基本分析能力，为后续实践活动奠定基础。

综合应用阶段：该阶段的重点是在二、三年级学生的教育中注重开放和自主能力的培养。在这一阶段，学生需要将前期学到的基础知识运用到更为复杂的项目中，如产品开发、生产流程优化等。通过“主动探索、多角度应用”的教学模式，学生不仅能够掌握专业知识，还能培养出强烈的社会责任感和团队协作精神。

设计创新与成果阶段：该阶段的重点是多学科和多工艺的整合应用。这一阶段主要针对高年级学生，特别是那些参与URP（大学生科研训练计划）的学生。教学模式从“应答式”转为“引导与合作式”，更加注重培养学生的独立思考和问题解决能力。

整个培养流程中，还包括了一系列的科研竞赛和成果展示活动，旨在进一步激发学生的创新热情，并为他们未来的科研工作或学术发展提供有力支持。在“成果呈现”环节，我们采用一对一的导师制度，确保学生在科研创新和创新设计方面能有所突破。

这样一套综合性的实践教学模式，不仅能够促进学生对专业知识的全面掌握，还能有效培养他们在团队合作、问题解决等方面的综合素质。

3.2 建设“线上线下”实践教学金课

学校不断强化线下“金课”、线上“金课”（慕课）、线上线下混合式“金课”、虚拟仿真“金课”和社会实践“金课”的建设。在农机教学中，通过多媒体展示图片、录像和动画等内容，及时介绍最新研究成果，以拓宽学生的设计思路。针对一些重要结构和部件，在机房里进行solidworks软件和UG软件学习，并由教师演示逐一分解与组装农机部件，使得学生能够清楚地学习组装与分解的全过程，学生可以通过线上课程查缺补漏、反复斟酌、自主学习，提高学习效果。在为期2周的线下综合实习活动中，进行耕种管收常用农机具设计、仿真与关键部件改进设计等任务，并向学生展示一些独特结构的功能与应用。在实习过程中记录典型工艺方法和专用机床信息，巩固理论基础，培养实际问题解决能力。有助于培养学生在学术研究方面的创新思维，为机械装备的研发奠定基础。

3.3 推进第二课堂建设

第一课堂与第二课堂的融合发展是提高学生综合素质和培养能力的重要路径[7]。通过充分利用现有农业工程学科支撑平台、农业部南方农业装备科学观测站和新农村研究院建设的皖中、皖南、皖北、皖西、皖东、大别山和江淮分水岭八大综合实验站，改进教学实验室，完善配套设施和校内外实践基地。此外，还要完善创客实验室、创新平台、虚拟仿真实验室的建设，积极扩展安徽省内外优质农机企业资源作为实践培训基地。同时增加综合性和设计性实验比例，促进教学与科研相结合，为学生提供辅助教育手段以丰富他们对农机行业的认知，并提升学生的应用能力。

针对农业机械化专业的学生的个性化学习和发展需求“因材施教”，根据不同方向将学生分为各研究小组开展第二课堂，结合社会需求与企业的实际情况，邀请学院教授导师和企业专家进行相应的辅导答疑和知识延伸。在实践过程中，通过选派指导教师或企业工程师作为指导小组，以企业车间为主题为学生提供更专业的实践条件，使学生从多个角度进行专业学习，从而培养出综合素质良好的人才。

3.4 加强学科竞赛实践创新能力培养

学科竞赛是高校深化实践教学改革的有效手段[8]。需要学校坚定应用型人才培养定位，树立“通识教育+创新能力”的教育观念，打造专业的学科竞赛教学团队，以集中农机相关领域的不同研究方向的老师学者们协同合作，通过带领学生参加不同类型的学科竞赛，实现对学生理论与实践相结合能力的培养。农业机械化专业近年来实践教学改革取得了较大进展，在安徽省大学生工程训练综合能力竞赛中取得多项一等奖，在“互联网+”大学生创新创业大赛总决赛中获得了2项国赛金奖，并在竞赛培养体系建设方面完成了针对不同类别竞赛的教学培训体系，未来仍会探索校企协同合作、学科交流融合等多种方式，为学生提供一个提升实践创新能力的平台，力求取得更多优异成绩。

3.5 实施双语教学

随着我国愈发深入地参与经济全球化进程，不仅要根据我国国情发展农业机械，也要学习国外比较成熟的先进农业机械化技术和实例。因此，双语教学是实现农业机械化专业培养目标的重要途徑之一。在双语教学中，鼓励学生通过参加教师的科研课题，提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力[9]。安徽农业大学农业机械化专业积极引入高水平年轻教师，鼓励教师不断进修课程，建立了教师培训、交流以及出国深造的常态机制。在实际教学中，采取了分班实验制度，特别是将英语成绩出色的学生单独编班进行双语实验课程。这样的分班方式有助于根据学生的实际水平调整课程的深度和学时，以实现因材施教的目的。

3.6 教师实践能力的培养

建设一支结构合理的高素质实验教学队伍，不仅需要实验教师具备扎实的理论基础知识，还需要教师熟练掌握各种实践技能和经验。教师除了掌握本专业领域的知识和基本技能之外，还应了解专业相关企业的工作环境、内容和流程。教师自身应秉承终身学习的精神，重视自身实践教学能力的塑造，将理论教育与实际应用相结合，为学生提供更贴近职业实践的教育体验，从而更顺利地融入其所学专业领域中。学校为加强实验教师队伍建设，支持青年教师不断提升自己的教学水平和质量，每年定期或不定期派遣青年教师到相关企业进行实践锻炼，并且成立了由企业高级专家组成的“企业教授”参与学校教学科研工作，这样做有助于丰富青年教师们的实践知识和经验，并提高他们解决问题及应对现实情况的能力。学院还设立了“企业教授”岗位，聘任具有丰富工程实践经验的工程师承担实践教学任务，让老师走出去，企业专家走进校园，进行双向学习和实践[10]。

4 结束语

实践教学改革对于提高高校人才培养的质量有着至关重要的作用。随着农业机械化专业教学改革的不断深入，在分析学情的基础上，开展多形式的合作教学，重视协同育人模式的建设，改变单一的教学手段，加强传统农科教学与前沿技术的融合，能够有力地促进农业机械专业教学质量的提升。

本文探讨了安徽农业大学农业机械化专业实践教学的发展现状，探索了现有的教学手段的改革和创新教学模式，为农业现代化人才培养提供了思路。

参考文献：

[1] 邹彩平，王小妮，林原.农业机械化及其自动化专业创新实践教学模式[J].现代职业教育，2018（19）：157.

[2] 张绢，李雪莲，黄薇，等.面向“卓越计划”的农业机械化及其自动化专业实践教学改革探讨[J].中国管理信息化，2016，19（15）：237-238.

[3] 李德贵，温新荣.任务驱动型本科实践教学模式的探讨[J].教育现代化，2018，5（48）：237-239.

[4] 黄玉祥，付作立，陈军.农业机械化及其自动化专业三位一体实践教学模式探索与实践[J].高教论坛，2016（9）：22-24.

[5] 黄文城.农业机械化及其自动化专业创新实践教学模式[J].农机使用与维修，2021（11）：115-116.

[6] 王红英，徐丽明，王璐.农业机械化及其自动化专业创新实践教学模式[J].中国农机化，2012（2）：191-193，186.

[7] 徐燕，糜莉.高校第一课堂与第二课堂融合发展协同育人机制研究[J].中国多媒体与网络教学学报（中旬刊），2023（6）：37-40.

[8] 高兆建，彭双双，王先凤，等.基于学科竞赛的大学生实践创新能力培养与教学模式探索[J].大学，2023（14）：147-151.