农业高校工程类专业课堂教学模式改革的问卷分析——以黑龙江八一农垦大学工程学院为例

该研究针对“课堂教学模式”“问题导向式教学”进行了问卷调查和综合分析,重点向学生了解教学实践中实施的“模块化教学”“案例式教学”“研讨式教学”“参与式教学”“问题导向式教学”等新型教学方式的看法,以期为进一步的教学改革提供参考。调查分析结果表明,传统的课堂教学模式需要做出改变,“以学生为中心”的课堂教学新模式得到了学生的普遍认可,但仍需进一步探索与完善。

工程教育认证背景下水利水电工程专业培养方案的构建——以黑龙江八一农垦大学为例

加入《华盛顿协议》后,中国工程教育开始进入全新的发展阶段。立足于服务区域经济发展,黑龙江八一农垦大学水利水电工程专业以人才培养目标、培养要求和课程体系为着手点,将工程教育理念与区域经济发展要求相融合,构建人才培养方案,为地方高校在工程教育背景下开展特色内涵建设,实现同类院校间的错位竞争探索有效的路径。

水利水电工程专业实践教学改革探索研究——以黑龙江八一农垦大学为例

水利水电工程专业是一门与实践教学紧密联系的专业,宗旨在于培养专业基础知识扎实,动手实践能力强,能在水利、水电及相关部门从事勘察、设计、施工和管理等工作的符合性工程技术人才。根据专业特点,将理论与实践教学相结合,通过多年的探索实践,调动学生的动手实践能力,形成综合实践课程,从而提高学生理论学习兴趣和动手实践能力。

学科评估融入地方高校学科建设成效评价的研究与实践--以黑龙江八一农垦大学机械工程学科为例

学科评估是国家关于教育评价的重要方式,有利于引导高校合理定位,服务国家和地区经济社会发展。通过周期性学科评估,可以对某一学科的具体发展情况、目标、发展路径等进行充分了解,突出学科发展的特色和优势。黑龙江八一农垦大学通过分析目前学科布局和第四轮学科评估的结果,确定学科建设的关键影响因素,制定考核合格评价表。黑龙江八一农垦大学工程学院则结合学校整体评估工作方案,基于发展性理念系统构建周期性学科评价机制,制定工程学院学位授权点合格评估自评工作方案,细化评估指标及建设目标,科学建立评价层次结构模型,分阶段进行评价。工程学院坚持以立德树人为根本任务,面向社会需求,传承北大荒精神,聚焦智能装备设计制造及其在现代化大农业装备领域的拓展应用,形成区域经济人才培养模式。

校企联盟背景下农业工程专业应用创新型人才培养的实践

针对学生培养过程中综合运用和实践动手能力较差,不能满足产业对人才的需求等问题,依据产业发展对人才培养提出的新要求,以提升农业工程专业人才的竞争力为目标,依托校企联盟和CDIO工程教育理念,开展应用人才培养路径研究。构建了农业工程专业背景下工农融合一体化梯度人才培养模式,创建了产业发展与人才培养互动机制。创新型人才培养激发了学生的求知欲望,提高了学生实践应用能力和创新能力。

新工科背景下面向智能制造的工程创新人才培养探究

智能制造创新人才的培养是高校工科类专业改造升级面临的重要任务。针对人才培养中存在的知识领域过于单一、校企合作深度不足、工程创新欠缺实践等问题,构建了智能制造人才培养课程体系,并从智能制造创新实践基地建设、“3+1”校企合作育人模式建设、双师型教师队伍建设等多方面强化校企合作,构建实践创新体系,开展多途径的创新能力培养,取得了较好的实践效果。

大学生创新创业获奖案例在《机械制造工艺学》的实践探索

针对《机械制造工艺学》课程实例相对陈旧,未能与时俱进,不利于学生的创新意识和能力培养的问题,以近年来创新创业获奖案例作为课程实例,对机械零件加工和机械装配过程进行讲解。利用多媒体演示课件、虚拟装配、加工实操等教学方法与案例结合进行课程的讲解。教学实践结果表明,大学生创新创业获奖案例在《机械制造工艺学》的实际运用有利于吸引学生学习兴趣,提高学生的理论知识、实践能力、创新能力,为学生从事相关工作打下坚实基础。

新农科背景下农业工程专业人才培养模式探索

随着新一轮科技革命推动下农业产业变革的加速发展,国家全面实施新农科建设战略。持续拓展农科人才培养的内涵与外延,培养更多具有“大国三农”情怀、“知农爱农”素养的新型农业人才成为农科高校和涉农高校面临的时代使命和重大课题。针对现代农业产业需求及传统农业工程人才培养教育理念相对滞后、教学内容更新缓慢、产学研互相脱节、教学模式单一化等一系列问题。以新农科建设为契机,构建了新农科背景下农业工程专业人才培养模式,为高校教学改革和服务社会主义新农村建设提供一定的参考价值。

俯仰式播种单体仿形性能检测试验台设计与试验

为解决播种单体仿形机构性能难以检测的问题,设计了俯仰式播种单体仿形性能检测试验台。阐述了试验台组成结构与工作原理,对其高速传动系统、液压升降系统、监控系统以及关键部件参数进行设计。应用ANSYS软件对台架整体和关键部件进行静力学分析和模态分析,验证结构设计的合理性。为检验俯仰式播种单体仿形性能检测试验台的实际检测效果,以德邦大为1205型牵引式免耕精量播种机播种单体为研究对象,先以液压杆伸出量与传送带速度为试验因素,以监控系统误差为评价指标进行试验。试验得出,在液压杆伸出量为0~200 mm范围内,监控系统角度传感器最大误差为0.69 mm;在传送带速度8~19 km/范围内,光电编码器最大误差为0.18 km/h。确认监控系统准确性后,再以单体速度为试验因素,采集速度8、10、12 km/h下地块的起伏数据为目标曲线,以地形起伏模拟曲线的绝对误差平均值为指标进行单因素试验,试验得出,所设计的试验台可有效模拟田间地面的起伏频率与起伏量,绝对误差平均值为1.86 mm,满足播种单体仿形性能检测需求。

创新教育背景下工业设计专业“一体两翼四驱动”教学模式研究

近年来,国家倡导素质教育,提倡在高等院校加大实践能力和创新能力的培养,各高校不断进行教学模式改革和创新,取得了一定成效,但仍没能摆脱传统观念和教学模式的束缚。为适应行业发展趋势和需求,坚持以人为本的教育理念,紧跟时代步伐,引入“一体两翼四驱动”教学模式,开展“一体两翼四驱动”协同育人改革实践,以培养高素质创新复合型人才为主要目的,增强学生实践能力和创新能力,从根本上提升人才培养质量,以满足高速发展的社会需求,为高校人才培养模式变革提供参考依据。

基于OBE理念的虚拟仿真实践教学体系建设与探索——以农业机械化及其自动化专业为例

实践教学是工程教育的重要组成部分,是培养和提高学生工程实践能力和科技创新能力的重要途径。该文剖析当前形势下农业机械化及其自动化专业实践教学环节存在的主要问题,总结虚拟仿真实践教学体系建设的实施举措,形成以行业对实践能力需求为引导、以学生发展为主线、以提高学生实践和创新能力为核心的“2+4+1”农机专业虚拟仿真实践教学体系。在实践教学各环节构建虚拟仿真实践平台、完善考核机制,通过虚拟仿真实践训练与实体实训的融合,促进农机专业人才的综合能力培养。

基于迁移成分分析的近红外光谱定量分析通用模型

在近红外光谱定量分析中,由于光谱数据采集设备和环境条件的不同,已有模型在使用到不同设备或不同环境时会出现预测精度低的现象。为了增强定量分析模型的普适性和通用性,提高模型的预测精度,提出一种基于改进的迁移成分分析转移方法(TM-TCA)的近红外光谱定量分析通用模型构建策略。改进的迁移成分分析方法采用二次校正策略,通过对从机光谱数据的两次校正,改善由于仪器偏移、漂移或不稳定性引起的光谱差异性,确保数据的一致性和准确性,消除仪器不同或外界条件影响产生的偏差,使校正后的从机光谱数据特征尽可能接近主机光谱,以此增强模型对从机光谱的预测能力。首先求出主机与从机光谱转换矩阵,通过转换矩阵进行待测样品的一次校正,缩小主机与从机样品间受外界条件因素产生的差异性。将经过转换矩阵转换后的主机-从机光谱数据矩阵作为迁移成分分析方法的输入。接下来,基于多指标综合迭代优化选择迁移学习中的核函数和特征值个数的基础上构建定量分析通用模型。为了验证迁移成分分析改进效果,与多种方法的转移效果进行比较。通过优化分析选择RBF核函数,特征值个数为52,实验表明,基于TM-TCA的光谱校正率达到97.1%,光谱平均差异(ARMS)与转移前相比下降了82.9%,比TM和TCA方法分别降低了46.5%和30.2%。为了验证模型构建策略的有效性,构建基于TM-TCA和偏最小二乘回归(PLSR)的玉米水分定量分析通用模型,并对不同设备条件下的模型通用性进行分析。TM-TCA-PLSR模型的预测效果与TCA-PLSR模型的预测效果相比较,模型的预测决定系数达到了0.8729,提升了41%,预测均方根误差(RMSEP)和平均绝对误差(MAE)分别为0.1543和0.1159,均降低了90%以上,并且TM-TCA-PLSR模型相对分析误差(RPD)值超过了2.5,模型具有实际应用的价值。表明了TM-TCA转移方法能有效减少主机和从机光谱之间的差异性,基于TM-TCA和PLSR的主机模型具有一定的通用泛化能力。

水稻硬质育秧盘全自动起盘机提升与叠盘装置研究

针对现有叠盘暗室育秧模式下全自动起盘机存在起盘合格率和工作稳定性下降,输送阶段易造成秧苗、秧盘损伤等问题,改进设计一种具有轴向辅助推送秧盘功能的钩杆式提升装置,并构建仿真试验平台确定影响其工作性能的主要参数及取值范围;确定关键部件循环叠盘装置的结构参数,建立多情形目标评价结果函数,并通过Matlab插值法对评价指标进行标准化;采用二次旋转正交组合试验,以托盘间距、横向输送速度、抬起角为试验因素,起盘合格率、叶损伤率、硬盘损伤率和伤秧数为性能评价指标,对试验结果进行响应曲面分析、回归分析。应用Design-Expert 11进行多目标参数组合优化。在托盘间距为190 mm、横向输送速度为0.20 m/s、抬起角为72°的条件下,田间验证试验得到起盘合格率为97.5%,叶损伤率为0.52%,硬盘损伤率0.45%,伤秧数为9,与理论优化值误差小于1%,比优化前合格率提升5.6个百分点,叶损伤率降低3.5个百分点,减少秧苗损伤,硬盘损伤率降低3.8个百分点。

创新创业教育融入涉农高校机械设计制造及其自动化人才培养模式研究

为适应新技术、新业态、新模式、新产业的需求,创新创业教育融入高校人才培养体系提出更高要求。该研究结合黑龙江八一农垦大学发展现状,将创新创业教育和机械工程教育相结合,围绕毕业达成度,完善人才培养方案,通过强化树人强基培养,通融并举,突出创新训练实践教学体系,实现工农结合,全方位、个性化、多元培养路径,实现时空融合、知行耦合、师生多维互动新范式,全面提升地方高等农业院校人才的专业技能和社会适应能力,满足区域应用型人才需求。

真空冷冻与热风干燥对腐竹品质特性及微观结构的影响

针对腐竹干燥易褐变导致品质变差问题,以黑龙江东北特产九三黄大豆制作的鲜腐竹为研究对象,采用真空冷冻干燥(vacuum freezing drying,VFD)和热风干燥(hot air drying,HAD)对腐竹进行干制加工,获取两种干燥方法对腐竹品质特性及微观组织结构等参数的影响。结果表明,两种干燥工艺对腐竹中蛋白质含量的影响达到显著差异水平(P<0.05),对腐竹L^(*)、a^(*)和b^(*)值的差异性影响为极显著(P<0.01)。VFD制备腐竹的蛋白质含量和脂肪含量均较高,颜色鲜亮淡黄,表面有自然油质光泽,内部组织结构较为疏松,孔隙分布均匀,VFD腐竹复水1 min时复水比达到1.90 g·g^(-1),与HAD干燥制备的腐竹相比,VFD腐竹的硬度最低、咀嚼性最好,品质均一,感官评价得分最高。综上,真空冷冻干燥适用于蛋白质含量高的腐竹干制加工。

基于玻璃化转变的稻谷干燥变温控制系统设计与试验

针对稻谷在变温干燥过程中变温节点不明确、温度波动范围大和响应时间慢等问题,该研究设计了一种基于玻璃化转变的稻谷变温干燥控制系统。根据稻谷玻璃化转变曲线,确定变温控制策略,运用Logistic回归分析建立混配阀门开度和稻谷温度之间的控制模型并通过最小二乘法辨识模型参数。利用遗传算法对模糊隶属度函数进行优化,目标函数值迭代至0.118收敛,寻得最优幅宽。在Simulink仿真试验中,稻谷温度设定为42℃时,模糊PID控制的响应时间为66.43 s,且超调量为3.600%,优化后的模糊PID控制响应时间为37.06 s,且超调量为0.120%;在150 s加入5 s的外部信号干扰,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制的调节时间少4.19 s且超调量减小0.050%;在稳态时输入升温信号,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制的调节时间少16.79 s且超调量低0.338%。利用自主研制的干燥试验台进行变温试验,在变温响应试验中,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制在目标温度和梯度升温调节时间中分别缩短了37.56 s和18.63 s;在温度稳定性试验中,稻谷温度变化范围为41.9~42.1℃,平均相对误差小于0.4%,变异系数小于0.5%;在建三江国家农业高新技术示范区浓江农场进行生产性验证,优化后的模糊PID控制系统响应时间小于30 s,稳态温度误差在±0.15℃,平均相对误差小于0.5%。测试数据表明变温干燥控制系统性能稳定,满足实际干燥作业的生产工艺需求。

谷子穴播机勺链式导种装置设计与试验

针对谷子播种时在导种管内弹跳严重,导致谷子落地后成穴性差的问题,设计了一种谷子穴播机勺链式导种装置。其工作原理为通过约束种子运移轨迹提高其落地后成穴性,对关键零部件进行了设计,对纳种与投种过程进行了运动分析,确定了影响导种性能的重要因素。为获得最佳参数组合,分别以圆形勺、方形勺、方形平嘴勺3种种勺型式和ABS、橡胶、亚克力3种材料为因素进行单因素试验,试验结果表明方形平嘴勺和橡胶材料效果最佳。在此基础上,以纳种角度、纳种高度和链轮转速为纳种试验因素,以纳种合格率为评价指标;以投种高度、投种角度和链轮转速为投种试验因素,以穴径合格率、穴粒数合格率及穴距变异系数为投种评价指标,通过EDEM离散元仿真软件分别进行纳种过程与投种过程的三因素五水平二次正交旋转组合仿真试验。纳种过程最佳参数组合为:纳种角度45.95°、纳种高度74.05 mm、链轮转速1.76 r/s;投种过程最佳参数组合为:投种角度53.51°、投种高度25.96 mm、链轮转速1.98 r/s。为进一步验证导种装置性能,在最佳参数组合下进行台架验证试验与对比试验,验证试验中纳种合格率为95.53%、穴径合格率为93.29%、穴粒数合格率为94.73%、穴距变异系数为7.46%,台架验证试验结果与仿真试验结果基本一致,相对差值均小于5%;对比试验结果表明,安装勺链式导种装置的播种效果明显优于安装导种管的播种效果,穴径合格率、穴粒数合格率、穴距变异系数最大可提高2.75、3.43、3.25个百分点。

复合材料双层球壳与环板耦合结构振动特性研究

以一阶剪切变形理论为基础,采用谱几何法对不同边界条件下复合材料双层球壳与环板耦合结构振动特性分析模型进行构建,其中采用人工虚拟弹簧技术模拟耦合结构的边界条件。根据耦合处的连接关系,通过布置耦合弹簧模拟器对子结构之间的耦合关系进行模拟。应用哈密顿原理对复合材料双层球壳与环板耦合结构的特征方程进行推导,对耦合结构的固有特性和稳态响应进行求解。将所得结果与有限元结果进行对比,验证了计算的正确性。分析了几何参数、材料参数对复合材料双层球壳与环板耦合结构振动响应的影响。

混流式水稻烘干塔温度远程监测系统设计

针对混流式水稻烘干塔温度难以远程监测的问题,设计了一种基于Python和LoRa技术的温度远程监测系统。系统以STM32F1单片机硬件系统为下位机,通过PT1000温度传感器测得烘干塔温度信息,判断水稻烘干塔干燥状态,并通过LoRa无线模块将状态信息传输至上位机人机界面实时显示。生产试验结果表明:整套系统数据传输性能稳定,传输距离远,数据传输成功率达96%以上,满足复杂工作环境要求,能够实现粮食干燥过程的温度实时监测功能。

线下线上混合式教学模式在机械原理教学中的应用

为适应工程教育认证,切实提高机械原理课程的学习效果,机械原理课程教学方法和教学内容等需要进行相应教学改革。课题组以成果导向为指导理念,优化教学内容;以“学习通”、腾讯会议、QQ群为平台,开展线下线上混合式教学模式,以机械原理“自由度计算基本公式”专题为例开展教学设计,探索线下线上混合教学模式的应用。结果表明,混合式教学模式能有效增加教学内容,激发学生自主学习的兴趣和能力,达到“童蒙求我”的学习效果。