高等农业机械学课程案例库建设探析

2024-05-29戚江涛蒙贺伟

高教学刊 2024年15期

戚江涛蒙贺伟

摘要：课程案例教学法是以学生为中心，教师为辅助的典型教学方法，有利于提升学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。以工科类研究生的高等农业机械学课程为建设对象，探索建设课程相关内容的案例库，提出该课程案例库的建设必要性、介绍案例选择的原则、案例选择的来源等，对课程内容进行重构，列举教师队伍建设、案例库更新机制等案例库建设保障措施。案例库的建设可对提升该课程的教学质量、促成研究生培养目标等提供支撑。

关键词：高等农业机械学；案例库；建设；课程案例教学法；研究生培养

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）15-0108-04

Abstract： The course case teaching method is a typical teaching method that is student-centered and teacher-assisted， which is conducive to improving students' ability to find problems， analyze problems and solve problems. Taking the couse Higher Agricultural Mechanics of engineering graduate students as the construction object， the case database of the relevant content of the course was explored. In this paper， the necessity of the construction of the case database of the course was proposed. The principles of case selection， the source of case selection， etc. were introduced. The course content was reconstructed， and the safeguard measures for the construction of the case database such as the construction of the teacher team and the update mechanism of the case database were listed. The construction of the case database can provide support for improving the teaching quality of the course and promoting the goal of postgraduate training.

Keywords： Higher Agricultural Mechanics; case library; construction; course case teaching method; postgraduate cultivation

隨着工业4.0时代的来临，科学技术发展更为迅速，工程、技术和人才的迭代创新驱动社会发展，新工科正是国家为了应对国际新形势而启动的战略性和系统性工程教育改革计划，这要求高校更加重视人才培养模式的改革、教育质量的提升[1-2]。高等农业机械学课程适用于农业机械化工程学硕、机械专硕等工科类研究生，是一门理论性、综合性和实践应用性都很强的专业必修课程。该课程对现代农业机械装备的设计理论、研究方法、工作原理等进行介绍，并引导学生进行系列试验，为研究生开展有关农业机械化工程各个研究方向的课题研究打下坚实基础。本文以工科类研究生的高等农业机械学课程为建设对象，探索建设课程相关内容的案例库，提出了该课程案例库的建设必要性、介绍了案例选择的原则、案例选择的来源等，对课程内容进行了重构，列举了教师队伍建设、案例库更新机制等案例库建设保障措施，以求提升该课程的教学质量、促成研究生培养目标。

一课程教学案例库建设必要性

高等农业机械学课程具有内容繁杂、知识面广、实践性高等突出特点。该课程教学内容主要包括耕整地机械、播种机械、中耕机械、植保机械与收获机械等，主要分为理论和实践两部分，理论教学主要讲述农业机械的工作原理、一般结构、设计方式和作业要求等知识；实践教学主要分为结构课和实验课，其中结构课主要围绕新疆生产建设兵团的典型棉花全程机械化技术与装备、林果全程生产机械化技术与装备等进行讲解，熟悉典型农机具的结构原理、掌握基本农业机械的改进方法。实验课是以设计性试验为主，主要包含排种器性能试验、喷雾性能试验及物料清选分级试验等。课程的教学目标是让研究生掌握典型农业机械的结构、工作原理和设计方法等专业知识，能够运用农业机械专业知识及方法对典型农业机械及工作过程的工作机理、问题等进行表达与分析。同时，能够运用农业机械知识分析总结典型农业机械的特征及问题，主要以通用和典型农业机械为核心，解决农业机械的设计和使用问题。经过多年的教学经验显示，不低于85%比例的学生在本科阶段没有农业机械专业学习背景，相对于研究生阶段对高等农业机械学课程内容的学习和掌握难度较大，同时在课时有限的情况下，学生同时面对理论课、结构课及实验课就很难快速建立课程知识体系，导致学习效率低下。

案例教学法最早由兰德尔在美国哈佛大学法学教育中展开，接着在医学院和法学院开始应用[3-4]，该方法强调以学生为中心，将学生作为知识的主动建构者，教师主要辅助学生构建课程知识体系，促进学生对知识点的吸收[5]。近几年我国教育部门也相继提出要加快优秀案例库建设，2020年，教育部提出了《专业学位研究生教育发展方案（2020—2025）》，明确将案例分析纳入专业学位研究生教育评价机制。2021年，教育部高教司指出要推动高校协同建设优秀教学案例库，提升教学质量[6]。在案例法教学过程中，教师在讲解课程内容的同时，融入与课程内容紧密结合的案例，组织和引导学生对案例进行技术现状总结归纳、研讨交流、提炼存在问题、提出方案并开展验证等。案例教学方法能够情景化教学内容，有利于研究生在理论学习的基础上，建立理论与实践相结合的知识体系，锻炼研究生利用专业知识发现问题、分析问题、解决问题的能力，进而提高本课程的教学质量，保证研究生的培养目标[7-9]。

二课程教学案例库建设举措

（一）案例选择原则

高等农业机械学课程主要包括耕整地机械、播种机械、中耕机械、植保机械与收获机械等章节内容，在结合课程教学大纲及课程培养目标的基础上，充分考虑与课程内容紧密关系的同时进行案例的选择[10-11]，需遵循以下原则。

案例独特性原则：选择的案例内容应该与高等农业机械學课程耕整地机械、播种机械、中耕机械等各个章节的内容相呼应，具有紧密的联系性，符合每个章节内容的教学目标，在授课过程中能够与课程内容有效融合，促使学生分类知识体系的建立。

案例典型性原则：选择的案例内容应该与兵团农业机械区域特色、典型时间点、典型人物及典型事件等相关，案例的融入能够让学生感受到自己身边的人、事、物，进而提升学生学习兴趣，促进学生知识点吸收。

案例综合性原则：针对某一类机械装备的案例选择过程中，案例内容需同时涵盖多个理论知识点、实践验证过程，促进学生深度思考，培养学生综合运用理论和实践解决复杂问题的能力，避免由于案例的单一性，学生缺少独立思考的过程。

案例时效性原则：选择的案例内容能够体现国内外农业机械发展历程，在包含传统、老的技术装备的同时，也要能够体现机械装备的最新发展技术水平，拓展学生专业技术视野，熟悉自己专业技术领域发展现状，树立专业自信心。

（二）案例来源多元化

采用来源多元化途径进行案例选择，整合优秀教材案例收集、数据库案例收集、产学研案例收集和典型人物案例收集等不同渠道优势资源，凝练与教学大纲以及课程目标紧密结合的案例，注重案例间的侧重点，避免案例的重复性，建立案例资源库[12]。

优秀教材案例收集。以收集优秀的农业机械案例为目标，整合国内外现有《高等农业机械学》《农业机械学》等课程教材，选择公众满意度高、认可度强的案例，对资源库进行建设，同时提炼并融入具有兵团农业机械区域特色的元素，形成符合兵团农业机械专业研究生人才培养的教学案例资源库。

典型人物案例收集。在兵团农业机械化发展历程中，涌现出了一批具有兵团精神的农业机械科学家。走访兵团农机专家，记录其讲述的设计机具的背景、过程及所产生的效果等事迹，了解他们如何在艰苦奋斗的岁月里为农业服务，学习他们不畏艰辛的科学家精神，形成数字化音视频资料，汇总农机科学家事迹集，丰富案例库资源。

产学研案例收集。兵团农业生产具有“大农业、大农机”的特征，机械化水平高，在全国处于引领地位。高等院校、科研院所、农机企业等形成的科研成果、产品等是兵团农业机械发展的源源动力，为此，针对塔里木大学等高等院校、新疆农垦科学院等科研院所、新疆天鹅农业机械装备有限公司等农机企业的成果及产品进行案例收集，丰富具有产学研一体化特点的案例资源。同时，依托本校学院教师主持的农业机械相关的科研项目进行案例的收集，学生可以近距离接触相关技术装备，更易于小组方案的讨论、结构的改进与验证等。

数据库案例收集。通过中国知网、万方数据库等数据库，国家精品课程网站、智慧树等优质课程资源，收集与国内外课程内容相关的技术装备发展现状，梳理装备发展历程脉络并进行总结，保障资源库案例的时效性与前沿性。

（三）教学内容重构与案例融入

以高等农业机械学课程内容为主体，基于兵团农业机械与农业机械科学家思政元素，以技术背景、重要知识点、农机装备结构与工作原理、技术创新、应用情况，存在问题，以及解决方案等方面进行案例的梳理，形成具有兵团农机思政特色的课程案例库。同时，根据课程内容，将课程案例库划分为绪论模块案例库、耕整地机械模块案例库、播种机械模块案例库、中耕机械模块案例库等理论与结构课模块以及实验课模块案例库。通过对各模块案例的学习、探讨，激发学生民族认同感、专业自豪感的同时，提升学生科研创新与实践能力。课程案例库框架如图1所示。

在讲授绪论章节过程中，介绍高等农业机械学课程的地位，结合学院的发展历程，对兵团农业机械发展历程进行梳理，通过让学生了解课程的发展历史和地位，激发学生在传承中不断进取与突破的责任意识。同时将中国农机发展历程融入课程中，从耕作到收获，农具的发明与利用比欧洲早数千年，炎帝发明了最早的农具耒耜、汉武帝时期的耧车、汉灵帝时期的农用灌溉水车等案例内容，激发学生民族认同感、自豪感。同时，以兵团最早出现的各类农机具为主题，让学生对比同类最早出现的机具和现代设计的机具区别，总结各自特点并讨论哪些部件或者哪些参数发生了变化，在综合考虑环境、生产能力等因素的同时，分析发生变化的原因，同时提出后期可能还会发生哪些变化等，鼓励学生大胆思考，开展无约束设计，从而拓展学生创新思维、锻炼设计能力。

在讲授种植和施肥机械章节过程中，介绍我国播种机械的发展历程、国内研究现状，让学生了解国内外技术差距，知晓近年来我国播种机械对农业现代化的影响，粮食安全在国民经济和社会发展中重要地位。通过讲述陈学庚院士设计研发精密播种机的案例，引导学生学习陈院士的大国工匠精神，激发学生的创新意识及家国情怀，使学生对播种器的未来充满自信。同时，以播种机改进设计案例为主题，让学生进行播种机的类型、结构、原理等方面资料的查找，分组讨论存在问题、解决问题思路、提出改进方案并绘制示意图，以学生课堂汇报形式进行讲解，教师进行方案点评以及改进建议，学生利用学院具备的EDEM离散元软件、3D打印机、机加工生产设备等软硬件资源进行关键部件的图纸完善、仿真模拟、试制加工及试验研究，从而促进研究生巩固专业技术知识，提高实践探索能力，更好地理解当代研究生的责任担当与科研创新精神，此外，也对研究生后期的科研课题的开展提供方法支撑，有利于科研成果水平的提升。

在讲授喷雾性能实验课程过程中，介绍PZS-4型喷雾机械综合试验台的整体结构与操作规程等内容时，融入学院教师早期为了保障学生实验课，在教学经费短缺的情况下自制多功能喷雾试验台案例，对比两者结构、原理及实现功能等，通过介绍早期试验台搭建经历，让学生了解并爱护现有的试验台，认真学习操作规程与安全注意事项，避免出现由于操作失误导致试验台损坏的现象。在实验设计环节，引导学生查找喷雾性能检测相关的期刊文章，以小组为单位进行试验设计，确定压力、喷头类型等多因素类别以及多因素水平范围，雾滴直径、雾锥角、喷量一致性等评价指标，教师对学生的试验方案进行审核后，学生自行开展试验，测取试验数据并进行数据处理，分析变量因素对评价指标的影响规律，最终完成实验报告的撰写。

三案例库建设保障措施

（一）课程组教师队伍建设

课程组教师在以课程负责人为主体的同时，可以来源于高校、科研单位、企业等不同单位，以讲座、讨论会等形式开展相应课程内容的讲授，从而促进案例来源多样性，使学生从理论研究、设计研发、加工制造等不同角度著重学习。同时课程组教师需注重自身学习能力提升，通过参加国内外相关会议、农业机械展览会等方式，拓展自身知识领域，进而有效提取和凝练优秀教学案例。

（二）案例库更新机制

课程组定期开展课程内容讨论会，以完善后的教学大纲等教学文件为准则，以教学目标为目的，从案例独特性、典型性以及综合性等方面对选择的教学案例进行研讨，提升案例库资源质量，构建具有兵团农业机械特色的高等农业机械学课程案例库。同时，通过聘请相关领域专家、学者对案例的内容、知识点支撑等进行论证，在保留经典老案例的同时引入新案例，进一步保证案例的时效性和前沿性，从而促进案例库的持续更新。

（三）案例库模块拓展

在原有的教学案例库建设的基础上，拓展课程参考书籍库建设模块、习题资源库建设模块等，其中参考书籍库建设模块主要是以国内外与高等农业机械学课程相关的优秀教材为基础，新增兵团农业机械科学家相关书籍，让学生在学习专业技术知识的同时，领悟兵团农业机械科学家的精神。习题资源库建设模块主要是以各个章节习题及以科研前沿为载体，融入国家、兵团农业机械相关法律法规、标准、规程等知识点，促使学生全面建立农业机械知识体系。依托学校现有的智慧树、MOOC等网络教学平台，对教学案例库、参考书籍库、习题资源库建进行课程数字化资源建设，拓展学生学习途径。

（四）高效反馈评价机制

案例库本地化建立与实施过程中，定期组织学生对案例库的模块分类、案例内容等进行评价反馈，通过问卷、课堂留言等形式建立学生反馈的高效通道，形成学生反馈统计数据。在此基础上，教师针对学生案例讨论过程中的表现、依托课程案例库参加第二课堂竞赛情况等对案例库内容进行优化。同时，将学生的收获作为课程最终评价体系中的一部分，从而保障案例库的本地化持续发展，促使学生身边化、潜移默化地学习课程内容。

四结束语

本文以工科类研究生的高等农业机械学课程为建设对象，探索建设课程相关内容的案例库，提出了该课程案例库的建设必要性，介绍了案例选择的原则、案例选择的来源等。对课程理论课中的绪论、播种机械等章节以及设计性实验课中喷雾性能试验课内容进行了重构与案例融入，有利于锻炼研究生利用专业知识发现问题、分析问题、解决问题的能力。最后列举了教师队伍建设、案例库更新机制等案例库建设保障措施。案例库的建设能够提高本课程的教学质量，保证达成研究生的培养目标。

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