农业高校水利类专业校内智慧化实践教学基地产教融合建设思考

白燕英，黄永江，李超

（内蒙古农业大学 水利与土木建筑工程学院，内蒙古 呼和浩特）

一 引言

农业是第一产业，在国家经济发展和社会稳定中有着重要的作用，现代农业的发展离不开科技人才的重要支撑，在农业现代化、乡村振兴、生态环境治理保护等方面的发展方向上培养新时代人才是我国农业类高等院校的任务和职责所在，培养掌握扎实基础理论、具备较强农业实践操作能力、具有一定专业创新能力等是多数农业类高等院校人才培养的主要人才培养目标和标准[1]。2015年，国家《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》的出台[2]，创新型人才培养成为我国“双一流”高校人才培养的重要任务，针对高校学生创新意识、创新思维、创新能力、创新人格等方面的培养，成为各高校人才培养的重点任务[3]。

近些年来，我国的众多高等院校针对高校人才的高质量培养这个中心任务，主要从人才培养目标、人才培养方案、理论教学和实践教学改革、创新创业教育等多方面进行大量的实践和探索，为我国高等院校人才培养积淀了许多丰富而宝贵的经验和路径，但是，目前我国许多高等院校在现实的人才培养质量上与国家设定的“双一流”人才培养目标之间仍然具有较大的差距[4]。而在我国一些高等院校的工科人才培养方面，也存在着整体教学思想缺失、实践实习环节薄弱、工程技术素养不足、创新能力较低等方面的不足和缺点，导致这些工科的学生在现代化相关工程设计、工程中多学科知识综合运用、创新解决工程技术难题、现代工程领导决策、工程实施中的协调控制等方面的综合能力和素质欠缺，需要进一步提升上述的能力和素质[5]。

本文以内蒙古农业大学（以下简称“学校”）的水利类专业的校内实践教学基地建设为例，在深入阐述学校专业建设和校内实践教学基地建设基础上，分析探讨学校实践教学基地智慧化的建设思路，并进一步对学校实践教学基地的产教融合路径深入分析，以期为我国农业高校水利类专业校内实践教学基地智慧化建设和产教融合发展提供一定参考和借鉴。

二 学校水利类专业发展现状

学校的水利类专业均由水利与土木建筑工程学院建设和管理，水利与土木建筑工程学院建设有水利工程、资源环境、土木工程、测绘工程4个系，并建设有一个中心——水利土木工程综合实验教学中心，该中心共包含有4个综合实验室、21个功能实验室，水利与土木建筑工程学院目前的水利类本科专业有：农业水利工程、水利水电工程、水文与水资源工程、给排水科学与工程等。其中，农业水利工程、水文与水资源工程这两个专业是正在建设的国家特色专业。

目前，水利与土木建筑工程学院有博士后科研流动站1个——农业工程，有一级学科博士学位授权点2个——农业工程、水利工程，有二级学科博士点4个——农业水土工程、农业水资源利用与保护、农业水利工程、农业生物环境与能源工程；有二级学科硕士学位授权点9个——农业水土工程、水文学及水资源、水工结构工程、水利水电工程、水力学及河流动力学、水利测绘信息与技术、农业水资源利用与保护、农业水利工程、农业生物环境与能源工程；有专业学位硕士点2个——农业工程、水利工程。

学校的水利类专业培养体现“厚基础、宽领域”和“大众化教育”的目标要求，针对学生生源的层次和对课程的不同需要，将课程平台分级设置，旨在不断建立和实施“大类培养融通化、基础培养规格化、专业培养分流化、分级培养层次化、导向培养精英化”的人才培养模式。水利类专业学生经过一年的基础教育，经考核成绩优秀者，可自愿申请转入农业水利工程专业的“复合应用型”卓越农林人才教育培养计划项目试点班单独培养。

三 学校校内实践教学基地建设现状

学校的包括水利类专业在内的大部分校内实践教学基地主要在学校的科技园区建设，科技园区位于呼和浩特市土默特左旗北什轴乡海流村境内，总占地面积520hm2，主要分为设施农业种植区、精品农业种植区、生态牧草区、大田种植区、林果种苗种植区、现代家禽养殖区、水产养殖区、工科专业实训基地、交通能源实训基地、水利实习实训基地等10个功能区，科技园区现有日光温室13栋、智能温室3栋、水产养殖鱼池8个、猪舍600m2、羊舍占地4hm2，精品农业种植区26hm2，林果种苗种植区4.43hm2，生态牧草及大田种植区225hm2，可利用机电井15眼。园区内路网初具规模，南内环路和北内环路以及由南到北可通向各个功能区的三条主干道已全部建成砂石路。园区四周、南北环路及道路两侧都营造了防护林，树种为杨树、柳树和榆树。大田给水工程已建设完成。园区的荒地、盐碱地改造成基本适耕农田，科技园区的水利、农学、畜牧、林学、草业、农机等各专业实训、实习基地初具规模，设施农业种植区等十个功能区学生实习的基本条件已实现。目前，科技园区正在聚焦一个主导功能，突出四个辐射示范功能，建设六种产业体系：一个实践教学主导功能是面向新农科，打造产教融合、多学科交叉、校企共建共享的实践教学“高地”；四个辐射示范功能是面向新农业建设智慧农牧业示范基地，面向新乡村建设乡村振兴产业发展模式示范基地，面向新农民建设新型职业农牧民培训示范基地，面向新生态建设生态优先、绿色发展的生态农牧业示范基地；六种产业体系是种植业产业体系、养殖业产业体系、加工业产业体系、种养业产业体系、种养加产业体系、种养加销一体化产业体系。

四 水利类专业校内智慧化实践教学基地建设思考

（一）智慧化实践教学基地建设规划

在学校科技园区现有基地建设基础上，规划建设水利类专业的智慧化实践教学基地，主要规划建设为智能监控和感知、数据汇集、应用支撑、智慧应用和智慧展示五个部分[6-7]。具体如下：

一是智能监控和感知体系，是实现空天一体的物联网监测和控制体系，实现气象、降雨、渠系、土壤水分（墒情）、盐分、温度、地下水位、地下水质、污水水质和水量、视频监控、灌排水量计量、渠系闸门控制、喷灌系统自动控制等信息的自动监测和远程控制。

二是数据汇集体系，是实现建设多种监测设备、多层次的参与单位、多个分析系统的信息统一汇集和管理，打破数字孤岛实现数据共享；为实现远程监控、远程调度提供数据支撑，保证成果可持续性和扩展性。数据汇集平台依托和遵循标准体系和数据结构规范标准，实现数据的自动采集、加工入库存储，构建包括基础数据、空间数据、监测数据、实验数据、调度业务数据和元数据等数据资源的综合数据库，为调度自动化、信息化、智能化提供数据支撑。

三是应用支撑体系，是建设统一的应用支撑体系，为监测信息的数据分析和应用提供支撑。智慧应用体系是在监测体系的基础上，实现监控、信息服务、智能分析和智能调度，实现智能灌溉、节水效益分析、污水控制和管理的应用，主要包括资源管理、信息交换与共享、软件构件、模型和数据存取等部分，为智慧水利业务处理提供信息及软件资源支撑服务，其目的是为业务应用解决资源共享、信息交换、业务访问、业务集成、安全可信和可管理等共性和关键问题，实现业务应用系统的整合，提高系统整体技术水平。按照各级系统对支撑平台的功能服务需求，设计平台的总体结构，采用统一GIS服务、报表服务、流程控制、告警服务、传输服务等，为系统的应用开发提供支撑。

四是智慧应用体系，开展智能监控、信息服务、智能分析和智能调度，实现智能灌溉、节水效益分析、污水控制、管理等的应用。智能监视是集气象、降雨、墒情、盐分、温度、地下水位、地下水质、污水水质和水量、灌排水量计量、农作物生长的自动监视和预警，形成完整的监测信息一张图集约化展示。智能分析是通过梳理不同农作物生长周期模型、需水模型、水质情况、监测信息想等进行标准化处理，形成对来水量分配和喷灌启动的决策指令，为节水灌溉的研究和实验提供基础数据。智能调度围绕水量调度核心业务，按调度方案生成和管理、调度指令下发、实时调度跟踪、调度分析评价的需要层次安排建设进程。节水效益分析依托水位流量监测子系统监测的流量，计算灌区净灌溉量和毛灌溉量，得到灌区和辖区灌溉系数。水质状况分析可获取监测站提供的水质 pH 值、电导率、溶氧率、ORP、总溶解性固体、盐度及温度等参数，进行水质级别评价和水体功能区划等[6-8]。

五是智慧展示体系，通过电子沙盘实现信息园区的智能监控和应用体系电子化和智能化展示，实现沙盘推演和互动控制，达到智能教学和智能展示讲解的作用，主要包括基于电子沙盘的三维场景管理，可以通过沙盘实现对现场的监测仪器的操控，并能实现现场操控后结果和电子沙盘展示中心之间的互动。智慧水利多媒体整体介绍通过采用专业配音和专业媒体制作，介绍科研技术中心关于水利方面的实验基地的情况、技术创新、示范情况等[7-8]。

（二）其他与水利类专业相关的校内实践教学基地建设思考

综合利用学校科技园区基地建设发展优势，在建设好水利类专业实践教学基地基础上，充分考虑利用相关农牧业、生态等实践教学基地的优势和互补性，积极开展水利类专业实践教学，促进水利类专业的学科融合和创新发展。其他与水利类专业相关的校内实践教学基地建设规划如下：

1.现代农牧业实践教学中心建设

围绕优势学校学科和农牧类专业，集成园区优势，突出实践教学功能，营造良好实践教学环境，统筹布局水、电、路、林等基础设施建设，形成“水、田、林、电、路、渠、农技”七配套高标准农田生产格局，有序推进“两环、两横、三纵”田间主干道及田间作业路硬化建设，全面完成灌区续建配套与节水改造，持续加大盐碱地改造力度，配套盐碱化耕地灌排渠系，建立完善的水盐运行体系，完成园区绿化建设，实现光纤网络和第五代移动通信网络全园覆盖，完成宿舍、教室、学术研讨室、餐厅、活动中心等实践教学场所建设。以自治区农牧业主导产业为基础，以学校的一流学科和一流本科专业为重点，打造智慧农业园、智慧牧业园、智慧百草园等亮点功能区，培育多专业、多学科交叉融合发展，构建和发展新的学科体系，拓展学校的学科结构，凝练专业优势、学科优势，指导生产实践，形成主导产业。建立完善农牧业产业体系、生产体系，建立以牧草、饲用玉米、燕麦、油菜、高粱、中蒙药材、设施蔬菜、林业为主导的种植业产业体系，全面建成以肉羊、肉牛、育肥猪、水产品等优质绿色特色畜产品为主导的养殖业产业体系，积极探索学校水利类专业与农牧类专业实践教学融合发展的教学方法和模式。

2.智慧化农牧业生产体系实践教学基地建设

积极构建并示范主导和特色的种植养殖高产技术体系，重点开展高效种植、现代化养殖、合理轮作倒茬、土壤绿色养护、全程机械化生产等研发、示范、推广内容。同时，建设并展示现代的绿色农业循环体系，在控肥增效、控药减害、控水降耗、控膜提效等4个方面深入开展现代化农业生产技术体系的研究和技术示范，在农作物秸秆肥料化、饲料化、燃料化、基料化和原料化利用方面利用科技园区的技术优势集中开展技术集成、示范和推广，在畜禽粪便资源化利用、农药包装废弃物、废旧农膜的回收利用等方面加强科技攻关、成果示范和技术推广建设工作。

充分利用物联网、大数据、云计算、人工智能、3S 等等现代信息技术，整合我校各学科涉农资源，以顶层设计方式，汇聚水利、畜牧、农业、草业、林业、水利、农机、食品安全等数据，形成“大农业”数据中心，构建互联共享的“智慧农业”信息化云服务体系，以最终实现产学研融合发展，推动区域传统农业向信息化、智慧化和精准化农业发展。

（三）北方生态安全屏障实践教学和研发中心

深入践行习近平总书记的生态文明思想[9]，坚决贯彻执行“绿水青山就是金山银山”的重要理念，针对内蒙古自治区的区域特点和生态特色，全地域全过程加强本地区生态环境保护治理方面的科学研究，统筹开展山水林田湖草沙系统治理技术研究，针对增强大兴安岭、阴山山脉、 贺兰山山脉生态廊道和草原生态系统功能方面现实需求开展实践教学和科学研究，针对加强黄河、西辽河、 嫩江、“一湖两海”及察汗淖尔等流域水域生态环境保护治理开展实践教学和科学研究，针对完善“五大沙漠”“五大沙地”防沙治沙体系开展实践教学和科学研究，为自治区构建集草原、森林、河流、湖泊、湿地、沙漠、沙地于一体的全域生态安全格局提供重要的人才资源和科技力量的支撑。

五 实践教学基地产教融合路径分析

（一）基地服务于实践教学和人才培养工作

2019 年教育部在《教育部关于加强和规范普通本科高校实习管理工作的意见》[10]中强调，实习是高校实践教学的重要环节之一，要求高校必须把实习摆在更加重要的位置，确保人才培养质量不断提升。高等农林教育中实践教学是基础，能够更多培养综合实践能力强、生产技能和经营管理能力过硬的复合应用型农林人才，构建校内实践教学基地与校外实习基地协同联动的实践教学平台建设，是完成农业高校各专业建设的重要基础保障，是人才培养的重要载体。加强农科教结合、产学研协作，着力提升学生综合实践能力，加快构建校内实践教学基地可以更好地培养一批爱农业、懂技术、善经营的下得去、留得住、离不开的实用技能型水利人才。同时，基地建设可以促使学校科研平台功能继续加强，入园科研项目数量不断增多，有力推动学校的各项科技成果转化与推广，全面提升社会服务水平，促进农工、农理、农文多学科交叉融合发展，保证一流学科、一流本科建设更上一层楼。

（二）基地服务乡村振兴并有效带动农牧业产业发展

通过基地建设面向旗县政府、农业企业、合作社、基层农牧民展示现代绿色农业生产模式，传授现代种植养殖、加工、营销、管理新知识，输送高技能型生产、服务、管理人才，面向新型农牧民开展现场培训和职业教育，全面带动自治区农牧业产业升级和绿色高效发展，推动自治区乡村振兴战略实施。通过基地建设，开展自治区主导和特色种植养殖种植资源的保护开发，补齐种业发展短板，开展主导和特色农牧业的高产高效种养、绿色有机生产、农业资源循环利用、农牧业智慧化生产管理等为一体的研发示范推广基地建设，带动全区农牧业良种化、产业化、高端化、效益化、信息化、智能化发展，支撑自治区建设“农畜产品生产基地”，服务农牧业生态优先、绿色发展高质量发展新路子。

（三）基地引领自治区水利和农业农村现代化发展

通过基地建设，创新开展山水林田湖草沙和盐渍化的稳定协调性及生态适应、节水控盐保墒减污协同耦合、水盐污生互馈作用与耦合等方面的科学研究和学生实践教学，创新开展土壤盐渍化和生态对节水响应的耦合推演、不同季节浇水制度优化技术、水资源生态环境推演及适水管控技术等方面的产学研紧密结合的实践，创新水利类学科发展途径和科技服务社会发展途径。最终，通过基地建设把园区建成农牧业与工业科技融合发展的典型示范区、现代农业一二三产融合发展的示范先导区、城乡一体融合发展的示范辐射区，构建利用科学技术创新驱动区域乡村振兴和现代化农业发展的新发展格局，打造成为农业高校产学研融合科技园区的标杆。

六 结语

实践教学质量影响着水利专业类人才的培养质量，随着现代水利科技的发展升级与用人单位的人才需求，只有不断优化完善实践教学基地并提升产教融合能力，才能最终提高水利类专业的人才培养质量，培养出综合实践能力强、生产技能和经营管理能力过硬的复合应用型水利类人才，并能推动科研更好发展，服务区域经济和社会的高质量发展。目前，大数据、人工智能、云计算、物联网正在与各行各业不断深度融合创新，高等学校水利类专业应紧紧把握国家大数据、人工智能、云计算、物联网的未来发展方向和发展趋势，将高校学科专业发展与上述现代信息技术紧密结合，探索二者融合下的专业发展、学科建设、教学理论、方法应用以及产教深度融合、校企紧密合作、科学技术研究、科技成果转化和社会服务、国内外深度合作交流等方面的进一步高质量发展，为现代水利类专业高等教育的实践教学提供更加智能化、个性化的解决方案和路径。