“新工科”背景下農業工程專業畢業設計的改進探索*

李燕飛 ，吳加寧

（湖南農業大學機電工程學院，湖南 長沙 410125）

0 引言

隨著時代的變革和科技的快速發展，各種新興產業層出不窮。為迎合社會快速發展的要求，高等教育需要培養出一大批能與未來科技產業接軌的工科人才。2017年以來，教育部門積極開展新工科的研究和實踐，大力推進新工科建設。新工科專業主要是指利用近年來興起的大數據、人工智能等智能化趨勢的專業，對傳統專業如自動化專業、機械工程專業等的升級改造，培養具備實踐能力和創新能力的復合型新工科人才[1]。新工科建設初期，“復旦共識”提出相關新工科內涵特征和發展路徑的十點共識[2]；“天大行動”提出探索建立工科發展的新范式，并對工科六大關鍵因素建設進行探討，明確了各因素的發展目標[3]；“北京指南”為新工科的建設提出指導性意見，強調了新工科發展中的側重點，并明確了發展的目標要求[4]。三場會議的研討成果和指導性意見，為工科建設和改革提供了新的思路和科學的發展方向。如何將新工科的內容融入到各工科專業建設和人才培養當中，成為教育領域各部門的關注重心，同樣也成為農業工程專業發展與教學中的落實點和突破點。

新工科與農業工程專業的融合主要體現在人工智能在農業工程上的應用和創新。例如，近年來興起的智慧農業就是人工智能與農業工程專業的融合，利用人工智能實現農業機械自動化，讓各類農業機械相互配合，實現農作物從收割到入庫全程無人操作，這種專業融合就是新工科的典型代表[5]。新工科下農業工程專業的教學開展，著重于人工智能知識在教學內容上和教學過程中的輸入。畢業設計作為對學生所學理論知識的考查與實踐階段，是新工科環境下教學的一個絕佳考核期，也是對人工智能知識的一個系統學習期和應用實踐期。如何利用好畢業設計這一過程，更好地發展“新工科+人工智能”的新型教育，是本文的研究目標。文章探討了農業工程類畢業設計中存在的問題，并提出了一系列的改革建議，研究成果將為農業工程類專業畢業設計的規劃和開展提供參考。

1 理論實踐與創新

相對于傳統的工科教育，除了扎實的基礎理論知識，新工科更加注重學生所學知識內容的時新性和實用性，同時也注重學生的實踐能力和創新能力[6-8]。傳統的教學內容和教學方式讓現代學生產生錯覺，認為大學期間學不到東西，并疑惑專業學習后畢業能干什么、所學知識能為未來工作提供什么幫助等。這是因為傳統教育在教學內容和教學過程上，理論脫離了實踐，以至于許多大學生產生對專業的不自信和對未來的迷茫。另外，隨著高校的擴招，越來越多的大學生為了緩解就業壓力而選擇考研。過去10年里，研究生報考人數從2013年的176萬人到2022年的457萬人[9]。迫于就業形勢，很大一部分人并不是為了科研而選擇讀研。關于創新，很多學校對創新相關的課程不夠重視，很少開設相關的課程。學生也是按部就班，認為創新是研究生該干的事，與自己無關。針對以上問題分析，要提升大學生的專業信心、專業水平和專業能力，建議從以下幾方面著手做一些工作：

1）在大學教育中開設一系列的人工智能課程，讓教學內容融入更多的先進科技教育，為畢業設計中人工智能的應用和創新打下良好的基礎。

2）建議老師可以適當地在實踐中教學，調動學生上課的積極性，實現人工智能知識教學和吸收的同步。

3）鼓勵學生積極參加各種人工智能競賽，比如機器人競賽、算法大賽等，讓學生通過競賽做到理論與實踐結合，同時提高學生的創新能力和解決問題的能力。

4）在暑假期間，帶領學生們去自動化工廠參觀或實習，讓學生們在真實環境當中體驗人工智能技術的應用，增長興趣和見識的同時增強學生對農業工程專業的信心，進一步認識和鞏固所學的人工智能知識，增強學生的動手能力。同時，通過在實習中系統地了解工藝的生產流程，可以對工業生產有系統的認知，了解到行業技術的短板，對設備的改進創新產生想法、思路，這些想法和思路都可以成為后面畢業設計的研究對象。

5）在新工科背景下，學科之間的交叉融合已是常態[10]。大學期間，計算機是公共課之一，工科學生一般具備計算機方面的知識，教師應該鼓勵對計算機感興趣的學生將數學理論與計算機知識糅合到工科應用分析與創新上，如將人工智能的各種知識、技術應用到農業工程學科上，提高創新能力。學生自己也應該增加知識儲備，多了解與自己專業相關的技術前沿知識，找對創新方向，提高創新能力。

2 選題設計

傳統的選題方式是導師根據自己的研究方向給出論文題目以供學生選擇。大部分學生能從中選上自己感興趣的論文題目，但是仍有部分學生對導師的課題都不感興趣。這部分學生因為不能根據自己的特長選到合適的論文題目，最終只能隨意選做，從而影響了學生的創作熱情。畢業設計本著“一人一題”的原則，但是有些課題工作量大，會讓兩三個人一起完成一個課題。通常，人員的組合是老師隨機指定的，然而這樣的分配是否合理，如果分配到學習和創新能力較差的兩位學生進行組合，那么很可能會導致課題任務無法完成，進而影響到學生的如期畢業。此外，部分導師提供的選題偏向以往的老課題，缺乏新穎性，設計的內容跟不上社會的需要，嚴重影響了學生論文創新的積極性。因為對選題缺乏興趣，為了完成畢業任務，部分學生將文獻論文進行拼湊修改，草草完成畢業設計，出現了抄襲行為，造成學術不端的現象。

針對以上問題和現象，建議導師在設計論文題目之前，廣泛征求學生的意見，對學生的興趣和社會的需求進行深入調研，在此基礎上融合專業知識和創新點，設計出貼合實際需求、有吸引力的論文題目；同時，掌握學生知識水平和學習能力，對學生在課題中需要完成的任務進行合理分配和組合，使得學生在論文工作過程中遇到彼此工作交叉點時，能夠交流學習、相互促進，同時也鍛煉了學生的團隊協作能力。學生可以根據自己的學習情況，結合導師的研究方向，提前與目標導師進行交流，這樣設計出來的選題能更好地貼合學生情況，調動學生的積極性。導師也應與時俱進，根據社會的需求，響應國家的號召，引入“新工科”的教育理念，時常變更畢業設計的研究內容和研究方向。感興趣的同學也可嘗試“雙導師”制度，即在本專業選一個指導老師，在其他專業選一個指導老師，結合兩個方向導師的實驗條件，進行交叉學科下的應用研究，以求培養交叉學科的人才，增強競爭力。例如，學生可以在農業機械化工程專業和計算機專業分別選擇一位導師，農業機械融合計算機的人工智能，可以實現農業機械智能化。同時，學校要定期檢查學生的進度，督促學生按時完成畢業設計。

3 開題時間

農業工程專業畢業設計的開題時間通常在大四第一學期期末，某些課題和農作物種植、生長、收獲等階段息息相關。而農作物的生長與季節有著密切關系，某些農作物在夏季才適合開展研究，導致部分學生的畢業設計時間比較緊，從而影響論文質量。同時，大四期間，同學們面臨著實習與就業的壓力，也有的學生準備考研考公，這導致同學們在畢業設計上花的時間越來越少。某些專業需要培育植株并完成畢業設計，但是很多學校缺少專門的培育基地，導致部分學生將植株種在路邊并貼上一些標簽防止路人破壞。這種方式有一定的風險，一旦有人不小心破壞了植株，可能會影響到學生按時畢業。

建議在大三下學期初對學生采取調研，有意向選擇與農作物相關課題的學生可以申請提前開題，大三下學期初到畢業有超過一年的時間，每個季節的農作物都可以找到。同時，那些需要培育植株的課題也可以提前申請開題，就算植株不小心被破壞了，還有時間換一種植株培養甚至換一個課題研究，確保順利畢業。學校方面，經費允許的條件下，盡量修建學校自己的培育基地供有需要的同學培育植株。對考研的學生，可以申請在考研復試成績出來后再開題，考研的同學在理論學習上一般會比不考研的學生強，剩下的時間完全有能力完成畢業設計，考上研究生的同學還可以與學校溝通，根據研究生導師的方向選擇課題，為今后的研究生論文研究打下基礎。

4 文獻查閱

很多學生在查閱參考文獻時只是粗略過目，隨意將某些語句引用到自己的文章中，有時甚至只看論文標題，認定與自己的論文研究相關，就直接進行摘抄、引用，這些做法不利于學生學術能力和寫作能力的提升。很多學生的畢業課題是老師給的，自己也不會獲取文獻去調研，不能細致了解自己課題能創新的地方，甚至不會用學校的圖書館資源獲取外文文獻。

建議在正式進入畢業論文研究工作之前，學校組織學生進行一次論文寫作指導課程，同時指導學生如何查閱參考文獻，通過各種渠道獲取相關文獻，有利于增強學生自主學習的能力。關于文獻的查閱和參考，建議要求學生在參考他人文獻時做好筆記，并在論文調研之后進行檢查。

5 論文評分標準

高校的論文評分標準通常是指導教師評閱占總分的30%，評閱教師評閱占總分的40%和答辯小組評閱占總分的30%，畢業論文評閱表如表1所示。但是，評閱表的學術水平與創新這一欄在評閱指標中占的權重比較小，一般為10%~15%；而論文撰寫質量中包括圖表完備整潔、標點符號齊全、語句通順等基本寫作要求占的權重較大，為25%~30%。此外，畢業論文評閱老師一般是自己學校的老師，難免會有偏袒現象。

表1 畢業論文評閱表

建議響應“新工科”理念，畢業設計的評分標準當在創新能力上適當加大權重，同時給平時參加學科競賽獲獎的人在畢業設計上額外獲得加分，平時考試獲得的成績也按照一定的權重納入論文評分標準中。通過這些措施來鼓勵學生深入學習，自主創新。此外，也可與其他學校合作，采取盲評的方式進行論文交叉評閱打分，以使評分機制更為公平。

6 結語

本文從畢業設計過程中關系重大的5個方面分析“新工科+人工智能”背景下農業工程學科畢業設計存在的問題，并提出了相應的改革思路和改善建議，為新工科的建設提供借鑒。

1）理論實踐與創新：增開人工智能課程；適當進行實踐教學，鼓勵學生參加各種人工智能競賽，安排學生假期去數字自動化工廠參觀或實習，增強數學理論、計算機知識與工科技術的融合；

2）選題設計：論文題目要貼合專業發展需求；根據學生知識水平和學習能力，合理分配學生論文任務；加強學生與導師、學生與學生之間的學習交流；導師根據社會需求，設計出與時俱進的選題；可嘗試不同學科的“雙導師”制度，培養交叉學科人才；

3）開題時間：根據學生論文研究對象的時效性，彈性安排開題時間；

4）文獻查閱：設置論文寫作指導課程，培養和提高學生查閱文獻的能力；

5）論文評分標準：在創新能力評價上加大權重；增加學科競賽獎項加分。