农业设施设计与建造课程实践教学方法的改革探索

农业设施设计与建造课程实践教学方法的改革探索摘要：针对农业设施设计与建造课程教学中存在的问题，通过设计三层次的实验体系，并应用综合性的设置，使学生对课程的知识体系实现从认知、基础知识掌握到创新的目标。

关键词：农业设施设计与建造实验教学教学质量

随着科学技术的发展，交叉学科不断出现，新的交叉学科专业也不断设置。在这些新专业课的教学过程中，如何在先修课程与非交叉学科专业相比差异较大的情况下，通过科学设计课程的实践教学环节达到教学目的并提高学生的创新能力，是教师在课程教学过程中遇到的一个新问题。

设施农业科学与工程专业是近年来为适应我国高速发展的设施农业技术而设置的新专业[1-4]，农业设施设计与建造是该专业的一门必修课，教学目的是使学生通过课程的学习，具备农业设施建筑设计、结构设计和施工管理能力。我校设施农业科学与工程专业设置在园艺学院，农业设施设计与建造课程主要介绍种植设施的设计与建造，总计64学时，其中实践教学为24学时。在有限的教学学时下，任课教师通过加强实践教学，较好地达成教学目标。

1 农业设施设计与建造课程教学现状分析

农业设施设计与建造课程内容大多与温室等农业设施的设计与建造有关[5]，实践教学内容侧重于农业设施建筑设计与环境调控，与农业设施构造和建造相关的内容相对较少，而设施构造与建造是农业设施设计与建造实践中很重要的内容，因此，应加强这部分内

容的教学。在与该课程类似的设施园艺（设施农业）课程教学中，实践教学主要包括现场参观、设施类型与结构调查、设施覆盖材料认知、日光温室采光、保温设计、电热温床设计、大棚（温室）温湿度、光照日变化观测、工厂化穴盘育苗、水培育苗、芽菜苗工厂化生产等，体现了该专业多学科综合的特色，但对学生掌握温室等设施的设计与建造还有一定欠缺[6-10]。

根据我校设施农业科学与工程专业的教学计划，农业设施设计与建造的先修课程包括大学数学、大学物理、工程制图基础、测量学、工程力学等。在知识构成中，缺少材料、建筑构造的内容，如何通过农业设施设计与建造课程的学习，使学生掌握农业设施的类型、结构、性能及应用，设施场地的选择与布局，温室荷载计算与结构的设计，温室骨架和覆盖材料的种类和性能等专业知识，是课程教学的主要任务。

农业设施科学与工程专业的基础和专业基础课程与土木类、建筑类专业有较大的差距，而在设计农业设施时，不但要解决空间的划分和组合及外观造型等问题，而且还要考虑材料的选用与建造的可行性。因此，需要在课程教学过程中补充这些基础知识，使学生通过课程的学习，在掌握相关基础知识的基础上，掌握农业设施构造方面的知识，并且在设施设计中综合考虑结构选型、材料选用、施工方法、构配件制造工艺以及技术经济、艺术处理等问题，实现设施的功能。另外，从各院校的课程设置来看，该专业学生缺乏进行农业设施结构设计的相关基础知识，应在教学过程中加强。通过

两年的课程教学实践，发现依靠传统的理论教学和实验教学方法，很难实现预期效果。

2 综合性实验是实践教学改革的途径之一

实验教学是高等教育的重要组成部分，其教学目标一般包括以下几方面：（1）通过自身经历和体验加深对理论知识的理解；（2）学习基本的实验技术和操作技能；（3）培养综合运用知识与技能分析和解决具体问题的能力（包括创新能力）；（4）通过实验过程培养严谨求实、科学的工作作风和学风[11]。

传统的实验教学模式是以行为主义学习理论为指导，偏重于前两个方面，而忽视了后两个方面，强调基础知识和基本技能的学习，即验证性实验，其优点是理论课后紧跟实验，实验原理、方法明确，易于理解与操作，教师和学生都无需耗费过多精力；缺点是学生只需照葫芦画瓢，思维能力和创新能力方面的培养欠缺。素质教育观念指导下的教学模式是以建构主义和人本主义教学理论为基础，在强调知识和技能学习的基础上，还强调思维能力和创造能力的培养。因此，在实验课教学中，除安排传统的验证性实验内容外，还应增加综合性实验和设计性实验内容。综合性实验在各类课程教学中推行已久，并取得较好的教学效果。综合性实验以培养学生对综合知识的理解和应用为前提，实验内容涉及一门课程的综合知识或与之相关课程多方面知识的集成。综合性实验开始可以在相对有限的知识范围内进行综合，然后逐步扩大到相关知识领域和不同技术方法，直至接近真实的综合性问题。这种综合训练更接近实际需要

[12]，但具体对每门课程如何开展综合性实验，还需实践者逐渐探索与研究[13-16]。

3 课程教学中三层次实验的设计与实践

我校在农业设施设计与建造课程教学中，通过设置一系列综合性实验，实现课程的教学目的。他们将课程的实验教学分成3个层次，分别为初步认识、工程基础和综合实践训练。

3.1 初步认识层次实验设计

修读农业设施设计与建造课程均为大三的学生，已经过多门与农业设施有关课程的学习，但在教学过程中，发现学生即使经过多门课程的学习，仍没有注意农业设施的构造，甚至不知道温室中有天沟、卡槽等构件。因此，在课程教学过程中设计认识层面的实验环节，让学生建立起温室等农业设施工程的系统概念，以减少专业理论教学中不可避免的困难而造成的学习盲点，为课程的学习提供工程背景、训练基本技能，激发学生求知欲。初步认识层次的教学内容主要是组织学生到温室、大棚进行现场参观，让学生了解温室的构成，重点注意温室结构节点的形状、类型等，并将其中一个节点图的测绘作为该实验的设计内容，使学生对温室细部构造有初步的认识。

3.2 工程基础层次实验设计

由于该专业没有安排有关温室建造的生产实习环节，为使学生对温室建造的过程有所了解，在该环节中设计了两个综合性实验，要求学生了解实际的温室建造过程，在已学专业理论基础上，实地

考察相关的生产技术状况，熟悉生产操作过程，从中进一步了解专业理论学习的未来方向。综合性实验一通过对几种园艺设施类型的实地调查、测量和分析，掌握本地区主要园艺设施的结构特点、性能和在本地区的应用；综合性实验二通过对一个农业设施施工工地建设过程的考察，要求学生做类似于施工日志的作业，每天记录施工工地的建设情况，使学生对温室的建造过程有进一步的认识。

3.3 综合实践训练实验设计

主要包括综合性实验和设计实践。通过综合性实验和设计，注重培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。第三层次的实验与实践内容努力体现出技术的先进性，让学生及时了解技术的发展动向。该综合性实验让学生分组，每组建造一个1/2比例的模型温室，该温室的所有构件均与原型一样，由学生在训练场地上建设起来。通过该实验，可以加深学生对温室构件的认识，并对各种构件性能有进一步的了解，同时也能了解各种连接件的作用和优缺点。该实验还可以培养学生的团队合作精神。综合实践训练实验中还设置一个设计环节，要求学生做一次大作业，进行温室的设计，该设计能使学生了解种植设施的设计过程和注意事项。

4 结束语

在设施农业设计与建造课程教学过程中，针对专业学生的具体知识结构，通过设置多环节与大型综合实验，增强综合判断意识与能力，增强工程与技术素养，让学生体会自身知识、能力如何在科学研究和工程实践中得到应用与发挥，进行学以致用的过渡。不仅