依據(jù)崗位需求的設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控技術(shù)課程改革與實踐

關(guān)鍵詞：設(shè)施農(nóng)業(yè)；環(huán)境監(jiān)控；信息化；崗位需求；教學(xué)改革

0 引言

設(shè)施農(nóng)業(yè)由機械化、自動化向智慧化轉(zhuǎn)變，需要培養(yǎng)符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)技能人才[1-3]。設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控技術(shù)課程隸屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)與裝備專業(yè)，專業(yè)堅持立德樹人、德技并修，培養(yǎng)適合設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)管理與運營、設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備應(yīng)用與運維、設(shè)施農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成與設(shè)備創(chuàng)制崗位的人才，堅持德智體美勞全面發(fā)展，培養(yǎng)具備正確調(diào)節(jié)和控制設(shè)施環(huán)境、設(shè)施及設(shè)備運維能力、設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)組織管理能力、設(shè)施作物栽培能力及設(shè)施生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計集成能力等專業(yè)能力，具有良好的人文素養(yǎng)、職業(yè)道德、創(chuàng)新意識和精益求精工匠精神的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。本課程為首批高職設(shè)施農(nóng)業(yè)開設(shè)專業(yè)核心課程，課程開設(shè)10余年來，隨著智慧農(nóng)業(yè)新技術(shù)的發(fā)展，崗位內(nèi)容對接為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)管理與運營崗位，具備正確調(diào)節(jié)和智慧控制設(shè)施環(huán)境、設(shè)施及設(shè)備運維能力[4-5]。

本課程在原有課程內(nèi)容基礎(chǔ)上，結(jié)合崗位需求和崗位技能證書，研究基于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)崗位的課程改革與實踐，引入物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)應(yīng)用，完善課程內(nèi)容與實踐。本課程是集園藝技術(shù)、控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為一體的綜合型課程，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展最新成果的總結(jié)和集成，不僅要求學(xué)生了解植物學(xué)、園藝學(xué)等農(nóng)學(xué)類相關(guān)知識，還要求學(xué)生具有一定的智慧農(nóng)業(yè)設(shè)施裝備、現(xiàn)代傳感器檢測、智慧物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)等工科類課程基礎(chǔ)知識[6-8]。

先修課程有農(nóng)學(xué)概論、植物與植物生理、現(xiàn)代園藝設(shè)施、傳感器與檢測技術(shù)和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)等，如圖1所示。

1 課程目標(biāo)及其調(diào)整

課程總體目標(biāo)是培養(yǎng)知識應(yīng)用能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力強，適應(yīng)都市現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)技能人才，實現(xiàn)由都市農(nóng)業(yè)向都市現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的總體目標(biāo)轉(zhuǎn)變。分析崗位需求、提取技術(shù)核心，結(jié)合崗位相關(guān)的1+X證書《設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備操作工》職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和《物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成和應(yīng)用》職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)，具體目標(biāo)是通過對設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控技術(shù)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解作物生長環(huán)境變化規(guī)律，熟悉設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控研究進展，掌握作物生長環(huán)境因素基本特征，掌握設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境因子智慧調(diào)控工程關(guān)鍵技術(shù)與配套設(shè)施。

教學(xué)對象為設(shè)施農(nóng)業(yè)與裝備專業(yè)三年級學(xué)生，已具備專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能，急需崗位綜合技能實踐，普遍傾向采用電子設(shè)備、競爭的學(xué)習(xí)方式。

根據(jù)學(xué)生特點，單元內(nèi)容和崗位分析及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定各單元的知識目標(biāo)、技能目標(biāo)，并把培養(yǎng)學(xué)生立德樹人、職業(yè)基本素養(yǎng)貫穿于整個教學(xué)中，同時把工匠精神、團隊協(xié)作、創(chuàng)新意識等思政元素融入整個教學(xué)中，如圖2所示。根據(jù)課程目標(biāo)、課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生已有的能力，確定課程的教學(xué)重點和教學(xué)難點。

2 教學(xué)內(nèi)容

為了使課程目標(biāo)順利落地，與國家農(nóng)業(yè)智能裝備研究中心、北京極星農(nóng)業(yè)有限公司等合作，共同確定崗位典型工作任務(wù)，根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控過程整合和序化教學(xué)內(nèi)容。

本課程旨在讓學(xué)生通過為草莓、西紅柿、黃瓜提供一個適宜的生長環(huán)境這一項目，充分體現(xiàn)任務(wù)引領(lǐng)、工作過程導(dǎo)向課程的思想，將本課程的教學(xué)活動分解成6個模塊、10個項目和21個典型任務(wù)來進行，教學(xué)安排如圖3所示，以達到本課程的教學(xué)目標(biāo)。

本課程的思政內(nèi)容如圖4所示，通過將不同素材的嚴謹求實、科研素養(yǎng)、低碳環(huán)保等思政元素融入教學(xué)環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學(xué)生愛農(nóng)興農(nóng)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

3 教學(xué)設(shè)計變革

針對高職三年級學(xué)生，具有知識難抽象化、對復(fù)雜的技能欠缺、主觀意識強、喜歡動手操作及喜歡用電子設(shè)備動態(tài)學(xué)習(xí)的特點，采用理實一體化的教學(xué)模式，將教、學(xué)、做3者結(jié)合，讓學(xué)生做溫室的主人完成任務(wù)，發(fā)揮主人翁精神，增強責(zé)任意識，使學(xué)生在調(diào)控溫室環(huán)控裝備技能等訓(xùn)練過程中加深對專業(yè)知識的理解和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)[9-10]。

以學(xué)生為中心，通過線上、線下混合式教學(xué)模式，課內(nèi)課外有機結(jié)合，將傳統(tǒng)教學(xué)有效延展[11]。課前準(zhǔn)備任務(wù)：教師，創(chuàng)設(shè)情景、引導(dǎo)解析；學(xué)生，自學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生自我管理的能力。課中學(xué)做任務(wù)：教師講解示范、組織指導(dǎo)；學(xué)生，小組學(xué)習(xí)、實踐合作。課后拓展任務(wù)：教師，引導(dǎo)拓展、校企互動；學(xué)生，鞏固創(chuàng)新、時時學(xué)習(xí)。

教學(xué)過程分為5個環(huán)節(jié)。一是課前通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容、進行基礎(chǔ)測試和討論，對班級和個人學(xué)情分析，調(diào)整教學(xué)策略和內(nèi)容。二是課中任務(wù)分析階段，讓學(xué)生了解所需知識技能，明確任務(wù)重難點。三是課中任務(wù)實施階段，及時補充知識技能，研討實施策略，分崗位、小組合作的方式完成任務(wù)，學(xué)生將項目完成結(jié)果進行現(xiàn)場展示。四是課后學(xué)生選擇與自己相適應(yīng)的拓展任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生探究精神。五是通過對學(xué)生的完成情況進行打分，查漏補缺。

本課程采用全過程性考核，學(xué)生需要閱讀大量的溫室環(huán)境測控相關(guān)知識，查閱相關(guān)溫室環(huán)境測控的工作流程，遞交校內(nèi)溫室管理工作流程。同時指導(dǎo)教師還需引導(dǎo)學(xué)生提升操作技能，注重團隊合作促使學(xué)生積極參與課程的每個環(huán)節(jié)。在整個教學(xué)過程中，通過考核平臺，采用過程性評價，掌握學(xué)生全程學(xué)習(xí)情況，對出現(xiàn)的問題及時調(diào)整、改正。考核過程化、多元化，對學(xué)生學(xué)習(xí)評價更加準(zhǔn)確有效。

本課程設(shè)計現(xiàn)代學(xué)徒制的新式教學(xué)方法，通過學(xué)校、企業(yè)深度合作，對學(xué)生開展以技能培養(yǎng)為主的現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式。根據(jù)教學(xué)任務(wù)校內(nèi)教師和校外企業(yè)導(dǎo)師有機結(jié)合聯(lián)合培養(yǎng)，校內(nèi)由教師指導(dǎo)進行理論知識的學(xué)習(xí)和模擬技能的訓(xùn)練；校外到企業(yè)由企業(yè)導(dǎo)師共同指導(dǎo)人才培養(yǎng)，掌握實際企業(yè)工作方式及流程，訓(xùn)練實際工作技能和崗位工作，鞏固和完善學(xué)校的理論和實踐技能。

以實際工作任務(wù)為載體設(shè)計教學(xué)過程，讓學(xué)生做溫室的主人去經(jīng)營、去管理。本課程運用了現(xiàn)場觀摩、講授法、小組討論法等多種教學(xué)方法，真實體驗溫室環(huán)境監(jiān)測與調(diào)控工作崗位要求。做到學(xué)以致用、活學(xué)活用，切實培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)控職業(yè)技能和溫室管理能力。

結(jié)合溫室模型、溫室控制系統(tǒng)軟件、植物工廠虛擬仿真軟件等多種信息化手段，解決農(nóng)業(yè)設(shè)施不能滿足多組學(xué)生同時、頻繁操作、不易操作的問題。通過視頻、動畫等教學(xué)資源，解決教學(xué)中的遮陽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不易觀察、濕簾工作原理抽象等重難點講解。利用移動交互式數(shù)字教材和數(shù)字課程將教學(xué)內(nèi)容的講解轉(zhuǎn)為立體化可視化，使學(xué)生可以隨時隨地自主學(xué)習(xí)。企業(yè)導(dǎo)師在線視頻點評，促使學(xué)生完善知識體系，提升技能水平。

4 教學(xué)資源重構(gòu)與應(yīng)用

利用校區(qū)的獨特資源，建了集溫度、濕度、光照等環(huán)境因子綜合智能控制的校內(nèi)教學(xué)溫室和植物工廠，如圖5所示。以實際工作任務(wù)為載體設(shè)計教學(xué)過程，讓學(xué)生通過為溫室種植作物進行溫度監(jiān)測與調(diào)控、濕度監(jiān)測與調(diào)控、光照監(jiān)測與調(diào)控及二氧化碳監(jiān)測與調(diào)控，真實體驗溫室環(huán)境監(jiān)測與調(diào)控工作崗位要求。結(jié)合所學(xué)各門知識和校內(nèi)溫室的實際情況，制定相關(guān)的工作業(yè)務(wù)程序和標(biāo)準(zhǔn)，進行溫室經(jīng)營和管理，真正做到學(xué)以致用、活學(xué)活用，切實培養(yǎng)學(xué)生的溫室環(huán)境測控職業(yè)技能和溫室管理能力。

建立智慧溫室環(huán)境控制實訓(xùn)室，設(shè)置6組溫室模型及控制系統(tǒng)拆裝實驗臺，并將溫室模型裝備及元器件設(shè)置為安全電壓12或24V，供學(xué)生動手拆裝實踐，通過理論結(jié)合實際，掌握智慧溫室控制系統(tǒng)元器件及線路接線方式，了解智慧溫室控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成。

課程建設(shè)和課程活動依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和智能課堂兩大平臺運行。團隊自主開發(fā)了數(shù)字交互式教材，視頻、交互式動畫、微課等教學(xué)資源，如圖6所示，為線上線下結(jié)合教學(xué)模式提供技術(shù)支撐，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。

北京極星農(nóng)業(yè)有限公司全套引進荷蘭先進的農(nóng)業(yè)技術(shù)和農(nóng)業(yè)設(shè)施，具有科研、生產(chǎn)、包裝、推廣和銷售全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢。與北京極星農(nóng)業(yè)有限公司開展現(xiàn)代學(xué)徒制培養(yǎng)人才合作模式，教師和企業(yè)導(dǎo)師聯(lián)合傳授，掌握實際企業(yè)工作方式及流程，訓(xùn)練實際工作技能和崗位工作，為就業(yè)奠定扎實的基本技能。已有部分優(yōu)秀畢業(yè)生留任繼續(xù)工作，并成為公司骨干，充分體現(xiàn)了學(xué)徒制培養(yǎng)的優(yōu)勢。

5 課程特色與成效

本課程形成了線上活動、線下學(xué)習(xí)、交互式數(shù)字教材的學(xué)習(xí)空間，開展混合式教學(xué)，將課程學(xué)習(xí)延伸到課外。教學(xué)資源數(shù)字化、立體化展示，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，突破學(xué)生學(xué)習(xí)難點。構(gòu)建了理實一體、技能遞進、現(xiàn)代學(xué)徒制的課程內(nèi)容體系，課程教學(xué)理論知識用于實際工作任務(wù)，實現(xiàn)教?學(xué)?做一體化；教學(xué)過程中通過遞進式技能訓(xùn)練，打造學(xué)生職業(yè)技能。現(xiàn)代學(xué)徒制將學(xué)生的專業(yè)技能打造延伸到校外，縮短崗位對接時間。

設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控技術(shù)課程先后得到了國家農(nóng)業(yè)智能裝備研究中心、北京極星農(nóng)業(yè)有限公司、北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司、北京金富藝農(nóng)農(nóng)業(yè)科技集團有限公司、北京市昌平區(qū)種子站和北京市農(nóng)業(yè)機械研究所有限公司等多家單位的大力支持，對課程建設(shè)提出寶貴的意見和建議，使得課程體系不斷完善和優(yōu)化。

本課程在教學(xué)資源方面，開發(fā)了課程知識點視頻、動畫、微課等資源30G，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺共享教學(xué)資源，瀏覽量近5000次。本課程教學(xué)組建了結(jié)構(gòu)化的雙師型教學(xué)團隊。團隊成員有博士3人、省級骨干教師1人、院級骨干教師3人、企業(yè)工程師2人。教學(xué)團隊在信息化教學(xué)改革、教學(xué)能力方面顯著提高，獲全國行業(yè)學(xué)會信息化教學(xué)能力二等獎、院級教學(xué)能力二等獎、指導(dǎo)北京市大學(xué)生創(chuàng)新項目獲二等獎、指導(dǎo)院級大學(xué)生技能競賽一等獎等。課程思政元素融入教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的愛農(nóng)興農(nóng)情懷，思政案例獲院級獎項。

6 結(jié)束語

設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控技術(shù)課程結(jié)合現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)崗位需求及1+X證書要求內(nèi)容，對課程內(nèi)容進行改革與實踐，構(gòu)建了理實一體、線上線下混合教學(xué)模式；開發(fā)技能遞進、現(xiàn)代學(xué)徒制的課程內(nèi)容體系；開發(fā)了配套的數(shù)字化課程資源，滿足遠程線上教學(xué)的需求。課程改革與實踐證明，課程建設(shè)、教學(xué)效果、教學(xué)團隊各方面都取得良好的效果。