涉農專業數字技能型人才培養策略與實踐應用＊

廣西桂林農業學校 陸國軍

2022 年3 月，教育部職業教育與成人教育司印發《職業教育與繼續教育2022 年工作要點》，提出“推進職業教育與繼續教育數字化升級”把數字技能提到首要位置；同時教育部關于發布《教師數字素養》教育行業標準的通知把數字素養作為中等職業學校教師指導工作的主要任務之一。鑒于此，我校通過修訂人才培養方案和教學模式創新改革，提出與現代農業企業和科研單位緊密合作，構建中職教育“三元共育、四化融合、智能實踐”的數字技能型農業人才培養模式，創建由“中職農類學校+科研農院+互聯網技術企業+農業農村示范園”構成的新型教學實踐方式，將人才培養過程率先融入“數字化+協同化+本土化+無界化”等四個方面培養內容，與相關企業院所共同創辦“智能水肥管理一體化中心+智能現代觀光農業示范實訓基地+智慧農機新能源實訓中心”的綜合實訓教學平臺，引入企業植物組織培養等真實數字技能實踐項目，培養學生在真實場景中學習數字農業技能的核心素養，逐漸成為具有“數字品質佳、數字思維強、數字能力強”綜合能力的現代農業人才。

1 數字農業內涵

“數字農業”是基于充分發展的信息技術條件下對農業生產過程和生產材料進行數字化管理調控，對傳統的粗放型農業管理實施精準的量化管理，對農業生產方式產生創新變革。通俗而言，是將各個專業的農學技術與現代化的信息技術相結合，通過創建數字化的可視綜合管理平臺，對農作物的選種、播種、生長、培養、澆灌、施肥、病害監測、成熟收割等全生產周期進行數字化的數據采集、分析和控制，是物聯網技術的集大成者。目前，我們常見的技術應用主要包括無人機巡田、值保、施肥、無人機噴灑農藥除蟲害、智能農機設備、智能農業機器人、農田智能氣象觀測站、衛星云圖與遙感技術以及待投入運用的5G 無人農具收割、播種技術等。數字農業技術的廣泛應用是我國實現農業現代化的必經之路，也是我國由農業大國向農業強國邁進的科學技術保障[1]。

2 數字技能型人才培養現狀

（1）相較于新興技術的教學應用，涉農中職人才培養發展模式較為僵化，專業設置雷同，缺少對相關職業布局的系統性、專業性規劃，培養模式陳舊，涉農專業與涉農產業聯系不緊密，教學內容與企業需求不匹配。（2）以往農業人才培訓主要以傳統技能為主，缺乏智能化和數字化技能元素的課堂融入，與現代農業產業發展需求不相適應，不適宜推廣和使用。（3）涉農中職教育優質資源支持不足，校企協作程度低，產教融合度不高，缺乏先進農業智慧實訓基地，單純依靠院校和政府教育財政資金采購教學設備，無法打造多元化、多樣性的真實環境實訓場地。

3 創新培養策略與實踐路徑

3.1 構建“中職農類學校+科研農院+農業農村”的“三元”育人機制

中職農類學校、現代農業企業和農業農村三個主體合作，共建數字技能教育實踐平臺，共同構建以培養數字技能素養為主線的課程體系，將數字技能型人才培養與科研單位、農業農村發展聯系起來，實現校科村“三元”主體共育數字技能型農業人才共同培養的良好局面。將院校的教育資源與科研農院的先進實踐理念相結合，運用廣大農業農村的土地資源作為校外實訓基地，充分整合各方面優勢資源，相互補充完善，使得學生能夠不局限于課堂，提供更多元的校外學習體驗機會[2]。

3.2 創新“數字化+協同化+本土化+無界化”培養內容

在人才培養過程中，創新融入“數字化+協同化+本土化+無界化”四個方面培養內容，學校與科研院所共同開發《數字媒體技術》和《智能數字化水肥管理》課程，在專業課程中將人工智能、大數據、互聯網、云計算、物聯網、區塊鏈等數字技能融合到專業教學內容中，聯合開發出如《蔬菜栽培》等11 門創新優質數字技能實踐課程，實現了技能訓練與數字技能實踐并重教學的目的。（1）加強與政府農業管理部門與科技管理部門的政策、資金扶持，與農科院所形成“產—教—學—研”的一體化教學聯動模式，將農科院所的最新研究成果與科研理論同院校教材相銜接，使學生能夠共享新技術的研究成果，敏銳捕捉數字農業技術的未來研究發展方向，從而更加明確學習目的。（2）大力加強農類院校之間的交流合作，打造產業成果與教學成果的綜合共享平臺，互惠互利分享各自的教學資源，充分發揮各自優勢開產互學互研。同時，借助政府開展的招商引資吸引大批外來投資者進行開戶設廠，可以與其嘗試簽訂學生的培養就業協議，解決學生的后顧之憂，明確用武之地，提高學習積極性。此外，利用吸收高技能型農業人才返鄉創業的政策機會，尋求與其開展教學合作，聘請成為院校的校外輔導講師，為院校注入新鮮活力，拓寬院校師生的廣闊視野。（3）本著“取之于民、用之于民”的教學理念，可以將教學陣地關口前移，在農業農村向院校師生提供實訓基地平臺的基礎上，可以利用現場實踐與農戶開展定期指導幫扶，院校師生在此過程中獲得了土地使用、現場教學與了解農作物生長發育的學習機會，農戶也可以從中獲得技術指導幫扶，極大提高農作物的產品質量、土地育種產量，潛移默化使其接收并愿意推廣數字化農業技術，獲得可觀經濟效益，形成互惠互利的共贏局面[3]。

3.3 培養學生動手實操能力

學校主動對接地方特色農業產業，共同建設“植物組培研發中心+現代生態養殖中心+現代農業示范實訓基地”實踐應用平臺，讓學生數字技能有基地，實現數字技能進入校園，生產任務進入課堂，為數字技能教育提供真實應用場景。同時，也鼓勵師生深入田間地頭，利用所學知識和技能到農田現場開展觀摩教學，鍛煉提升生產實踐的動手能力。比如，在課堂學習的無人機飛控技術用于田間噴灑農藥和除草除蟲害項目，單純在課堂無法開展實踐操控訓練，可以對學生先開展理論教學，熟悉無人機操控的路線設計及技術規范等，按照如圖1所示，講解無人機的結構原理，為下一步實操奠定基礎。

圖1 無人機操控原理Fig.1 Drone control principle

在理論學習基礎上，使得學生對于該技術有了初步了解，然后帶領學生深入農田現場，現場組裝無人機，安裝可供噴淋農藥的噴頭及系統裝備，并對農田現場農作物開展實地勘察，詳細記錄生長狀況，分析主要蟲害，利用所學知識，在教師的指導下，可以現場操作配比制備農藥，然后倒入無人機農藥盒操控起飛。根據預先勘察的待噴灑區域進行路線規劃，設定好飛行路線及坐標參數等，避免出現噴灑盲區和重復噴灑區，確保噴灑質量和均勻程度滿足標準要求。

無人機飛控設備通過PID 雙環回路控制系統完成飛行參數采集和姿態調整，其中，內環回路監測飛行速度，增強對外界環境的態勢感知，提升環境抗干擾能力；外環回路采集飛行中的偏移角度，為了抵抗風速作用，并盡量保持機身平衡穩定，利用反饋信息參數及時調整飛行姿態。傳統控制系統無法有效解決無人機飛控的非線性復雜特征， 但通過模糊控制理論研究，實現飛行過程的自我修正，確保飛行狀態安全可靠。模糊控制原理如圖2 所示。

圖2 模糊控制原理Fig.2 Fuzzy control principle

3.4 拓展沉浸式實踐教學體驗

學校積極與農業科研院所溝通合作，為學生爭取機會觀摩科研過程、了解進展成果，拓展沉浸式實踐教學體驗。以溫室大棚條件下無土栽培技術為例，通過創建智慧云系統控制平臺，將溫室條件下涉及到的溫度、濕度、光照強度、室內風量、風流速度以及無土栽培溶液中的溶氧量、酸堿度PH 值、EC 指標、澆灌滴液速度、營養液液位量、農作物吸收量等重要指標參數進行數字化智慧管理，經過設置多個模塊的子系統對不同指標進行專項監測，形成綜合監控系統平臺，如圖3 所示。

圖3 智能綜合數字化監控系統平臺Fig.3 Intelligent integrated digital monitoring system platform

將溫室大棚內的無土栽培劃分為若干個種植基地單元，每個單元的數字監控系統可獨立采集營養溶液的指標參數，為了提高信息采集的靈敏度和準確度，在營養液和農作物周邊布置了密度較大的各種功能信號傳感器，實施24h 連續監測。選取400M SOD 型主控器處理采集數據，利用RS485 串接端口輸入、輸出信號，構建由SIN-P260 型液位傳感器、SIN-TDS-8001 型EC 傳感器、SIN-PH-8001 型的PH 值傳感器以及SIN-DO-7013 型的溶氧傳感器等組成的采集子模塊；通過繼電器子模塊控制培養室內的供電單元，發揮電路保護、自動調節和線路切換等功能；利用通訊模塊傳輸信號數據，以RS485 端口進行信號處理后形成短距傳輸，通過MQTT固定協議端口借助5G 信號快速回傳至綜合監控平臺的云端，實現長距信號傳輸。

4 教學培養模式的應用效果分析

4.1 校內推廣應用

本教學模式于2020 年在廣西桂林農業學校園藝技術專業探索實施，并在玉林農校、梧州農校與欽州農校的其他專業推廣應用，取得了數字技能型人才的顯著培養成果。學生在職業技能大賽中獲得全國二等獎2 項，三等獎4 項，自治區一等獎14 項，在天津職業教育活動中學校作品獲全國休閑農業創意精品推介活動產品創意2項，經過教學成果的轉化，目前學校增設了“農校花藝、農創1 號、快遞服務站”等創意平臺，使得受益學生高達15000 多人。

與此同時，推動了中職院校農類專業特色建設與發展。從2020 年以來，桂林農校和玉林農校的農類專業先后被打造為廣西示范特色專業及實訓基地、廣西職業教育專業發展研究基地，并創建了廣西職業教育品牌專業等，有效促進農類專業發展，為培養具有數字技能素養的現代農業人才提供了創新平臺。

4.2 校外推廣應用

通過教學模式的創新改革，輻射帶動國內院校數字技能人才培養，特別是數字技能教育理念深入人心，數字技能教育內容被多家中職院校采用。廣西玉林農業學校、廣西梧州農業學校、廣西商貿高級技工學校等十多所區內外院校借鑒應用，教材被10 多所中職學校推薦引進，受益學生達4 萬余人。

4.3 成果的影響力

物化成果顯著，獲全國德育教學成果獎三等獎1 項、廣西教學成果獎一等獎1 項、廣西重大招投標課題1 項，開發校內優質數字技能實踐課程13 門，公開出版教材10本，開發校本教材7 本，廣西中職教師創意項目三等獎1項，中等職業教育優秀教改成果三等獎1 項。

5 結論

經過對現代農業中職院校數字技能型人才培養的教學方法探討，逐漸摸索出“中職農類學校+科研農院+農業農村”的“三元”育人機制，并通過構建多方參與的教學平臺打造，充分融合了各方優質教學資源實現共享共贏，為學生提供了更多的理論學習與實訓場地的鍛煉機會，取得了顯著的教學成果。

引用

[1] 陳賽銅.鄉村振興背景下農業院校應用型農業人才培養研究[J].農業與技術,2023(2):157-159.

[2] 曲美亭.數字技術下的數字農業發展策略研究[J].東北農業大學學報(社會科學版),2022,20(1):24-30.

[3] 曹國杰.數字農業技術在農業高質量發展中的應用[J].經營管理,2022(6):100-101.