农业机械及其自动化范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的13篇农业机械及其自动化范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

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步入大二，也就意味着要开始学习专业课。很多同学和我一样，刚开始接触专业课的时候可能会感到迷茫，但是学院会组织我们参加学长、学姐经验交流会，他们作为过来人给我们分享了很多有用的学习经验，告诉我们如何学好专业课。

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创新能力是本科生专业素质的综合体现，是人才培养质量的重要标志。本科生创新实践平台为本科生创新能力培养提供了条件和保障，是提高学生创新能力的载体。为了培养本科生的创新实践、创新意识和创新人格等创新能力，需在全面保障教育教学质量的基础上，建立专业创新实践平台，构建专业创新实践体系，打造创新成才环境，为本科生提高创新能力和竞争力提供强有力的支撑。

农业机械化及其自动化创新实践平台的建设，是在我校工学院农机系农业机械化及其自动化国家特色专业建设的背景下，整合农机系现有的实验、实践条件，并充分利用社会力量，通过内外双向结合建立的创新实践平台体系。它将通过理论层面对农业机械化及其自动化国家特色专业创新教育体系的内涵作出较为科学、准确的界定；实践层面通过双向运行式创新实践平台的建设与实施，全面提升农业机械化及其自动化专业及相近专业本科生的实践创新能力，力争对我校教学起到一定的推动和提升作用。

1 国内农机化专业教学存在的问题

近几年来，农业机械化及其自动化专业随着国家对农业机械行业的重视和农机购置补贴政策的执行，已成为社会需求较旺盛的专业。但是，随着农业机械装备制造技术的快速发展，现有的专业课程体系、教学内容、实践方式和手段已经无法适应新技术发展对农业机械化专业人才的要求。解决好现实教学中存在的各种矛盾以及创新性地进行教学实践改革，是农业机械化及其自动化专业人才在就业市场中保持竞争力的关键。

我们通过对各农业院校农业机械化及其自动化专业教学、实践环节调查发现，该专业教学中普遍存在以下问题[1-3]：

（1）理论课内容过于陈旧，缺乏现代农机装备制造技术的相关内容。同时由于大幅压缩课时，各校实践内容进一步减少。授课内容与生产实践的脱节，最终导致学生产生学而无用的感觉。

（2）专业课程体系缺乏系统性与有机联系，课程内容常有重复，导致部分重要内容没有教学课时。由于缺乏针对培养目标的统筹安排，各门课程往往只是根据自身的特点制定教学大纲，因而淡化了最终的人才培养目标。

（3）教学形式与方法过于陈旧与刻板，教学内容与最新技术缺乏有效的衔接。由于教师尤其是青年教师的知识体系无法得到及时优化与更新，导致教师的讲解过于单薄，学生感觉缺乏新颖性与深度，而实践环节又与具体生产过程相去甚远，严重影响了教学质量。

（4）实践环节的内容基本以验证性、认识性内容为主，缺乏培养学生综合能力与创新能力的内容。未来农业机械化及其自动化必然会朝着机电一体化方向发展，而目前实践环节在这方面差距较大。

2 专业创新实践平台的建设

农业机械化及其自动化特色专业创新实践平台体系如图1所示。

2.1 构建以综合性、设计性、应用性为主的创新实践平台

2.1.1 实践平台资源的整合

按照资源整合与共享、优势与特色相结合的思路，坚持平台建设与特色学科建设、科研平台与实验室建设、人才队伍建设相结合，突出学科交叉与融合的原则，将现有的学科平台、科研平台、实验室平台进行科学整合、优化组合，从而搭建起农业机械化及其自动化本科教育公共创新实践平台，实现内部实验室和大型仪器设备开放共享，改善本科生实验教学与科研创新条件，丰富本科生创新能力培养的载体。

2.1.2 平台实践条件的建设

创新实践平台主要依托农业机械化及其自动化专业实验室，设备条件相对落后，要充分发挥创新实践平台的作用，必须对平台的条件进行改善。平台在完成本科实验、实践环节的基础上，主要起到培育学生课外创新实践能力的作用。因此，需多渠道进行平台实践条件的建设。首先，利用农业机械化及其自动化国家特色专业建设项目经费购买必要的大型设备。其次，通过专业教师的科研项目，共享部分设备。最后，创新实践平台的实施过程是丰富和补充实践条件的最好途径，平台进行的各项项目，其研究成果均可补充相关实验室的实验设备，这对本科教育实践环节的作用更加具有现实性和可操作性。

2.1.3 实践平台教学内容的改革

创新实践平台建设突出综合与创新的特色。针对“卓越工程师”的培养目标，该平台建设充分重视工程教育的实践性，同时体现学科的高度综合、相互渗透以及交叉融合。在实践教学平台为教学服务的过程中，根据不同的教学内容采用不同的教学形式与教学方法。按照学科特点，平台将实践项目分成不同的类型：科研项目型、实训任务型、探索问题型、工程训练型、生产体验型、典型案例型和综合型等[4，5]。在内容上，重点构建以设计性、应用性、综合性为主的实践教学体系。通过平台的正常运行，我们在项目执行中制作了20个实验平台及10余套专业实验室专有机具。

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我国是一个农业大国，农业的发展对我国的经济发展具有极为重要的意义，但是并不是说我国就是一个农业强国，相对于西方发达国家的农业发展水平，我国的农业发展还是存在着些许的差距。目前，我国的农业发展主要致力于提升农业生产的高效性和安全性，这也是实现我国农业现代化建设的重要环节之一。在我国的农业发展中存在着一些影响因素，其主要是种子、土壤、农药、化肥以及灌溉等，而推进我国农业的机械化和自动化是科学控制和协调这些因素的重要途径。

1 农业机械化自动化的现状

1.1 农业机械化自动化及其分类

我们所说的农业机械化自动化就是在农业生产的过程中综合利用机械设备、以及装置来完成相应的工作，改变了传统农业生产中对人类手工和感官组织过于依赖的弊端，以一种完全机器生产或者是一种半手工的方式来实现机械设备的自动化运转。其中，控制装置在农业机械化自动化进程中发挥着关键的功能。目前，在现代科学技术的发展支持下，通过微处理机技术和传感器技术实现了控制装置操作模式的变革，改变了过去单一的处理模式，实现了多元化的输出模式，这是我国农业发展的有一大变革。

目前，我国的农业机械化自动化基本上可以分为农业机械化和装置部分自动化、农业机械和装置无人自动化、农业机器人这三个主要种类，这三个种类都有着各自的优势和不足。其中农业机械化和装置部分自动化主要是进一步强化目前使用机器的操作性能和应用技术，能够对农业生产的效率进行很大程度的提升，农业生产的精准度也会提高，除此之外，在运用这项操作技术的时候，工作人员的工作强度会大大降低，生产成本也会有所下降；农业机械和装置无人自动化，这种操作主要是应用在那些人工操作性不强的工作，适合那些难度系数较低、存在一定的风险、单一的不断重复的操作工作；农业机器人，该技术主要通过计算机软件的操作，它被广泛应用在那些不需要人工亲自操作，并且能够感知农业生物生长环境变化和不同种类农作物中。

1.2 农业机械化自动化的现状

文章所要研究的农业机械化自动化的发展现状主要是基于上述三种类型的农业机械化自动化设备。农业机械和装置部分自动化所应用最主要的目的就是为了提升农业作业的性能，机械油压式的三点连接位调节装置及力调节系统被广泛应用在农业生产中的拖拉机这项机械设备，其中比较新鲜的一个装备是采用的电磁控制阀，这是对连接装置的进一步完善，不管是在提升作业的精细水平上，还是对拖拉机深耕水平的控制等方面都取得了一些重要的成绩。其中对深耕水平的控制主要体现在，它可以有效将耕作的深浅控制在一定的范围内，而且还能实现左边和右边的轮子不均匀下降。

农业机械化和农业装置无人自动化应用的种类有很多，文章主要以固定式机械作业为例子说明，固定式机械作业比较明显的一个例子就是自动温室和全自动式谷物干燥机。其中全自动式谷物干燥机通过对风的温度和风的速度实现控制和操作，在谷物的含水量达到一定水平的时候能够自动停止操作，以及自动化系统中涵盖、速度循环、点火燃烧、烧器内部空气含量、送风大小等均能进行自动化的操作。

农业机器人可以在不同程序软件控制下，来适应各种工作，是一种新型的无人操作的机械。我国农业机器人的广泛应用，改变了传统的农业劳动方式，降低了农民的劳动力。农业机器人在一定程度上代表着一个国家的农业现代化水平，目前一些西方国家已经进入了利用农业机器人来开发研究推动科研成果的应用，正处于农业机械化自动化高速发展的进程中，发明研制出了不同种类的农业机器人，比如施肥机器人、大田除草机器人、菜田除草机器人、采蘑菇机器人等。比如采蘑菇机器人，它是装置了摄像机和视觉图像分析系统，用来鉴别所采蘑菇的数量和等级，从而进行相应的操作。采蘑菇机器人根据红外线测距仪来测定蘑菇的高度之后，真空吸柄会自动伸向采摘的部位，采蘑菇机器人能够实现每分钟采摘40个蘑菇，是人工采摘的两倍。

2 农业机械化自动化的推进模式

根据上述所分析的我国农业机械化自动化发展的现状，以及三种分类分别发展的情况和需求来看，我国农业机械化自动化的推进还是需要综合各个方面，采取多种模式的推进方式来进行。

2.1 选定合理的自动化模式

根据我国农业技术的发展水平来看，我国的农业发展有必要明确其发展的具体要求，比如可以以提升农业作业的精细程度、生产效率、降低成本、减少风险等方面来继续完善农业机械化自动化的要求和标准，再针对不同的模式采取个性化和全面化的评定系统，依据农业发展的阶段选择适合的机械化自动化模式，以阶段化的方式逐步推动。

2.2 加快对控制系统和传感器的开发

总的来说，我国的传感器还是存在着一些不足，特别是在农产品加工处理、产品运输等环节中，还有些匮乏。为了进一步推动农业机械化自动化的进程，加快控制系统和传感器的开发是十分重要的。有关专家们应该将研发的重点放在对自然生长环境中就农作物的性状活动进行检测评定的传感器及对所获取的信息数据进行处理的装置或系统，实现数据及控制参数之间关系的控制处理等方面。

2.3 提升农业自动化设备的耐用性

由于农业生产特殊的工作环境，自动化设备很容易出现问题，所以经常会出现对机械设备进行养护和修理的情况。在提升农业机械化自动化水平的同时，机械自动化设备的结构和组成变得更为复杂，机械设备的成本在升高，其养护和维修的工作难度也大大增加了，所以对农业机械化自动化设备的耐用程度进行提升是十分必要的，特别是自动化装备，自动化装备主要构成是高端的电子设备和半导体集成线路，这些构成的成本比较高，养护和维修更为复杂，所以自动化设备的耐用性能显得尤为重要。

综上所述，评价一个国家的农业是否实现了现代化的一个重要标志就是农业机械化以及自动化，所以，我国农业发展的重点必须放在推动农业机械化和自动化上面来，这也是实现我国农业高效、安全的生产，以及可持续发展必不可少的途径之一。

参考文献

[1]臧英，罗锡文.南方农业机械化新技术与新机具[A].纪念中国农业工程学会成立三十周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE2009）[A].山西太谷，2009.

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前言

机械设计制造自动化本身包括着计算机技术、网络技术、信息技术、电子技术、传感技术、自动控制技术等多种技术形式，而这些技术形式在机械设计制造环节实现的有效控制，也较好的提高了相关环节的效率与质量，而为了保证机械设计制造自动化能够发挥更好的作用，正是文章就机械设计制造及其自动化的发展方向进行研究的目的所在。

1 机械设计制造及其自动化的优势

为了能够对机械设计制造及其自动化的发展方向进行较好的研究，我们首先需要明晰机械设计制造及其自动化所具备的优势，这里作者结合自身实际工作经验与相关资料文献，将机械设计制造及其自动化的优势概括为应用安全、生产效率高与工作质量高等几个方面。具体来说，在应用安全这样优势中，这是由于机械设计制造及其自动化相较于人工操作具备着更高的安全系数，而对于大型机械设备的生产环节来说，安全与利益是压倒一切的重中之重，所以企业在保证自身利益的前提下，就必须用尽一切手段保证生产的安全，这也使得机械设计制造及其自动化在我国当下制造企业中广泛应用，而这一应用也有效避免了人工操作失误所引发的重大安全事故；而在生产效率高与工作质量高这一优势中，这主要是由于机械设计制造及其自动化能够根据指令自动进行分析，并根据分析进行不同设备的操作，这就使得生产效率大大优于人工，此外只要是合格的机械设计制造及自动化设备，就能够短时间内既保证产品的质量也保证产品完成量，所以我们说机械设计制造及其自动化具备着高效率、高质量的产品生产优势[1]。

2 机械设计制造及其自动化的实际应用

2.1 农业机械领域

在机械设计制造及其自动化的实际应用中，农业机械领域是其应用的重要方向之一，这一应用对农业机械精度与我国农业生产都能够带来不俗的促进效用。相较于发达国家，我国农业机械设计制造及自动化的起步较晚，技术水平也存在着一定差距，而据作者调查得知我国农业机械设计制造及自动化发展主要集中在农业节水与节肥方面。为了能够较好的实现这一目标，机械设计制造及其自动化在农业机械领域中的应用就需要结合国外先进技术与我国农业实际，在技术上将农业机械自动化设备进行完善，此外我国还必须以科技为依托大力发展农业机械设备，通过对农业机械设计制造及自动化的优化，保证这一应用的较好进行，农业机器人的研发就是这一优化的具体表现之一[2]。

2.2 工业领域

相较于农业领域，机械设计制造及自动化在工业领域的应用更为广泛，为了更好的对这一应用进行分析，作者以Pro/E数控加工的过程为例。所谓Pro/E数控加工，指的是以操作员、机器和图形互相融合的方式，完成几何图形数字化、形成器件加工轨迹与操作仿真到数控程序的整体过程。一般来说想要实现Pro/E数控加工，我们就需要在Pro/E数据库中存放各项环境参数，并严格按照加工工艺步骤来设计加工轨迹。在具体的Pro/E数控加工的过程中，存放于Pro/E数据库中的参数主要为数控零件技术要求、几何图形、尺寸和器件在工艺上的要求等内容，而这些内容则会驱使数控机床完成工作，这样就能够在保证质量的同时提高生产效率，这正是机械设计制造及自动化在工业领域的典型应用[3]。

2.3 虚拟领域

除了上述两个领域外，机械设计制造及自动化在虚拟领域也能够得到较好的应用，例如将CAD技术与CAPP等计算机技术相互结合，就能够实现自动绘图，弥补以往手工绘图存在的效率不足问题，这种应用模式多见于建筑领域的设计环节。值得注意的是，CAD技术与CAPP等计算机技术的结合，还能够在制图出现错误时进行修改，这就使得这一机械设计制造及自动化的应用能够较好的缩短生产工期、提高产品质量。

3 机械设计制造及其自动化的发展方向

3.1 与大数据产业结合

在机械设计制造及自动化的发展中，与大数据产业结合是这一发展的重要方向之一，这种发展的优势主要体现在能够通过大数据收集并处理的数据有效推动自动化产业发展方面。在机械设计制造及自动化中，其本身涉及了智能传感器、智能仪表、工业网络等多种技术形式，这就使得以往其在运用中往往需要较多的数据处理环节支持，而这一现象在与大数据产业结合后将发生改变，真正实现机械设计制造及自动化效率的提高。除了上文中我们提到的几方面领域外，机械设计制造及自动化在与大数据产业结合的过程中，在交通产业的设备自动化中也能够得到较好的应用，这一应用能够对交通中的大量数据信息进行分析，并与气象监测部门相连接，这样就能够实现用户出行所需交通等信息的实时传递，这对于我国民众生活质量的提高有着较好的促进效用，也能够看出与大数据产业融合后机械设计制造及自动化功能性的提高[4]。

3.2 基于“互联网+”的机械设计制造及其自动化

在我国计算机信息技术与互联网技术快速发展的今天，“互联网+”的影响力不断提高，而将“互联网+”与机械设计制造及自动化相结合，也是这一自动化的重要发展方向。在这种基于“互联网+”的机械设计制造及自动化中，其对于以往传统数据信息保护中存在的问题能够起到较好的改善作用。在传统的机械设计制造及自动化工作中，信息安全较为容易出现危机造成的信息管理问题较为常见，而引入“互联网+”技术，就能够较好的实现数据信息的安全测评，自动制定应急处理方案，这就实现了机械设计制造及自动化的自动防护，大大提高了这一自动化的稳定性与安全性[5]。

3.3 在环保领域的应用

除了上述两个方面的发展方向外，机械设计制造及自动化在环保领域的应用也是其较为重要的发展方向之一，这一发展方向与我国政府提倡的“资源节约型、环境友好型”社会的创建较为贴合。为了实现机械设计制造及自动化在环保领域的较好发展应用，我们必须首先将环保理念引入机械设计制造及自动化中，这样就能够逐步通过自动化境地废水、废气等污染物的排放量，最大程度上降低机械设计制造及自动化带来的环境污染。

4 结束语

作为提升我国工业生产能力与生产效率最有效途径之一，机械设计制造及自动化的发展必须引起我们重视，这样才能够较好的保证我国的长期可持续发展，并为我国环保事业带来一定帮助。

参考文献

[1]农应斌.机械设计制造及其自动化发展方向的研究[J].科技传播，2013，02：65+51.

[2]李彤.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].中国科技投资，2013，11：106.

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中图分类号：TH16；TP29-A5；TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0314-01

1 导言

机械设计制造及其自动化是美国机械工程师在1984年所提出的一个机电一体化化名词，就是将计算机技术与机械设计制造相结合机械设计制造及其自动化到今天为止一直是一门新兴学科，其中的内容还需要通过实践不断添加，让机械工业逐渐进入到机械自动化方向中。本文将以机械设计制造及其自动化学科与传统的机械设计制造学科区别作为研究对象，探索机械设计制造及其自动化学科所具有的优势，进而分析出我国机械设计制造及其自动化学科为了发展方向，从而提出了下文之中的一些内容，希望能够给与同行业进行工作的人员提供出一定价值的参考。

2 机械设计制造及其自动化概述

机械设计制造及其自动化取缔传统的机械制造是历史发展的必然趋势，这是由机械制造的安全性和有效性等方面决定的。传统的机械制造业属于完全的人工机械操作作业。一般来说，在一个工厂中，需要几百甚至几千名机械生产员工进行同时操作，才能够实现大批量的产品生产，且在生产过程中，员工需要每时每刻的紧盯机械运转，防止出现任何的差错。这样的机械制造方式是对大量人力资源的浪费，而且技术含量较低，已经无法适应现代化生产技术的发展。同时，传统的机械生产设备皆是大型生产设备，对员工的杀伤力大，且机械操作较为复杂，经常容易引发各种机械安全事故，对员工的生命安全造成严重的影响，使得员工进行机械操作的意愿降低。这也使得传统的机械制造业在发展过程中受到一定的阻碍。随着时代的发展，如何保障员工的操作安全，降低人力资源的浪费，提高机械制造业的生产效率成为关键。机械设计制造及其自动化指的是将机械生产与信息化科学技术相结合，工作人员能够通过对电脑程序的控制实现机械操作，减少机械操作失当的几率，提高员工的安全性，同时能够有效减少人员的浪费，提高生产的效率。

3 机械设计制造及其自动化的特点

目前的机械制造自动化传品与传统的机械设计制造产品相比，具有一定的优势，其一，更安全，传统的机械产品出现问题的时候，很可能需要停机维修，而且优势机械会因为故障自动停机，这样很容易造成安全事故，安全性不高，而机械自动化产品的安全性大大提高了，当机械产品出现问题的时候，机械本身会自动的分析和处理问题，并且还能够采取行之有效的措施避免生产安全事故的发生，从而降低生产安全事故的发生率，自动分析和自动处理故障的功能还有利于提高生产效率。其二，更节能。机械设计制造的自动化发展使生产出来的机械产品体积更小，能够节省一定的资源，而且机械产品所采用的驱动机构具有低耗能的优点，这样从整体上看有利于降低生产耗能，实现环保的目的，因此，机械自动化更为环保。其三，扩大了应用范围。机械设计制造的自动化是一种结合了各种技术的新技术，具有很强的功能性，它不仅能在机械制造业中使用，而且还能够在其他的领域中使用，机械设计自动化能够满足更多行业的发展需求。其四，微型化。自动化的发展，使得机械设计制造产品体积更小，耗能更少，因此其具有微型化的特点。

4 发展机械设计制造及其自动化的优势

大力发展机械设计制造及其自动化对企业的发展有很大的帮助。首先，能够提高工作效率，传统的机械制造主要是一人工为主，这种生产模式费时费力，往往生产出的产品无法达到标准，而机械自动化技术很好的解决了这些问题，它将机械设计制造与计算机技术融入到一起，实现了从设计到制造的统一化，利用自动化机械取替人工制造，简化了人工操作环节，使得产品在出厂时间上缩短，在质量上也有很大的提高，优化了传统机械制造行业的生产模式，对企业在成本的缩减上起到了巨大作用；其次，优化制造环节、降低工作强度，在实际的生产过程中，传统的机械生产，往往需要多道工序才能实现产品的出厂，而且在这个过程中，由于是人工操作，所以经常会出现一些误差，但是机械设计制造及其自动化作为一个完整的系统体系，可以通过人员对计算机既定程序下达命令，减少人工操作环节，优化制造过程，解决了困扰企业已久的生产问题；然后是提升了机械制造的安全性，机械生产制造是一个复杂繁琐的过程，在这个过程中，很多时候都需要人工加入，特别是一些高危的操作，对工人的人身安全产生了严重的威胁，而且一旦出现问题，也会对产品的出厂时间造成影响，而机械设计制造及其自动化，能够解决生产过程中的机械替代工人操作，使得企业制造的安全系数大幅度提高；最后是降低能源、资源耗损，机械制造大多都是大型的机械设备，这对于能源的需求是非常大的，而机械设计制造自动化通过自身的技术特点，能够很好的减少能源消耗，同时，能够压缩产品体积，节约资源，对企业成本控制具有重要意义。

5 机械设计制造及其自动化在各个领域的应用

5.1 在工业领域的应用

机械制造自动化在我国的很多领域都有所涉及，其中应用最广泛的就是工业方面，尤其是数控技术方面，数控技术的核心是数控编程，主要是编程人员通过计算机对图片进行操作，完成几何图形数字化、形成器件加工轨迹与操作仿真到数控程序的整体过程。为确定数控在加工过程中的方法、加工路线及工艺参数的设置，需要对具体数据进行分析，通过数控机床设定的计算机代码和程序格式，显示出工件的数控加工过程。

5.2 在农业领域的应用

我国机械设计制造自动化在农业方面的应用明显要晚于其他发达国家，所以导致了在技术水平方面及设备的精准度上与其存在差距，而大力的推行农业向机械化方向发展，不仅利于我国农业实现现代化生产，也为农民创收提供保障。纵观我国农业机械化发展现状，笔者认为，提高其精准度是很有必要的，主要包括：农业播种、施肥、灌溉等。因此，从事农业的相关技术人员，要努力学习国外的现金技术，以科技为依托，对现下的我国农业机械状况进行深度分析，优化农业机械自动化建设，推动农业机械化发展的再进步，用科学的力量提高生产力。

6 结论

在机械设计制造及其自动化的发展方向当中，应当遵循满足对机器的功能要求，与运用先进技术持续创新的设计原则。自动化的机械设计与制造其具备了多功能、高质量、低能耗等显著的优秀特征，因此在机械的O计与制造环节当中，均应当将自动化作为核心关键。相关的机械设计与制造人员应当明白，在机械的设计与制造只有沿着自动化的发展方向，才能够适应市场的需要，顺应时代趋势。因此其不仅需要充当好机械设计制造新技术的传播者，同时还应当努力成为新技术的创造者，从而为实现机械设计与制造的突破发展，做出更大的贡献。

参考文献

[1] 刘电霆，周德俭，代宣军.地方院校机械设计制造及其自动化本科专业多样化人才培养模式探析[J].高教论坛，2010，10：9-12.

[2] 刘天军.应用型本科机械设计制造及其自动化专业毕业设计选题研究[J].常州工学院学报，2007，04：71-74.

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引言

农业机械化和农机装备是转变农业发展方式、提高农村生产力的重要基础，是实施乡村振兴战略的重要支撑[1]。加快农业机械化和农机装备产业转型升级，建设智慧农业离不开高素质农业装备技术人才，离不开高水平的农业机械化及其自动化专业人才培养体系，离不开高水平的农业工程技术人才综合能力提高的训练系统[2]。在此背景下，课程教学团队依托国家级农业工程综合训练中心和省级农业工程虚拟仿真实验教学中心，聚集优势学科科研平台，按照构建功能集约、资源共享、开放充分、运作高效的实验教学平台有关工作要求，展开了基于VR技术的农业机械学虚拟仿真实验教学平台的建设与开发，围绕黄淮海地区主要农作物全程机械化生产过程中“耕、种、管、收”环节，完成不同模块的网络化的农业装备虚拟仿真实验与部分农业装备虚拟仿真训练（实践）。为加快发展“新工科”，深化科教结合与校企合作，提高人才培养能力打下基础。

1农业机械学虚拟仿真实验教学设计目的

为了农业机械化及其自动化本科专业学生综合能力，特别是创新能力、动手能力的提高，逐渐加大专业课程的实验环节或专业实践环节的课时是目前行之有效的方法。农业机械化及自动化专业学生专业实验或实践环节的系统性与完整性对学生综合实践能力的提高十分必要。从农业装备的认识、典型农业装备的性能分析、设计、制造，乃至控制、智能化设计、维护等等都需要学生能够亲自参与其中。但由于经费、场地等原因，购买大量的新设备很难操作，而虚拟农业装备实验且可以很好解决农业装备实验的系统性、完备性问题，无需太多费用、场地、操作人员等，即可获得有关实验的虚拟现代化农业装备。大型农场的认知、大型喷灌机械、大型复合作业机械等等大型农场、农业装备，对学校而言根本无法购置与运行。传统的简单模型的替代方法无法真实再现大型农业装备其功能、结构及大型农场的情景。采用农业装备虚拟实训系统可以很好的解决此类问题。可以不出校门实现大型农场、大型农业装备的运行、认知的实验与实践工作。如今，农业装备的科学研究已从二维化向三维化发展、从图纸化向无纸化作业发展、从经典设计向现代设计的发展。虚拟仿真技术作为现代的设计方法，也得到了广泛应用，发挥了巨大的作用。农业装备虚拟仿真实验项目一方面可以用于农业机械化及其自动化专业的实验及实践教学，一方面也可用于智能农业装备新产品的研发。

2农业机械学虚拟仿真实验教学设计方案

农业机械学是农业机械化及其自动化专业的核心课程之一，是一门理论性和实践性较强的课程。《农业机械学》课程虚拟教学资源设置坚持“虚实结合、相互补充、能实不虚”的建设原则，充分发挥专业特色优势，加强学科交叉，凸显虚拟教学的特色，实现虚拟教学的创新。结合农业机械化生产实际和教学特点，在原有植保无人机虚拟仿真实验教学平台基础上，提出“智慧农场农业机械化生产装备虚拟仿真实训系统”建设项目方案，项目设有四个虚拟仿真实验教学模块，基本涵盖了农业机械化及其自动化专业的专业实验教学课程及部分实践教学环节，主要包括智慧农场虚拟认知模块、“耕-种-管-收”农业装备虚拟拆装模块、农业装备动态仿真模块、农业装备虚拟测绘模块。每个实验模块均包括专业知识、综合技能和研究创新三种层次的多个实验，并充分与理论课程、真实实验、工程实践和科学研究紧密结合。

2.1模块1：智慧农场虚拟认知

智慧农场虚拟认知主要是利用虚拟现实技术的真实再现让学生对现代化专业化的农场进行沉浸式的认知学习。可以使学生在虚拟环境中了解不同农作物的耕作、种植、田间管理、收获、后处理的生产过程；可以了解整个农作物生产过程的不同阶段使用的不同农业机械的功能动态模拟；可以了解典型农业装备的虚拟驾驶与操作功能。

2.2模块2：“耕-种-管-收”农业生产装备拆装

“耕-种-管-收”农业生产装备拆装主要是让学生掌握一些黄淮海地区主要农作物“耕-种-管-收”环节重点农机设备的正确的拆装步骤、必要的拆装工具，并实现实验过程的自动打分、测评。实现犁、耙、旋耕机、播种机、插秧机（移栽机）、大型喷雾机械、大型联合收割机、大型拖拉机等关键功能零部件的拆装。

2.3模块3：农业装备虚拟动态仿真与操作训练

农业装备虚拟动态仿真与操作训练主要是帮助学生了解农用机械设备的外形、结构，并对关键部件进行文字说明，对于大型设备，展示其运作原理。学生通过虚拟操作实现不同农业机械，如犁、粑、收割机、旋耕机、播种机、喷雾机等主要部件的功能的动态仿真，使学生真是体会到农业装备正常工作的内部动态功能，了解农业装备主要部件的工作原理。对于主要农作物，开展轮式拖拉机、轮式/履带式收割机虚拟驾驶和收获作业训练，让学生掌握道路交通安全、农机安全法律法规和机械常识、操作规程等相关知识；利用三维影像技术构建出田间作业场景，实现拖拉机/收割机模拟实景作业，通过多个作业场景练习，掌握拖拉机/收割机驾驶及操作技术。

2.4模块4：农业装备关键零部件的虚拟测绘实验

农业装备关键零部件的虚拟测绘实验是让学生能通过三维结构的查看和尺寸测量，能够充分理解农机设备重要部件的几何结构，帮助学生提高手绘能力，以及未来对先进设备重要部件的设计和改进能力。比如铧式犁的犁曲面曲线测绘、播种机的排种器、收割机割台、打捆机打结器等关键零件的测绘。

3智慧农场农业机械化生产装备虚拟仿真实训系统设计

3.1系统主要内容与界面

3.1.1登陆界面。进入系统，学生或教师或维护人员首先需使用学号和密码进行登陆，在登陆的同时，系统后台会自动验证账号所具有的权限，并自动加载权限对应的功能模块；此外，登陆过程中，系统自动检测版本号及相应的资源信息，并自动进行对应的更

3.1.2个人中心。个人中心主要是学生用于管理个人信息，查询个人学习记录和考核记录；其中，学生信息主要包括管理学生个人信息，包含姓名，性别，出生年月，班级，学号等；学习记录主要查询学习模式下的操作记录，包括操作时间，实训用时，操作步骤的正误情况等；考核记录可查询虚拟考核的记录，包括考核时间，考核用时，考核点的正误情况，考核成绩等。

3.1.3课程选择。学生进入虚拟实训系统首先需进入课程中心进行训练模块选择，当前，我们为系统设计了四个课程应用方向模块，分别是智慧农场三维数字化认知模块、“耕-种-管-收”农业生产装备拆装模块、农业装备动态仿真与操作训练模块、关键零部件虚拟测绘模块。

3.2系统基本模块中的软件与应用

3.2.1模块1：智慧农场三维数字化认知。进入模块1，系统会自动加载农场模型及其中的设备，由于场景较大，所以采用的是分布式动态加载的技术；当虚拟场景较大时，场景的优化就显得尤为重要了，一方面是从模型的制作开始，就需要进行面片数和贴图材质的优化；另一方面，是在程序设计时，要考虑到采用图形优化技术对场景的加载和显示进行优化，这其中主要用到几种深度检测技术、遮挡剔除技术、LOD技术等；在漫游功能模块，漫游分为手动和自动两种，学生可以选择让相机自动行走漫游展示农场布局，也可利用鼠标/键盘进行自由查看；整个场景除了农场的布局外，还会有一些工作中的设备，帮助学生更好的理解数字化农场。

3.2.2模块2：“耕-种-管-收”农业生产装备拆装。进入模块2，系统将虚拟拆装分为学习模式和考核模式，学生在教师的学时要求下，需先就进入学习模式进行交互操作的练习，当满足了要求后，进入考核模式验证学习成果。在学习模式下，拆装的流程需遵循设备既定的拆装顺序，不允许任意拆卸/装配，系统界面会显示操作步骤提示和上一步操作的正误情况；在拆装的过程中，系统界面会显示操作步骤列表，学生可按照该列表进行流程操作，每完成一步，系统会判断正误情况，并显示在列表中；在学习模式下，系统也会对下一步操作的对象进行提示；同时，学生也可查阅实验的操作步骤，或者开启自动拆装进行学习；辅助功能在学习模式下，系统默认为开启状态，也可由学生根据自身情况进行关闭/开启；在操作过程中可能会有操作错误的情况发生，系统提供返回上一步的功能，但是在学习模式下，只记录第一次操作的正误情况，不更新返回操作的正误情况，让学生可以明确回顾自己在学习过程中不熟练或者有错误的地方，并对此进行反复操作练习，加深印象；碰撞操作主要作用于两个方面，一是工具与零部件的拆装操作，学生在使用工具进行拆卸操作时，在三维空间中需与零部件产生包围盒碰撞才能触发零部件空间位置的改变；二是拆装过程中零部件之间的碰撞检测功能将使零部件之间产生真实的物理碰撞，从而避免穿插的发生，同时也有空间定位的作用。在三维空间中，当学生对零部件进行操作时，在零部件到达存放位置或装配位置时，约束功能将保证零部件自动捕捉空间坐标位置；当该设备的拆装学习完成后，系统会将操作记录自动存储到数据库中，学生可通过个人中心进行查询；考核模式与学习模式类似，但是在整个操作过程中，系统不会给予任何提示，系统后台记录每个步骤最后一个操作的正误情况，并在操作结束后给予评分表。

3.2.3模块3：农业装备虚拟动态仿真与操作训练。进入模块3，首先选择动态仿真、操作训练两种模式；动态仿真模式下，首先先进行动态仿真农业装备的选择，设备主要包含犁、播种机、旋耕机、收获机、植保无人机等，这些设备及相应的功能也是具有模块化和松耦合化的特性，后续可作扩展添加；选择设备后，系统会自动载入一个设备仓库，并在仓库中停放着所选设备；点击外观查看，设备会自动悬浮于仓库中，学生可使用鼠标控制，对设备进行360°查看，放大缩小查看，点击标签按钮，可显示外观结构重点标签及说明。点击结构查看，设备会呈现爆炸状态，学生可使用鼠标控制，对设备爆炸结构进行360°查看，放大缩小查看，点击标签按钮，可显示爆炸结构重点标签及说明；点击运行按钮，会显示设备运行状态的动态模拟；点击重点部件，设备外壳透明化，进行内部重点部件工作原理展示，学生可选择随时停止播放工作原理，也可重复观看多次。在实操场景中实现学生训练情况记录，并且可以在训练结束时全程回放，回放时可任意角度的查看操作过程中出现错误的地方，方便学生全面观察自己的操作情况，提高操作水平和训练效率。模拟考核时，通过三维场景设置，按照联合收割机/拖拉机驾驶员考核大纲规定，依据《拖拉机、联合收割机科目考试评判表》评判标准，实现模拟考核功能。该功能严格按照驾驶员考核大纲的要求，设定各考核点知识说明，模拟考核场地，真实再现考核科目，评判严谨公正，客观验证联合收割机驾驶员操作驾驶技术水平，以此激励学生端正学习态度，提高考核优秀率。

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中图分类号： S23 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2016.14.019

农业机械化是农业现代化的重要标志，是农业发展水平的主要衡量参数。农业机械化是指运用先进适用的农业机械进行农业生产，从而改善农业生产条件，并提高农业各方面效益。而农业机械自动化是指农业机械装备应用自动化技术或人工智能技术，实现农业机械装备的自动化操作。

农业机械自动化是农业机械装备制造与自动化技术、人工智能技术结合的产物，也是农业机械化发展到一定程度的必然产物，对于实现精准农业、提高农业生产效率、降低生产成本具有重要作用。

1 农业机械化及自动化的发展现状

农业机械自动化的控制装置是自动化的重要组成，并随着自动化技术的逐步完善而不断发展。当前，农业机械自动化主要是指农业机械部分自动化、农机装置的分自动化及农业机器人。这几类农机自动化发展方式各具特色，优点也不同，但也存在与农业现代化发展进程不相适应之处。

发展农业机械自动化，有利于解决农村劳动力不足的问题。当前农村大量劳动力已经离开农业生产，进入城镇从事二三产业生产，加上大量年轻农村人口因升学、迁移、就业等原因进入城市，农村劳动力不足问题越来越严重。发展农机自动化，有利于减轻农村人口的劳动强度，提高农业生产效率，从而减轻农村人口结构变化带来的压力。同时，农业机械自动化因其具备自动监控、自动报警及自动切断动力等优势，能够提高农业生产的安全性，降低农业生产事故的发生。此外，随着经济全球化的深入，我国农产品逐步深入到国际市场，面对的市场竞争也越来越大。提高农业机械自动化程度，提高产品质量也是农业生产发展的必然要求。

当前，我国农业机械自动化技术应用主要集中在自动控制方面。总的来说，在精准农业中的应用较为全面，也比较突出。精准农业需要根据作物的生长情况及生长环境的变化，通过自动化技术对农业资料投入及生产工艺进行调节，从而优化农业投入品利用效率，提高作物产量和质量。在这个过程中，农机自动化技术主要应用于农业生产网络化管理系统、农业专家系统等方面，吉林省大力建设的农业生产物联网技术就是这一技术的突出表现。通过物联网技术，可以远程实时察看作物长势、及时预警病虫害发生，并针对具体情况远程操作相关农业机械进行灌溉、喷药、施肥等作业。

而在农机产品自动化方面的应用，也已经在多方面取得突破。具体来说有以下几点：

在拖拉机的自动化方面，机械油压式三点联结控制系统已经广泛应用，其利用微机操作控制阀，改善机械运行中的平衡状态，自动设置运转速度等。目前，电子油压式连接装置也正在开发。

在微灌系统方面，已经实现了自动控制的灌溉系统，通过温度传感器、土壤水分传感器、水位传感器等自动化设施，监控土壤墒情和作物长势，自动开启或闭合微喷灌设备，使微灌系统能够按一定的顺序进行灌溉。

谷物干燥机的自动化，可以通过对干燥过程中谷物干燥程度、热风湿度、机械运转情况等进行自动化监控，实行自动切断燃料或电力，从而避免故障及事故的发生。

在其他农机产品方面，自动化技术在施肥机、播种机、喷雾机、插秧机、收割机等，均有一定程度的突破，并在不断地进行研究、开发和试验。

2 农业机械化及自动化的发展趋势

目前，我国农业机械化及自动化受多种因素影响，仍然处于发展的初期，面临着科技含量低、区域发展水平差异大、关键技术发展水平低、农机自动化种类少等问题，亟待有关部门和科研机构、农机推广部门和农机使用者通力合作，加以解决。在今后的发展过程中，需要做好以下方面的工作：

一是加大资金投入和研发力度。农机自动化发展离不开资金的支撑，尤其是自动化技术的研发需要大量的资金。因此，农机管理部门应加大财政资金对农业机械自动化研发及生产的支持，并建立财政资金、科研经费、社会投资有机结合的多元化投资模式，激发农业机械自动化研发领域的积极性，加快农业机械自动化发展步伐。

二是转变对农业机械自动化的认识。广泛引导社会各界对农业机械化及自动化的认识，把农机自动化发展作为现代农业发展及整个经济社会发展的重要领域对待。同时，应把传统的产、学、研、用分离的研发模式向各方面相结合的模式转变，以提高农业机械自动化装备的适用性。

三是加快自动化技术在农业机械中的应用。应大力研究计算机技术、电子技术、人工智能技术等在农业机械装备领域中的应用，抓住关键技术和关键工艺的改进，拓展农业机械自动化的发展空间。

四是制定科学的发展战略。农业机械化及自动化发展应立足当前，结合农业生产的技术水平和各地农业生产实际条件，针对不同特点选择合适的自动化模式和农机产品研发，以便于阶段式推进农业机械化及自动化进程。

3 结语

农业现代化离不开农业机械化，农业机械化及自动化则对农业机械化效用最大化具有特殊意义。因此我国应大力发展农机自动化技术，推动现代农业健康快速发展。

参考文献

[1]宋新宇.浅谈我国农业机械化的现状及发展趋势[J].农林科技，2013，（34）.

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农业机械化工程数字样机教学资源开发

1将现有教学资源进行数字样机建模。数字样机改造是把现行教学中使用的载体进行数字化改造，形成数字化模型资源。现有教学资源包括两大类：（1）教研室和实验室原有成熟的实物教具、机构模型、零部件结构挂图等；（2）在课程设计和毕业设计中师生创作的机械机构作品，包括展示型作品、师生交流作品集、教师对学生进行评价的作品等。可以筛选一批典型资源设立学生设计研究计划项目，让学生参与教学资源建设，并兼顾提升学生从事科研工作的能力，提前熟悉一些主流设计软件的使用方法和操作技能。

2将科研产品数字样机进行教学型转化。让学生对专业方向有更好的把握和定位。如今农业机械产品开发已经采用了数字样机开发技术，许多产品生产之前需要借助产品数字样机进行功能和行为的仿真模拟，在产品开发过程中更是借助数字化手段对研究对象反复仿真分析和评价。开发完成的产品本身就是很好的教学资源。通过多媒体技术把典型科研产品设计和仿真过程进行录制、编辑等，形成用于课程教学的素材。这要求任课教师在参与科研工作的同时捕捉可用于教学的信息，及时收集科研工作中的教学素材，这也有助于科研工作本身的总结和提高。

3将调研产品数据作为数字样机资源补充。调研数据主要包括旧式农具、农民自制农具和新型农机产品等。这些农具或农机产品是目前教材中没有的产品类型，但它们对了解农业机械发展历史和目前农村使用农机的现状有着不可替代的作用。

数字样机教学资源应用

1农业机械学省级精品课教学应用。农业机械学是我校农业机械化及其自动化专业必修的一门理论和实践紧密结合的课程，2003年已经建设成为省级精品课。我们建立的各种数字样机教学资源在农业机械学省级精品课建设过程中得到了很好的应用。在理论课和实验课教学课件中采用的数字样机模型包括耕整地机械、播种机械、中耕管理机械、收获机械、植保机械等。

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【中图分类号】G511 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0256-02

按照教育部的“全面推进素质教育,以培养学生的创新精神和实践能力为重点”的教育精神,和“加强基础、淡化专业、拓宽知识面、注重工程实践”的教学指导思想,东北农业大学农业工程类专业为突出学生的实践和科技创新能力训练,以培养有特色的高素质的工程应用型人才为目标,对实践教学模式的改革进行了研究、探索与实践,初步设计了一个突出实践和创新能力培养、有特色的实践教学平台建设方案。

1 农业工程类专业实践教学现状

农业工程类专业具有工程科学技术、生物科学技术、经济与管理科学相互交叉渗透的特点。在人才培养上本着“加强基础,淡化专业,拓宽口径,培养复合型人才”的原则,坚持机、电、自动化并重,各专业方向的课程相互渗透,使学生既兼顾机、电、自动控制的基本方法又在各方向有所侧重,其目的在于培养复合型、创新性人才,为今后拓展人才的适应性奠定基础。这一教育理念是伴随着科学技术的迅猛发展、人才市场的需求变化、高等院校竞争意识的增强应运而生的。为此新专业或新的专业方向不断涌现,使农业工程的专业构成发生了很大变化,旧的实践教学模式以及实验室功能已经远远满足不了新形势下对人才培养的需要。

以东北农业大学工程学院为例,该院有农业工程一级学科,这个学科有农业机械化及其自动化、农业电气化与自动化、农业建筑环境与能源工程、农业水利工程四个专业。近年在这些专业的基础上又拓展了农业机械化工程、食品机械与工艺、机电一体化、运输工程、动力与能源工程、农畜产品加工、工厂化设施农业、地方电力系统自动化、生产过程控制自动化等专业方向。此外又新增加了计算机科学与技术、电子信息工程、工业工程、机械设计制造及其自动化四个专业。同时在这些专业的基础上又拓展了软件设计开发、网络技术、电子工程、信息工程、机械设计制造及应用、流体传动及控制等专业方向。这些新办专业虽然属于农业工程学科以外,但由于智能农业、精确农业、物理农业、生物环境技术等学科领域的发展,这些专业都与农业生产、加工息息相关,都是推动现代化农业发展不可缺少的高新技术基础,在这里也将其归属于农业工程类范畴。

以上这些专业或专业方向都具有实践性较强的特点,实践教学是整个教学体系的重要一环。但实验课程如何设置,其实验内容从教育理念、人才培养需求、办学成本等各个方面全面衡量是否合理,已经设置的实验课程是否能真正开得出来,存在不少问题,归纳起来主要表现为如下几个方面。

(1)实验内容的设置因课而定,缺乏统筹安排,没有形成以人才培养方向为前提的实践教学课程体系。

(2)实验室建设相对零散,没有形成综合性试验平台,各种实验之间的联系与衔接不明显,存在与上述教学理念相违背的现象,不利于复合型、创新性人才的培养。

(3)由于专业方向的细化,造成办学成本与实践教学需求的矛盾。同时,由于专业隶属于不同的系、部,有重复建设或内容相近的建设,造成资源浪费。

2 实训平台建设的重要意义

遵循高等教育发展规律,着眼于国家发展和人的全面发展的需要,树立“通识教育与专业教育相融合、知识传播与能力培养相融合、全面发展与个性培养相融合”的教育理念,坚持“加强基础,拓宽口径,重视实践,培养能力,激励创新,发展个性,讲求综合,提高素质”的培养要求,大力推进教学改革,努力培养知识、能力、素质协调发展,培养具有创新能力和实践能力的高素质人才是从事高等教育人员不可推卸的责任,要完成这一历史使命必须重视实训平台(综合性、设计性实验)的建设。

所谓的实训平台,是指某种集中管理的运行机制环境,这种实验室集中管理的运行机制环境的最终体现就是实验中心。东北农业大学工程学院工程实验中心是一个大平台,在此平台下又按学科功能划分为几个小平台,实行统一领导,归口管理。这种实训平台的优点有:

(1)实验中心单独建制,成为一个独立或相对独立的实体,这样有利于实验中心日常工作的顺利开展。

(2)最大限度的实现资源共享。实验仪器的共享、不同分室之间仪器设备的相互调度及人员的调配和管理等。

(3)最大限度的发挥了各实验分室的利用率,满足实验教学及开放实验的需求。

(4)最大限度的利用好每年学校拔给的设备经费,从根本上避免了旧体制下出现重复购置仪器设备的矛盾。能根据各实验分室的实际需要,合理的添置新设备。

(5)能及时高效的保障教学实验的开出率和实验仪器的完好率。

(6)有利于各种先进的实验室管理经验的实施。

3 建设指导思想与方案

3.1 实训平台建设的指导思想

针对上述问题,以学院教育理念、人才培养方向为前提、与课程体系建设相结合,提出建立实践教学课程体系和与之相应的综合性试验平台的指导思想。

一个好的实验室是学科发展的一个关键,学科建设推动了实训平台的建设,实训平台建设又促进了学科的建设。一流的学科需要有一流的实训平台。以按类招生教学改革为契机,以工程训练中心建设成果为基础,对现有实验室进行整合,建设综合性试验平台,进行相应的实验指导教材建设,对农业工程学科发展具有重要作用。按照“加强基础、淡化专业、拓宽知识面、注重工程实践”的教学指导思想,对本科培养方案和教学大纲进行了认真的分析和研究,为满足当今高教改革和评估体系的需求,当务之急是必须对实验教学体系进行整体规划,选择突破口,对实验内容更新,那么,加强综合性实验的开设与创新就成为必然。

研究理论课课程体系与实践教学体系的有机结合,拟定相应的教学计划,紧紧围绕办学理念和培养方向,解决因专业方向的细化带来的办学成本与实践教学需求的矛盾。研究通用综合实验室、专有实验室的管理办法和实验课指导方式,形成以教学理念和培养方向为大前提的实验内容设置总体思想,使实验内容和实践教学自成体系。

建设服务于多种专业的综合性实验室,按照复合型,创新性人才培养要求,形成理论教学、实践教学、科学研究三位一体的教学模式,即培养学生的基本技能又培养学生的创新意识和研究意识。

3.2 平台建设方案

3.2.1设立与专业课对应的专业实验课体系

以农业机械化及其自动化专业为例,把《汽车拖拉机学》、《农业机械学》、《农业机械化生产学》、《农业机械化管理学》等课程中的实践环节结合起来,开设具有高度综合性、设计性实验,建立“发动机性能测试实验、汽车与拖拉机整车性能测试实验、拖拉机带农具作业性能实验、发动机用到联合收获机上综合性能实验”系列综合性实验体系,使农业机械化及其自动化方向综合性、设计性实验自成体系,知识综合性强、实验设计性强,对提高该专业学生的创新意识和创新能力具有重要意义。

3.2.2 针对一门实验课进行实验分级

(1)综合设计性实验初级平台 先在系列基础实验中建立一个综合设计性实验初级平台,以机械类专业为例,教师和实验室管理人员为学生讲解实验的内容,设计一个零件,工艺设计,选材料,安排工序,然后由学生自己进行加工,通过初级平台建设培养学生运用专业所学知识和动手能力,加深学生对专业知识的理解。

(2)综合设计性、创新性实验中级平台 建立综合设计型实验室,开设大型综合设计性实验和现代综合分析实验,作为综合设计性实验和创新性实验的操作主平台。其操作方式可分为两类:一是课内式的综合设计性实验,是专业学生必修的;开设的全部实验以设计机械传动装置,并将设计装置加工出来,最后对产品进行品质分析为主线,学生参与实验设计为背景,相关老师积极参与为保障,并以本校及各相关专业的特色为基础。二是开放式的设计性实验,在教学计划中作为实验选修课,定出选修实验时数和选修实验方向,学生可根据所学理论、实验知识及自己的兴趣,结合专业方向,自主选择实验,然后完成实验方案设计、产品合成与性能测试。

(3)创新、研究性实验高级平台 创新、研究性实验,从三年级开始,每学期开学时给学生列出教师的科研课题中可供学生开展研究的内容,以供学生选择,由学生根据自己的兴趣和时间自己选题和组合,老师在课外时间开放研究室进行指导,并提供材料和设备,由学生完全自主、自动地进行研究性实验,完成报告。科学研究实验不同于基础实验和综合实验,要求学生运用现代科学实验技术、方法和手段,围绕教师的科学研究课题或学生自己感兴趣的科学问题、生产实际问题等,开展创新研究。

3.3 实训平台的管理

实训平成搭建以后,实行综合管理,按照专业门类的相关性,实现实验中心统一协调管理,实验中心由学院直接管理,突破了以往具体系管实验室的分散管理体系,具体的各个实验由实验教师牵头负责,实验室人员积极配合,在实验开设、内容设计,实验过程控制等环节由与实验相关人员和学生共同完成。

4 结论

以加强大学生实践和科技创新能力的训练,培养复合型、创新型工程研究应用型人才为目标,本着实验中心单独建制、资源高度共享、运行高效等原则所建立的东北农业大学农业工程实训平台经过几年的建设与运行证明对教育教学资源的合理利用以及最大限度提高大学生的科技创新意识和创新能力具有突出作用。同时,随着实践经验的积累以及理论研究的深入,以平台为特征的实训环境构建思路及运行模式可对其它专业实践教学环节建设提供有益的指导与借鉴。

参考文献

[1] 傅丽凌,扬平.机械专业综合性实训平台建设[J].电子科技大学学报社科版,2005(7).

[2] 黄兆信,大类招生现代大学人才培养趋势[J].中国高教研究,2004(2).

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农林业工程类包括：农业机械化及其自动化、农业电气化与自动化、农业建筑环境与能源工程、农业水利工程、农业工程、生物系统工程、森林工程、木材科学与工程、林产化工等专业。

农林工程指的是涉及农业工程与林业工程的建设。农业工程是一个综合性的交叉学科，是现代科学技术与农业产业化、现代化的有机结合。林业工程是研究森林资源培育、开发利用及林产品加工理论与技术的工程技术领域。

（来源：文章屋网 ）

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农业机械管理是农业机械化及其自动化专业的一门主干课程，本课程内容涉及农业生产过程中所用的各类作业机械，包括这些机械的工作原理、设计、实际使用、实际管理及应用等知识，是一门理论与实践紧密结合的学科。随着我国社会的不断进步，农业机械管理课程内容的改革问题也日渐显露。为推动农业机械管理课程的教学改革和创新，广大教育工作者以改善和提高教学效果为重点，凭借多年的教学实践，不断从课程内容建设和教学方法实践等方面进行改革尝试和探索。

一、课程的内容与教学方法存在的问题

1.课程内容中实际岗位技能专项训练过少。农业机械管理是一门理论与实际相结合的综合性专业学科，课程内容包括农业机械牌证管理、驾驶操作人员管理、农业机组运用管理、农业机械化生产管理、农业机器技术维护以及农机油料管理等。但是课程内容只强调理论知识，对实际岗位所需技能专项训练编入过少，忽视了社会各企业、工厂对学生素质和技能的要求。比如，在农机管理的过程当中，对于操纵机械人员教育管理的理论比较详细，而对于机械的零配件和售后维修技术等方面的介绍就比较少；对收割机、插秧机、铡草机等对人身财产安全可能造成危害的农机的管理方面描述不够详细，这就留下了安全隐患。

2.课程涉及内容过广、过杂。农业机械管理课程涉及的内容过多、知识面广而杂乱，涉及农机种类过于繁多，但是由于不同地区地理环境和气候环境的差异、农作物的种植种类不同及播种、收获季节不同等，该书的实用性大打折扣，也同时给学生加大了课业负担。比如，南方的农业以水稻为主，都是水田，主要使用的水稻收割机，而北方的主要种植小麦、玉米等旱田作物，所使用的农机与南方的也不相同，因此，本书的内容相对来说不够实用。

3.课程教学书面化、理论化。农业机械管理的目的是学习农业机械和管理方式，这就要求学生对农业耕作方式、作物的播种和收获时间、各种地形的农机使用及收割方式等有全面的了解，而传统教学主要是在教室里面对面授课，所讲的都是书本上的知识，学生对现在农村的了解不够，许多学生对农业耕作等方面知识不能很好地理解，他们很难通过书本熟悉真实的农机管理方式。在如今重视基础、强调能力的教育改革背景下，书面化、理论化的教学严重影响了教学效果，已经不能满足现今的教育要求。

二、课程内容与教学方法的改革方案

1.课程内容中增加实际岗位技能专项训练。教材编写者应该尽快在书中增加实际岗位技能专项训练内容。农业机械管理是一门理论与实际联系很紧密的学科，专业性很强。由于学生毕业都要从事专业性较强的工作，所以跟实践接轨迫在眉睫，把课堂所学与实际技能联系起来的最好方法就是在每一节课程的末尾加设实际岗位技能专项训练模块，这个专项模块应该尽量贴近实际操作，最好是实际案例。比如，农机维修与维护方面，多安排学生参与相关的培训与技能交流。随着技术水平不断提高，农机从技术层面、零部件精密程度等方面都在不断进步，让学生在上学期间打好基础，对以后管理工作益处多多。

2.精简课程内容，增加实用性。农业机械管理课程的内容理论偏旧，内容偏多，影响实用性，新课程内容一定要改变这种状况，让学生学到对以后工作真正有用的东西，学以致用。比如，农机在不同季节的使用与保养问题：在冬季农机应先启动发动机，再加冷却水，因为天气寒冷发动机若不能启动，冷却水就会上冻，所以要先启动发动机预热达到40～50℃时，再熄火加水，加满水后还要等到水温升高后再行驶，以避散热器降温使冷却水结冰；而夏季操作农机要注意防止发动机温度过高，在使用中如果发动机“开锅”，很可能是因为水箱缺水，这时要马上停止运行并保持低速运转，等水温降到70℃左右，再加入冷却水，同时注意当温度升高时油料、油粘度会下降。

3.改进课程教学方法。在讲解书本知识的同时，可以安排学生去农村学习，在田间地头亲眼看各种农业机械的工作过程，请农机专家现场讲解农机工作和管理的问题。由于农业机械的管理主要包括质量管理、行政管理和职能管理三方面，教师可以安排学生去各个相关部门实习，在工作一线熟悉所学知识。在一些实践环节采取实习的方法，让理论教学与实践教学结合，带学生去农业生产现场，让他们看到并动手操作书本上介绍的设备，从而激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

近年来，广大教师队伍和教育研究者不断对农业机械管理的教学内容、教学方法及实践环节等方面进行研究和改革，已经逐步探索出适合本专业课程教学的最新模式，以适应不断变化的教学情境和学生素质，并取得良好的效果。通过不断的教学改革和实践情况，学生对知识的理解有了加深，解决实际问题的能力也有了显著提高，为教育改革提供了宝贵的经验。

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Digital prototyping for teaching resources of agricultural mechanization engineering

Yang Xin, Li Jianping, Feng Xiaojing, Liu Junfeng

Agricultural university of Hebei, Baoding, 071001, China

Abstract: The technology connotation and the development principle of the digital prototype instructional resource were put forward through digital prototyping method. The digital prototype models of the typical components, mechanisms and machines were founded with the digital prototyping for the agricultural mechanization engineering instructional resource, and the various forms of simulation teaching based on these digital prototype models were carried out such as mechanical structure learning, the mechanism motion analysis, and the working principle demo.

Key words: agricultural mechanization engineering; talent cultivating; teaching resources; digital prototyping

我校省级重点学科农业机械化工程，多年来一直坚持“非实习不能得真谛，非实验不能探精微”的教学理念，取得了很好的教学成果[1-3]。但在知识经济和科学技术飞速发展的今天，农业生产作业方式正向保护性耕作、精准作业、设施栽培等现代化作业方式转变，农机装备也随之向高效、精细、节能和可持续的方向发展。未来若干年，是传统的农业机械化工程逐步向现代农业机械化工程提升的关键时期，农业机械化工程学科不仅要发展外延，更要着重向内涵拓展，培养高质量人才，出高水平成果[4]。考虑新形势下农业机械化工程教学的服务面向，以提高教学水平为主，不增加教育成本，开发高质量的农业机械化工程数字样机教学资源，构建农业机械化工程实验实习教学网络平台，已成为农业机械化工程教育信息化和现代化的迫切需要。

1 数字样机教学资源技术内涵与开发原则

1.1 数字样机教学资源技术内涵

数字样机开发(Digital Prototyping)是把一个创意变成一个可以向客户推销的数字化产品原型的全过程，是科学研究中新产品设计开发的一种现代化技术手段。利用数字样机开发技术可使得概念设计、工程设计、制造、销售和市场部门在产品制造之前虚拟地体验完整的产品[5]。工业造型师、设计工程师和制造工程师使用数字样机技术在整个产品开发过程中对产品进行设计、优化、验证和可视化。市场人员可以使用数字样机技术在产品制造之前创建产品的真实感，渲染和在实景环境中的动画模拟。目前，数字样机技术在机械、电子、航空、汽车、动力工程等诸多领域得到了广泛的应用。

数字样机教学资源是指利用数字样机开发技术对教学资源进行处理，可以在多媒体计算机及网络环境下运行的多媒体数字化教学材料。按处理的对象划分，数字样机教学资源可分为典型零部件、典型机构和典型样机等；按信息的呈现方式划分，数字样机教学资源可分为数字化图像、投影、视频以及网上教学资源等。与传统的教学资源相比，数字样机教学资源有开发技术数字化、处理方式多媒体化、信息传输网络化等特点。数字样机教学资源是一种动态的教学素材库，基于数字样机教学资源可以在不同教学单元间和教学平台上共享数字样机模型数据。

1.2 数字样机教学资源开发原则

开发数字样机教学资源应遵循教学性、科学性、开放性、通用性、层次性的原则。

(1)教学性原则：数字样机开发技术本属于科学研究中新产品设计开发手段，将其用于教学资源的设计开发中，与科研产品开发有着本质的区别。科研产品开发的目的是得到市场需求的新型产品，满足人们对产品的功能需求，而数字样机教学资源应能满足教与学的需求。

(2)科学性原则：数字样机教学资源应能正确反映科学知识原理和现代科学技术，所构建的样机模型应该尽量按实际设备进行1:1建模，按实际工作原理进行运动、动力仿真参数设置。

(3)开放性原则：数字样机教学资源应确保在任何时候、任何地方、任何师生都可以将自己的数字样机作品纳入其中，可以通过网络论坛设置不同身份的会员机制，给每一位使用者(教师、学生等)提供提交建议、上传作品的许可认证接口，尤其是对学生提交的课程设计、毕业设计成果进行审核认定，及时充实和更新教学资源库。

(4)通用性原则：在相应的技术标准规范下，数字样机教学资源应能适用于不同的教学情境和多种形式的学习，适用于针对不同专业而设置的同门类学科通论类课程，最大限度地共享资源。

(5)层次性原则：数字样机教学资源应实行模块化管理，使学习者通过对不同层次资源的使用和重组，方便进行课程或知识体系的筛选，最大限度地发挥资源的个性化定制潜能。

2 农业机械化工程数字样机教学资源开发

2.1 将现有教学资源进行数字样机建模

将现有的教学资源进行数字样机改造是把现行教学中使用的载体进行数字化改造，形成数字化模型资源。现有教学资源包括两大类：一是教研室和实验室原有成熟的实物教具、机构模型、零部件结构挂图等。二是在课程设计和毕业设计中师生创作的机械机构作品，包括展示型作品、师生交流作品集、教师对学生进行评价的作品等。将这些教学资源进行数字化样机设计，建立虚拟教学模型，主要是三维立体模型的制作和开发。图1所示是根据几种典型农机部件实物教具建立的数字样机模型。

(a)典型零件模型

(b)典型部件模型

图1 实物教具数字样机模型

可以筛选一批典型资源设立学生设计研究计划项目，让学生参与教学资源建设，并借助设计过程提高学生对现代数字化设计软件的应用能力，将学生技能教育融于教学中，并兼顾提升学生从事科研工作的能力，提前熟悉一些主流设计软件的使用方法和操作技能。

2.2 将科研产品数字样机进行教学型转化

在农业机械化工程诸多核心课程教学中，除了加强理论课程的基础知识外，更要体现学科前沿知识，在实践环节中融入最新科研成果，将学科前沿知识带给学生，让学生对专业方向有更好的把握和定位。如今农业机械产品开发已经采用了数字样机开发技术，许多产品生产之前需要借助产品数字样机进行功能和行为的仿真模拟，在产品开发过程中更是借助数字化手段对研究对象反复仿真分析和评价[6-9]。开发完成的产品本身就是很好的教学资源，尤其是一些新机构、新部件的结构原理、动态特性等。图2所示是在科研项目中开发的新型机械装备和核心部件运动仿真分析模型。

(a)果园风送喷雾机 (b)零速投种运动仿真

图2 科研产品数字样机模型

通过多媒体技术把典型科研产品设计和仿真过程进行录制、编辑等，形成用于课程教学的素材。这要求任课教师在参与科研工作的同时捕捉可用于教学的信息，及时收集科研工作中的教学素材，这也有助于科研工作本身的总结和提高。

2.3 将调研产品数据作为数字样机资源补充

调研数据主要包括旧式农具、农民自制农具和新型农机产品等。这些农具或农机产品是目前教材中没有的产品类型，但它们对了解农业机械发展历史和目前农村使用农机的现状有着不可替代的作用。通过学生假期社会实践活动，可以搜集到大量旧式农具、农民自制农具和新型农机产品的数据信息。筛选出比较有代表性的机具产品进行数字样机建模，如图3(a)所示是我国北方农村现存不多的小麦播种开沟农具，这种农具曾在我国小麦播种区域有着广泛的应用，改革开放后逐渐淡出历史舞台。图3(b)所示是目前北方农村玉米播种区域广泛使用的一种勺轮式玉米精量免耕播种施肥联合作业机，适用于对包衣后的优质玉米种子进行精量播种。

(a)播种开沟旧式农具 (b)玉米精量免耕播种机

图3 调研产品数字样机模型

3 数字样机教学资源应用

3.1 农业机械学省级精品课教学应用

农业机械学是我校农业机械化及其自动化专业必修的一门理论和实践紧密结合的课程，2003年已经建设成为省级精品课。我们建立的各种数字样机教学资源在农业机械学省级精品课建设过程中得到了很好的应用。在理论课和实验课教学课件中采用的数字样机模型包括耕整地机械、播种机械、中耕管理机械、收获机械、植保机械等。各种模型素材在各个理论教学单元中以图片、动画等形式体现，其中动画素材与理论教学课件素材占总量的50%以上。尤其是对于结构认知课，学生通过逼真的数字样机模型分解视图和生动的三维动画模拟演示，很快理解了在理论课程中所讲的基础知识。

3.2 “农业机械化工程实验实习教学网”应用

“农业机械化工程实验实习教学网”是河北省重点学科农业机械化工程的重点建设内容之一。该教学网于2009年5月开通试运行，其内容以农业机械化及其自动化本科专业课和业务素质课的实验和实习教学为主体内容，以省级精品课农业机械学的实验和实习教学为核心，兼顾农学、园艺、畜牧、植保等非机化专业的农机化概论、草业机械化、植保机械等选修课程实验教学。学生实名注册为会员后可选择相应内容学习、下载资料、参与师生互动交流等，实现网络教学。图4所示是农业机械化工程实验实习教学网首页，通过链接数字样机教学资源，能够让学生在任何地方学习农业机械基础知识和了解学科发展动态，起到事半功倍的效果。

图4 数字样机教学资源网络教学应用

4 结束语

为适应农业机械化工程学科向内涵拓展，培养高质量人才的时代要求，利用数字样机开发技术建立了大量数字样机模型作为农业机械化工程学科的教学资源。通过将现有教学资源进行数字样机建模、将科研产品数字样机进行教学型转化和将调研产品作为数字样机资源补充的途径，完成了一套比较完善的典型零部件、典型机构和典型样机的数字化模型。并把这些模型应用到了农业机械学等课程教学和“农业机械化实验实习教学网”建设中，开展多种形式的仿真教学和网络教学，为加快农业机械化工程教学由传统模式向现代模式的转变提供了实践性参考。

参考文献

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[3] 冯晓静,刘俊峰,钱东平,等.面向21世纪农业机械化工程实践教学的探讨[J].中国农机化,2007,5:87-88.

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[6] Yang Xin, Feng Xiaojing, Liu Junfeng.Virtual Assembly Associative Design and Finite Element Analysis for Digging Spade of Potato Harvester [C]. Proceedings of 2007 International Conference on Agricultural Engineering, 2007: 426-431

篇13

1.2在农业收割机与播种机上的应用GPS系统在装载联合收割机与播种机这种精确的生产方式，已在欧美等发达国家使用多年，形成比较成熟的作业方法。我国现有的DBS技术完全可取代GPS。联合收割机收获农作物是利用DBS技术和产量传感器，获得农田作业区内，不同区域、不同地块的农作物产量分布，把这些数据经处理后可生成产量分图。利用农作物产量分布图，可控制收割速度、脱粒喂入量，已达到最佳的收割效果和最大的收割效率。根据分布图得出数据设计出的智能软件。在农田作业时可根据按需投入的原则，进行分布投入，确保在农田作业收获时，按科学方法作业。还能确保播种机、插秧机等农机实现高精度，与设定误差达到厘米计，这样使播种机播种均匀、精良播种、深浅一致，这种精确的播种技术既可节约大量种子，又能使作物在田间获得最佳分布，从而提高作物对营养如太阳能的利用率。

1.3在农业航空上的应用DBS在航空作业中时，通过SSM中不同区域（较小的面积单元）所需农药、肥料的用量进行变量喷洒，当飞机到达作业区域时，DBS能实现将作业区域的信息用图像传送到控制平面，达到作业位置精确定位与自动导航最终实现精确施药及喷洒精确对接。DBS与航空农业结合是农业机械化的发展和延伸，其优势是可以省时省力不误农时，可完成地面机械无法完成的项目，节约种子、农药和化肥，降低成本。

1.4在农机管理上的应用在农业机械上安装DBS卫星导航接收机和发射机，农机的位置信息就能在几秒内自动传到中心站，监控中心实时全天候监控所有农机的位置、行驶方向、行驶速度、发动与熄火状态，还能随时回放和记忆以前的轨迹、行程，然后通过计算机软件进行数据采样、分析可判断农机在哪个区域行程、往返的时间长，以此判定耗油量大、易磨损的区域。在这些区域建立加油站、维修站，不仅可以提高农机作业时的可靠性，还能便于配备DBS接收机的维护人员精确查找中途断油、损坏的农机。DBS系统装备农机还可以全天候、高精度地实现农机自动报警功能、锁车功能。农机可以像车辆一样执行超速报警、防盗报警，被监控所有农机超出监控中心的预设的速度报警值及超出或驶出指定的区域向监控中心响应出响应的报警。在农用飞机上，最基本的要求是确保农业飞机之间或与农作物间的安全距离。利用DBS系统的精确定位与测速优势，可实时确定农业飞机的瞬时位置，有效减小飞机间及与作物的安全距离，甚至在大雾天气情况下，可以实现自动盲降，极大地提高飞行的安全和作业质量。

2DBS的发展前景与展望