農(nóng)林高校工農(nóng)融合發(fā)展探討范文

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摘要:目前，工科中的新技術(shù)正在以前所未有的深度、廣度和強(qiáng)度支撐并推進(jìn)著中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，隨著“新工科”這一概念的提出，農(nóng)科類高校農(nóng)科和工科的相關(guān)度越來越高，以新工科反哺農(nóng)科，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展和培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才有重要意義。為了突破學(xué)科壁壘，加速工農(nóng)的融合發(fā)展，分析了農(nóng)科類高校的優(yōu)勢以及從學(xué)科發(fā)展的協(xié)調(diào)性、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和數(shù)據(jù)的利用程度方面的不足，探討了在工農(nóng)融合發(fā)展的理念下優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，共享部分?jǐn)?shù)據(jù)的策略。通過加快工農(nóng)的融合發(fā)展，可以為農(nóng)科發(fā)展帶來更好的發(fā)展環(huán)境和更多的發(fā)展機(jī)遇。

關(guān)鍵詞:新工科;計算思維;現(xiàn)代農(nóng)業(yè);人才培養(yǎng)

自2016年“新工科”提出以來，2017年2月18日，關(guān)于“新工科”的內(nèi)涵［1］特征、建設(shè)與發(fā)展的路徑選擇達(dá)成了“復(fù)旦共識”。“共識”認(rèn)為，我國高等工程教育改革發(fā)展已經(jīng)站在了新的歷史起點，需要加快建設(shè)和發(fā)展“新工科”;2017年2月20日，教育部《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，指出“以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，對工程科技人才提出了更高的要求，迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新”;2017年4月8日，“天大行動”提出到2020年“新工科”建設(shè)的目標(biāo)是探索形成新工科建設(shè)模式，主動適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展［2］。建設(shè)與發(fā)展“新工科”已成為當(dāng)前社會產(chǎn)業(yè)升級與發(fā)展的必然要求，成為提高國家未來競爭力，滿足國家產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)實需求。在我國，農(nóng)業(yè)一直是一個傳統(tǒng)行業(yè)，隨著“四化同步”和“五位一體”的發(fā)展要求的提出，農(nóng)業(yè)面對的問題不再局限于農(nóng)業(yè)、農(nóng)民和農(nóng)村，而涉及政治、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)及工業(yè)各個方面［3］，其系統(tǒng)性、整體性和協(xié)同性的要求亦越來越高，而以大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等技術(shù)為代表的新工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)可以釋放出巨大的潛力，改造農(nóng)業(yè)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，真正實現(xiàn)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展。高等教育是培養(yǎng)人才和發(fā)展科學(xué)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，新一輪的科技革命給中國的農(nóng)業(yè)教育提供了機(jī)遇，也提出了更高的要求，對培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)厚、創(chuàng)新能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的復(fù)合型農(nóng)業(yè)科技人才具有十分重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義，也是建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國和創(chuàng)新型國家的重要前提。

一、新工科背景下農(nóng)科類高校的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

“新工科”與新興產(chǎn)業(yè)及新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)相對應(yīng)，也包括傳統(tǒng)專業(yè)的升級改造。而新工科在教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系方面又與農(nóng)業(yè)發(fā)展的新理念、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)和全面小康的順利實現(xiàn)相當(dāng)契合，這就為工農(nóng)融合的蓬勃發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

(一)新工科背景下農(nóng)科類高校的優(yōu)勢

學(xué)科交叉與融合是新工科的重要內(nèi)涵，農(nóng)科高校在學(xué)科交叉上具有一定的基礎(chǔ)，在農(nóng)科類高校普遍設(shè)置有信息學(xué)科或老工科與農(nóng)科的交叉融合學(xué)科。如在農(nóng)學(xué)院通常設(shè)置有農(nóng)業(yè)信息學(xué)，生命科學(xué)學(xué)院設(shè)置有生物信息學(xué)，資環(huán)學(xué)院設(shè)置有環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)、食品科學(xué)學(xué)院設(shè)置有食品科學(xué)與工程專業(yè)等。近30年，隨著信息技術(shù)、遙感、仿生學(xué)理論逐步進(jìn)入到農(nóng)業(yè)工程學(xué)科領(lǐng)域，這些學(xué)科的人才培養(yǎng)及產(chǎn)學(xué)研的成果轉(zhuǎn)化在大規(guī)模節(jié)水灌溉、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械化、設(shè)施農(nóng)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)均得到了迅猛的發(fā)展。目前，農(nóng)村能源環(huán)保、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧農(nóng)業(yè)的快速推進(jìn)等印證了工農(nóng)的融合發(fā)展取得了一定進(jìn)展，為保障國家糧食安全、新農(nóng)村和生態(tài)文明建設(shè)等重大戰(zhàn)略中做出了突出的貢獻(xiàn)。

(二)工農(nóng)融合發(fā)展中農(nóng)科類高校面臨的問題和挑戰(zhàn)

雖然農(nóng)科類高校在農(nóng)科和老工科及新的工科技術(shù)的融合發(fā)展上有著一定的積累，但中國農(nóng)業(yè)科技成果多為單項技術(shù)，主要是針對產(chǎn)業(yè)鏈上的某個環(huán)節(jié)，真正的集成技術(shù)較少，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合不夠，從而制約了科技對生產(chǎn)的核心驅(qū)動作用的發(fā)揮［4］。為緩解這一問題并契合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對復(fù)合型創(chuàng)新人才的需求，農(nóng)科類高校還面臨著一些問題和挑戰(zhàn)。一是學(xué)科發(fā)展不協(xié)調(diào)。農(nóng)科類高校在農(nóng)業(yè)特色學(xué)科上往往擁有長足的積累，底蘊較為深厚，學(xué)術(shù)梯隊結(jié)構(gòu)相對合理，師資綜合素養(yǎng)相對較高。但新工科中所聚焦的新的信息技術(shù)在農(nóng)科類高校中普遍競爭力不強(qiáng)，信息類學(xué)科師資的專業(yè)知識相對薄弱，無法與國際國內(nèi)的前沿動態(tài)接軌，在工農(nóng)融合發(fā)展中，后勁不足。二是教學(xué)內(nèi)容陳舊。新工科強(qiáng)調(diào)與時展同步并且具有前瞻性的新技術(shù)。信息科學(xué)近年來取得了長足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，但農(nóng)科類高校的信息學(xué)科并未得到學(xué)校的足夠關(guān)注，學(xué)校教學(xué)評價方法滯后，師資方面難以引進(jìn)具備新技術(shù)的青年人才，信息類專業(yè)知識無法滿足時展的需求，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容陳舊，與時展嚴(yán)重脫節(jié)。三是教學(xué)方法無法激發(fā)學(xué)生興趣。在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的信息時代，學(xué)生獲取知識的渠道多樣化，智能手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)都是學(xué)習(xí)知識和技術(shù)的平臺，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)受到前所未有的沖擊。農(nóng)科類高校普遍以教師為中心的傳統(tǒng)講授方式已不能和網(wǎng)絡(luò)及手機(jī)平臺寓教于樂、有著充分視聽感知的知識獲取方式相匹敵，課堂上“低頭族”“手機(jī)族”逐步上升。四是數(shù)據(jù)資源未得到充分運用。農(nóng)業(yè)信息復(fù)雜多變且涉及不同領(lǐng)域，隨著遙感技術(shù)與地面遠(yuǎn)程實時監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息的獲取集海、陸、空三位一體化的實時監(jiān)測成為常態(tài)。面對海量的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)存檔前的清洗、冗余數(shù)據(jù)的去除，到數(shù)據(jù)規(guī)律的挖掘和知識的發(fā)現(xiàn)等環(huán)節(jié)都涉及到前沿的信息技術(shù)和多學(xué)科的有效融合。但在指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理的實踐中，這些需要集多學(xué)科研究人員進(jìn)行分析的多樣、復(fù)雜、高維的大數(shù)據(jù)并未得到高效的使用。

二、建立工農(nóng)學(xué)科的深度交叉融合框架

目前，以新技術(shù)為引領(lǐng)的新經(jīng)濟(jì)正在蓬勃發(fā)展，以不同領(lǐng)域的深度融合為突破，以體制機(jī)制的創(chuàng)新為標(biāo)志。與老工科相比，“新工科”以創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、共享為新理念，以與時俱進(jìn)，面向應(yīng)用的內(nèi)容為新內(nèi)容，以新的教學(xué)培養(yǎng)方法為新方法，更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實用性、交叉性與綜合性，尤其注重信息通訊、電子控制、人工智能等新技術(shù)與其它領(lǐng)域的緊密結(jié)合，在多領(lǐng)域融通的新經(jīng)濟(jì)背景下，學(xué)科的交叉與融合從廣度和深度上都有待加強(qiáng)。2016年，中央一號文件《關(guān)于落實發(fā)展新理念加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化實現(xiàn)全面小康目標(biāo)的若干意見》提出，產(chǎn)業(yè)融合作為農(nóng)民收入持續(xù)較快增長手段，促使農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)協(xié)同推進(jìn)。在農(nóng)科類高校不僅涉及不同工程學(xué)科之間的交叉融合，還需要工科與農(nóng)科的跨界整合與融通，學(xué)校和企業(yè)的融通，促進(jìn)新工科及企業(yè)協(xié)同和工農(nóng)滲透。新工科理念所強(qiáng)調(diào)的培養(yǎng)具備跨界整合能力與知識融合的人才培養(yǎng)目標(biāo)，更加注重專業(yè)和產(chǎn)業(yè)對接以及學(xué)生全球視野的開拓，在農(nóng)業(yè)特色高校對工農(nóng)融合型人才培養(yǎng)的要求逐漸提高，學(xué)科交叉平臺和人才培養(yǎng)體系需要進(jìn)一步完善，構(gòu)建新工科背景下以新的教學(xué)內(nèi)容、新的教學(xué)方法和共享平臺為支撐，深入工農(nóng)融合發(fā)展為理念的新框架。

三、基于融合框架的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

(一)開設(shè)理論與應(yīng)用結(jié)合的前沿課程

當(dāng)前，創(chuàng)新和保持技術(shù)先進(jìn)性是高科技企業(yè)生存的重要基礎(chǔ)，移動互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)安全產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域均面臨人才緊缺的問題。企業(yè)的發(fā)展日新月異，而現(xiàn)階段高校的教學(xué)內(nèi)容往往與實際應(yīng)用脫節(jié)，造成學(xué)生接觸不到前沿的技術(shù)，無法得到充分的實踐鍛煉，形成培養(yǎng)的學(xué)生達(dá)不到應(yīng)用需求的現(xiàn)象。主動適應(yīng)社會發(fā)展的教育和人才培養(yǎng)模式已非常緊迫。要以與時展和應(yīng)用結(jié)合的技術(shù)推動理論教學(xué)內(nèi)容的更新，營造理論與應(yīng)用相結(jié)合，與社會發(fā)展需求同步的教育氛圍，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入到專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容中去，將課程的教學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的實踐平臺相結(jié)合［5］，和高科技的企業(yè)相結(jié)合，體現(xiàn)行業(yè)協(xié)同發(fā)展的特點，開設(shè)和調(diào)整與實際應(yīng)用相結(jié)合的前沿課程，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的理念切實融入到教育的全過程，培養(yǎng)有創(chuàng)新精神的實用型人才。

(二)建設(shè)工農(nóng)融合型的特色課程

在以新興產(chǎn)業(yè)為代表的未來發(fā)展中，農(nóng)科類高校亦需順應(yīng)時代的需求，建設(shè)工農(nóng)融合型的特色課程，將農(nóng)科與機(jī)電、計算機(jī)、經(jīng)濟(jì)、管理相結(jié)合，特別在新工科的背景下與物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)相結(jié)合，注重融入新工科的內(nèi)容。否則，倘若按照老思路運行，路會越走越窄。另外，要注重跨學(xué)科組建科研團(tuán)隊，多資源合作進(jìn)行教學(xué)研討以培養(yǎng)學(xué)生貫通的知識體系和跨界的綜合能力。

(三)計算機(jī)通識課程內(nèi)容需要更新

在農(nóng)科類高校，以河南農(nóng)業(yè)大學(xué)為例，計算機(jī)類課程作為公共基礎(chǔ)課主要為計算機(jī)基礎(chǔ)和一門語言課程。其中計算機(jī)基礎(chǔ)課程重點要求學(xué)生掌握辦公自動化軟件的操作;軟件開發(fā)語言課以理論講授和上機(jī)操作結(jié)合的方式介紹編程語言的基本語句和基本的程序設(shè)計方法，目標(biāo)為學(xué)生掌握語言的上機(jī)操作。在傳統(tǒng)的計算機(jī)通識課程教學(xué)中，均以計算機(jī)的上機(jī)操作為主要內(nèi)容和熟練掌握計算機(jī)的應(yīng)用軟件操作為目標(biāo)。隨著新工科在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的不斷滲透，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展中信息技術(shù)不僅僅作為實現(xiàn)的工具，而是將計算思維融入到農(nóng)業(yè)的種植、生產(chǎn)、流通以及管理和經(jīng)營的整個環(huán)節(jié)，只聚焦操作的計算機(jī)通識課程的教學(xué)模式和復(fù)合型人才的社會需求存在一定的差距。因此，因時而動，以時展和新工科的技術(shù)推動教學(xué)內(nèi)容更新，將有深度、有難度和具有挑戰(zhàn)度的課程取代與時展脫節(jié)、內(nèi)容陳舊的課程內(nèi)容，運用新的科學(xué)技術(shù)通過約簡、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方式去解決農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的實際問題，培養(yǎng)智能農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中具有計算思維的復(fù)合創(chuàng)新型人才。

四、基于“新工科”模式的教學(xué)方法改革

與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，新工科更加注重對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，為了確保學(xué)生擁有相互協(xié)作解決問題的實踐能力，新工科教育模式以實際問題為主線，運用現(xiàn)代化教學(xué)手段，創(chuàng)建實踐平臺，將提高學(xué)生綜合能力放在重要位置上，致力于促進(jìn)學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的一體化成長。本著強(qiáng)化基礎(chǔ)扎實、工作踏實、作風(fēng)樸實、實踐能力強(qiáng)的人才培養(yǎng)特色，需將“新工科”理念融合到創(chuàng)新教育中，著力培養(yǎng)具有歷史使命感和社會責(zé)任感，富有創(chuàng)新精神、實踐能力和國際視野的高素質(zhì)應(yīng)用型高級技術(shù)人才，以適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的需求。基于“新工科”教育模式，農(nóng)科類高校需相應(yīng)調(diào)整教學(xué)方法。

(一)在線課堂與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合

隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，慕課作為線上課堂的一種學(xué)習(xí)模式越來越受到學(xué)生們的偏愛和關(guān)注。這類線上課堂的呈現(xiàn)不僅突破了國內(nèi)學(xué)校間的跨界，也使學(xué)生可以感受國外的教學(xué)內(nèi)容和方式，是實體教室的擴(kuò)展和延伸，為學(xué)生提供了開闊的視野和優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境，也為學(xué)校管理人員對教學(xué)質(zhì)量的客觀評價提供了廣闊而相對客觀的大眾平臺。通過線上和線下的結(jié)合，教師由傳統(tǒng)的以“講課”為主的灌輸式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)式的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生線上的自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生對開放項目的參與度，鼓勵學(xué)生對線上作業(yè)進(jìn)行互評，線下對學(xué)生線上反饋的問題有針對性地講解，將線上教學(xué)和線下講解有效結(jié)合。

(二)大班授課與小班討論相結(jié)合

目前，學(xué)校的師生比及教室資源都難以滿足小班授課的條件［6］，但大班授課無法保障教師深入到學(xué)生之中并關(guān)注到每個學(xué)生的個性與獨創(chuàng)性。為了及時彌補(bǔ)大班授課中的不足，加強(qiáng)師生間互動，增強(qiáng)學(xué)生對講授內(nèi)容的深入理解，需要引入小班討論的方式。教師在大班授課中可適當(dāng)設(shè)計與應(yīng)用結(jié)合的問題作為小班討論的題目，采用以學(xué)生為主體、教師引導(dǎo)和監(jiān)督的小班研討方式作為補(bǔ)充，充分調(diào)動學(xué)生對課程內(nèi)容進(jìn)行討論和學(xué)生間相互交流的積極性。

(三)微課與項目式教學(xué)相結(jié)合

微課作為一種濃縮知識點，以視頻為主的新教學(xué)方式，由其短時性及對知識點的聚焦性獲得廣泛關(guān)注。微課通常的講解時間限制在10分鐘內(nèi)，聚焦講授某個具體的知識點，這些特點有助于提升學(xué)生注意力的集中和對單一知識點的深入理解;項目式教學(xué)可將學(xué)生需要掌握的零散的知識點集結(jié)在一個或多個項目中，以項目為基礎(chǔ)，將學(xué)生作為中心，按照小組完成項目和討論為主要形式，在教師的指導(dǎo)下開展教學(xué)。微課與項目式教學(xué)有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在深層次理解具體知識點的同時，將需要掌握的內(nèi)容聯(lián)系起來并在實踐中得以應(yīng)用，是深化學(xué)生知識掌握程度和面向?qū)嶋H應(yīng)用的一個重要環(huán)節(jié)。

五、共享部分?jǐn)?shù)據(jù)，促進(jìn)科研的多學(xué)科融合

在農(nóng)科類高校，隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)和科研的發(fā)展需求，搭建了物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用平臺，并可實時獲取農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，但由于農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性、農(nóng)科師資中新工科知識的缺乏、農(nóng)科高校信息類教師專業(yè)技術(shù)水平的限制以及農(nóng)業(yè)知識的缺乏等因素，這些數(shù)據(jù)往往未能得到有效應(yīng)用，發(fā)揮最大的價值。然而，這些被存儲在大學(xué)校園服務(wù)器中的數(shù)據(jù)猶如一個個有待挖掘的知識庫，倘若要使這些有價值的數(shù)據(jù)對實際生產(chǎn)和實踐起到指導(dǎo)的作用，需打破學(xué)校和學(xué)科的壁壘，適當(dāng)開放一部分獲取的數(shù)據(jù)，吸引更多領(lǐng)域人才及具備學(xué)科前沿動態(tài)的科研人員為數(shù)據(jù)的分析發(fā)揮自己的潛力，促進(jìn)不同學(xué)科的交流及跨界整合，通過部分?jǐn)?shù)據(jù)的開放和共享讓農(nóng)業(yè)中復(fù)雜的問題、跨學(xué)科的問題及與新技術(shù)結(jié)合的問題通過更多人貢獻(xiàn)智力、創(chuàng)造力和精力，匯集不同的觀點和知識，創(chuàng)造性地得以解決。加州大學(xué)歐文分校的UCI共享數(shù)據(jù)集，涉及工業(yè)、生物、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療等不同的領(lǐng)域，吸引了不同國家機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的研究人員在此共享數(shù)據(jù)集上進(jìn)行實驗。由于其共享性和及時的數(shù)據(jù)更新，該數(shù)據(jù)集已成為機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的一個常用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集。通過行業(yè)數(shù)據(jù)的共享使領(lǐng)域內(nèi)的問題通過跨學(xué)科的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和跨國界的研究人員的集體智慧得以解決。

六、結(jié)論

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是一個復(fù)雜社會系統(tǒng)的再造工程，隨著新工科建設(shè)的不斷深入，需要繼續(xù)深化農(nóng)科和工科學(xué)科間的交叉與協(xié)同，促進(jìn)工農(nóng)融合發(fā)展;加強(qiáng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中及產(chǎn)后與前沿信息技術(shù)融合，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才;將融合發(fā)展理念滲透到高等農(nóng)業(yè)教育的改革中，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，共享部分資源來促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

參考文獻(xiàn):

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作者：虎曉紅；劉合兵 單位：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與管理科學(xué)學(xué)院