新发展阶段下农业工程类专业高质量人才培养探索与实践

万星宇，廖庆喜，廖宜涛，陈 慧，朱龙图，王 磊

(1.华中农业大学工学院，湖北 武汉 430070； 2.农业农村部长江中下游农业装备重点实验室，湖北 武汉 430070)

0 引言

农业是我国国民经济中的关键性和基础性产业，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》明确说明国家的新发展阶段，就是全面建设社会主义现代化国家，向第2个百年奋斗目标进军的阶段，提出强化农业科技和装备支撑在我国发展进程中具有里程碑意义。当前，互联网+、云技术、大数据等新一轮科技革新，信息科技发展日新月异，我国农业处于生产要素、资源环境与生产方式的系统性、整体性变革的新发展阶段，正向现代化农业、未来农业转型升级，推动农业工程向全程、全面、高质、高效发展。

农业工程类专业是以工程技术服务农业农村发展的应用型工科类专业。随着现代信息技术发展与服务水平的不断提高，日益兴盛的智慧农业、精品农业、有机农业、共享农业等新理念、新业态，以其资源集约、生态友好等特点，为农业农村高质量发展提供了新思路、新途径。信息化使得知识、技术更新迭代提速，农业工程服务领域日益丰富，农业工程类人才知识结构迅速拓宽，迫切需要兼具扎实理论基础、实践应用能力与国际视野的复合创新型农业工程类专业高质量人才。

随着工业崛起和农业转型，传统农业高校教育信息化应用与学科交叉创新浪潮蓬勃兴起。作为我国高等教育体系的重要成员及农业工程类专业人才的主要来源，农业高校普遍设有农业工程、农业机械化及其自动化、能源与动力工程、农业水利工程、农业建筑环境与能源工程等专业，天然具有学科交叉、工农融合的属性与新内涵[1-2]。把握新发展阶段农业工程类学科内涵，内化质量发展为师生的共同价值追求和自觉行动，形成以提高人才培养水平为核心的质量文化，全面提升质量文化建设水平，培养复合型、创新型的高质量农业工程人才，是农业高校服务国家战略、对接农业产业需求、深化工程教育教学改革的重要举措，迫切需要加快工程教育改革创新，探索新发展阶段下的农业工程类专业高质量人才培养实现路径。

1 必要性

1.1 适应和服务农业工程新内涵的迫切需要

作为农业大国，我国农业始终处于国民经济的基础地位。农业工程是工程科技在农业领域内的应用，具有鲜明的与时俱进特征。以人畜驱动为特征的原始农业工程变革为传统农业工程的标志是内燃拖拉机的问世，随着工程科技由无到有、由有到全、由全到精的发展，传统农业正向现代化农业乃至智慧农业转变。农业工程内涵已由原来简单的工程技术在农业上的应用，发展到目前的工程、生物、信息和农业等多学科互相渗透和交叉的工农融合新内涵，综合集成了现代工业技术、生物技术、农艺措施、农业经营管理等，以先进性与实用性相结合为特色。农业工程工农融合的新内涵建立了人才供需新格局，传统人文素养不足、实践能力欠缺的技能单一型人才难以满足农业工程多学科交叉发展的需求。农业高校作为承载农业工程类人才培养、科学研究、社会服务、国际交流合作、文化传承创新的根本载体，迫切需要适应和服务农业工程新内涵，培养兼具理论基础与实践应用能力的复合型高质量人才。

1.2 服务和推动现代化农业新发展阶段的客观需求

我国正处于全面建设社会主义现代化国家的新发展阶段，是我国实现由传统农业到现代化农业转型的关键时期。农业机械装备是农业工程内涵的具现，是推动农业高效可持续发展的重要依托。随着物联网、大数据、移动互联网等新技术在农业领域的应用，当前农业机械装备正朝着以信息技术为核心的智能化与先进制造方向发展的新阶段，形成了以作物精准“耕种管收”、智慧养殖、智慧园艺等为代表的农业工程新兴领域，凸显了高新技术与常规技术相结合、人文内涵与专业技能相结合的特点[3]。“十三五”以来，我国农业工程创新取得巨大成就，农业科技进步贡献率超过60%，主要农作物耕种收机械化水平超过70%，为实现现代化农业奠定了坚实基础。农业工程高速发展时期也为我国教育带来了新要求与新任务，迫切需要高校聚焦农业传感器、动植物生长模型、智能农机装备等当前急需、着眼未来的新兴领域，更新改造传统农业工程类专业，培养掌握现代信息科技和工程科技、兼具创新创业能力和跨界整合能力、具有家国情怀的农业工程类专业高质量人才。

1.3 顺应和把握工程教育改革新趋势的必然选择

农业工程类专业是农业高校开展工程教育、培养工科人才的传统优势专业，要适应“新工科”“新农科”培养多学科背景复合型人才的新趋势[1]。然而，产业系统与教育系统在运行机制、发展策略、行动准则、改革方式及主体构成等方面有着显著差别。教育系统以政府为主导、以育人为目标，崇尚教育公平；产业系统以市场为主导、以盈利为目标，崇尚效率优先[4]。在现代化农业转型升级新发展阶段，农业产业对农业工程类人才的要求日新月异，而农业高校作为农业工程类人才的主要来源，在教学理念、内容、模式、方法、手段、团队等方面的改革具有天然的复杂性，涉及到各类教育资源的重组更新。因此，农业高校的改革相对农业产业的快速发展具有一定程度的滞后性，导致农业工程类专业高质量人才缺口日渐扩大。解决人才培养教育理念相对滞后、教学内容更新缓慢、产学研相互脱节、教学方法创新不足等问题，培育懂农爱农、懂工程技术的农业工程类专业高质量人才是各大高校缓解产业与教育系统矛盾的关键和教育教学改革新趋势下的必然选择[5-7]。

2 相关探索

2.1 紧扣时代脉搏，持续推进立德树人根本任务

坚持立德树人根本任务，准确把握农业工程类专业发展规律和人才成长规律，完善一流教师队伍培养与提升体系，深入挖掘课程、各教学环节育人功能，把社会主义核心价值观、“大国制造与中国自信”系列课程思政等作为重要内容融入素质教育课程体系，树立一批具有导向性、代表性和引领性的示范课程，构建素质教育课程、专业教育课程与思政课程“三位一体”课程育人体系。

2.2 强化内外动力，有效提升学生自主学习能力

顺应从机械化、自动化到信息化、智能化的外部环境发展趋势，走出人才培养的思维惯性，主动对接人工智能、智慧农业等新技术、新产业，注重农业工程类专业人才与农业市场需求契合度。从内部引导学生主观学习的积极性、能动性和独立性，创新教育教学方法和手段，培养学生自主学习习惯；通过加强创新创业教育和实践教学平台建设，激发学生动手实践兴趣和教学参与度[8]。依托自主学习内外动力，全面提高农业工程类专业人才的市场适应力、就业竞争力和持续发展力。

2.3 深化多维协同，革新“双新耦合”教学模式

深入推进新工科、新农科“双新”交叉耦合，建立新工科、新农科互相支撑的组织格局。形成以“农”为特色的综合性人才培养结构，融入现代农业科技、工程科技等最新成果，突出科学、人文、工程相互交叉，努力构建学校、社会多方协同共育人才新格局，摆脱传统学科单向培养路线，实现一流本科人才培养与行业技术发展耦合。

2.4 聚焦质量文化，促进工农融合专业改造升级

将质量意识、质量标准、质量评价、质量管理等落实到教育教学各环节，打造以提高人才培养水平为核心的质量文化。以国家和农业新发展阶段经济社会发展迫切需求为导向，瞄准信息技术科技前沿和关键领域，立足华中农业大学优势专业和学科(群)特色，加强智慧农业、机器人工程等战略性新兴领域和专业的前瞻布局，凸显农业高校工科的错位发展和特色传承，加强交叉学科专业人才培养。

3 实践与举措

华中农业大学农业工程类专业服务现代化农业和区域经济建设，培养了大批复合型高级农业工程技术人才，作为融合新农科和新工科建设典型代表的农业工程类专业，结合产业需求在教学规模与质量平衡途径、产学研融合实践平台、专产协作培育机制、交叉耦合培养范式、全人教育创新文化等方面开展了改革探索与实践，以满足现代农业生产对创新型、复合型和应用型高级工程技术人才培养的要求。

3.1 内涵式发展，优化规模质量协调平衡

在教学规模“增量”前提下，正确把握规模与教学质量之间的辩证统一关系，实现课堂规模、师资结构、教学质量、学生主观能动性等的协调发展和优化是农业高校人才培养“提质”亟待解决的问题。华中农业大学坚持以“内涵式发展”为核心。一是探索复合型人才集中教学条件下学生的自主学习规律，以“农业机械化及其自动化”专业为典型，打造品牌特色专业和产业人才培养计划专业，以教育部卓越工程师培育培养计划为载体，实施小班化教学、个性化教学，推动学生从被动输入性学习转向批判性、自主式学习。二是实现教学、科研、人力、设施等资源的共享互融，结合大规模教学下不同学生的差异化需求，定制个性化资源供给，将虚拟仿真、离散单元模拟EDEM、工程模拟ANSYS、CFD计算流体模拟等先进软件融入教学过程，强化学生对工程软件认知及操作技能，夯实理论知识基础，锻炼学生动手实践技能，培育工程应用型人才。三是融入华中农业大学生、理、工、文、管多学科协调发展办学格局，主动支撑华中农业大学生物学、园艺学和作物学学科群、畜牧学、兽医学、农林经济管理5个优势一流学科(群)，建设智慧农业技术与装备研究院和“智能农业装备”人才培养试验区，淡化学院、学科、团队间的条块分割，通过交叉研究带动学科融合。

3.2 软硬结合，完善虚实并存育人条件

结合学生从入学到毕业、从学期开始到结束、从双休日到寒暑假的不同阶段需要，华中农业大学打通“本-硕-博”教育堵点、连接“院-系-学科”断点，坚持共性与个性相统一，注重软硬结合，调动学生的积极性、主动性、创造性，为学生提供虚实并存的一流条件。强调科研条件和教学条件的转化结合，依托省部级重点实验室、产学研协同实践平台、学生创新实验室、国际合作实验室等资源，建设智慧农业实践中心，形成由基础类实验室、专业类实验室、个性化实验室和各级重点实验室组成的实验室结构体系，满足对学生的时间贯通、内容贯通和能力贯通的个性化培养。

结合新媒体与信息技术，增设油菜全程机械化虚拟仿真等网络教学平台，形成“工厂企业+田间地头”的特色实践教学模式。依托农机装备实训基地、虚拟现实实验室等资源，搭建智能农机与虚拟现实操作交互训练系统，增强学生感性认识，并提升实际应用中的数据处理能力。

推广教学管理信息化系统，对学生选课、线上预约、网络批改、师生互动、成绩查询等一系列过程实行信息化管理，构建教学质量保障体系。结合学科最新研究动态，推行以教师创新性科研成果为对象的项目制教学，设置形式多样的综合性、前沿性教学案例，将科研的新思维、新方法、新手段、新技术和新材料等运用于教学，让本科生提前接触科学研究，启迪学生创新思维，培养学生思考问题、解决问题和探求真理的综合能力。

3.3 多维协同，打造三位一体实践平台

产教协同已成为国际国内公认的高质量应用型人才培养的途径，是一种以市场和社会需求为导向的运行机制。

华中农业大学以产学研协同为手段，打造科教、产教、赛教协同平台。一是科教协同，借力科研育人，依托农业农村部长江中下游农业装备重点实验室、农业农村部油菜全程机械化科研基地、农业农村部柑橘全程机械化科研基地等重点科研平台，把水稻、油菜、柑橘等机械化优势技术与装备转化为育人资源。二是产教协同，强化实践育人，主动对接现代农业产业资源，通过顶岗实习、聘请企业管理导师等方式，实现人才培养基地共建，引导学生下车间实践、下田间动手，掌握解决工程应用问题的技能、方法和手段。三是赛教协同，促进创新育人，建设创新、创造、创业、创意教育协同实践平台，支持学生参加“挑战杯”、“互联网+”、农业机器人大赛等学科竞赛，组织开展数控加工竞赛、成图大赛、智能循迹小车大赛等特色实践训练，激励学生自主探索式学习。

华中农业大学整合学校科研优势，根据农业产业需求建设个性化、精准分类的重点实验室、研究中心等科研平台；充分发挥产教融合中的主体地位，主动面向农业工程类创新型与应用型人才培养的需要，打造校企实践平台，与华中数控、雷沃集团等行业头部企业开展持续性、长效化的深度合作。

3.4 专产对接，建设卓越一流培育机制

华中农业大学依托优势学科群，通过校内外引进培养合作，以强化学生工程实践能力为核心，积极加强与农业装备企业、科研院所等的合作，聘请新技术、新产业研究人员、企业工程师等担任校外导师，校企协作团队联合指导学生顶岗实习、生产实践、成果产出等，在守好课堂主讲台的基础上，开辟“车间+田间”现场教学课堂，实现专业学习与企业训练的无缝对接，发挥师资队伍学科背景交叉、学缘结构合理等优势。为促进教学资源的合理配置，组建了智能农业装备、农业机器人、畜禽健康养殖、智慧果园等多个交叉学科教学团队。积极组织开展英语或双语教学，坚持教授上讲台为本科生授课制度，坚持青年教师导师制度，培养兼具扎实实践技能、突出教学能力、卓越学术水平的一流农业工程类专业师资队伍。稳定国际交流合作，加强与英国卡迪夫大学、美国普渡大学、加州大学、爱荷华州立大学、密西西比州立大学等知名学府的交流合作往来，以便开展教学和指导工作。

3.5 工农融合，发展交叉耦合培养范式

新发展阶段是不同学科的知识、理论、方法、技术、手段的交叉渗透阶段，也是多学科交叉融合的新时代[9]。

华中农业大学把握涉农“新工科”和一般“新工科”的特殊性和差异性，探索解决传统农业高校“重农轻工”的现实问题，构建面向新工科的工程实践教育体系，将智能渔业、作物表型监测、能源环境控制、园艺创意造型、人工智能等特色涉农技术与装备融入教育教学体系，服务华中农业大学农业类一流优势学科(群)，充分凸显涉农院校工农融合特色。在专业建设方面，以“新工科”“新农科”为驱动，大力发展“机器人工程”和“智慧农业”两个专业(方向)，打造工农融合样板专业。在课程设置方面，撤消、合并过时课程，扩充《精准农业》《现代农业生产管理与技术》等课程内容，增设《智慧农业》《农业生产机器人》等前沿课程，发展自由讨论式课堂(seminar)，执行“双万”计划，打造“金课”课程群，守好课堂教学主渠道。在教学方式方面，实行本科生导师制，建立教师引领指导博士、博士带领硕士、硕士帮助本科生的“传帮带”教学方式。在学生学习方法上，重点推行项目制学习方法，鼓励学生积极参与全国农业机器人大赛、3D大赛等校内学科竞赛和校外行业赛事。确保育人过程贯穿于课堂授课、教学研讨、实验实训等各环节，实现全程全面育人效果最大化，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，建立长时间、可持续、贯穿式育人链。

3.6 懂农爱国，营造全人教育创新文化

华中农业大学坚持以文化人、以美育人，打造规范和谐组织氛围，以各类行为规范、决策条例和管理制度为载体，保障校园文化氛围由低级向高级跃进，坚持以诚信为本的学术品貌，主张“顶天”与“立地”并重的育人品性，强调提升人文素养的文化品位；以促使知农爱农、富有家国情怀为目标，构造“懂农爱国”的人文氛围[10-11]。坚持“立德树人”根本任务，孕育“有深度、有温度、有广度、有厚度”的新时代工程科技人才，打造“大国制造与中国自信”等系列课程思政示范课；以面向未来和领跑世界为目标，完善质量标准，健全质量管理体系；坚持“五育”并举，统筹推进学校教育、社会教育和家庭教育，营造开拓创新活动氛围，打造专业再认知，开展毕业季“异曲同工”现代农业机械装备巡游巡展活动、“师生融乐”系列文体活动等兼具工农特色的校园活动，打造农业工程创新文化标签。依托诚信教育、狮山读书节等特色人文活动，推动主流文化融入校园生活，充分利用新媒体塑造农业工程类专业科学严谨、开拓创新的集体舆论和学科形象，潜移默化地影响学生的思想观念，增强主人翁意识，提升集体归属感与荣誉感，激发学生自主学习、自我提升、自发奋斗的内在动力。

4 成效

4.1 变革工程教育培养理念，强化质量育人优先

针对农业工程类专业高质量人才培养理念落后的问题，依据传统农业向现代化农业转型升级新发展阶段的时代背景，明确了“巩固传统特色、强化学科优势、推进交叉融合、深化教学改革、培育卓越人才”的改革思路，着眼于培养善于突破农业工程领域核心关键技术的拔尖创新人才，树立了“新农科”“新工科”耦合下的农业工程教育工农融合新理念和质量育人观，学院应邀在多所高校作高质量人才培养主题报告，来校学习与交流的领导和专家已近150人次。

4.2 拓展人才培养要素覆盖面，夯实质量育人基础

一是推进了专业改造升级，依托教育部卓越工程师培育培养计划和相关项目研究成果，“农业机械化及其自动化”专业获批2019年度首批国家级一流本科专业建设点，在学院原有6大专业基础上获批“机器人工程”专业。

二是创新了质量育人文化，新生入学新工科体验、“异曲同工”毕业生巡游等专业再认识活动由中国教育报、新华网、中央人民广播电台等多家媒体给予了专题报道，得到广泛关注和好评。

三是整合各类教学与科研资源，物化一批优秀成果，夯实了质量育人基础。

近年来，本科生获批国家大学生创新创业训练计划项目30余项、创业扶持基金支持项目9个，获国际、国家、省部级学科竞赛奖励与专利150余项。学院育人团队发表教育教学改革论文5篇，获湖北省教学成果一等奖1项、校级教学成果特等奖1项、湖北省省级教学团队1个、省级和校级教学研究教改项目近30项，入选省级金课2项，获评“全国十佳农机教师”1人。

4.3 凸显工农融合培养特色，激发自主学习激情

凸显了“内与外融合”“虚与实结合”和“赛与训联合”的工农融合人才培养特色，多措并举激发了学生的自主学习、自主创新的激情，广泛提升学生教学过程参与度。学科竞赛成效显著，本科生300余人次在挑战杯、大学生电子设计大赛等国家级、省级专业学科竞赛中获奖。拓宽了基础学科交叉性、凸显了专业设置前沿性与多元性，实现了农业工程类专业结构优化。培养人才获得行业、企业认可，与多所大型知名企业打造了校企合作标杆。

5 思考与展望

5.1 推进质量育人理念，坚持以德树人根本任务

随着时代的发展，高校作为知识垄断者的权威地位正在被打破，育人理念的落后是制约高质量人才培育的枷锁。不同发展阶段的人才培养理念和路线不同，人才培育的德才标准内容和要求也动态变化，但促进农业产业发展始终是培育农业工程类专业高质量人才的出发点和落脚点，需要坚持以德树人的根本任务。新发展阶段即多学科交叉融合时代，现代科学和工程技术呈现高度综合的趋势，农业高校培养人才应实现多学科的知识、理论、方法、技术、手段的交叉渗透，更应主动协调优势学科资源，发挥工农融合优势，融合多学科以体现新工科要求，凸显多学科交叉融合的农业工程特色专业体系。

5.2 探索多维育人模式，强化与时俱进多方协同

新经济新产业快速发展迫切需要新工科人才支撑，需要农业高校面向未来发展、与时俱进地革新人才培养模式，培养具有创新创业能力和跨界整合能力的工程科技人才，实现“全人”教育，培养出农业工程专业方向的创新型、复合应用型、实用技能型人才。同时，农业高校以培养学生的知识应用能力、专业和创新能力为重点，农业高校应由单一到多维，探索产业系统、教育系统、社会系统的方位协同和分层递进融合，积极建立学校、学生、家庭、产业命运共同体，建立巩固长久的教学、科研与实习基地和工程训练中心，打造创新创业教育实践平台，激发、培养工程科技人才对未来技术和产业的引领作用。

5.3 完善育人体制，助推跨界整合与知识融合

当前高等教育领域的评价改革稳步推进，国家、教育部、各大农业高校人才培养制度改革正在逐步深化，但基于核心竞争力的农业工程类专业高质量人才与师资队伍综合评价体系仍需要进一步优化。随着传统农业向现代化农业转型升级，单纯依靠国家、部门重视和加大投入难以大幅跃升人才培养质量，需要农业高校根据农业工程工农职业教育特点规律，培养学生确立大知识观和独立思维、批判思维及创新、实践能力，着力培养学生解决农业生产实际问题的能力；推进学生和教师的国际交流，拓展国际视野，增强跨文化交流能力。大力推动学术交流，引入虚拟仿真教学、大型科研软件，启发学生兴趣，赋予学生跨界整合与知识融合技能。

6 结束语

我国农业正处于转型升级关键时期，需要充分把握新发展阶段农业工程类专业学科交叉、工农融合的发展内涵，开展工程教育教学理念、平台、条件、模式、文化等的全方位、深层次、高质量改革，坚持以德树人根本任务，注重与时俱进，发挥跨界整合和知识融合优势，培养复合型、创新型农业工程人才，为解决农业产业痛点、服务国家发展战略、实现中华民族伟大复兴提供优质人才支撑。