新農科建設背景下的智慧農業專業建設

陳志強,馮國林,李召虎

(華中農業大學,湖北 武漢 430070)

黨的二十大報告指出,全面推進鄉村振興,加快建設農業強國,全方位夯實糧食安全根基,確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。當前,新一輪工業革命促使農業農村更加數字化和智能化,涌現出更多新產業新業態。這都要求培養更多智慧農業人才,滿足新時代農業農村現代化建設對人才的現實需求。

2022年8月,教育部委托全國新農科建設中心制定了《新農科人才培養引導性專業指南》,面向糧食安全、生態文明、智慧農業、營養與健康、鄉村發展等五大領域,設置智慧農業等12個新農科人才培養引導性專業。

一、 智慧農業專業的內涵和建設的必要性

(一) 智慧農業專業的內涵

迄今為止,學界尚未對智慧農業作出一個確切的定義,一般根據智慧農業的實質內容或應用場景,將其描述為以信息和知識為核心要素,通過現代信息技術和智能裝備等與農業深度跨界融合,實現農業生產全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務的全新農業生產方式,并且認為智慧農業是農業信息化發展從數字化到網絡化再到智能化的高級階段[1]。

教育部《關于公布2019年度普通高等學校本科專業備案和審批結果的通知》(教高函〔2020〕2號),公布新增審批本科專業名單中有新專業“智慧農業”,專業代碼090112T,學位授予門類為農學,修業年限為四年。根據《新農科人才培養引導性專業指南》,智慧農業專業通過互聯網、物聯網、大數據、云計算、人工智能等現代信息技術與農業深度融合,注重農業智慧生產、作物信息學、智能裝備、農業產業鏈經營與管理等知識能力的訓練,培養能夠將現代生物技術、信息技術、現代工程技術、現代農業管理知識與農學有機融合,能勝任現代農業及相關領域的教學科研、產業規劃、經營管理、技術服務等工作的拔尖創新型、復合型人才[2]。

(二) 智慧農業專業建設的必要性

智慧農業在我國尚處于初步發展階段,對農學、理學、工學等多學科交叉復合型人才有著巨大需求。高校開設智慧農業專業是緊跟時代步伐的必然要求。重視智慧農業專業建設,培養更加符合智慧農業發展的復合型人才,是農業強國建設的時代要求,是農業產業革命的現實需求[3]。

1. 農業強國建設的歷史要求

強國必先強農,農強方能國強。農強首先要農業科技強,要聚焦底盤技術、核心種源、關鍵農機裝備等領域突破關鍵核心技術,全方位夯實糧食安全根基,端牢中國人自己的飯碗,實現農業農村可持續發展,扎實推動鄉村產業、人才、文化、生態、組織振興,建設宜居宜業和美鄉村,建設供給保障強、科技裝備強、經營體系強、產業韌性強、競爭能力強的農業強國,這需要一大批真懂農業、真去農村、真愛農民的“高、精、尖、新”科技人才。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》《“十三五”國家科技創新規劃》《關于實施鄉村振興戰略的意見》等文件均提出加強智慧農業建設。建設智慧農業專業,培養智慧農業人才,是農業強國建設的歷史要求。

2. 農業產業變革的時代需求

以現代生物技術、現代信息技術、現代工程技術、智能制造技術、人工智能技術等為主體的新農業科技革命浪潮方興未艾,新產業新業態不斷涌現。生物技術對傳統農林研究領域產生著廣泛而深刻的影響,信息技術和工程技術正在改造傳統農業、締造現代農業,中國農業越來越呈現出數字化、智能化、物聯化的智慧面貌。隨著信息技術在農業上的廣泛應用,農業正在由傳統農業向現代農業快速轉變,以智慧農業為代表的新一代農業革命已經到來。現代農業產業亟需具有扎實農業科學、生物科學知識和專業技能,掌握智能裝備和信息技術等基本原理和使用方法的復合型人才。建設智慧農業專業,培養智慧農業人才,引領未來農業新產業新業態,是緊跟時代步伐的必然要求。

3. 農林教育轉型發展的規律要求

我國高等農林教育經歷了探索與形成期、發展與加速期,目前正處于全面提升期。20世紀50年代至90年代中后期,農林教育經歷艱難的探索,逐步形成了比較完備的教育體系。1952年開始大規模院系調整,單科性高等農林院校成為高等農林教育的主力,農林教育體系逐漸起步成型。恢復高考后,高等農林教育開始從專科教育轉向綜合教育,逐步形成了較為完備的人才培養體系。20世紀末至2012年,高等農林教育結構布局和資源配置也得到優化,獲得了快速發展。黨的十八大以后,“雙一流”建設等重大戰略對高等農林教育提出了新要求,卓越農林人才教育培養計劃1.0、2.0相繼啟動,農林人才培養進入新時代。

縱觀農林教育發展脈絡,我們認識到,學科發展與專業建設始終與國家發展現狀緊密聯系,與經濟社會需求緊密契合,隨著時代的演進和需求的變化一直處在不斷調整完善中。遵循農林教育發展規律,以智慧農業專業建設牽引新農科建設,推進高等農林教育改革,實現高等農林教育轉型發展,已廣泛形成共識。

4. 新農科人才培養的內在需求

新農科在形態上體現為“農科+”,如農科+新理論、農科+新技術、農科+新制造、農科+新業態、農科+新模式等。運用現代生物技術、現代信息技術、現代工程技術、智能制造技術、人工智能關鍵技術等前沿技術改造提升傳統農科,是新農科建設的主要途徑。總體而言,新農科建設包括多類型農林人才培養體系構建、知農愛農情懷教育、農林緊缺人才培養及傳統農林課程升級、教學條件升級改造等多個方面。

新農科建設核心訴求是形成新知識范疇、產生新知識組合、發現新研究問題、團聚新研究群體、搭建新組織載體、鞏固新人才培養體系,培養社會主義現代化建設需要的新農科人才。不管是創構知識體系,還是創新組織架構,最終的目的是高質量人才培養。智慧農業專業建設可作為新農科建設的一個先行先試案例,堅持以學生全面發展為中心,著眼學生一生幸福,統籌學校、社會、企業多方資源,不斷培養創新能力強,創業精神足,具有世界眼光、中國情懷和實踐能力的學農、知農、愛農、興農新型人才。

二、 智慧農業專業建設存在的問題

目前全國共有25所高校開設智慧農業本科專業,其中2020年首次審批通過2所,其中包括華中農業大學。2021年新增備案13所,2022年新增備案10所。其中17所為農林類高校,8所為綜合性高校,大部分依托農學院辦學,小部分集中在植物科學、園藝園林、信息技術等相關學院。

智慧農業專業正處于初期建設階段,目前存在的問題主要有培養目標不清晰,培養體系不完善,專業師資匱乏,條件保障不足,學生的數理化基礎能力無法適應多學科交叉融合培養等問題。

(一) 培養目標不清晰

專業的培養目標要清晰具體,培養方案、課程體系、教學實習實踐等所有教育教學環節都要對培養目標的具體內容形成堅實支撐。目前部分智慧農業專業的培養目標缺乏專業特色,還沒有從各專業的排列組合上升為融合創新,沒有建立起自己獨有的核心課程體系和培養特色,沒有完全體現出“新、特、優”。部分培養目標比較簡單,概括性地描述了培養具備哪些能力、可以勝任哪些工作的人,培養目標的內容與教育教學環節的銜接不夠緊密,也沒有充分考慮學科發展狀況和社會經濟對人才的實際需求。

(二) 培養體系不完善

智慧農業專業是一個新興的多學科集成專業,與新理念、新技術、新材料等緊密聯系在一起。要辦好這個專業,需要農學、理學、工學、管理學等學科門類的多個二級學科共同支撐。由于高校各學科本身發展不平衡,導致對培養體系的支撐程度參差不齊。產教融合還有差距,目前智慧農業專業還屬于高校主動布局,在深度對接產業鏈、支撐創新鏈、激活人才鏈還不足,需要進一步促進高校與企業的“雙向奔赴”,推進專業建設與社會發展精準匹配、與農業產業結構緊密契合。

(三) 專業師資匱乏

智慧農業專業需要龐大且優秀的師資隊伍。設立智慧農業專業的多數是農林類高校,傳統農科師資力量雄厚,但在大數據、云計算、物聯網、智能裝備等前沿技術方面師資力量匱乏。智慧農業專業需要新開大量課程,教學團隊還沒有完全搭建起來。即便部分高校在教師數量上足夠,但教師的整體水平不高,教學輔助人員仍然不足。尤其是既掌握扎實學科知識,又熟悉農業產業發展最新動態,既具備高尚師德師風,又具備濃厚教育情懷的大先生嚴重缺乏。

(四) 條件保障不足

教育教學保障條件不完善,教學實習實踐存在薄弱環節,現有實驗平臺的設備配置和條件也不能完全支撐教學設計內容。比如部分高校智慧農業綜合實習場所不足,缺乏展現前沿技術和智能裝備的綜合實驗場域,沒有搭建智慧農業場景供學生體驗觀摩。另外,智慧農業專業的支撐學科分散在多個不同學院,實驗室開放力度不夠,不能發揮實驗室育人優勢,在推進本研銜接、師生融樂、教學相長等方面有短板。

(五) 部分學生數理化生基礎知識薄弱

普通高等學校招生全國統一考試改革后,因考試科目選擇或個人興趣愛好等原因,部分學生對數學、物理、化學或生物的基礎知識學習和應用不夠,尚未構建起完整的基礎知識體系。學生進入智慧農業專業學習后,面對多領域、多層次的專業學習,往往跟不上教學進度,無法適應多學科交叉融合培養,這是很多高校都面臨的現實問題。

三、 華中農業大學智慧農業專業建設

華中農業大學創新開設“智慧農業”專業,致力于將其辦成能推動新農科發展的示范學科、農業專業建設的示范專業,主要探索有以下七個方面。

(一) 厘清智慧農業專業建設的思路

一是重構培養體系,優化調整教學內容。堅持以學科發展情況為基礎、社會需求為導向重構專業培養體系,圍繞國際前沿不斷優化教學內容,構建引領學科、服務社會的知識體系,取消與時代脫節的教學內容。二是匯聚相關學科資源,實現專業融合發展。持續跨學科整合農學、理學、工學、管理學等學科有關知識、方法與思路,不斷突破傳統農林專業壁壘;加強課程整體設計和開發力度,提高課程的高階性、創新性和挑戰度;注重價值塑造和文化涵育,實現學生全面發展。三是跨界聯動,促進校政、校企、校地資源充分流動。專業建設應主動走出學科、走出學院、走出學校,加強與外部的互動合作與聯動創新,將社會發展優勢資源引入學校,產業發展最新成果引入課堂,推進專業建設進一步扎根社會需求。

(二) 制定清晰立體的培養目標

學科發展水平是專業建設的關鍵基礎,滿足經濟社會對人才的需求是專業建設的主要目標。設定專業培養目標既要基于學科發展狀況對人才培養的支撐程度,又要結合經濟社會及產業發展對人才的具體需求。華中農業大學綜合考量這些因素,為智慧農業專業制定了清晰立體的培養目標,每一項培養目標都有相應的教育教學環節支撐,每完成一個環節,都要結合培養目標對學生的學習成果進行嚴格考核,保質保量完成各項培養任務,達到規定的培養要求。

(三) 組建高標準的教師隊伍

高校教師是專業的建設者和評價者,核心體現于教師對課程的開發能力。高等學校的使命是人才培養,選拔教學能力強、學術素養高的骨干力量,是建設智慧農業專業的關鍵。華中農業大學在智慧農業專業建設中堅持師德有高度、學識有厚度、情懷有溫度,高標準組建教師隊伍。現有教師31人,其中教授15人、博士29人,有博士學位教師占總93.5%;在高級職稱教師中,“長江學者”3人、國家自然科學基金杰出青年基金獲得者1人、“楚天學者”1人;另計劃引進高層次專業人才10～20名。

(四) 創新培養體系

課程是傳承知識的載體,課程配置及教學質量是體系建設的重點。智慧農業專業相較于傳統專業要更新教育理念、改變教育形態、創新教育方法,以新理念、新形態、新方法引領新農科建設。華中農業大學在課程體系建設中,一是改變培養方式,建設智慧農業書院,負責承擔人才培養與管理工作,依托植物科學技術學院、動物科學技術學院、動物醫學院、水產學院、園藝林學學院、信息學院、工學院、理學院和文法學院的教學資源,夯實學生數理化基礎,突出信息科技和人工智能知識學習,加強通識教育,增強人文素養,打破學院壁壘,實行個性化、多元化、多學科交叉的人才培養。二是改變專業修讀模式,本科階段實行“1+N”主輔修制,“1”為智慧農業專業必修,學生在第4學期末從5個智慧農業專業方向自主選擇其一進行學習,相應學院制定詳細培養方案;“N”為輔修專業,供學有余力的學生自主選擇輔修,由相應學院制定輔修專業培養方案,提供輔修課程群。

(五) 提供教學資源保障

教學資源是有目的性地選擇資源,需要教師根據專業建設對資源進行分類編排。華中農業大學智慧農業專業依托的學科作物學,是原國家一級重點學科,新一輪學科評估結果為A,曾獲國家教學成果獎特等獎。依托的實訓平臺為國家級實驗教學中心,另有生物信息學、數據科學與大數據技術2個專業及信息技術相關實踐教學平臺,5個農業工程類專業及農業裝備相關實踐教學平臺,地理信息系統專業和遙感應用等實踐教學平臺,以及作物表型組學平臺、云教學與高通量運算平臺、機器視覺教學實驗平臺、PLC控制設計教學實驗平臺等。開設了“作物表型組學”“現代遺傳學”“作物信息學(宏觀)”“生物信息學”“大數據技術”“質量管理的試驗設計”“智能農業數據分析綜合實踐”“作物生產學”“農業智能裝備應用”“農業遙感”“農業機器人”“精準農業”“國際作物生產與全球糧食安全”“智慧農場規劃與設計”“現代農場運營”等專業主干課程。

(六) 組合與融合教師、課程及資源

智慧農業專業建設不是靜態的概念,而是要素間彼此聯動、互融共進的體系。通過科學配置教師、課程及資源,促進三者深度融合,激發最大效應,是智慧農業專業建設關鍵所在。首先,以一流課程重構教師的教學能力。教學能力是高校教師核心能力之一,需要大學、院系和教師共同參與構建。其中大學要充分發揮支撐作用,讓教師成為課程的熱衷者、設計者、執行者和評價者。華中農業大學智慧農業專業建設中,按照學校統籌引導、學院組織協調、教師主導實施的工作機制,充分激發教師主動性和積極性,支持教師進修學習、組織研討提高課程設計水平,改進教學內容、教學方法、教學實踐,讓教師成為教書育人的大先生。其次,以領軍人才匯聚社會資源。領軍人才是智慧農業專業建設的主導者,又是學科建設活動的組織者,具有匯聚資源的天然優勢。領軍人才根據專業建設需求,主導選擇、優化配置教學資源,是智慧農業專業建設的重要支撐。整體觀之,整合資源的目的是推進產教融合,促進專業內外更好地融通信息、共享資源,不斷培養適應新經濟、新產業、新農業實際需求的高素質智慧農業專門人才。最后,應以課程建設促進專業內外資源互聯互通,打破傳統意義上的專業或學科平臺限制,通過產教融合、學科融合、科教融合、雙創融合等方式,建設更開放、更有活力、更具適應能力的新農科人才培養體系。

(七) 注重價值塑造

加強黨建引領,用黨的創新理論培根鑄魂,培養踐行初心、擔當使命的時代新人;注重文化涵育,培育有家國情懷,懂農業、愛農村、愛農民,能成就卓越的精神品質;加強三全育人,堅持五育融通,促進知識、素質、能力三者有機融合,實現學生全面發展。

四、 結語

黨的二十大提出要實施人才強國戰略,完善人才戰略布局。建強智慧農業專業,培養拔尖創新智慧農業人才,是全面推進鄉村振興,實現農業農村現代化的關鍵支撐。以智慧農業專業建設引領新農科建設,實現農林教育轉型發展,是解決當前農林人才培養問題的重要途徑。因此,高校間應通力合作,在辦學理念、專業設置、教學體系、教學方法、基地建設以及學生就業創業等方面進行探討,發揮各自優勢,不斷提高智慧農業人才供給質量,為推進農業農村現代化、全面建成社會主義現代化強國貢獻智慧和力量。