農(nóng)業(yè)電氣專業(yè)學生創(chuàng)新素養(yǎng)提升的情境教學改革實踐

摘要 本文基于高職農(nóng)業(yè)電氣自動化特點，探討“雙創(chuàng)”背景下職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)目標的優(yōu)化路徑。結合教學團隊“雙創(chuàng)”教學改革實踐，通過組態(tài)軟件開發(fā)虛擬情境教學平臺，帶動課程內(nèi)容整合。以低成本農(nóng)業(yè)自動化改造方向為例，就“雙創(chuàng)”教學資源建設提出創(chuàng)新性策略，并就創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)立體團隊組建及訓練進行實踐探索，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力，提升其創(chuàng)新素養(yǎng)，在實踐教學中取得一定成效。為電氣自動化技術在農(nóng)業(yè)自動化改造方向的創(chuàng)新教學提供參考。

關鍵詞 “雙創(chuàng)”教學；情境教學；高職農(nóng)業(yè)院校；電氣自動化專業(yè)；組態(tài)軟件；教學資源

中圖分類號 G642.0；S3-3" "文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）11-0115-04

“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”背景下[1]，培養(yǎng)應用型創(chuàng)新型人才，提升學生創(chuàng)新素養(yǎng)，是高職院校的重要職責之一。因此，需要結合專業(yè)特點、行業(yè)發(fā)展情況和學生認知成長規(guī)律，通過科學系統(tǒng)的教學改革實踐，實現(xiàn)高職院校與經(jīng)濟社會發(fā)展之間的良性互動[2]。

在農(nóng)學類創(chuàng)新教學相關研究中，學者較多關注各類宏觀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學理論的研究，對具體行業(yè)專業(yè)的創(chuàng)新教學實踐研究有待進一步補充；創(chuàng)新教育教學研究中，結合職業(yè)素養(yǎng)教育的實踐報道不多。王寧等[3]分析了農(nóng)學類專業(yè)人才培養(yǎng)模式中存在的問題，通過改革人才培養(yǎng)模式、教學方法和手段等措施，探索并實踐將“雙創(chuàng)”教育融入農(nóng)業(yè)復合應用型人才培養(yǎng)模式，以適應高等農(nóng)業(yè)教育人才培養(yǎng)模式改革的需要。曾令培[4]分析了農(nóng)業(yè)高職院校電氣自動化技術專業(yè)定位，并進行了人才培養(yǎng)實踐。本文從創(chuàng)新教育實踐出發(fā)，根據(jù)教學團隊在學生創(chuàng)新素養(yǎng)提升方面的教學實踐，探討農(nóng)業(yè)高職院校電氣自動化專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學改革，為電氣自動化技術在農(nóng)業(yè)自動化改造方向的創(chuàng)新教學提供參考。

1 “雙創(chuàng)”背景下的培養(yǎng)目標優(yōu)化研究

應用型人才的培養(yǎng)目標在于著重培養(yǎng)學生職業(yè)素養(yǎng)。職業(yè)素養(yǎng)是指在職業(yè)領域所要培養(yǎng)的從事職業(yè)所必備的以工作價值、崗位職責、職業(yè)道德和人際關系為主的職業(yè)角色能力，以任務執(zhí)行、問題解決、資源統(tǒng)籌和安全意識為主的工作勝任能力，以生涯規(guī)劃、崗位遷移、自我管理和終身學習為主的生涯發(fā)展能力等能適應工作崗位并能終身發(fā)展的綜合能力。

職業(yè)素養(yǎng)分為顯性和隱性職業(yè)素質(zhì)兩個部分[2]。顯性表現(xiàn)為掌握知識、技能等外在能力。隱性表現(xiàn)為個人對職業(yè)角色、職業(yè)道德、職業(yè)意識與動機等內(nèi)在自我認知，不易通過外界的知識獲取和能力鍛煉而轉(zhuǎn)變，但在行動和職業(yè)表現(xiàn)上起著重要作用。應用型創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，需要在原有職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)目標的基礎上，進一步提升學生在隱性與顯性職業(yè)素質(zhì)層面的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

高職院校農(nóng)業(yè)電氣自動化專業(yè)人才培養(yǎng)目標定位于在生產(chǎn)企業(yè)從事設備操作、安裝、調(diào)試、維護和管理等崗位，以及工控產(chǎn)品營銷及售后服務崗位。崗位要求強調(diào)學生的動手能力，突出“會用” “會做”，較少涉及技術改造等方面的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

“雙創(chuàng)”背景下的高職教育需要在應用層面引導學生樹立創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)新能力，能在日常工作積累基礎上，善于發(fā)現(xiàn)問題并思考改進，以提高工作效率。因此，要注重培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題的能力，訓練其在技術應用層面的思考能力，讓學生結合已有技術條件和可行的技術支持，設計合適的解決方案。在“會用”的基礎上，要“會發(fā)現(xiàn)在什么地方可以用”，以此挖掘?qū)W生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)潛力，提升其創(chuàng)新素養(yǎng)。

2 電氣自動化專業(yè)學生創(chuàng)新素養(yǎng)提升路徑探索

2.1 課程整合實踐與“雙創(chuàng)”情境教學改進

高職類電氣自動化專業(yè)教育重視平臺建設，大多采用校企合作、工學結合的人才培養(yǎng)方案，而實踐中少部分存在教學內(nèi)涵建設可能滯后，部分課程體系基本沿用本科分門別類式教學等情況，各門課程亟待突出教學特色，促進課程間的有效銜接。部分教學實踐中常采用仿真軟件進行虛擬驗證，偏重理論計算，教學相對枯燥，情境教學效果有待進一步提升，學生主動學習的積極性有待進一步激發(fā)。

教學團隊通過研討論證，綜合考慮課程內(nèi)容和教學時段，以相對易于學習的工控組態(tài)軟件課程為突破口，進行課程教學內(nèi)容的整合[5]。工控組態(tài)軟件作為電氣自動化專業(yè)的必修課程之一，一般設置在靠后的學期開展教學，以實現(xiàn)綜合實訓中的界面監(jiān)控。整合后，將課程中部分不需要專業(yè)基礎的通用知識獨立出來，在專業(yè)課程的初始階段提前教學，包括動畫設計、命令語言等內(nèi)容。組態(tài)軟件易于入門，有較為豐富的動畫界面、強烈的立體虛擬情景，能夠很好地激發(fā)學生的學習興趣和探索欲。通過學習訓練，學生能快速掌握生產(chǎn)現(xiàn)場情景中的動畫設計、控制腳本編寫等內(nèi)容，有利于其學習制作虛擬生產(chǎn)場景[6]等教學內(nèi)容。

以工作過程為導向的項目化情境教學中，師生共同實施一個完整的項目工作，組建教學共同體。項目化情境教學中，教師積極引導學生自主學習，增強其探索意識，調(diào)動其發(fā)散性思維，使其在發(fā)現(xiàn)問題和嘗試解決問題的方案設計過程中潛移默化地形成創(chuàng)新思維。

選取典型控制項目案例和工作過程步驟，借助組態(tài)軟件Kingview、MySQL數(shù)據(jù)庫技術，開發(fā)虛擬實驗和實訓教學的一體化教學系統(tǒng)，其中，虛擬實驗項目由學生個人獨立完成，實訓項目由學生組建團隊分工合作；在數(shù)據(jù)庫中預留部分開放參數(shù)，以便學生開展各類探索性項目，自行設置項目情景，練習組態(tài)控制。該系統(tǒng)的結構如圖1所示，教學過程中，將教師機作為數(shù)據(jù)庫服務器，學生機終端運行各項目腳本程序控制的組態(tài)界面。具體而言，對于虛擬實驗項目，利用組態(tài)內(nèi)部變量編寫各項目案例的腳本程序，模擬項目工作工程；對于實訓項目，利用Kingview組態(tài)軟件驅(qū)動程序訪問I/O外部變量，結合內(nèi)部變量，實時監(jiān)控實訓現(xiàn)場動畫[7]。學生可通過不斷練習設置各項目參數(shù)、策略，實時掌握控制效果[8]。在教師機運行的MySQL數(shù)據(jù)庫中，既能記錄對應的I/O變量和內(nèi)部變量，反映學生的學習訓練情況，也能設置各項目的控制權限、參數(shù)等數(shù)據(jù)，幫助教師進行教學指導和教學評價。

虛擬情境組建作為電氣自動化專業(yè)學生必須掌握的一項技能，貫穿專業(yè)課程的整體學習階段，有利于幫助其學習專業(yè)理論知識，訓練專業(yè)技能，提升創(chuàng)新能力，提升主動創(chuàng)新的職業(yè)素養(yǎng)。學生在創(chuàng)新項目訓練中可以以此為工具，自行組建虛擬情境，制訂分工計劃，并完成檢查評估、歸檔記錄等工作。

對理論知識學習難度較大的系列課程，如自動控制原理、運動控制和過程控制等進行整合，以工作過程為導向優(yōu)化課程設計，剝離部分課程中控制理論的有關知識，整合控制原理教學內(nèi)容；被剝離課程中的剩余部分置于實踐進行項目化教學。教學團隊通過一個學年的時間，在以工作過程為導向的思路下，精選案例，分工制作組態(tài)動畫，開發(fā)了系列虛擬實驗，引入相關工作情境，提高了教學的趣味性，降低了理論知識的學習難度[9]。同時，引導學生結合各個理論知識點，自主進行虛擬實驗設計，自由尋找實驗課題、制訂實驗方案。這一思路貫穿整個專業(yè)課程的理論知識教學中，并延續(xù)到學生畢業(yè)階段，在幫助學生自主學習專業(yè)課程理論知識的同時，進一步增強了其創(chuàng)新意識，訓練了其創(chuàng)新思維。

2.2 教學資源建設和“雙創(chuàng)”項目情境挖掘

在“雙創(chuàng)”教學的新形勢要求下，其教學資源需要同步配套建設。在當前的教學資源中，部分教學項目案例亟待改進。教材中的部分普通項目已不能完全滿足教學要求，需要補充更為鮮活、帶有研發(fā)探索性質(zhì)的系列項目案例。在以工作過程為導向的思路下，如何選擇合適的教學項目，在滿足原有教學任務的基礎上，進一步激發(fā)學生的創(chuàng)業(yè)意識、強化訓練學生的創(chuàng)新思維，是值得不斷思考和實踐探索的問題。

近年來，學校所在地制造業(yè)發(fā)展迅速，各行業(yè)對非標小型自動化設備需求較大。往屆部分優(yōu)秀校友在畢業(yè)后經(jīng)過幾年的行業(yè)鍛煉，積累了技術力量和市場資源，成立非標設備和工控產(chǎn)品的小微生產(chǎn)企業(yè)、銷售公司等，承接各類小型非標自動化設備生產(chǎn)經(jīng)銷。此類小微企業(yè)的項目規(guī)模、技術難度適中，易于轉(zhuǎn)化為教學項目。這樣的教學項目對學生的學習具有激勵和吸引作用，對學生“雙創(chuàng)”意識的培養(yǎng)有非常好的效果。教學過程中，將這類非標設備的電氣控制系統(tǒng)分解成典型的控制案例和教學情境，通過組態(tài)界面的設計制作，與控制器件實物相結合，設計組裝成虛擬設備，并配合生產(chǎn)現(xiàn)場的視頻開展教學。學生可以通過項目實踐學習項目來源、預算、實施和市場銷售等方面的知識，同時，在教學中適時加入工程經(jīng)濟類知識，將各類器件的行情、報價、供貨和技術支持等因素加入方案的選擇對比中，在訓練學生技術應用能力的同時，也有利于多角度培養(yǎng)其自主創(chuàng)新思維和鍛煉其實際設計能力。

自動化技術的普及使得自動化的實現(xiàn)成本有所下降，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域的低成本自動化、信息化改造提供了可能[6]。高職農(nóng)業(yè)院校電氣類專業(yè)在教學中發(fā)揮農(nóng)業(yè)背景特色優(yōu)勢，適時引入低成本農(nóng)業(yè)自動化技術設備并進行適當改造，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)意識拓展教學思路。近年來，教學團隊參與的科研項目和涉農(nóng)服務項目有所增加，積累了一定數(shù)量的適宜引入教學的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)低成本自動化改造項目，如生豬圈養(yǎng)自動化改造、小型溫室低成本集散控制系統(tǒng)等。此類項目有具體的科研成果、現(xiàn)成的設備初樣和完善的技術資料，比普通實訓項目更加豐富、更具實踐操作性。教學設計過程中，充分考慮學生的專業(yè)層次和技術能力，明確教學知識面，選定技術難度，確定可行方案。在功能設計過程中，考慮高職學生的技術應用層面可能較少涉及高深技術研發(fā)，著眼于鍛煉學生的應用技術開發(fā)能力，從應用實現(xiàn)的角度分解項目的技術難點，創(chuàng)設項目開發(fā)情境，靈活選擇現(xiàn)有的成熟技術、通用產(chǎn)品器件，對學生進行創(chuàng)新研發(fā)訓練。同一項目組的學生可以就不同的研究方向、實現(xiàn)方案進行思考，并提出相應的改進方向、可行性預測及進一步深化研究的具體思路，有利于其掌握一定的技術支持方法。

通過新型教學項目優(yōu)化，教學團隊積極對教學過程及教學成果進行總結，并加以評判和改進。在此基礎上，申報了各級各類精品課程，擴大了課程建設平臺。此外，選擇部分有條件的實驗室，將其改造升級為“創(chuàng)客”工作室[10]，為“雙創(chuàng)”教學團隊提供實踐場所，營造良好的“雙創(chuàng)”教學氛圍，優(yōu)化學生創(chuàng)新素養(yǎng)的形成環(huán)境。

2.3 立體團隊組建和“雙創(chuàng)”訓練項目實踐

設立專項經(jīng)費，為“雙創(chuàng)”訓練提供必要的經(jīng)費支持，更好地服務于立體團隊組建和“雙創(chuàng)”訓練項目實踐。各專業(yè)的教學團隊適時選取合適的“雙創(chuàng)”訓練項目，學生通過自主組建多個“雙創(chuàng)”團隊在課余時間進行綜合訓練。創(chuàng)新團隊組建需要進行長期規(guī)劃，以不斷發(fā)掘?qū)W生潛力。同時，團隊成員遴選需要從多維度考慮，形成立體互補效果。

團隊建設過程中，需要注重梯隊層次，使團隊成員能夠新老結合。新生入校初期，除了對常規(guī)的專業(yè)有所了解之外，學習已有的創(chuàng)新訓練成果有利于其對專業(yè)和職業(yè)有更進一步體會。在項目團隊的帶領下，學生規(guī)劃自己的學習和訓練計劃，為個人的職業(yè)規(guī)劃打下基礎。團隊成員通過組建學習共同體，保持項目的延續(xù)性，提高創(chuàng)新訓練效率。

團隊建設必須兼顧學科交叉。學科交叉是創(chuàng)新發(fā)展的趨勢之一[11]，因此，需要鼓勵學生參加跨專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊。學院有一系列特色涉農(nóng)品牌專業(yè)，如都市農(nóng)業(yè)、園藝園林、生態(tài)環(huán)境、水產(chǎn)養(yǎng)殖和食品加工等。在跨專業(yè)團隊合作中，學生拓展了專業(yè)應用視野，探索大量自動化改造應用領域，在發(fā)現(xiàn)問題的基礎上，結合“雙創(chuàng)”教學項目鍛煉自身能力，有利于學生根據(jù)個人需求，選擇適宜的、可行性高的改造方案，并獲得一定的技術支持。

“雙創(chuàng)”訓練實踐內(nèi)容既包含學生自主提出的問題探索，也包含教師的科研課題子項目，以及企業(yè)橫向課題子項目等。在長期和短期結合下，多渠道增加學生的“雙創(chuàng)”訓練機會，提高學生創(chuàng)新效果。同時，引入企業(yè)指導教師，進一步形成現(xiàn)代學徒制的學習機制。在“校中園”情境下，學生在實踐過程中獲得解決問題的技術方案，也可能獲得一定的技術報酬，有利于激發(fā)其創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情，并提升專業(yè)素養(yǎng)。

在“雙創(chuàng)”訓練基礎上，選擇成熟的項目申報各類大學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新訓練計劃項目，參加不同級別的大學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽，既鍛煉學生的“雙創(chuàng)”能力，也為其后期的畢業(yè)打下了一定的實踐基礎。學生有了一定的創(chuàng)新積累，有利于在后期的教學階段進行系統(tǒng)總結，進一步提高整體職業(yè)素養(yǎng)。

在創(chuàng)新項目訓練過程中，學生可能會遇到各種技術問題，這種挫折情境有利于鍛煉其隱性素質(zhì)，提升其創(chuàng)新素養(yǎng)，使其獲得更廣闊的視野。學生在創(chuàng)新團隊幫傳帶過程中體會職業(yè)處境，提升自身的創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng)。

3 結語

根據(jù)“雙創(chuàng)”教學要求，本文立足電氣自動化專業(yè)，結合專業(yè)特點和農(nóng)學背景，進行一系列教學改革實踐，優(yōu)化了既有的教學目標、教學手段，并進行課程整合，探索部分教學資源和“雙創(chuàng)”訓練團隊建設。實踐表明，改革后的教學效果和“雙創(chuàng)”教學成績都明顯提高，在當?shù)貏?chuàng)客大賽和“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中均有多個相關專業(yè)項目獲得一等獎、二等獎的成績。后續(xù)的“雙創(chuàng)”教育教學體系建設需要在教學考核等方面加以完善，以提高“雙創(chuàng)”教學成果。

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（責編：楊 歡）