“新工科”背景下農業機械及其自動化專業產學合作育人模式探索

翁海勇，楊 林，繆樹峰，葉大鵬

（福建農林大學機電工程學院 福建，福州 350100）

1 引言

2017 年2 月教育部發布了《關于開展新工科科研與實踐的通知》，體現了工科類學科需要著重于人才實踐性與創新性的培養。當今科技革命和產業變革的時代背景下，積極發展工程教育方面的改革和創新，結合“互聯網+”、“大國工匠”和“中國制造2025”等背景以及“加快推進農業農村現代化”重大任務，作為農林類知名高等院校福建農林大學，有責任培養一批兼備理論知識與實踐能力的新人才，為國家的建設奉獻青春力量。同時作為福建省的一流大學建設高校、福建省高原學科，發展迎來了重大機遇，為響應國家以及教育部的號召，必然要求對原有的大學生培養教育模式重新進行思考與探索。本文主要探索了一種大學生的培養模式，其中重點在于發展思政建設，在學生心中厚植愛國愛農意識[1,2]，進一步加強校企合作，培養綜合相關人才，推進教育培養體系，構建了一種“1112”的教學培育平臺，為全國的農林類高校農業機械及其自動化專業大學生培養模式提供一定參考。

2 培養目標

產學合作是指在工程類專業的教育過程中，通過行業內知名企業與高校資源共享，企業積極參與高校相關專業的建設、人才培養方案的制訂與改革，讓高校為企業生產提供創新方案，企業為高校的人才培養提供實踐平臺。結合福建農林大學建設區域性高水平一流農林大學，培養理農工交叉領域、涉農行業帶頭人的辦學定位，在學生已掌握農業機械及其自動化專業基礎知識的后，充分銜接多學科知識，引入生產內容與科研前沿進行教學與實踐，以支撐本專業人才培養中綜合實踐核心能力的達成。主要培養學生達成三個目標：知識目標、能力目標以及情感目標。

知識目標主要為掌握各類行業內剛需的硬件作為可用資源，通過工業現場觀察、工程師培訓和個人演練，學生了解控制器的常見類型以及如何合理地選擇控制器的知識和方法；掌握常見控制器開發軟件的編程方法，通過學習常見控制軟件開發方法和解決問題的邏輯，幫助學生了解現有工業領域中常見控制器的開發方法，學習如何將工業控制技術引入到現代農業應用中；掌握如何有效優化資源配置，針對調研獲得的問題，要求學生能夠合理選擇硬件配置，應用合適的編程邏輯，可以解決現代農業生產中的實際問題。

能力目標中首先是分析能力：能夠針對現代農業生產過程中的“風光水氣肥”等影響因子，開展調研和分析，考慮到當地的氣候特點，能夠提出對生產因子進行控制的合理解決方案；其次是開發設計能力：能夠針對已獲得的控制方案，合理地選擇控制硬件，采用特定的控制策略和編程方法，開發出切實可行的控制軟件，以實現資源優化配置并解決現代農業生產中因素控制問題。最后是培養學生的綜合能力：使學生廣泛接觸現代農業生產中的一系列問題，接受實踐鍛煉和考驗，進一步提高學生獨立解決現代農業生產中問題的能力。

在情感目標上，首先要做到的是學生對農業機械及其自動化專業的專業認同，為農業機械及其自動化專業的全體學生提供深入基層實踐的機會，深化學生對工業化和現代化技術改造在農業生產上作用的理解，調動學生的學習熱情；其次是工匠精神：幫助學生在現代農業生產、管理和科研實踐中理解并遵守職業道德與規范，培養學生精益求精的工匠精神。最后是培養三農情懷：以專家工作站為平臺，深入基地與農民的交流過程中，使學生對社會主義新農村認識加深，培養認識社會、理解社會和服務社會的責任感，塑造“一懂兩愛”情懷。

3 培養模式建設與應用

3.1 培養模式的主要發展歷程

傳統的農業機械及其自動化學生培養模式主要是以理論教學為主，難以滿足市場需求。

該模式主要增加專業的實踐部分，旨在培養學生掌握常用機構的結構、特性等基本知識，掌握通用機械零件的工作原理、特點、選用和設計計算方法，學會設計機電傳動裝置。然而，由于傳統的培養模式理論課時需求的限制，實踐課時常被壓縮，以走馬觀花的參觀實習為主，弱化了學生實踐鍛煉環節，導致學生設計的產品大部分僅停留在課本知識，無法適應市場用人需求。

該模式主要提升實踐能力，培植“愛農”情懷，旨在培養具有分析能力、開發設計能力、解決現代農業生產實際問題的綜合能力的機電一體化復合型人才，并培植學生的專業認同感、工匠精神和“三農”情懷。實踐課程與行業內知名企業建立長期合作關系，為學生提供多種形式的培訓和競賽項目。還共同開設了不同特色的實踐課程。同時，學生在為農業產業服務過程中，實現個人自我價值，提高專業熱情和服務現代農業的興趣。

3.2 培養模式需要解決的重點問題

在課程改革前，盡管學生掌握相關器件、編程方法等學科基礎知識，但因缺乏相關實踐鍛煉基礎，故無法將所學知識應用到實際生產中，面對工業、農業實際生產中各類自動控制問題，感到無從下手；且學生對“三農”認知程度不足、缺乏專業認同感、責任感和使命感、服務“三農”意識淡薄[3]，具體歸納為：（1）教學模式和教學環境單一：傳統的教學模式使學生形成了惟書、盲目服從的思維定勢，缺乏發現問題和提出問題的方法、途徑和技巧，且教室環境單一、局限性大，無法創設問題情景，限制學生的創造思維。（2）傳統教育提倡“師道尊嚴”的教育觀，不利于構建師生共同體：市場經濟對利益過分的追求深刻影響高校師生關系的利益化和庸俗化，且部分教師總將自己的意志強加于學生之上，不愿傾聽學生的心聲。（3）學生服務“三農”意識淡薄：高校缺少學生與農戶或企業接觸的橋梁，無法讓學生真正走進農業，實踐體驗農業，難以培養愛農、獻身農業的情懷，樹立服務“三農”的意識。

3.3 資源建設及應用

以實踐課程為載體，校內校外導師共同指導，借助于實踐教學基地和專家工作站，學生可以深入產業一線調研，了解產業的痛、難點問題，收集市場的需求；結合調研得到產業問題，自主開展研究和討論，通過研究初步形成解決方案，并以小組為單位進行開發設計，條件成熟的小組，可將獲得的成果，申報各種層次的大學生創新創業項目以獲得更多的經費支持；在項目組成員的努力研究和校內外導師共同指導下，部分優秀的成果可以總結形成了高質量的學術論文、自主知識產權專利、軟著等；對于小組成員已獲得的成果，采取“滾雪球”形式把成果做大，利用不同年級同學之間的“傳幫帶”，可將部分研究成果形成“互聯網+”大學生創新創業大賽和“青年紅色筑夢之旅”等大賽作品；部分作品經過企業導師的提升，可將大學生創新創業項目的作品形成實際產品，服務于市場，真正解決產業的痛點和難點問題，提升實踐課程的成效。在產學合作育人實踐實施過程中，形成了理論與實踐結合、學業與就業對接、智育與勞育共推的產學研用一體化閉環的實踐教學人才培養模式，踐行“把論文寫在祖國大地上”的理念，培植學生愛國主義情懷，提升學生研究社會、服務社會的意識。校外基地為農業機械及其自動化專業學生開展學科競賽和畢業設計等創新實踐活動積極搭建平臺，并參與人才培養體系的建設。每組學科競賽團隊的導師均由1位教授或者副教授為帶頭人，配備1位講師或者博士，1位思想政治教師和2名品學兼優的研究生組成“1112”模式的指導教師團隊[4]。

4 培養模式特色與創新

4.1 實踐教學融合創新項目，培育“三創”學生

首先是要優化教學模式，打破傳統“課堂式”教育，帶領學生深入基地調研，將教育置于祖國的大地上，點燃學生創新創業熱情，激發學生創新創業潛能，植入“創新創業基因”，使“三創”變成自主行為。其次要直擊要點問題，依據調研結果，精準凝練出企業及農戶的痛難點問題，提升學生發現問題和分析問題的能力，在學生心中播撒服務“三農”的種子。最后要形成“三創”項目，根據專業知識，以解決痛難點問題為出發點，通過形式豐富、不同側重點的多種學科競賽，提高學生在實踐活動中獨立思考，親手實踐的能力，激發引導其愛國情懷。

4.2 內外結合師生共創，破解企業難題

發揮校內外導師知識結構互補優勢，踐行研究生與本科生的協同培養模式。加強研究生和本科生在思想、學習和生活上的溝通與協作，提升他們的創新能力與實踐能力，有效促進本科生和研究生教育的協同發展。采用同專業且能力互補的學生自由組合形成小組，依托省級校外實踐基地，對調研得到產業難點、痛點問題，開展研究和探討并形成切實可行的方案，然后在實踐平臺上驗證，解決學校培養與企業需求脫節的問題。師生共同參與教學實踐活動,教師通過對文化傳統和理想信念的傳承,對客觀真理的傳授,以學生為本的奉獻和給予,在完成教學任務的過程中收獲了教學帶來的成就感、為人師表的榮譽感,生命的價值得到了自我實現。與此同時,在以人為本的教學實踐過程中,學生的主動性、創造性獲得關注并得以生成[5]。

4.3 多措并舉，助力鄉村振興

為破解鄉村發展人才緊缺、推動科技下鄉，搭建專家工作站及組織科技特派員建立與基地及農戶的關系，切實了解企業及農戶需求。建立產學研協同創新機制，為企業提供戰略咨詢、技術研發、人才培養、成果轉化等服務，引導科技、人才等要素向企業集聚，加強創新鏈與產業鏈的對接與協同，發揮科技的支撐和引領作用。學生科研小組以專家工作站平臺或科技特派員為媒介、依托產學研協同創新機制并與企業研發團隊直接合作，針對企業在實際生產過程中遇到的核心技術瓶頸進行攻克，推動企業創新能力和核心競爭力的提形成其發展優勢，以此謀取以企業為基點帶動所處區域、相關聯產業發展，助力鄉村振興。專業實踐課程作為高校引導大學生投身鄉村、助力鄉村振興的重要途徑之一，利用專業課增強大學生對農業的了解，激發學生對農村的熱愛，對其愿意成為新型農業技術人才起到了促進作用。

4.4 育人模式持續建設

建立由實踐教學基地，行業專家和課程骨干教師共同組成的課程教學建設指導小組，構建一套完整的課程建設機制。

豐富專業實踐教學案例，40%的案例來自產業一線或學生第一手獲得的資料；動員、組織、指導學生參與“挑戰杯大學生創業大賽”、“大學生創新創業訓練計劃項目”等高水平、高質量、對學生專業技術和綜合實踐能力都有一定鍛煉的學科競賽，學生參與人數在學生總數的占比超過30%。同時加強課程師資建設，聘請企業與用人單位相關專家和工程師擔任兼職教授和專業導師，指導并參與課程設計，課程培養與課程方案。并加大授課教師培訓資源，委派教師到企業、用人單位和國內外高校進行培訓學習，通過促進授課教師專業知識的更新逐步實現課程領域在知識層面上系統性的更新。打造師資隊伍向著“教師——工程師”體系不斷邁進。開展研究成果的推廣與應用，建設一支結構合理、創新能力強、研究成果處于學科前沿的師資團隊。

定位人才培養，推動課堂革命、搭建產教融入、堅持立德樹人、發展德學兼修的教育教學新模式。加強教學實踐內容占比，以專業知識解決實際問題，以內部升級、外部更新、虛實共建方式優化課程實踐實習，解決原實踐實習教學內容體系中缺乏的新工科要求的新內容及能力要求問題。

整合實踐基地與產品研發流程、生產技術、培訓方案等資源，并借由校企合作資金，校內教學經費撥款等形式，采購可以滿足更多課程實驗設計、科研項目需求的實驗設備。以賽促學，以賽歷學，以賽養學；在已有培養機制與教學平臺的帶動作用下，鼓勵學生參與各類學科競賽，在比賽中磨練自身技藝，在比賽中鍛煉自身能力，在比賽中實現教學內容與實踐技能的融會貫通，做到真正意義上的“知行合一”。對現有研究成果進行總結提升，擬在人才培養規格、雙師雙能型師資培養模式、學科競賽培訓與管理等方面撰寫教改學術論文；同時，將現有的教學思考與新工科、新農科體系進行對接，樹立綜合實踐教育新模式、新理念，并針對過往教材不能夠有效適應現階段人才培養的新模式的問題，編寫打造雙新融合的新教材，提升教學內容的知識創新能力。

4.5 需要解決的問題

探索如何更好將課程思政全程貫穿于實踐教育，特別是通過青年紅色筑夢之旅活動對學生厚植愛國主義情懷及提高服務社會的意識。并通過生產勞動，社會實踐，鄉村調查等系列實踐活動，引導學生關注“三農”發展，投身“三農”事業，強化學生“知農愛農、強農興農”使命擔當，以求培養涉農學生知農愛農思想情懷[6]。

研討如何加強人才培養體系發展，以追求完善研究生與本科生的協同培養模式，提升學生的創新能力和實踐能力。實行多元化精英教育理念，推進“學科綜合環境，研究環境和開放環境”下的培養模式改革，建設創新型人才培養體系。以提高創新能力為核心，繼續深化培養機制改革，加強學術規范建設，培養人文科學素養、專業能力和創新思維，最終實現學生培養體系質量有效提升的目的。

4.6 改革方向和改革措施

關注學生的思想道德建設，培養其建設國家農業事業發展的意識和思想。為響應習近平同志提出的“提升思想政治教育親和力的針對性，滿足學生成長發展需求和期待”重要講話精神，通過加強學生的思政建設，落實“三全育人”綜合改革建設方案。組建課程思政教學共建團隊，教導引導專業課教師圍繞落實立德樹人這一根本任務，把教書和育人結合起來，牢固樹立知識傳授與價值引領同頻共振的教學理念[7]。教書育人兩手抓，在傳授知識的同時也關注學生品格、品行、品味的發展。與馬克思主義學院思政課教授做專業課共建，指導和幫助專業課教師深挖課程中蘊含的思政元素，在日常開展思政講堂、交流研討、主題實踐等活動，提升課程思政教育的領導力，形成課程整體育人的聯動效應。

加強校企合作，培養綜合相關人才。隨著智慧農業產業的更新換代，國內高校勢要根據其發展趨勢進行專業改革，而推動改革的根本即是人才。支持培育學生向著熟練掌握人工智能與農業知識的復合型人才發展，并輔以服務崗位需求與就業情況預測為導向，持續推進學生在專業素養的可持續發展，以職業能力和職業素質為核心，制定依托產業鏈能力平臺加專業方向能力的人才培養方案，形成一陣套校企聯合培養的人才培養模式。形成校企聯合培養的農業領域人才的培養模式，將涉農企業崗位需求與專業能力培養，課程實踐內容與技術認證證書，綜合人才培養與就業相結合。努力解決農民群眾的實際問題，為農業領域推廣人工智能等新技術提供智慧與人才支持[8]。

推進教培體系，構建雙師教學培育平臺。始終將教學培育平臺的構建視為項目發展實施的核心要素，是推動智慧農業人才培育的重中之重，通過以高校為核心，形成多部門教學聯合培養機制的同時，主動推動校內教師，專業技師校外聯合培養機制，重點建設一支富含學術創新思想，凝聚學科前沿智慧，善于解決現實問題的“教師-工程師“高素質雙師型師資團隊。另一方面，無論是構建農業人工智能基礎實踐基地，還是發展智慧農業都需要大量的數據基礎和實時快速地網絡響應，隨著農業人工智能化的不斷發展，之前的基礎設施建設越顯疲態，在越來越多的場景應用中難以包容實際需求。為此，提高=綜合實踐基地中智能農業傳感器等基礎設備供給水平，建設綜合專業實踐基地的生產信息化和數字化工程，與企業和兄弟院系院校合作，推進農業數據共享平臺的構建，為學生在智能農業設備設計制造的實踐建立基礎。

結合新農科新工科，革新教學實踐課程內容。為滿足未來智慧農業領域對“懂農業，更懂智能”的新型農業科技人才的需求[9]。目標以產業實際的生產需求推動課程的創新改革，根據相關產業的相關工作需求，優化課程結構，適當增添或減少相關課程內容以推動課程學習與新型農業科技人才標準相對接，把實踐能力的培養融入專業課程的設計規劃，推進應用型課程群或課程模塊在實踐方面對學生的培訓。教學模式將以實際運用為首位，注重以學生為中心的啟發式、合作式、項目式教學模式。并引入人工智能-大數據等新技術豐富課程內容，提升實踐課程推動人才激勵、課程培育和教學模式改革創新，強化企業與用人單位在項目實施中的實際參與度。

5 總結

福建農林大學積極響應國家關于“加快推進農業農村現代化”、關于深化產教融合的戰略目標，大力開展產學合作育人模式，在人才培養目標、產學合作育人平臺、實踐育人基地建設、企業導師進課堂等方面進行了創新性改革，大力提高了大學生的實踐能力以及創新能力，大學生的培養必須要結合國家的發展戰略目標、地方政府的發展規劃以及學校本身的發展潛力多方面緊密結合，融入“新工科”和“大國工匠”培養的特點，才能夠探索出契合地方農林高校農業機械及其自動化專業的培養模式。