农林高校电子类本科专业课程体系改革探讨

胡海根?李光辉?曾松伟?周德全

摘要：以浙江农林大学为例，结合学校的学科布局、科研特色及成功案例，就电子信息类专业的人才培养模式、课程体系改革以及实践教学模式等方面进行了探讨。为适应现代农业发展，依托学校强大的农林学科背景，因时、因地制宜对电子信息类专业课程体系进行改革、设立与其优势学科相适应的专业方向，突出以农业生产为主的电子信息技术，逐渐培育农林大学特有的电子信息类专业特色。

关键词：嵌入式系统；电子类专业；物联网

作者简介：胡海根（1977-），男，江西丰城人，浙江农林大学信息工程学院，讲师；李光辉（1970-），男，湖南资兴人，浙江农林大学信息工程学院，教授。（浙江?临安?311300）

基金项目：本文系浙江农林大学教改项目（YB1125，ZC1128）、浙江农林大学“电路分析”精品课程（201014）、浙江农林大学信息工程学院“课程建设专项”的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0051-02

随着电子科学技术的不断进步和发展，农业领域的科技水平迅速提高，诸如精准农业技术、设施农业技术、农产品无损检测技术以及从数字农业到感知农业等，无不从广度和深度上体现了电子信息技术在现代农业中的应用。为此，如何依托农林大学强大的农林学科特色背景，更好地满足现代农业发展对电子信息科技人才的需求，培养应用型、技术型和智力技能型人才，是高等农林院校电子信息类专业面临的一个紧迫问题。本文主要以浙江农林大学电子信息工程专业为例，探讨浙江农林大学（以下简称“我校”）电子信息类专业增设嵌入式系统专业方向、并加强其课程体系改革的问题。

一、农林院校的特色

农林院校大多以农业和生物科学作为它的独特专长。林业科学、植物科学、食品科学、生物科学以及园林园艺等学科，是近现代以来形成的比较明显优势的特色学科。[1]而作为“非主流”的其他学科，则是各高校出于对自身发展的考虑，调整了自身的发展思路，把学科建设延伸到理工、经济、管理以及人文社科等门类。例如，浙江农林大学经过五十几年的建设与发展，现已经成为一所以农林为特色，理学、工学、文学、管理学、农学、经济学、法学、医学、艺术学等学科协调发展的省属综合性重点建设大学。其他“非主流”学科则自然成为了“配角”，服务于传统的优势学科。随着现代农业技术的发展，学科交叉融合发展非常迅猛，“非主流”学科，特别是电子信息技术的作用日益显现，例如：精准农业中GPS、GIS、实时信息的采集处理等都是以电子信息技术为基础的；工厂化农业中的信息采集处理及控制也离不开电子信息技术的应用。这为电子信息技术的发展提供了广阔的空间，同时也为电子信息类专业课程体系建设提出了挑战。例如，电子信息类专业现有的课程体系大多承袭于传统工科院校的相关专业，与现代农业技术的需求严重脱节，没有很好地依托农林大学自身强大的学科特色背景。

二、电子技术在现代农业领域具有广阔的应用前景

1.基于物联网的“感知农业”

随着科学技术的发展以及生活的需要，人们利用WLAN、Wi-Fi、Wi-Max、WSN、UWB、ZigBee、Blue Tooth、RFID等智能传感信息设备实现了物物相连，并由此催生无线传感器网络和物联网。物联网能按约定的异构互联协议，把农业资源、农业生产、流通、农产品质量安全监督、农业病虫害监测、农业生态环境监测等各环节与互联网相连，并进行信息交换和通信，以实现智能化生产、识别、定位、跟踪、监控和管理的目的。例如：浙江农林大学参与的绿野千传（GreenOrbs）则是诸类成功的应用案例。

2.基于实时控制的设施农业及其装备

随着人民生活水平的提高，对设施种植、设施养殖的农产品的需求量在不断增加，为设施农业的大发展提供了广阔市场，如：农业生产实时控制系统主要用于灌溉、耕作作业、果实收获、畜牧生产过程自动控制（包括农业机器人），农产品加工自动化控制及农业生产工厂化（智能温室）；畜牧生产的自动控制可优化饲料配方，自动调节动物生产环境。

3.基于农林产品的检测技术及其仪器仪表

农产品是人类赖以生存和发展的物质基础，因此，农产品安全不仅关系到人体健康，更是关系国计民生的重大问题。近年来，农林产品的品质与安全越来越受到各级政府的高度重视，各类检测技术及其仪器仪表不断涌现出来，如：木材检测技术、水果无损检测技术等。

三、电子类专业应体现现代农业发展特点

现代农业（modern agriculture）是相对于传统农业而言，是广泛应用现代科学技术、现代工业提供的生产资料和科学管理方法进行的社会化农业。传统农业主要依赖资源的投入，而现代农业则日益依赖不断发展的新技术投入。新技术是现代农业的先导和发展动力，这包括生物技术、信息技术、耕作技术、节水灌溉技术等农业高新技术，这些技术使现代农业成为技术高度密集的产业。新技术的应用，使现代农业的增长方式由单纯地依靠资源的外延开发，转到主要依靠提高资源利用率和持续发展能力的方向上来。[2]目前我国正从传统农业向现代农业转变，在实现现代化农业，摆脱传统农业束缚的进程中，农业电子信息技术起着不可替代的作用。

为此，作为农林高校的电子信息类专业，必须适应现代农业发展特点，突出以农业生产为主的电子信息技术，依托农林大学强大的农林学科背景，在培育电子信息科技人才方面必然会独具特色。

四、依托农林高校的学科特色，制定与其优势学科相适应的专业方向与培养方案

目前，大多数农林高校的电子信息类专业培养计划几乎沿袭工科高校的相关专业，在培养方案、教学内容、教学方法等方面与工科院校的基本一致，没有充分依托农林高校的学科特色制定相应的教学计划与培养方案，往往造成学生就业困难与农业电子信息技术人才短缺的尴尬境地。一方面，农林院校的电子信息类专业学生就业先天受到“歧视”，无法与工科院校的同类专业“同台竞技”；另一方面，造成与现代农业对电子信息技术人才的需求严重脱节。为解决这一现状，农林高校电子信息类专业人才培养计划应适应现代农业领域需要，笔者结合我校的学科特色，认为应从以下几方面制定人才培养方案。

1.以科研创建培养特色，探索多学科交叉的复合型人才培养模式

“多学科交叉融合是创新的源泉，推动了科学研究的重大突破与高新技术的产生。”这是在广东科协论坛第十四期专题报告会上，中国科学院院士、中科院植物研究所研究员匡廷云作了“学科交叉在科学研究中的作用”的专题报告，以生命科学的发展为例阐述了多学科结合的重要性。2011年，由我校和清华大学牵头，包括香港科技大学、美国伊利诺伊理工大学、新加坡南洋理工大学等9所高校共同参与建设的“低碳与物联网技术联合实验室”就是多学科交叉融合的一个成功案例。在开展碳汇研究中，物联网技术可以有效解决大范围布设测量、异步与同步共融、连续观测统计、人类难及区域、少人工或无人工等碳汇计量和监测中影响数据科学、精确等方面的问题。

联合实验室的建立，标志着林学、生态学与电子信息技术的有效交叉融合，这也是我校科研的特色之一。众所周知，教学和科研有着相辅相成的关系，科研与教学并进、以科研带动教学，有利于实现现代教育理论所提倡的研究性教与学，使研究性教与学变得切实可行。例如，特别是让学生参与科研课题、开设科研方向的选修课等形式，可使毕业生在科研方向上具有明显的竞争优势。营造良好的育人环境，把相关的农学、林学知识和信息技术教育融入到人才培养的全过程，把电子信息技术与农林学科背景有机结合起来，落实到教学的各环节，通过学科交叉融合，实现课程的有机结合，促进大学生综合素质的全面提高。我校从2008年就开始启动基于林业领域知识的信息技术应用特色人才培养模式，探索“林业信息化定制班”培养方案，以培养即懂林业业务又懂电子信息技术的复合型人才为目标，受到浙江省各地林业局的热烈欢迎，定制班的建立即能解决当前的人才急需，又为学生的就业创造了有利条件。

同时，注重交叉学科特色，在专业教师队伍专业背景选择、课程体系设置、研究方向选定等方面要注重交叉学科的比例。

2.进行课程体系改革，增设嵌入式系统方向

近年来，随着智能农业、精准农业、感知农业的发展，嵌入式系统由于其体积小、重量轻、成本低、功耗小，其功能可以满足不同用户的要求，嵌入式系统在现代农业中得到了广泛应用。嵌入式系统可以将计算机自动控制技术、现代信息技术等高新技术结合起来，实现现代化的“智能农业”、“精准农业”和可持续发展农业。甚至，在物联网这一综合性技术中，嵌入式系统起着主导作用，因为无论是智能传感器，无线网络还是计算机技术中信息显示和处理都包含了大量嵌入式技术和应用。[3]为此，嵌入式系统将成为农林院校进行电子信息类专业课程体系改革的重要方向。

嵌入式系统从学科上，涉及电子科学与技术、计算机科学与技术、微电子学等众多领域；在系统的架构上涉及数字电路、模拟电路、嵌入式微处理器、嵌入式操作系统及底层驱动等技术，因此，靠一两门课程难以讲授其方方面面。[4]而目前，以我校电子信息工程专业为例，仅开设了“高级C语言程序设计”“模拟电子技术”“数字电子技术”“微机及接口技术”“嵌入式系统及应用”以及“DSP技术及应用”等嵌入式系统的相关课程，完全是偏硬件的一些课程，在课程体系上还不能构成嵌入式系统方向的有效支撑。嵌入式系统本身是一个软硬件系统，强调的是软硬件系统协同设计。因此过分强调硬件系统或是软件系统都有失偏颇。为此必须进行课程体系改革，在课程内容的安排上不仅仅要考虑传统的硬件系统知识，同时还须安排大量的嵌入式软件系统的内容，包括嵌入式系统高级C 语言、嵌入式操作系统以及嵌入式程序设计等内容。

3.探索积极有效的实践性教学模式，激励个性化学习与创新精神

工程实践能力应是应用性较强的电子信息类专业人才培养的主要目标。在教学内容和实施措施方面，适当考虑多样性和灵活性，针对学生的实际动手能力，将实验、实训课程分为三个环节。例如，第一为基本训练环节；第二为综合训练环节；第三为自由选题环节。第一和第二环节主要针对大部分学生，帮助他们完成课程的学习，掌握基本的理论知识。第三环节主要针对有兴趣继续往深度和难度发展的同学，由学生自由选题，鼓励学生根据自身水平和兴趣选择适合的训练方式、数量和难度，自主安排学习进程，使自己得到充分的发展和提高。同时，积极利用大学生学科竞赛、“大学生科技创新项目”、“开放实验性项目”以及教师科研项目等课外实践教学平台，鼓励学生积极参与进来。例如，根据“全国大学生电子设计竞赛”及生产科研单位对大学生技能与工艺知识的需求，通过各种手段加强学生在电路设计、制作、调试与工艺方面的能力培养，在必要时开设相应专题辅导班。总之，运用各种有效手段和措施，充分发掘和培养同学的综合能力及创新精神，培养出一批品学兼优的尖子学生。

4.近年来所取得的成绩与效果

经过浙江农林大学信息工程学院近年来的实施与不断实践，学生的课外创新活动成果丰硕。例如：五年来，大学生学科竞赛共获得国家二等奖以上者9项，其中，包括在全国大学生“挑战杯”创业计划金奖1项，全国机器人大赛一等奖1项，全国大学生“挑战杯”课外科技作品竞赛二等奖1项，全国电子设计竞赛二等奖2项，ACM程序设计全国邀请赛二等奖1项，全国嵌入式设计大赛二等奖1项，全国文科计算机设计大赛二等奖1项，全国机器人大赛二等奖1项，全国电子专业人才技能与设计大赛二等奖2项。另外获得省级特等奖1项、省级一等奖5项，省级二等奖12项。

学生参与教师的科研项目也取得了令人瞩目的成绩。例如：如何在不破坏木材的前提下检测出木材内部情况，以更好保护木质古建筑？浙江农林大学信息工程学院的李光辉教授指导孙林飞、刘凯等在校本科生研发的“木材无损检测仪”，解决了这一木材研究领域的难题，并成功地申请了国家发明专利。2010年8月，他们带着发明的木材无损检测仪，为故宫和天安门的木柱和木质结构建筑，成功地进行了检测，效果非常理想。

五、结语

以浙江农林大学为例，分析了农林院校的学科特色以及在大农业背景下电子信息技术的应用前景，探索了现代农业领域中的电子信息结合点，并结合我校的学科布局、科研特色及成功案例，从人才培养模式、课程体系改革以及实践教学模式等方面阐述了我校电子信息类专业今后的建设方向。为适应现代农业发展特点，突出以农业生产为主的电子信息技术，依托我校强大的农林学科背景，逐渐培育我校特有的电子信息类专业特色。

参考文献：

[1]铁风莲.农业院校电子通信类专业实验室建设探索[J].农业网络信息,2008,(2):84-85.

[2]现代农业[OL].http://baike.baidu.com/view/435912.htm.

[3]物联网与嵌入式系统[EB/OL].http://www.5iny.com/shuzi/qiany/2010-

10-20/8438.html.

[4]凌明,王学香,钟锐.电子类专业嵌入式系统课程体系建设探索[J].电气电子教学学报,2007,(5).

（责任编辑：宋秀丽）