新农科建设背景下的智慧农业专业建设

陈志强,冯国林,李召虎

(华中农业大学,湖北 武汉 430070)

党的二十大报告指出,全面推进乡村振兴,加快建设农业强国,全方位夯实粮食安全根基,确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。当前,新一轮工业革命促使农业农村更加数字化和智能化,涌现出更多新产业新业态。这都要求培养更多智慧农业人才,满足新时代农业农村现代化建设对人才的现实需求。

2022年8月,教育部委托全国新农科建设中心制定了《新农科人才培养引导性专业指南》,面向粮食安全、生态文明、智慧农业、营养与健康、乡村发展等五大领域,设置智慧农业等12个新农科人才培养引导性专业。

一、 智慧农业专业的内涵和建设的必要性

(一) 智慧农业专业的内涵

迄今为止,学界尚未对智慧农业作出一个确切的定义,一般根据智慧农业的实质内容或应用场景,将其描述为以信息和知识为核心要素,通过现代信息技术和智能装备等与农业深度跨界融合,实现农业生产全过程的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入、个性化服务的全新农业生产方式,并且认为智慧农业是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段[1]。

教育部《关于公布2019年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》(教高函〔2020〕2号),公布新增审批本科专业名单中有新专业“智慧农业”,专业代码090112T,学位授予门类为农学,修业年限为四年。根据《新农科人才培养引导性专业指南》,智慧农业专业通过互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术与农业深度融合,注重农业智慧生产、作物信息学、智能装备、农业产业链经营与管理等知识能力的训练,培养能够将现代生物技术、信息技术、现代工程技术、现代农业管理知识与农学有机融合,能胜任现代农业及相关领域的教学科研、产业规划、经营管理、技术服务等工作的拔尖创新型、复合型人才[2]。

(二) 智慧农业专业建设的必要性

智慧农业在我国尚处于初步发展阶段,对农学、理学、工学等多学科交叉复合型人才有着巨大需求。高校开设智慧农业专业是紧跟时代步伐的必然要求。重视智慧农业专业建设,培养更加符合智慧农业发展的复合型人才,是农业强国建设的时代要求,是农业产业革命的现实需求[3]。

1. 农业强国建设的历史要求

强国必先强农,农强方能国强。农强首先要农业科技强,要聚焦底盘技术、核心种源、关键农机装备等领域突破关键核心技术,全方位夯实粮食安全根基,端牢中国人自己的饭碗,实现农业农村可持续发展,扎实推动乡村产业、人才、文化、生态、组织振兴,建设宜居宜业和美乡村,建设供给保障强、科技装备强、经营体系强、产业韧性强、竞争能力强的农业强国,这需要一大批真懂农业、真去农村、真爱农民的“高、精、尖、新”科技人才。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》《“十三五”国家科技创新规划》《关于实施乡村振兴战略的意见》等文件均提出加强智慧农业建设。建设智慧农业专业,培养智慧农业人才,是农业强国建设的历史要求。

2. 农业产业变革的时代需求

以现代生物技术、现代信息技术、现代工程技术、智能制造技术、人工智能技术等为主体的新农业科技革命浪潮方兴未艾,新产业新业态不断涌现。生物技术对传统农林研究领域产生着广泛而深刻的影响,信息技术和工程技术正在改造传统农业、缔造现代农业,中国农业越来越呈现出数字化、智能化、物联化的智慧面貌。随着信息技术在农业上的广泛应用,农业正在由传统农业向现代农业快速转变,以智慧农业为代表的新一代农业革命已经到来。现代农业产业亟需具有扎实农业科学、生物科学知识和专业技能,掌握智能装备和信息技术等基本原理和使用方法的复合型人才。建设智慧农业专业,培养智慧农业人才,引领未来农业新产业新业态,是紧跟时代步伐的必然要求。

3. 农林教育转型发展的规律要求

我国高等农林教育经历了探索与形成期、发展与加速期,目前正处于全面提升期。20世纪50年代至90年代中后期,农林教育经历艰难的探索,逐步形成了比较完备的教育体系。1952年开始大规模院系调整,单科性高等农林院校成为高等农林教育的主力,农林教育体系逐渐起步成型。恢复高考后,高等农林教育开始从专科教育转向综合教育,逐步形成了较为完备的人才培养体系。20世纪末至2012年,高等农林教育结构布局和资源配置也得到优化,获得了快速发展。党的十八大以后,“双一流”建设等重大战略对高等农林教育提出了新要求,卓越农林人才教育培养计划1.0、2.0相继启动,农林人才培养进入新时代。

纵观农林教育发展脉络,我们认识到,学科发展与专业建设始终与国家发展现状紧密联系,与经济社会需求紧密契合,随着时代的演进和需求的变化一直处在不断调整完善中。遵循农林教育发展规律,以智慧农业专业建设牵引新农科建设,推进高等农林教育改革,实现高等农林教育转型发展,已广泛形成共识。

4. 新农科人才培养的内在需求

新农科在形态上体现为“农科+”,如农科+新理论、农科+新技术、农科+新制造、农科+新业态、农科+新模式等。运用现代生物技术、现代信息技术、现代工程技术、智能制造技术、人工智能关键技术等前沿技术改造提升传统农科,是新农科建设的主要途径。总体而言,新农科建设包括多类型农林人才培养体系构建、知农爱农情怀教育、农林紧缺人才培养及传统农林课程升级、教学条件升级改造等多个方面。

新农科建设核心诉求是形成新知识范畴、产生新知识组合、发现新研究问题、团聚新研究群体、搭建新组织载体、巩固新人才培养体系,培养社会主义现代化建设需要的新农科人才。不管是创构知识体系,还是创新组织架构,最终的目的是高质量人才培养。智慧农业专业建设可作为新农科建设的一个先行先试案例,坚持以学生全面发展为中心,着眼学生一生幸福,统筹学校、社会、企业多方资源,不断培养创新能力强,创业精神足,具有世界眼光、中国情怀和实践能力的学农、知农、爱农、兴农新型人才。

二、 智慧农业专业建设存在的问题

目前全国共有25所高校开设智慧农业本科专业,其中2020年首次审批通过2所,其中包括华中农业大学。2021年新增备案13所,2022年新增备案10所。其中17所为农林类高校,8所为综合性高校,大部分依托农学院办学,小部分集中在植物科学、园艺园林、信息技术等相关学院。

智慧农业专业正处于初期建设阶段,目前存在的问题主要有培养目标不清晰,培养体系不完善,专业师资匮乏,条件保障不足,学生的数理化基础能力无法适应多学科交叉融合培养等问题。

(一) 培养目标不清晰

专业的培养目标要清晰具体,培养方案、课程体系、教学实习实践等所有教育教学环节都要对培养目标的具体内容形成坚实支撑。目前部分智慧农业专业的培养目标缺乏专业特色,还没有从各专业的排列组合上升为融合创新,没有建立起自己独有的核心课程体系和培养特色,没有完全体现出“新、特、优”。部分培养目标比较简单,概括性地描述了培养具备哪些能力、可以胜任哪些工作的人,培养目标的内容与教育教学环节的衔接不够紧密,也没有充分考虑学科发展状况和社会经济对人才的实际需求。

(二) 培养体系不完善

智慧农业专业是一个新兴的多学科集成专业,与新理念、新技术、新材料等紧密联系在一起。要办好这个专业,需要农学、理学、工学、管理学等学科门类的多个二级学科共同支撑。由于高校各学科本身发展不平衡,导致对培养体系的支撑程度参差不齐。产教融合还有差距,目前智慧农业专业还属于高校主动布局,在深度对接产业链、支撑创新链、激活人才链还不足,需要进一步促进高校与企业的“双向奔赴”,推进专业建设与社会发展精准匹配、与农业产业结构紧密契合。

(三) 专业师资匮乏

智慧农业专业需要庞大且优秀的师资队伍。设立智慧农业专业的多数是农林类高校,传统农科师资力量雄厚,但在大数据、云计算、物联网、智能装备等前沿技术方面师资力量匮乏。智慧农业专业需要新开大量课程,教学团队还没有完全搭建起来。即便部分高校在教师数量上足够,但教师的整体水平不高,教学辅助人员仍然不足。尤其是既掌握扎实学科知识,又熟悉农业产业发展最新动态,既具备高尚师德师风,又具备浓厚教育情怀的大先生严重缺乏。

(四) 条件保障不足

教育教学保障条件不完善,教学实习实践存在薄弱环节,现有实验平台的设备配置和条件也不能完全支撑教学设计内容。比如部分高校智慧农业综合实习场所不足,缺乏展现前沿技术和智能装备的综合实验场域,没有搭建智慧农业场景供学生体验观摩。另外,智慧农业专业的支撑学科分散在多个不同学院,实验室开放力度不够,不能发挥实验室育人优势,在推进本研衔接、师生融乐、教学相长等方面有短板。

(五) 部分学生数理化生基础知识薄弱

普通高等学校招生全国统一考试改革后,因考试科目选择或个人兴趣爱好等原因,部分学生对数学、物理、化学或生物的基础知识学习和应用不够,尚未构建起完整的基础知识体系。学生进入智慧农业专业学习后,面对多领域、多层次的专业学习,往往跟不上教学进度,无法适应多学科交叉融合培养,这是很多高校都面临的现实问题。

三、 华中农业大学智慧农业专业建设

华中农业大学创新开设“智慧农业”专业,致力于将其办成能推动新农科发展的示范学科、农业专业建设的示范专业,主要探索有以下七个方面。

(一) 厘清智慧农业专业建设的思路

一是重构培养体系,优化调整教学内容。坚持以学科发展情况为基础、社会需求为导向重构专业培养体系,围绕国际前沿不断优化教学内容,构建引领学科、服务社会的知识体系,取消与时代脱节的教学内容。二是汇聚相关学科资源,实现专业融合发展。持续跨学科整合农学、理学、工学、管理学等学科有关知识、方法与思路,不断突破传统农林专业壁垒;加强课程整体设计和开发力度,提高课程的高阶性、创新性和挑战度;注重价值塑造和文化涵育,实现学生全面发展。三是跨界联动,促进校政、校企、校地资源充分流动。专业建设应主动走出学科、走出学院、走出学校,加强与外部的互动合作与联动创新,将社会发展优势资源引入学校,产业发展最新成果引入课堂,推进专业建设进一步扎根社会需求。

(二) 制定清晰立体的培养目标

学科发展水平是专业建设的关键基础,满足经济社会对人才的需求是专业建设的主要目标。设定专业培养目标既要基于学科发展状况对人才培养的支撑程度,又要结合经济社会及产业发展对人才的具体需求。华中农业大学综合考量这些因素,为智慧农业专业制定了清晰立体的培养目标,每一项培养目标都有相应的教育教学环节支撑,每完成一个环节,都要结合培养目标对学生的学习成果进行严格考核,保质保量完成各项培养任务,达到规定的培养要求。

(三) 组建高标准的教师队伍

高校教师是专业的建设者和评价者,核心体现于教师对课程的开发能力。高等学校的使命是人才培养,选拔教学能力强、学术素养高的骨干力量,是建设智慧农业专业的关键。华中农业大学在智慧农业专业建设中坚持师德有高度、学识有厚度、情怀有温度,高标准组建教师队伍。现有教师31人,其中教授15人、博士29人,有博士学位教师占总93.5%;在高级职称教师中,“长江学者”3人、国家自然科学基金杰出青年基金获得者1人、“楚天学者”1人;另计划引进高层次专业人才10～20名。

(四) 创新培养体系

课程是传承知识的载体,课程配置及教学质量是体系建设的重点。智慧农业专业相较于传统专业要更新教育理念、改变教育形态、创新教育方法,以新理念、新形态、新方法引领新农科建设。华中农业大学在课程体系建设中,一是改变培养方式,建设智慧农业书院,负责承担人才培养与管理工作,依托植物科学技术学院、动物科学技术学院、动物医学院、水产学院、园艺林学学院、信息学院、工学院、理学院和文法学院的教学资源,夯实学生数理化基础,突出信息科技和人工智能知识学习,加强通识教育,增强人文素养,打破学院壁垒,实行个性化、多元化、多学科交叉的人才培养。二是改变专业修读模式,本科阶段实行“1+N”主辅修制,“1”为智慧农业专业必修,学生在第4学期末从5个智慧农业专业方向自主选择其一进行学习,相应学院制定详细培养方案;“N”为辅修专业,供学有余力的学生自主选择辅修,由相应学院制定辅修专业培养方案,提供辅修课程群。

(五) 提供教学资源保障

教学资源是有目的性地选择资源,需要教师根据专业建设对资源进行分类编排。华中农业大学智慧农业专业依托的学科作物学,是原国家一级重点学科,新一轮学科评估结果为A,曾获国家教学成果奖特等奖。依托的实训平台为国家级实验教学中心,另有生物信息学、数据科学与大数据技术2个专业及信息技术相关实践教学平台,5个农业工程类专业及农业装备相关实践教学平台,地理信息系统专业和遥感应用等实践教学平台,以及作物表型组学平台、云教学与高通量运算平台、机器视觉教学实验平台、PLC控制设计教学实验平台等。开设了“作物表型组学”“现代遗传学”“作物信息学(宏观)”“生物信息学”“大数据技术”“质量管理的试验设计”“智能农业数据分析综合实践”“作物生产学”“农业智能装备应用”“农业遥感”“农业机器人”“精准农业”“国际作物生产与全球粮食安全”“智慧农场规划与设计”“现代农场运营”等专业主干课程。

(六) 组合与融合教师、课程及资源

智慧农业专业建设不是静态的概念,而是要素间彼此联动、互融共进的体系。通过科学配置教师、课程及资源,促进三者深度融合,激发最大效应,是智慧农业专业建设关键所在。首先,以一流课程重构教师的教学能力。教学能力是高校教师核心能力之一,需要大学、院系和教师共同参与构建。其中大学要充分发挥支撑作用,让教师成为课程的热衷者、设计者、执行者和评价者。华中农业大学智慧农业专业建设中,按照学校统筹引导、学院组织协调、教师主导实施的工作机制,充分激发教师主动性和积极性,支持教师进修学习、组织研讨提高课程设计水平,改进教学内容、教学方法、教学实践,让教师成为教书育人的大先生。其次,以领军人才汇聚社会资源。领军人才是智慧农业专业建设的主导者,又是学科建设活动的组织者,具有汇聚资源的天然优势。领军人才根据专业建设需求,主导选择、优化配置教学资源,是智慧农业专业建设的重要支撑。整体观之,整合资源的目的是推进产教融合,促进专业内外更好地融通信息、共享资源,不断培养适应新经济、新产业、新农业实际需求的高素质智慧农业专门人才。最后,应以课程建设促进专业内外资源互联互通,打破传统意义上的专业或学科平台限制,通过产教融合、学科融合、科教融合、双创融合等方式,建设更开放、更有活力、更具适应能力的新农科人才培养体系。

(七) 注重价值塑造

加强党建引领,用党的创新理论培根铸魂,培养践行初心、担当使命的时代新人;注重文化涵育,培育有家国情怀,懂农业、爱农村、爱农民,能成就卓越的精神品质;加强三全育人,坚持五育融通,促进知识、素质、能力三者有机融合,实现学生全面发展。

四、 结语

党的二十大提出要实施人才强国战略,完善人才战略布局。建强智慧农业专业,培养拔尖创新智慧农业人才,是全面推进乡村振兴,实现农业农村现代化的关键支撑。以智慧农业专业建设引领新农科建设,实现农林教育转型发展,是解决当前农林人才培养问题的重要途径。因此,高校间应通力合作,在办学理念、专业设置、教学体系、教学方法、基地建设以及学生就业创业等方面进行探讨,发挥各自优势,不断提高智慧农业人才供给质量,为推进农业农村现代化、全面建成社会主义现代化强国贡献智慧和力量。