《设施农业工程与装备》课程教学大纲

设施农业工程与装备（Facilitiesagricultureengineeringanditsequipment）课程基本信息课程编号：04021105课程总学时：32实验学时：6学时课程性质：必修课程属性：专业类开设学期：第7学期适用专业：农机等对先修的要求：农业机械学，机械设计基础，电工电子学等对后续的支撑：对农机装备设计提供支持，提供设施农业工程相关知识、能力的支撑一、课程的教学理念、性质、目标和任务本课程是工学门类农业机械化及其自动化专业的一门专业必修课，也可为园林、农学以及农业工程类专业本科高年级学生选修。主要讲授工厂化农业生产过程中应用的各种设施，机械设备及其相关生产工艺的基本原理，研究现代农业生产过程中机械设备、技术设施与动植物生长环境的关系，进而为农业生产的优质，高效和高产提供相关的工程技术基础。为实现农业生产方式转变，提高其集约化和机械化水平，逐步实现环境控制自动化和生产过程工厂化、智能化。本课程适应形势的发展，知识面广、实践性强，通过课程学习可了解本学科新理论、新技术及前沿动态。课程要求学生掌握农业生产过程中基本设施的构成，对植物（动物）生长的影响以及基本特性、功能和建筑设计方法，掌握机械化生产过程中主要机械设备的构成、工作原理和基本应用特性，为设施农业工程技术装备的性能设计、使用维修和生产管理奠定有关的技术基础。设施农业工程及环境控制是一门涉及到农业、建筑、机械、电子、环境等的跨学科的综合性课程。主要包括农业所用的设施、装置和环境调控等方面的内容。《设施农业工程与装备》实验教学是在课堂教学的基础上，充分发挥学生的积极性和创造性，在指导教师的指导下，由学生小组完成实验设计、实验操作、实验结果分析等全过程。本实验是理论结合实际、启发式教学活动的重要组成部分。二、课程教学的基本要求要求学生对现代农业设施的建设施工、环境调控设备、自动控制设备等有最基本的了解，掌握有关现代农业设施的基本理论基础和技术发展趋势；能够运用这些知识组织、配置有关农业设施的建筑、施工等工作。要求学生掌握园艺设施的发展、设施场地选择与布局、建筑投资计划的制定、温室大棚及主要构筑物的建设与计算、环境调节设备的建设、无土栽培装置及地域能源的利用技术。要求学生掌握集约化畜牧业常用的设施、设备知识。教学要求分重点掌握、一般掌握和了解三个层次。考试要求与教学要求层次相同。1.学习设施农业生产技术变革；了解设施农业生产的意义，设施内装备技术以及设施农业生产的现状和未来发展。针对性、创造性地开展实验，以验证或发现问题为主要目的。2.熟悉设施内农业生产机械化设备的种类、结构特点以及使用方法。3.掌握主要构件的计算；温室和大棚的设计步骤，荷载计算；了解温室和大棚的类型与结构。4.掌握设备容量计算和和辅助管配置，强制换气设施和计算；室内喷雾降温，温室常用光源及使用；自动控制灌水量与灌水时间的计算。一般掌握最大采暖负荷的计算和采暖装置的选定；降温方式选择；灌水设备的结构及使用；二氧化碳施用设备；温室配电电压、配电方式及配电系统组成；对温室自控设备的基本要求。5.通过实验活动，培养学生思考问题、分析问题、解决问题的能力和科学精神，掌握实验科学的基本规律。本课程实践性很强，所以实验课是达到本课程教学要求和使学生经受工程技术训练必不可少的环节。开设实验应不少于6学时。在学习本课程之前应具有一定的工程力学以及农业生产机械化等课程的知识基础。三、课程的教学设计1.教学设计说明本课程理论教学利用PPT课件讲授，由于学生初识设施农业领域内容，为让学生全面领会生物、环境、工程在设施农业中的结合，课程讲授采用PPT课件，利用彩图、视频来丰富对应内容，以更多的立体感展现出设施农业的内涵。理论教学过程中，针对关键知识点在PPT课件中插入提问，调动学生学习的积极性并掌握学生的学习效果，如针对建筑材料提问教室的梁柱结构与作用；同时，在课后布置作业，让学生收集资料并手写完成作业，以更好地评价教学效果。本课程实验教学利用专业已有的实验仪器与设备进行，主要针对温室内育苗机械、微喷灌技术、温室环境检测等关键环节展开，以巩固本课程理论知识并提高学生的实践能力。2.课程目标及对毕业要求的支撑序号课程目标毕业要求1使学生具备设施农业工程项目（温室）方案制定等基本设计能力。12使学生具备温室或畜禽舍室内环境监测系统等基本设计能力。233通过课程学习，使学生具备对温室或畜禽舍采用的机械装备的基本设计能力。344通过课程学习，使学生具备对植物工厂生产技术体系的基本设计能力。4四、理论教学内容及学时分配（26学时）第1讲设施农业工程与装备概论学时数：2教学目标：理解课程内容，了解设施农业工程技术发展教学重点与难点：设施农业技术发展主要教学内容及要求：1.1设施农业装备的基本概念 掌握1.2国内外设施农业装备技术发展 理解1.3设施农业工程地位作用 了解教学组织与实施：本讲以PPT讲授为主，由于学生初识设施农业工程内容而难以全面理解，讲授PPT课件对应内容插入彩图、视频，同时就设施农业工程知识点提出问题，加强教学过程的交流互动，及时掌握学生对设施农业工程与装备教学内容的理解程度，以提高教学效果。第2讲设施农业建筑结构和类型学时数：4教学目标：学习设施农业建筑结构和建设材料教学重点与难点：结构类型主要教学内容及要求：2.1建筑材料 了解2.2覆盖材料 掌握2.3日光温室的建设 理解2.4无土栽培及工厂化育苗系统 了解教学组织与实施：本讲以PPT讲授为主，考虑到学生对建筑材料、温室、育苗系统接触少，讲授PPT课件对应内容插入彩图以及应用实例说明，同时就玻璃、PVC材料以及日光温室采光等知识点提出问题，加强教学过程的交流互动，及时掌握学生对设施农业建筑相关教学内容的理解程度，以提高教学效果。第3讲种植设施环境监测与控制装备学时数：4教学目标：掌握设施农业环境因子和控制技术原理教学重点与难点：控制技术原理主要教学内容及要求：3.1影响植物生长环境因素 掌握3.2光照环境的监测与调节控制 理解3.3温度环境的监测与调节控制 理解3.4湿度环境监测与调节控制 理解3.5空气环境的监测与调节控制 理解3.6根圈环境的监测与调节控制 理解3.7其它环境因素的监测装备（如PH、EC、NH4等） 理解教学组织与实施：本讲以PPT讲授为主，为加强学生对光照、温度、湿度、空气环境的理解，讲授PPT课件对应内容结合应用场景并详细讲解，同时就植物生长环境因素相关的知识点提出问题，加强教学过程的交流互动，及时掌握学生对设施环境相关教学内容的理解程度，以提高教学效果。第4讲养殖设施环境检测与控制装备学时数：2教学目标：掌握养殖设施环境检测与控制技术教学重点与难点：检测与控制原理主要教学内容及要求：4.1影响动物生长发育环境因素 理解4.2畜禽设施环境要求及结构设计 了解4.3畜禽设施环境控制装备 掌握4.4水产养殖设施环境控制装备 了解教学组织与实施：本讲以PPT讲授为主，考虑到学生对养殖设施接触少，讲课前先请学生观看畜禽养殖过程视频，讲授PPT课件对应内容插入彩图以及养殖设施应用实例说明，同时就畜禽设施环境及其控制装备等知识点提出问题，加强教学过程的交流互动，及时掌握学生对养殖设施环境相关教学内容的理解程度，以提高教学效果。第5讲设施园艺中的机械化装备学时数：8教学目标：掌握设施园艺生产机械装备技术系统教学重点与难点：装备类型和技术构造主要教学内容及要求：5.1耕耘机械化装备 了解5.2播种机械化装备 理解5.3移苗栽植机械化设备 掌握5.4节水灌溉装备 掌握5.6植物保护机械和土壤消毒装备 了解5.7设施园艺作物收获机械 了解5.8果蔬采后机械装备理解教学组织与实施：本讲以PPT讲授为主，为加强学生对设施内应用的机械的理解，讲授PPT课件对应内容以彩图、视频、应用场景结合详细讲解，同时就移苗栽植机械、节水灌溉装备相关的知识点提出问题，加强教学过程的交流互动，及时掌握学生对设施内所用机械装备相关教学内容的理解程度，而且给学生留节水灌溉装备或果蔬采后机械装备分析的作业，以提高教学效果。第6讲设施养殖中的机械化装备学时数：4教学目标：设施养殖机械装备技术系统教学重点与难点：装备类型和技术应用主要教学内容及要求：6.1设施养殖供水系统 掌握6.2设施养殖喂饲系统 掌握6.3设施养殖粪便收集与处理设备 理解6.4环境净化及废弃物资源化利用 了解教学组织与实施：本讲以PPT讲授为主，为加强学生对设施养殖供水、喂饲系统的理解，讲授过程利用PPT课件对应内容结合应用场景彩图、视频进行详细讲解，同时就设施养殖喂饲系统等相关的知识点提出问题，加强教学过程的交流互动，及时掌握学生对设施养殖机械装备相关教学内容的理解程度，以提高教学效果。第7讲设施农业新技术学时数：2教学目标：掌握设施农业工程新技术领域教学重点与难点：环境智能控制主要教学内容及要求：7.1生物生长发育模拟与仿真 了解7.2生产与环境管理专家系统 了解7.3环境智能化控制系统 理解 7.4植物工厂简介 了解教学组织与实施：本讲以PPT讲授为主，为加强学生对植物生长模型、专家系统、植物工厂的理解，讲授PPT课件对应内容以彩图、视频、应用场景结合详细讲解，并加强教学过程的交流互动，及时掌握学生对相关教学内容的理解程度，以提高教学效果。五、实验教学内容及学时分配（6学时）（一）实验课程简介《设施农业工程与装备》实验教学是在课堂教学的基础上，为巩固关键知识点而设计开展。计划开设的实验课程由5个可开实验中每届学生选定3个实验，5个可开实验包括工厂化育苗穴盘播种实验、温室内微喷灌设计实验、温湿度控制育苗装置应用/环境因子检测实验、温室设计规划实验、温室水肥一体控制实验。每个实验要求学生预先设计，并在实验中能够动手调整，且记录实验数据，加强学生的实践能力。（二）实验教学目的和基本要求通过《设施农业工程与装备》实验活动，培养学生设计与分析问题、解决实际问题的能力，通过实验过程掌握实验科学的基本规律，使学生具有初步的探索精神和动手开展实验的能力。要求学生在实验前充分掌握相关的理论知识，开展具体实验系统设计，掌握基本的实验设备使用方法，准备实验报告，记录实验获得的数据，并进行总结分析，进而完成实验报告。（三）实验安全操作规范在开展实验前，讲授实验安全知识，重点讲明实验安全操作规范：1.学生不得穿易滑鞋，实验现场服从教师指导。2.开启电源开关前，向所有学生说明启动电源开关注意事项。3.实验设备运行过程中，指定人员看管电源开关。4.实验设备运行过程中，指导教师严守岗位。5.实验过程，各实验小组相互配合，完成实验操作、数据记录工作。6.实验完成后，立即关闭电源。（四）实验项目名称与学时分配序号实验名称学时类型实验要求每组人数04021105+01工厂化育苗穴盘播种实验2基础必做1504021105+02温室内微喷灌设计实验2综合性选作1504021105+03温湿度控制育苗装置应用/环境因子检测2基础选作1504021105+04温室设计规划2综合设计选作1504021105+05温室水肥一体控制2基础选作15（五）实验方式及基本要求设施农业工程与装备实验所需仪器和设备较多，根据现有条件，实验采取分散进行的方式，本实验室有相关设备和仪器，在农业机械工程实验室。要求学生在实验时积极动手操作实验，完成好实验报告。（六）实验内容安排【实验一】工厂化育苗穴盘播种实验1.实验学时：2学时2.实验目的：(1)了解真空气吸式穴盘播种机工作原理、机构和功能。(2)了解实验用播种机各项工作参数设定，工作过程和生产性能。(3)掌握播种机的操作，调整方法。3.实验内容：(1)实验用播种机构造和各部件的基本功能。(2)油菜等小粒种子的穴盘播种操作。4.实验要求：实验中注意观察穴盘中种粒数、漏播情况，气体压力调整方法，撰写实验报告，答辩。5.实验设备及器材：韩国SD-1500真空针吸式穴盘播种机【实验二】温室内微喷灌设计1.实验学时：2学时2.实验目标：(1)了解微喷灌系统组成和各种灌水器。(2)了解移动式喷灌机的工作原理及构成。(3)掌握温室内微喷灌系统设计方法。3.实验内容：(1)移动式喷灌机的构成和控制原理。(2)微喷灌系统各部分构成，各种灌水器的性能。(3)设计一个温室内微喷灌系统。4.实验要求：按设计要求画出微喷灌系统设计方案图、所需管道和灌水器明细、撰写设计说明。5.实验仪器：温室微喷灌系统模型、移动式喷灌机。【实验三】温湿度控制育苗装置应用1.实验学时：2学时2.实验目的：(1)了解温湿度控制育苗系统组成。(2)掌握温湿度控制育苗系统原理。(3)了解温湿度控制育苗装置的使用方法。3.实验内容：(1)设施温湿度控制系统的组成和原理。(2)设施温湿度控制系统的主要控制内容及其性能。(3)设施温湿度控制系统（装置）的使用操作。4.实验要求：按使用要求设定不同的温湿度进行控制，撰写试验报告说明。5.实验设备及器材：温湿度控制育苗装置。【实验四】温室设计规划1.实验学时：2学时2.实验目的：(1)掌握联栋温室的类型建设地点选择方法及其布局计算给一定规模的设施农业基地进行规划和布局；学会温室设计的方法步骤。(2)掌握脊型温室坡度计算方法，并了解脊型玻璃温室的结构特点。3.实验内容：(1)用皮尺测绘温室建筑结构和布局。(2)按规定条件进行有关温室布局，坡度计算。4.实验要求：绘图，写出计算说明书。5.实验设备及器材：皮尺，绘图用具等。【实验五】FERTIMIX智能灌溉施肥机控制系统使用1.实验学时：2学时2.实验目的：(1)了解智能灌溉施肥机控制系统组成。(2)掌握灌溉施肥控制原理。(3)了解灌溉施肥控制系统的使用方法。3.实验内容：(1)FERTIMIX智能灌溉施肥机控制系统的组成和原理。(2)FERTIMIX智能灌溉施肥机主要性能。(3)智能灌溉施肥系统的使用操作。4.实验要求：按使用要求设定不同比例的营养液成分进行灌溉施肥，撰写试验报告。5.实验设备及器材：FERTIMIX智能灌溉施肥机。(七)考核方式及成绩评定1.评分方法评分采用“5级”评分制，即“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”。实验占总课程总分的30%。评分工作由指导教师和学生代表组成的小组共同完成。2.评分依据评价指标所占比例(1)实验目的与实验内容的合理性20％(2)实验设计的可行性20％(3)实验操作的规范性20％(4)实