“新工科”背景下农业工程专业毕业设计的改进探索*

2023-05-26李燕飞吴加宁

南方农机 2023年12期

李燕飞，吴加宁

（湖南农业大学机电工程学院，湖南长沙 410125）

0 引言

随着时代的变革和科技的快速发展，各种新兴产业层出不穷。为迎合社会快速发展的要求，高等教育需要培养出一大批能与未来科技产业接轨的工科人才。2017年以来，教育部门积极开展新工科的研究和实践，大力推进新工科建设。新工科专业主要是指利用近年来兴起的大数据、人工智能等智能化趋势的专业，对传统专业如自动化专业、机械工程专业等的升级改造，培养具备实践能力和创新能力的复合型新工科人才[1]。新工科建设初期，“复旦共识”提出相关新工科内涵特征和发展路径的十点共识[2]；“天大行动”提出探索建立工科发展的新范式，并对工科六大关键因素建设进行探讨，明确了各因素的发展目标[3]；“北京指南”为新工科的建设提出指导性意见，强调了新工科发展中的侧重点，并明确了发展的目标要求[4]。三场会议的研讨成果和指导性意见，为工科建设和改革提供了新的思路和科学的发展方向。如何将新工科的内容融入到各工科专业建设和人才培养当中，成为教育领域各部门的关注重心，同样也成为农业工程专业发展与教学中的落实点和突破点。

新工科与农业工程专业的融合主要体现在人工智能在农业工程上的应用和创新。例如，近年来兴起的智慧农业就是人工智能与农业工程专业的融合，利用人工智能实现农业机械自动化，让各类农业机械相互配合，实现农作物从收割到入库全程无人操作，这种专业融合就是新工科的典型代表[5]。新工科下农业工程专业的教学开展，着重于人工智能知识在教学内容上和教学过程中的输入。毕业设计作为对学生所学理论知识的考查与实践阶段，是新工科环境下教学的一个绝佳考核期，也是对人工智能知识的一个系统学习期和应用实践期。如何利用好毕业设计这一过程，更好地发展“新工科+人工智能”的新型教育，是本文的研究目标。文章探讨了农业工程类毕业设计中存在的问题，并提出了一系列的改革建议，研究成果将为农业工程类专业毕业设计的规划和开展提供参考。

1 理论实践与创新

相对于传统的工科教育，除了扎实的基础理论知识，新工科更加注重学生所学知识内容的时新性和实用性，同时也注重学生的实践能力和创新能力[6-8]。传统的教学内容和教学方式让现代学生产生错觉，认为大学期间学不到东西，并疑惑专业学习后毕业能干什么、所学知识能为未来工作提供什么帮助等。这是因为传统教育在教学内容和教学过程上，理论脱离了实践，以至于许多大学生产生对专业的不自信和对未来的迷茫。另外，随着高校的扩招，越来越多的大学生为了缓解就业压力而选择考研。过去10年里，研究生报考人数从2013年的176万人到2022年的457万人[9]。迫于就业形势，很大一部分人并不是为了科研而选择读研。关于创新，很多学校对创新相关的课程不够重视，很少开设相关的课程。学生也是按部就班，认为创新是研究生该干的事，与自己无关。针对以上问题分析，要提升大学生的专业信心、专业水平和专业能力，建议从以下几方面着手做一些工作：

1）在大学教育中开设一系列的人工智能课程，让教学内容融入更多的先进科技教育，为毕业设计中人工智能的应用和创新打下良好的基础。

2）建议老师可以适当地在实践中教学，调动学生上课的积极性，实现人工智能知识教学和吸收的同步。

3）鼓励学生积极参加各种人工智能竞赛，比如机器人竞赛、算法大赛等，让学生通过竞赛做到理论与实践结合，同时提高学生的创新能力和解决问题的能力。

4）在暑假期间，带领学生们去自动化工厂参观或实习，让学生们在真实环境当中体验人工智能技术的应用，增长兴趣和见识的同时增强学生对农业工程专业的信心，进一步认识和巩固所学的人工智能知识，增强学生的动手能力。同时，通过在实习中系统地了解工艺的生产流程，可以对工业生产有系统的认知，了解到行业技术的短板，对设备的改进创新产生想法、思路，这些想法和思路都可以成为后面毕业设计的研究对象。

5）在新工科背景下，学科之间的交叉融合已是常态[10]。大学期间，计算机是公共课之一，工科学生一般具备计算机方面的知识，教师应该鼓励对计算机感兴趣的学生将数学理论与计算机知识糅合到工科应用分析与创新上，如将人工智能的各种知识、技术应用到农业工程学科上，提高创新能力。学生自己也应该增加知识储备，多了解与自己专业相关的技术前沿知识，找对创新方向，提高创新能力。

2 选题设计

传统的选题方式是导师根据自己的研究方向给出论文题目以供学生选择。大部分学生能从中选上自己感兴趣的论文题目，但是仍有部分学生对导师的课题都不感兴趣。这部分学生因为不能根据自己的特长选到合适的论文题目，最终只能随意选做，从而影响了学生的创作热情。毕业设计本着“一人一题”的原则，但是有些课题工作量大，会让两三个人一起完成一个课题。通常，人员的组合是老师随机指定的，然而这样的分配是否合理，如果分配到学习和创新能力较差的两位学生进行组合，那么很可能会导致课题任务无法完成，进而影响到学生的如期毕业。此外，部分导师提供的选题偏向以往的老课题，缺乏新颖性，设计的内容跟不上社会的需要，严重影响了学生论文创新的积极性。因为对选题缺乏兴趣，为了完成毕业任务，部分学生将文献论文进行拼凑修改，草草完成毕业设计，出现了抄袭行为，造成学术不端的现象。

针对以上问题和现象，建议导师在设计论文题目之前，广泛征求学生的意见，对学生的兴趣和社会的需求进行深入调研，在此基础上融合专业知识和创新点，设计出贴合实际需求、有吸引力的论文题目；同时，掌握学生知识水平和学习能力，对学生在课题中需要完成的任务进行合理分配和组合，使得学生在论文工作过程中遇到彼此工作交叉点时，能够交流学习、相互促进，同时也锻炼了学生的团队协作能力。学生可以根据自己的学习情况，结合导师的研究方向，提前与目标导师进行交流，这样设计出来的选题能更好地贴合学生情况，调动学生的积极性。导师也应与时俱进，根据社会的需求，响应国家的号召，引入“新工科”的教育理念，时常变更毕业设计的研究内容和研究方向。感兴趣的同学也可尝试“双导师”制度，即在本专业选一个指导老师，在其他专业选一个指导老师，结合两个方向导师的实验条件，进行交叉学科下的应用研究，以求培养交叉学科的人才，增强竞争力。例如，学生可以在农业机械化工程专业和计算机专业分别选择一位导师，农业机械融合计算机的人工智能，可以实现农业机械智能化。同时，学校要定期检查学生的进度，督促学生按时完成毕业设计。

3 开题时间

农业工程专业毕业设计的开题时间通常在大四第一学期期末，某些课题和农作物种植、生长、收获等阶段息息相关。而农作物的生长与季节有着密切关系，某些农作物在夏季才适合开展研究，导致部分学生的毕业设计时间比较紧，从而影响论文质量。同时，大四期间，同学们面临着实习与就业的压力，也有的学生准备考研考公，这导致同学们在毕业设计上花的时间越来越少。某些专业需要培育植株并完成毕业设计，但是很多学校缺少专门的培育基地，导致部分学生将植株种在路边并贴上一些标签防止路人破坏。这种方式有一定的风险，一旦有人不小心破坏了植株，可能会影响到学生按时毕业。

建议在大三下学期初对学生采取调研，有意向选择与农作物相关课题的学生可以申请提前开题，大三下学期初到毕业有超过一年的时间，每个季节的农作物都可以找到。同时，那些需要培育植株的课题也可以提前申请开题，就算植株不小心被破坏了，还有时间换一种植株培养甚至换一个课题研究，确保顺利毕业。学校方面，经费允许的条件下，尽量修建学校自己的培育基地供有需要的同学培育植株。对考研的学生，可以申请在考研复试成绩出来后再开题，考研的同学在理论学习上一般会比不考研的学生强，剩下的时间完全有能力完成毕业设计，考上研究生的同学还可以与学校沟通，根据研究生导师的方向选择课题，为今后的研究生论文研究打下基础。

4 文献查阅

很多学生在查阅参考文献时只是粗略过目，随意将某些语句引用到自己的文章中，有时甚至只看论文标题，认定与自己的论文研究相关，就直接进行摘抄、引用，这些做法不利于学生学术能力和写作能力的提升。很多学生的毕业课题是老师给的，自己也不会获取文献去调研，不能细致了解自己课题能创新的地方，甚至不会用学校的图书馆资源获取外文文献。

建议在正式进入毕业论文研究工作之前，学校组织学生进行一次论文写作指导课程，同时指导学生如何查阅参考文献，通过各种渠道获取相关文献，有利于增强学生自主学习的能力。关于文献的查阅和参考，建议要求学生在参考他人文献时做好笔记，并在论文调研之后进行检查。

5 论文评分标准

高校的论文评分标准通常是指导教师评阅占总分的30%，评阅教师评阅占总分的40%和答辩小组评阅占总分的30%，毕业论文评阅表如表1所示。但是，评阅表的学术水平与创新这一栏在评阅指标中占的权重比较小，一般为10%~15%；而论文撰写质量中包括图表完备整洁、标点符号齐全、语句通顺等基本写作要求占的权重较大，为25%~30%。此外，毕业论文评阅老师一般是自己学校的老师，难免会有偏袒现象。

表1 毕业论文评阅表

建议响应“新工科”理念，毕业设计的评分标准当在创新能力上适当加大权重，同时给平时参加学科竞赛获奖的人在毕业设计上额外获得加分，平时考试获得的成绩也按照一定的权重纳入论文评分标准中。通过这些措施来鼓励学生深入学习，自主创新。此外，也可与其他学校合作，采取盲评的方式进行论文交叉评阅打分，以使评分机制更为公平。