实验方案设计思路

通过三维仿真技术，再现了水稻生产全程机械化作业的真实场景，还原了“水田耕整”、“水稻种植”、“田间管理”、“水稻收获”、“稻谷干燥”等5个水稻生产全程机械化关键技术环节和“水田耕地机械关键技术实验”、“水田平地机械关键技术实验”、“水稻直播机械关键技术实验”、“水稻育秧播种机械关键技术实验”、“水稻工厂化育秧关键技术实验”、“水稻插秧机械关键技术实验”、“水田植保无人机应用技术实验”、“水田高地隙植保机械关键技术实验”、“智能导航水稻联合收获机械实验”、“稻谷集中干燥自动装备实验”10个机具与装备虚拟仿真实验的全过程。重点展示了“水稻直播机械关键技术实验”的设计方案、工作原理和操作流程。

 

图37 水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验项目技术路线

教学方法创新

水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验系统以学生为中心，学生主导实验过程，操作虚拟实验装置，情景互动的方式增强学生对知识的获取兴趣和能力。指导教师讲解实验方法和实验步骤，并对整个实验前、中、后全过程加以指导和引导，启发学生创新意识，培养学生发现问题、解决问题的能力，调动学生学习的积极性。学生能够直观感受到水稻生产全程机械化作业场景、掌握相关机械的结构、工作原理和性能特点。实验中，教师通过提问、质疑等方式，结合仿真实验系统情景设置考核方式，激发学生充分发挥想象，发掘学生的创造潜能，引导学生提高解决实际问题的综合能力。

评价体系创新

水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验分为3个层次要求考核学生掌握知识情况，分别是：“认知”、“应用”和“掌握”。认知层面主要通过虚拟仿真实验向学生展示工作原理和流程，以考查学生基本概念为主；应用层面主要通过虚拟仿真实验训练学生操作应用，以考查学生对机具装备的使用为主；掌握层面主要通过虚拟仿真实验揭示科学或技术问题的产生、解决方法和实现过程，以考查学生设计水平。

水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验系统适合本院“农业机械化及其自动化”、“机械设计制造及其自动化”、“车辆工程”和“自动化”4个专业本科生实验教学使用，所有专业通过完成本实验所有环节了解水稻生产全程机械化作业过程，根据专业相关性，按照5个关键环节设置不同的权重评价系数，以适应多专业本科生在评价体系上有侧重点。

对传统教学的延伸与拓展

以往传统的水稻生产机械相关实验只是局部环节，受到各种制约因素无法将水稻生产全程机械化作业系统的纳入教学计划，通过本虚拟仿真实验系统实现了以上教学目的；通过虚拟仿真和网络技术，能够实现大容量的学生同时在线学习，指导教师可以远程指导；实验可以分环节分时进行，学生在终端计算机或手机端操作，不受时间和空间限制，利于教学计划的实施；同时，情景互动的教学方式增强了实验教学的趣味性，增强了学生了学习积极性；此外，本虚拟仿真实验系统社会共享，避免重复性建设。