農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計基礎(chǔ)課程的整合優(yōu)化與共建共享研究

張智 胡曉輝 李建明 孫先鵬

[摘 要]針對農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計基礎(chǔ)課程學時長、內(nèi)容涵蓋面廣又無關(guān)聯(lián)性的特點，對課程進行教材體系和教學內(nèi)容改革，對教材中力學、材料學、流體、傳熱學、電學5個章節(jié)的內(nèi)容進行剖析、重新安排和優(yōu)化組合，以基本概念、基本理論為基礎(chǔ)，以工程應用為重點，增加新知識及輔助軟件的應用?；谖鞅鞭r(nóng)林科技大學的網(wǎng)絡(luò)教學平臺實現(xiàn)課程的教學資源網(wǎng)絡(luò)共享，增加了學習的靈活性，實現(xiàn)了很好的教學效果。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計基礎(chǔ) 改革 整合優(yōu)化 網(wǎng)絡(luò)共享

[中圖分類號] G420[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）11-0123-02

一、研究的必要性

設(shè)施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)是我校于2003年申請增設(shè)并率先招生的新型專業(yè)，專業(yè)特點是多學科性、綜合性、交叉性，專業(yè)涉及生物、環(huán)境、工程、控制、信息等多個領(lǐng)域。因此，教師的教學任務(wù)十分艱巨，而課程建設(shè)和教材建設(shè)成為重中之重。農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計基礎(chǔ)課程是設(shè)施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課，安排在第四學期教學。由于是新專業(yè)課程，幾乎沒有可借鑒的有效經(jīng)驗，教學難度很大。本課程共有80學時，教學內(nèi)容包含了力學、材料學、流體、傳熱學、電學5個章節(jié)，也是5大學科門類的基礎(chǔ)知識，各章節(jié)之間沒有任何相關(guān)性，卻又都是后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)知識，這對教與學都是一個新的挑戰(zhàn)。

本課程自2006年開設(shè)以來的8年間，課程組教師不斷對課程內(nèi)容、講授方式等進行總結(jié)、分析及完善，目前仍存在兩個亟待解決的問題：一是在教學內(nèi)容方面，對應教材是根據(jù)新專業(yè)增設(shè)而編寫的，2008年出版，每章節(jié)均由專業(yè)人士編寫，因此各章節(jié)深度的適宜度及與后續(xù)專業(yè)課程的關(guān)聯(lián)性的說明均有不足，而且有些教學內(nèi)容對設(shè)施農(nóng)業(yè)專業(yè)又過于深入，導致學生對學習的課程目標和任務(wù)不清楚。另一個是在教學方式上，課程利用圖文聲光并茂的多媒體課件講授，雖然提高了課堂教學效果，但用電腦替代了粉筆板書，加大了信息量的傳播，緩解了日益增加的知識容量和有限學時之間的矛盾，而以教師為中心觀念的束縛依然存在，未能作為學生進行自主學習、探索與發(fā)現(xiàn)的認知工具，教學互動不足。尤其是對于力學、電學等知識，有的概念比較抽象，學生不易接受，有部分學生甚至看不懂習題中簡圖的工作過程，理論與實際存在脫節(jié)現(xiàn)象。因此，必須對農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學進行改革，使教學內(nèi)容更切合專業(yè)發(fā)展、體現(xiàn)時代特色，在教學過程中充分體現(xiàn)理論聯(lián)系實際的特點，采用靈活的教學方式，讓學生易于接受。此外，計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及也為課程教學改革提供了更多可能。

二、課程內(nèi)容整合優(yōu)化

（一）教材體系的改革

本課程的教學目標是使學生建立對農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計的基本認識，掌握流體、傳熱學、力學、材料學和電學方面的基本原理及其在工程設(shè)計中的應用，并為學生提供設(shè)計方面必備的基本素質(zhì)教育，培養(yǎng)學生利用基本知識原理研究、解決問題的素質(zhì)和能力。

根據(jù)社會對人才的需求變化，課程組不斷進行課程體系和結(jié)構(gòu)的重組與整合。圍繞農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計建造、采暖、供電等配套系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)施內(nèi)部環(huán)境調(diào)控以及種植管理這一教學目標設(shè)置專業(yè)主干課程。注意內(nèi)容的相互滲透與銜接，提高課程的綜合化、系統(tǒng)化程度，注重學生知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。突破相關(guān)內(nèi)容的相互融合、適應，根據(jù)農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計基礎(chǔ)課程各部分內(nèi)容與后續(xù)專業(yè)課程內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，形成一個圍繞設(shè)施農(nóng)業(yè)工程發(fā)展的思維體系，構(gòu)建并優(yōu)化了以社會需求、就業(yè)為導向的農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計基礎(chǔ)教材的體系結(jié)構(gòu)，注重調(diào)整學生的知識能力結(jié)構(gòu)，增強課程理論的應用性和實踐性。

（二）課程內(nèi)容的優(yōu)化

要用一門課程完成5個學科門類的基礎(chǔ)講授，這就需要將原屬5門不同課程的內(nèi)容進行剖析、重組和優(yōu)化，減輕師生在教和學中的負擔，進而提高教學效果。課程內(nèi)容的整合優(yōu)化注重對學生解決問題及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，正確處理課程的深度和廣度的關(guān)系，拓寬學生的知識面，增大課堂教學的信息量，使學生在有限時間內(nèi)獲得更多的知識。教學中以基本概念、基本理論為基礎(chǔ)，以工程應用為重點，減少教材中一些復雜的公式推導，增加一些必要的、相關(guān)的新知識。

在介紹材料力學中受力與變形形式內(nèi)容時，通常是先介紹每一種基本變形，然后進一步介紹組合變形。基本變形是組合變形的基礎(chǔ)，因每一種基本變形的內(nèi)力、應力公式都不一樣，所以表面上看各節(jié)間似乎沒聯(lián)系，再加上公式、概念較多，學生普遍感到這部分內(nèi)容零亂，公式難于記憶，不易掌握。對這部分內(nèi)容進行整合，可幫助學生理清思路，讓學生明白無論哪種基本變形，其研究思路和方法都是一致的，即外力分析→內(nèi)力分析→應力分析→強度條件及應用→變形分析→剛度條件及應用。這樣，學生就能對材料力學中基本變形的知識框架有清楚的認識，感到內(nèi)容的條理性，從而能在學習過程中有效掌握，思考也變得積極活躍。此外，將matlab語言應用在力學教學中，可以解決復雜的力學計算和作圖問題，不僅提高了教學效率，同時也激發(fā)了學生的學習興趣，為學生后續(xù)課程的學習，甚至畢業(yè)后參加工程設(shè)計、科學研究等都打下了堅實的基礎(chǔ)。

傳熱學方面除了關(guān)于導熱的傅立葉定律、關(guān)于對流換熱的牛頓冷卻方程、關(guān)于熱輻射的普朗克輻射定律、維恩偏移定律、斯蒂芬—波爾茨曼定律、蘭貝特定律等基礎(chǔ)內(nèi)容外，還補充與專業(yè)關(guān)系密切的內(nèi)容，增加溫室傳熱的分析計算以及ANSYS軟件的應用教學。在教學中，對于書本上的基本概念、基本原理采用傳統(tǒng)教學方法講授，力求使學生理解與掌握這些基本概念與基本原理。在此基礎(chǔ)上利用ANSYS軟件在傳熱學方面強大的計算與模擬功能，得到在傳統(tǒng)教學方法中不能體現(xiàn)的一些重要物理變量的變化過程和仿真模擬結(jié)果以及其他一些重要信息，使學生加深對概念、基本原理的理解。

在電學這一章的教學中，由于課時的限制，我們把不是特別重要的細節(jié)部分刪減掉，如把電路分析中具體的計算過程舍去，而對其他的更為重要的內(nèi)容進行詳細講解，只要能夠讓學生理解應用定律就達到了教育目的。將電子科技方面的知識融入電學的教學內(nèi)容中，使課程內(nèi)容更符合時代發(fā)展的需要。課程教學也更多地向著實用性的方向發(fā)展。

三、共建共享課程建設(shè)

資源集成課程各章節(jié)領(lǐng)域（流體、傳熱學、力學、材料學、電學）的理論知識和最新科研成果、多媒體課件，能夠提供課程內(nèi)容、課程設(shè)計實例、習題輔導等功能，服務(wù)于學生學習課程的全過程。

基于西北農(nóng)林科技大學的網(wǎng)絡(luò)教學平臺實現(xiàn)課程的教學資源網(wǎng)絡(luò)共享。網(wǎng)絡(luò)資源包括教學大綱、教學日歷、教學課件、習題試題庫、留言板等內(nèi)容和功能，使學生在時間、地點和場所方面能夠靈活安排學習。

利用課程網(wǎng)絡(luò)平臺的功能，讓學生可以上傳和下載教學資源、在線討論答疑，積極參與到課程資源的建設(shè)中。學生和教師可以自由討論，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。

四、教學效果分析

在課程教學內(nèi)容的優(yōu)化整合及輔助軟件的應用后，真正減輕了教與學中的一些負擔，增強了學生的學習興趣和解決實際問題的能力。課程結(jié)合生活和工程實際的教學案例，增加了新的知識，使學生及時掌握應用并了解本領(lǐng)域的相關(guān)動態(tài)前沿。通過教學反饋優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容后，形成了適合設(shè)施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)發(fā)展的核心基礎(chǔ)課程的結(jié)構(gòu)體系。同時，共建共享的學習方式，對教學的效率和效果均產(chǎn)生了有益的影響。網(wǎng)絡(luò)教學資源的開放也實現(xiàn)真正意義上的“交互學習”和“發(fā)現(xiàn)學習”。農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)計基礎(chǔ)課程的優(yōu)化整合與共建共享研究改革為設(shè)施農(nóng)業(yè)科學與工程專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程的教學奠定了良好的基礎(chǔ)，有效激發(fā)了學生的專業(yè)興趣，取得了很好的改革效果。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：覃侶冰]