乡村振兴背景下的智慧种植项目设计与实施

摘要 在乡村振兴背景下，对传感器与检测技术课程中智慧种植项目进行设计与实施。从教学整体设计、教学实施过程、学生学习效果、反思与改进4个方面进行探索与实践，以期有效激活教学课堂，提升学生的职业技能，培养学生的工程思维，助力乡村振兴。

关键词 智慧种植；教学整体设计；教学实施；学习效果；反思与改进

中图分类号 S-01   文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）24-0276-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.058

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Design and Implementation of Smart Planting Projects Under the Background of Rural Revitalization

QU Ai-ling， GONG Qian， WAN Chun-xu et al

（Beijing Vocational College of Agriculture，Beijing 102442）

Abstract Taking rural revitalization as the background，  this article designed and implemented the smart planting projects in the course of sensor and detection technology.The article explored and practiced from four aspects of overall teaching design，teaching implementation process， student’s learning effectiveness， reflection and improvement， so as to effectively activate the teaching classroom， enhance students’ vocational skills，cultivate students’ engineering thinking and help rural revitalization.

Key words Smart planting;Overall teaching design;Teaching implementation;Learning effectiveness;Reflection and improvement

“十四五”规划指出：走中国特色社会主义乡村振兴道路，全面实施乡村振兴战略，建设智慧农业^［1］。智慧种植项目根据种植环境监测系统集成与实施设计教学任务，以物联网智慧农业系统集成和应用、物联网系统设备安装与调试为岗位定位，通过传感器使传统种植环境智能化，培养学生真实的岗位技能，训练学生形成典型工程思维，为农业生产服务，助力乡村振兴。笔者在乡村振兴背景下，对传感器与检测技术课程的智慧种植项目进行设计与实施，从教学整体设计、教学实施过程、学生学习效果、反思与改进4个方面进行探索与实践，以期有效激活教学课堂，提升学生的职业技能，培养学生的工程思维，助力乡村振兴。

1 教学整体设计

1.1 岗课赛证，重构课程内容，科技助农，创设智慧应用

传感器与检测技术是物联网应用技术专业的一门专业核心课程。按照物联网智慧农业系统集成和物联网系统设备安装与调试等岗位技能需求，依据物联网应用技术专业人才培养方案和《传感器与检测技术课程标准》，参考全国职业院校“物联网技术应用”技能大赛等技能考核标准，融入1+X“物联网智慧农业系统集成和应用”职业技能等级标准（中级），构建模块化课程内容。

该课程共64学时，遵循物联网应用技术专业课程学习循序渐进的规律，低层为高层打基础，知识、能力阶跃式提高，知识和技能拓展递进，将课程内容分为4个教学模块^［2］。智慧种植项目16学时，该项目以科技助农强农为主线，以传感器在农业中的应用为主导，助力乡村振兴，贯彻科技兴农、农业强国战略，创设智慧种植应用。智慧种植项目课程内容如图1所示。

1.2 研判学情，确定教学目标，重育培优，预判重点难点

以物联网应用技术专业二年级物联2111班学生为研究对象，进行学情分析（图2），确定教学目标（图3）、重点和难点。

1.2.1 知识储备有保障。

通过前导课程及模块一、模块二和模块三的学习，学生已经学会农业物联网、传感器与检测技术的基本理论知识和处理器主要外设的用法，掌握了简单的硬件电路设计、软件程序编写和产品外观模型设计等技能；学生具备较高的专业素养，善于利用互联网获取信息，思维活跃。

1.2.2 技能目标需分层。

高职学生个体能力差异明显，对课堂教学容量有不同需求。为更好地满足学生的技能发展，将教学任务分层，实现技能目标分层。利用积分奖励方法和帮带政策，激励学生实现技能进阶。

1.2.3 工程思维待形成。

该班学生硬件电路原理综合设计能力欠缺、程序代码编写能力不足，工程能力和工程思维均需强化提升。该项目的教学目标是掌握种植环境常用传感器的基本原理，利用传感器设计最简单的种植环境监测系统，重点训练学生将多个单一种植环境监测系统进行系统集成与实施，培养学生的劳动精神、劳模精神和工匠精神，形成工程思维，能够将知识与技能迁移到其他传感器行业应用上，培养学生良好的职业道德和职业素养。

1.3 合作共研，凝练教学策略，任务分解，强化工程思维

根据每轮教学学情反馈、毕业生岗位技能需求回访，校企深度合作，院校课程共研，有序推进课改，深度剖析教学方法与教学效果，挖掘符合高职学生学情的教学途径，凝练教学策略（图4）。

1.3.1 两线两演两编程。

①线上线下融合。线上完成课前初探、课中实施活动发放、课后任务拓展及作业管理，保障线上教学效果。线下完成课中实施的所有任务。②虚实演练结合。虚拟设备演练，积累经验；实体设备实操，提升技能。

③图代双模编程。图形编程可快速实现系统功能效果，为代码编程提供流程和代码参考。通过双模编程建立了学生学习的自信心，提升了学生学习的成就感。

1.3.2 分层帮带共思政。

①任务技能分层。为满足不同学生学习需求和提高人才培养质量，任务案例按“基础任务 → 提升任务 → 拓展任务→实训任务”进行分层。功能逐级扩充，技能层层递进。

②帮带网络孵化。教学全过程采用小组学习帮带模式，人人“小先生”，实现共同成才。

③共探共享思政。课程内容与项目案例中巧妙融入思政内容，课程创设 “科技分享”环节，剖析“大智慧”，师生共探、共享思政。

1.3.3 思维技能齐提升。

智慧种植项目在实施过程中严格按照工程思维和产品开发流程组织教学活动，任务真实，还原岗位，过程分解细化，学生工程思维和专业技能得到了有效锻炼和提升。

1.4 考核全面，建立评价体系，多元多维，关注增值成长

教学评价贯穿整个教学过程，采用过程评价、结果评价、增值评价相结合的方式，对学生的专业知识、岗位技能、综合素养等进行全面评价。教学评价体系如图5所示。

课前，学习通平台记录学生测试结果；课中，根据学生对知识点、系统硬件搭建及调试、图形程序及代码程序编写、软硬件联调、系统功能最终成果、6S管理、任务工单记录等情况进行考核，采用教师评价、学生自/互评和企业专家评价等多种评价方式；课后，学习通平台提交提升和拓展任务成果，结合小组完成情况进行综合评价。

1.5 服务农业，助力乡村振兴，智慧种植，浸入隐性思政

农为邦本，本固邦宁。习近平总书记多次作出重要部署，始终坚持把解决好“三农”问题作为全党工作的重中之重^［3］。智慧种植项目以服务“三农”为主线，以真实任务案例为载体，培养学生的工程思维。教学全过程渗透科技兴农、劳动精神、劳模精神、工匠精神^［4］（如图6所示），厚植爱农情怀，练就兴农本领^［5］，助力学生成人、成才、成事。

1.6 虚实结合，提供多维资源，还原岗位，体验职业场景

教学资源包括虚拟仿真平台、硬件实体设备、学习通、职教云、阿里云平台、智慧教室、温室大棚、信息化资源、《传感器应用技术》“十三五”职业教育规划教材、实验手册、任务工单、思政案例库等，模拟岗位体验，保障教学目标的有效达成。

2 教学实施过程

根据种植环境监测实际需求创设教学情境，内容涵盖物联网系统集成设计、调试和安装全部技术要点。采用任务驱动、理实一体化教学，课前，教师推送学习资料、发布任务；课中，教师通过案例等形式导入任务，任务技能分层，组织学生完成基础任务^［6］；教师采用典型项目案例、演示等方法，将传感器的新技术、新材料引入教学中，帮助学生掌握科技前沿，结合学习成果进行评价总结；课后，学生完成提升和拓展任务。教学实施过程如图7所示。

2.1 课前初探

课前，教师通过职教云、学习通平台推送学习资源、发布任务，学生完成课前预习与测试。教师根据学生预习与测试情况，及时调整教学策略。

2.2 课中实施

2.2.1 科技分享，挖掘课程应用。学生通过科技分享，总结隐性“大智慧”。

学生根据四川泸定地震救灾经验，分享“传感器在地震预测与搜救中的应用”，总结在地震预测与搜救中使用的传感器、地震预测产品和搜救仪的工作原理及功能特点，向抗震救灾的英雄致敬，用科技保护人民生命和财产安全。

2.2.2 预习诊断，深入了解学情。

教师根据课前预习问题和测试结果，分析学生预习中存在的问题。动态调整了教学策略，保证任务实施进度和教学质量，及时解决教学内容中学生困惑的知识点和技能点。

在任务1中，学生对温湿度传感器工作时序存在疑惑，教师动态调整教学策略，在任务实施环节借助动画模拟时序、指导学生编写软件代码单独模拟传感器工作时序，并借助示波器观察时序波形，帮助学生直观理解传感器工作时序实质，促进深度学习，做到能力迁移。

2.2.3 任务引入，导出教学内容。引入典型生产案例，进行案例分析。

在任务5.1中，通过菊花宴引出食用菊花是乡村振兴的一大产业。作为新兴美味佳肴，若食用菊花在十一黄金周提前上市，既可以满足广大食客的味蕾，又可以增加种植户的收入。“花”样乡村振兴、点菊成金^［7］的“菊花教授”经过多年潜心研究，通过种植试验总结发现，在传统温室里种植食用菊花，通过严格的控温、控湿、遮阳等措施可以将菊花花期提前到9月中旬，同时菊花的色泽会更加艳丽、花朵会更大。根据“菊花教授”提供的菊花最佳生长环境参数，解放劳动力，提高种植户从事农业生产的幸福感。

2.2.4 任务分析，设计解决方案。任务分析，引导学生设计解决方案。

在任务5.1中，引导学生通过分析环境参数对食用菊花生长的影响，根据“菊花教授”给出的菊花提前花期的最佳生长环境参数，学生分组利用智慧农业2D虚拟仿真软件进行种植环境监测系统设计，通过对传感器选型、性价比及用户需求等进行分析，确定最佳系统集成解决方案，实现环境温湿度、光照度、CO2浓度和土壤温湿度的实时监测、数据云端存储、远程实时监测等基础功能。学生可以增加执行机构，完成提升或拓展任务。激励学生运用知识和技能帮助农民增产增收，助力乡村振兴。