学科交叉融合背景下农业环境工程教学改革与人才培养模式探讨

沈峥 王佳琪 周海一 周雪飞 张亚雷 王诗卓 聂发辉

摘 要 多学科交叉是学科发展的必由之路，是创新型人才培养的重要途径。农业环境工程是农业工程与环境工程两门学科的交叉融合。然而，传统的教学模式和人才培养模式无法充分利用交叉学科带来的优势。为了持续推进党的二十大提出的对人才培养改革创新要求，针对当前农业环境工程的教学模式现状，并以同济大学新农村发展研究院的实践改革经验为例，在多学科交叉融合的背景下制定“多学科、重实践、讲创新”的教学改革方案，并探索新时期“新农科改革和实践”的人才培养模式，从而进一步加快农业环境类创新型人才建设。

关键词 农业环境工程；多学科交叉；教学改革；人才培养模式

中图分类号：G42 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.13.064

学科建设是实现我国科技创新的关键，当前单一学科的培养模式已经无法适应现代创新型人才培养的需求，我国的教育模式也正由单一学科的“孤军奋战”逐渐向多学科交叉融合的“并肩作战”转变。因此，跨学科建设已经成为学科建设的主要手段，学科交叉融合也逐渐成为教学改革和人才培养的趋势[1]。利用学科交叉融合的手段对传统工科专业进行改革，不仅积极推进了我国工程教育改革的建设，而且为培养新兴领域人才提供了条件。我国是一个农业大国，习近平总书记在党的二十大报告中明确指出：“全面推进乡村振兴，加快建设农业强国”，这为中国式农业农村现代化发展指明了方向。随着现代工业的发展，农业技术也得到了升级，但在发展“金山银山”的同时，也要考虑到对“绿水青山”的保护，因此农业环境工程逐渐走进大众视野[2]。

为了解决日臻严重的农业污染问题，大量工科类或农业类院校都会开设这门学科，但在形式和内容上仍存在许多弊端。南京农业大学梁剑茹老师强调农业大学在工科方面实践条件严重不足，且此现象长期存在[3]；青岛农业大学牟少岩教授指出一些地方性农业院校学科发展不平衡，这种不平衡对于学科交叉融合具有不利的影响[4]。传统农业院校的教学模式和人才培养模式无法充分利用交叉学科带来的优势，导致高校在环境工程方面的人才培养要求与我国日益加重的农业环境现状不相适应[5]。而同济大学作为一所以工科为主的综合性研究型高校，具有很强的工科优势与学科创新能力，同时也提供了大量科研实践平台，为多学科交叉发展提供了条件。

文章通过分析农业环境工程的教学模式现状，从同济大学自身实际出发，整合规划、建筑、能源、电子信息等多学科协同交叉，制定“多学科、重实践、讲创新”的农业环境工程教学改革方案，探索多学科交叉融合“新农科改革和实践”人才培养模式机制创新与实践。

1  农业环境工程学科教学模式现状

1.1  课程内容老旧冗杂，学生自主学习能力差

当前高校在农业环境工程这门课上设置的课程内容单一老旧，重复冗杂，缺少整体性，只限于对特定的课程进行教学，而不能与其他学科进行横向的联系。比如在课程内容的设计上缺乏创新意识，不能反映出现代科学技术的发展程度，教师没有意识去增设一些课外的相关内容，并讲授一些与生态环境相关的课外书籍。若课堂上老师输出的内容极难引起学生们的兴趣，那么学生的自主学习能力也得不到提高。联合国教科文组织在《学会生存》的报告中指出：“未来社会的文盲，将不会是没有掌握一定知识的人，而是那些不会学习的人”。由此可见，传统的“灌输式”教学只能传授学生知识，而不能提高学生的学习能力，自主学习对于一个学生是尤为重要的。然而，当前我国高校学生自主学习能力普遍偏低，很少有学生会主动思考并提出疑问，学生也很少在课后主动查阅相关书籍进行拓展学习，这是在教育教学中需要引起重视的地方[6]。

1.2  依附理论课程，缺乏实践经验

“重理论、轻实践、重知识、轻能力”的教学方式导致了大部分学生的创造性、分析问题和解决问题的能力十分匮乏。教师教授传统的理论课程仅仅是对书本上已有的理论进行简单的阐述，而缺少对所学知识的交叉渗透和融会贯通能力的培养，更缺少的是对综合分析、设计和科研等综合能力的培养。在《农业环境工程》这门课程传统的“填鸭式”教学方式下，教师灌输理论，学生认真听讲，整个过程缺乏师生互动，缺少必要的思考和对未知领域的探索，难以培养动手能力和分析解决问题的能力，更谈不上创新意识的养成。实践是理论的基础，只有通过实践才能对一个事物有充分认识，但一些高校将实践能力的培养流于形式。在目前的实验教学中，高校设置的实验大多为演示实验，致使学生的动手能力下降，创新能力不足。高校开展相关的实践活动也是走马观花、不求甚解，自身能力没提升的同时也造成了实践资源的浪费。

1.3  思维无法发散，学科交叉流于表面

学生无法将所学知识融会贯通的原因主要有以下2个。1）当前我国普通院校师资力量薄弱，教师与外部环境的接触的机会少，不能适应国际上的最新研究趋势，且教师的专业知识结构较为单一，对其他学科的涉猎较少，因此缺乏对课程内容的创新能力。与此同时，多数学生没有主动学习的意识，教师和学生的思维皆无法发散。然而，发散思维是创新思維最基本和最普遍的方法，是人类思维创新的原动力，因此在教育和学习的过程中想要得到创新能力的提高必须先培养思维发散能力。2）大多数情况下在教学中涉及的学科交叉融合都停留在初级阶段，即捆绑式学科交叉[7]。捆绑式学科交叉是学科之间最简单的融合方式，将两门或者两门以上学科进行捆绑，例如利用微生物处理污染废水，将生物学的知识应用于环境治理，这是浅层的学科交叉。由此可见，目前的学科交叉模式仍流于表面，并不深入，学生在多学科交叉融合方面的探索非常缺乏。多学科交叉融合不仅仅是表面的结合，更是学科知识之间进行螯合后产生一些“奇妙的反应”，从而形成一种更加具体生动的产物。

2  农业环境工程学科教学改革方案

2.1  改革课程教学模式，培养自主学习能力

培养学生自主学习能力是培养创新型人才的首要任务，其中改革课程教学模式是迈出培养创新型人才的第一步。1）在课堂上，教师不能固守传统的教育方式，要改变教育理念，构建以“以人为本”的教育方式。农业环境工程这门学科并没有那么成熟，因此给学生和教师留有很多思考的空间[8]。如果教室里的教学只是老师的“一言堂”，那么学生就很少会进行自主学习，因为他们没有参与的意识，也没有自己的想法。给学生提供展示自我想法的“舞台”是改善教学氛围的一剂“良药”。以同济大学新农村发展研究院的农业环境工程课程教学为例，教师在课前给学生布置上课任务，比如分享自己身边发现的农业环境问题，引导学生各抒己见，畅所欲言。结合本专业的相关知识与生活中的所见所闻，在环境污染危害、环境治理手段和相关理论知识等方面进行汇报。学生通过主动思考，引出相关话题，教师再进行知识的延伸，有利于学生更好地掌握相关知识点，培养学生自主学习的兴趣与能力。2）在考核过程中，考核方式应呈现多样化，建立开放式的考核机制。一般的考核方法以“课堂+考试”的模式为主，然而，在书本上能找到答案的考试严格意义上来说对培养学生的自主学习能力和创新能力都并无益处。应试能力的考核对于现如今大多数高校学子来说皆不在话下，但对思维创新能力和自主学习能力的考核在如今的考核形式中却很少。开放式考核即根據教学内容的特点，灵活地采取理论课程的考核，给学生提供机会和平台，让学生进行自我学习、自我测试与自我评价。考核内容相对自由，测试形式呈现多样化的趋势，旨在培养学生在考核中学习的习惯，提高教学质量[9]。

2.2  探索多平台合作模式，增长学生实践经验

增长学生实践经验是培养创新型人才的关键。1）建立校内的多学科交叉实践平台，同济大学新农村发展研究院深入贯彻党的二十大提出的推动乡村产业、人才和生态振兴的要求，建设同济大学现代农业工程与新能源研究的公共学科平台——新奥同济生态园（新奥同济生态园依托同济大学在农业工程、新农村人居环境建设、农村规划建筑、农村生态环境等方面的科教与人才优势，是个跨越多个学科专业的农业生态综合平台），为同学们提供科研实践和交流的平台。2）探索校企合作模式，为同学们提供多平台实践服务。同济大学作为常务理事单位，联合中国农业大学、浙江大学等国内外42家高校科研机构和企业联合发起成立“国家农业科技发展战略智库联盟”，旨在打造“国际知名、国内领先的专业化农业科技发展战略智库联合体”。上海设施农业技术研究中心依托同济大学，与上海市有关部门开展多学科交叉，拓展和强化设施农业的工程技术与基础理论，并建立相应的机制，以推动设施农业的成果转化。加速科技成果向生产力的转换，缩短成果转化的时间，满足企业、乡村生产的需求，提高已有的技术成果的成熟性、配套性与工程化程度，并在产业内实现扩散，推动产业技术进步与经济发展，为我国的设施农业工程建设提供高水平人才与技术支撑。

2.3  构建跨专业教学团队，深入学科交叉融合

深入学科交叉融合是培养创新型人才的核心。习近平总书记指出中国式现代化与农业农村现代化密不可分。然而，农业现代化的快速发展离不开多学科交叉技术作为支撑，有专家学者提出信息技术与生物技术在农业的绿色发展上提供了大量支持。“新农科建设”已从“提档升级”逐渐向“交叉融合”过渡，这也要求农业学科在教学改革方面要有新的进展[10]。农业环境工程是利用环境工程方面的工程技术去解决日臻严重的农业环境问题，本质上也是一种交叉学科。然而浅层的学科交叉无法满足现如今人才培养的需要，高校的教学改革必须引导农业环境工程突破传统学科的界限，实现能源、材料、电子信息等的深度交叉融合，因此，智慧农业环境工程逐渐成为研究热点[11]。同济大学新农村发展研究院在农村环境治理方面按照“变单纯污染治理为废物资源化”思想，开发了厌氧-微藻联合资源化处理高浓度有机废水新工艺，并研发出相关核心专用设备，为农村的水污染治理提供了新方法。其次，教师组成的教学团队在教学改革中起着相当重要的作用，且智慧农业环境工程涉及知识面较广且更新速度快的特点，因此构建以农学教师为基础，整合资源环境、电子信息方面教师，甚至跨学科、跨学院支撑的教师队伍迫在眉睫。同济大学从自身出发，建成包含国内外超过300名多领域专家的师资库，他们均为相关高校、科研院所、社会组织、地方政府和龙头企业等方面的领军人物。逐步建立以新农村发展研究院为依托，农科教相结合的综合服务模式，推动产学研合作、科研教学模式改革与机制体制创新，建立基于村镇多种形式的服务基地和跨地区、跨学科的信息化网络服务平台。

3  农业环境工程学科人才培养模式

3.1  优化培养目标，树立跨学科培养观念

建立跨学科人才培养观念是进行人才培养的第一步，对人才培养模式的创新具有决定性的作用。众多学者研究发现，许多世界一流大学都较早地树立了跨学科意识，从而积累了更为丰富的跨学科建设经验。从20世纪90年代开始，日本就开始了学科建设的改革，跨学科研究领域逐渐成为日本教育教学的焦点领域，京都大学作为日本顶尖的综合类研究型大学，有着深厚的跨学科研究积淀，并且建设了国际顶尖的跨学科研究平台——iCeMS（京都大学细胞材料综合研究中心）[12]。德国的大学非常重视跨学科教研工作，在前瞻性学科交叉与培育新学科方面处于世界领先地位，并且它们能够做到“因地制宜”，在不同的学校、不同的跨学科领域具有不同的培养机制[13]。这些研究型高校的跨学科理念根植于科技创新改革，为学科发展创造了优势并培养了一系列跨学科研究团队，同时也为我国的跨学科平台建设与人才培养模式提供了借鉴依据。我国人才培养的当务之急是树立跨学科培养观念。树立跨学科培养观念首先应优化人才培养目标。当今社会不仅仅需要能解决这些跨学科问题的人才，更需要培养能够运用多学科知识提出问题并分析解决的人才。因此，“新农科改革与实践”人才培养目标要从“学会”向“运用”转变，从“单一”向“多元”转变，培养高水平创新型人才。

3.2  强化学科交叉，建立人才培养第二通道

革新传统培养模式，构建“以学科交叉为基础，强化学生创新意识”的人才培养第二通道。强化学科交叉体现了办学组织的灵活性、管理的开放性和资源的整合性等诸多优势，是“新农科改革与实践”人才培养模式的一种有效载体。1）高校应优化交叉学科教师队伍的建設，教师在教育教学过程中起着主导作用，教师队伍的建设在进行强化学科交叉的进程中有着不容小觑的作用。在教学过程中，教师要开设具有交叉学科特点的课程，以优化学生的交叉学科知识结构，进而培养学生的创新思维意识。2）“学科交叉”不局限于课本知识的学习，更强调在实践中的应用。高校应更加重视学生在交叉学科背景下的创新能力、动手能力和实践能力的培养。南京信息工程大学深化教育改革体制，拓展共建主体，形成多元化的共建体系，构建“政－产－学－研”协同培养机制，为学生的科研学习构建多学科交叉实践平台，有效提升了创新型人才培养的质量[14]。

3.3  改革考核方式，完善人才评价体系

人才考核与评价是检验人才培养质量的标准。在交叉学科的背景下，“新农科改革与实践”人才培养模式要求以交叉学科的创新意识为切入点，改革考核方式，完善人才评价体系。1）高校应提出权威的评价标准。结合学科交叉的优势，建立评价体系中的评价标准。学科交叉融合有利于增长学生的思维创新能力，使其对知识体系的深度掌握得更加透彻，也有助于学生们对跨学科的横向知识进行了解与掌握，从而提高创新实践能力。因此，需要建立包括学科知识、创新意识、探索能力和实践能力在内的可量化和不可量化的指标体系，并改进学生综合测评考核办法，将“新农科创新”精神和能力纳入考核指标体系中[15]。2）树立科学的考核观念，端正对考核目的的认识。当前我们对人才考核的方式趋于多样化，只有当考核目的与人才培养的要求一致时，才能对“新农科改革与实践”人才培养质量进行准确的评价，否则培养出的学生创新意识差，无法适应社会发展的新需求。最后，人才培养评价体系若只是针对学生而言未免过于局限，因此评价范围应扩大到教师队伍和高校资源，建立健全多学科交叉的考核评价体系[16]。

4  结语

综上所述，随着当代科学技术的进步，各个学科在不断发展的同时交叉融合也逐渐成为主流趋势。培养高层次人才不仅仅需要扎实的基础，更需要发散的思维，因此，多学科交叉融合是培养高层次人才的“必由之路”。本文针对当前农业环境工程教学存在的弊端，结合同济大学的实践改革经验总结该学科教学改革的措施，并在教学改革的基础上提出“新农科改革和实践”人才培养模式。为高校农业环境工程教学改革提供可借鉴的方案，发挥多学科交叉的优势，为我国人才培养探索新的模式，输送更多能在农业方向上解决问题的高水平人才。

参考文献：

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[3]  梁剑茹，崔春红，丁葆亭，等.新工科背景下农业高校环境工程专业学生实践能力培养模式的探索[J].高等农业教育，2022（2）：121-127.

[4]  牟少岩，刘焕奇，李敬锁.“新农科”专业建设的内涵、思路及其对策——基于青岛农业大学实践探索的思考[J].高等农业教育，2020（1）：7-11.

[5]  张航程.基于智慧物流的高职院校物流专业人才培养改革[J].湖北开放职业学院学报，2019，32（12）：67-68，81.

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[9]  陈燕萍.开放式考核标准在“教学做”一体化课程中的应用[J].考试周刊，2016（48）：158.

[10] 陈鹏.新农科：从“提档升级”到“交叉融合”[N].光明日报，2022-10-11（13）.

[11] 闫立龙，曲建华，王一帆.新工科背景下农科院校环境工程专业建设思路与实践[J].高教学刊，2022，8（23）：83-86.

[12] 张惠，朱春雨.世界一流大学跨学科研究平台的促进机制——以京都大学iCeMS为例[J].高等工程教育研究，2022（6）：172-179.

[13] 张晓东.农业高校跨学科科研平台的构建与实现策略[J].中国农业教育，2013（2）：6-9.

[14] 李北群.行业特色高校拔尖创新人才培养研究——基于南京信息工程大学的探索[J].江苏高教，2022（4）：52-56.

[15] 胡童.交叉学科视域下高校创新型人才培养体系优化研究[J].应用型高等教育研究，2022，7（1）：49-54.

[16] 孙真荣.积极推进学科交叉融合 全面提升高校创新能力[J].中国高等教育，2013（1）：27-29.

（责任编辑：敬廷桃）

收稿日期：2023-01-30

基金项目：教育部新农科研究与改革实践项目“多学科交叉融合的农业工程人才培养模式机制创新与实践”（202009）；国家重点研发计划政府间国际合作项目（2022YFE0120600）；国家自然科学基金面上项目（21978224）；江西省级教改课重点课题“‘工程教育引领，产学协同驱动，多元培养支撑’卓越环境工程人才实践能力培养体系构建与实践”（JXJG-22-5-4）；江西省学位与研究生教育教学改革研究项目（JXYJG-2021-110）。

作者简介：沈峥（1978—），男，浙江奉化人，博士，教授，研究方向为农业环境污染治理。E-mail：shenzheng@tongji.edu.cn。

*为通信作者，E-mail：zhangyalei@tongji.edu.cn。