职业技术教育课程思政教育案例温室大棚测控系统的设计与调试

虚实结合智慧助农虚实结合智慧助农课程思政教育案例课程名称：虚拟仪器应用技术授课专业：光伏工程技术课程思政教育案例课程名称：虚拟仪器应用技术授课专业：光伏工程技术温室大棚测控系统的设计与调试主编PAGE8PAGE一案例基本情况简介（一）课程现状与背景虚拟仪器（VirtualInstrument）是基于计算机的仪器，它是计算机技术、仪器技术和通信技术等多门技术相结合的产物，是人类进入信息时代、网络时代后，在数据采集、自动测试和仪器技术领域的一场革命。计算机和仪器的紧密结合是目前仪器发展的一个重要方向，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器的功能。《虚拟仪器应用技术》涉及知识点多，在传统教学中，引用案例系统性不强和实际结合性差。为此，设计具体系统性并具有教育意义的思政案例，寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，努力成为德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。（二）案例的基本情况此次案例，将《虚拟仪器应用技术》中程序结构、图形显示和数据采集三个章节进行整合，设计了“虚实结合智慧助农--温室大棚测控系统的设计与调试”案例，整个案例基于虚拟仪器进行编程设计，利用MyDAQ采集卡采集温湿度、烟雾、昆虫数量等信息，对采集到的数据信号进行逻辑判断。当温度不适于农作物生长时，系统报警，配合电风扇降温或者加热片加热来调节温室大棚内的温度；当湿度、烟雾浓度和昆虫数量不适应农作物生长时，系统发起警报，提醒管理员采取防护措施。形象的模拟了生产实际中温室大棚控制系统的工作原理。整个项目中穿插了电路板焊接和制作，组件调试和整机装配调试等实训环节，让学生边学边做，激发学习兴趣；同时将思政元素渗透到教学过程中，让学生通过学习，掌握事物发展规律，通晓天下道理，丰富学识，增长见识，塑造品格。二案例选用的意义（一）案例虚实结合、理论联系实际、系统完整“温室大棚测控系统”是虚拟仪器和生产实际紧密结合的案例，将晦涩难懂的专业知识和温室大棚的控制环节进行对接，从而将学生从懵懂的知识海洋中救出，案例涵盖知识点多，学过程中既有理论讲解又有在线仿真和实训，从而使得学生认识到理论指导实际的重要意义。（二）以科技助农为导向，培养“大国三农”情怀，服务三农、振兴乡村《乡村振兴战略规划(2018—2022年)》中提出要通过提升农业科技创新水平来推动农业现代化。本次案例让学生认识科技助农的重要性，从而培养学生的“大国三农”情怀，引导学生以强农兴农为己任，增强学生服务农业农村现代化、服务乡村全面振兴的使命感和责任感。（三）引入光伏发电技术，宣传绿色低碳理念当今世界主要国家高度重视新能源技术发展，而新能源是实现碳达峰、碳中和的必然路径。其中光伏发电是其中的关键手段，我国连续七年新增光伏发电装机容量世界第一。此案例中利用光伏板将光能转换成电能并通过调节来保障温室大棚的环境处于最佳状态。借此宣传绿色低碳理念。图1光伏发电供电装置（四）理实结合，培养职业品格和行为习惯“温室大棚测控系统”即要求学生设计，又要求学生调试，以职业人的身份模拟企业生产过程，从而教育引导学生深刻理解并自觉实践各行业的职业精神和职业规范，增强职业责任感，培养遵纪守法、爱岗敬业、无私奉献、诚实守信、公道办事、开拓创新的职业品格和行为习惯。（五）助力疫情期间社招培训，激发学生家国情怀和使命担当疫情期间，社招的学生主要采用线上授课，此案例吸引力强，软件搭建完成后，集中周末实训即可让大棚系统运作起来，生动有趣，调动学习兴趣。另外，结合疫情期间农作物供给，宣传农业楷模事迹，科技兴国，鼓励大家关心国家大事，培养家国情怀，让战疫课堂与课程思政同频共振，形成育人合力。三案例建设目标知识目标：掌握LabVIEW编程过程中的程序结构的分类和用法。掌握LabVIEW编程过程中图形显示的显示模式和图形显示模块各控件的具体使用方法。掌握数据采集系统的构成、数据采集VI的使用、数据采集设备的设置和测试。能力目标：能够熟练的运用程序结构中的For循环、While循环、条件结构、局部变量、全局变量进行编程。能够将温室大棚控制系统中采集的温度值、湿度值等以图形结构的形成呈现在客户端。能够正确的完成“温室大棚测控系统”相关印制电路板的焊接。能够熟练的完成“温室大棚测控系统”的系统调试。素质目标：培养学生理论联系实际、动手操作能力。培养学生严谨细致、吃苦耐劳、爱岗敬业、无私奉献、诚实守信的职业品格和行为习惯。培养学生开拓创新、奋发向上、努力专研科学知识的精神。培养学生的“大国三农”情怀，引导学生以强农兴农为己任，增强学生服务农业农村现代化、服务乡村全面振兴的使命感和责任感。培养学生的家国情怀，引导学生关心国家发展，鼓励学生关心国家大事，为国家发展添砖加瓦。四项目组织实施（一）教学设计根据教学目标，将项目三“温室大棚测控系统”划分为七个模块，基础篇（10课时）讲解本项目涉及的编程知识，根据实际应用进行程序设计；应用篇（6课时）融合基础知识与实际生产，进行温室大棚测控系统硬件焊接、系统联调等环节。图2温室大棚测控系统教学计划1.理论教学（10学时）采用项目式教学进行理论讲解和技能传授，培养提高学生独立思考和分析问题的能力，注重创新思维训练，灵活应用讲授法、现场教学、课堂讨论、学做合一及综合能力训练等教学方法，采用图片、动画及虚拟等形象直观的教学资源，提高学生的学习兴趣和积极性。图3课前-课中-课后通过理论阶段程序结构和图形控件的学习，学生能够运用LabVIEW软件编程设计。理解温室大棚测控系统的控制原理，逻辑思维能力有所提高。通过理论教学，提升设计能力，为设计复杂控制系统筑牢工程基础。2.焊接装配（2学时）手工焊接是电子产品装配工艺基础，是安装、调试、维修电子电路的基本功。安排学生焊接大棚测控系统的硬件采样电路板。在焊接过程中培养学生的吃苦耐劳、细致严谨、精益求精的职业品质。3.系统设计和调试（4学时）本阶段分为温室大棚测控系统程序整体设计和调试两部分。程序设计阶段，结合前期练习引导学生搭建整体程序框架，设置DAQ参数，实现虚实对接；系统调试阶段，老师带领大家矫正温度基准、测试温度上下限报警电路、温度湿度显示电路、昆虫计数电路、风机散热电路、大棚加热电路；在老师讲解和展示的基础上，学生通过讨论和团队协作，解决调试中遇到的问题，最终完成整个系统的功能测试。图4“温室大棚测控系统”模拟系统（二）教学方法和手段“温室大棚测控系统”项目教学过程中：1.有机融入思想政治教育元素，落实课程思政教育，把培养服务三农情怀、科技创新、爱岗敬业、节能减排、大国情怀等意识贯穿整个教学过程。2.教学过程中以学生为中心，教师是组织者、引导者。将传统教学方法与现代多媒体教学手段有机结合，教、学、做一体，理、虚、实融合，创新教学模式，提高教学效率，提升教学质量。3.授课过程中采用案例式教学、老师演示法、小组讨论法和团队合作等模式进行授课，活