涉农专业数字技能型人才培养策略与实践应用＊

2023-11-12广西桂林农业学校陆国军

数字技术与应用 2023年10期

广西桂林农业学校陆国军

2022 年3 月，教育部职业教育与成人教育司印发《职业教育与继续教育2022 年工作要点》，提出“推进职业教育与继续教育数字化升级”把数字技能提到首要位置；同时教育部关于发布《教师数字素养》教育行业标准的通知把数字素养作为中等职业学校教师指导工作的主要任务之一。鉴于此，我校通过修订人才培养方案和教学模式创新改革，提出与现代农业企业和科研单位紧密合作，构建中职教育“三元共育、四化融合、智能实践”的数字技能型农业人才培养模式，创建由“中职农类学校+科研农院+互联网技术企业+农业农村示范园”构成的新型教学实践方式，将人才培养过程率先融入“数字化+协同化+本土化+无界化”等四个方面培养内容，与相关企业院所共同创办“智能水肥管理一体化中心+智能现代观光农业示范实训基地+智慧农机新能源实训中心”的综合实训教学平台，引入企业植物组织培养等真实数字技能实践项目，培养学生在真实场景中学习数字农业技能的核心素养，逐渐成为具有“数字品质佳、数字思维强、数字能力强”综合能力的现代农业人才。

1 数字农业内涵

“数字农业”是基于充分发展的信息技术条件下对农业生产过程和生产材料进行数字化管理调控，对传统的粗放型农业管理实施精准的量化管理，对农业生产方式产生创新变革。通俗而言，是将各个专业的农学技术与现代化的信息技术相结合，通过创建数字化的可视综合管理平台，对农作物的选种、播种、生长、培养、浇灌、施肥、病害监测、成熟收割等全生产周期进行数字化的数据采集、分析和控制，是物联网技术的集大成者。目前，我们常见的技术应用主要包括无人机巡田、值保、施肥、无人机喷洒农药除虫害、智能农机设备、智能农业机器人、农田智能气象观测站、卫星云图与遥感技术以及待投入运用的5G 无人农具收割、播种技术等。数字农业技术的广泛应用是我国实现农业现代化的必经之路，也是我国由农业大国向农业强国迈进的科学技术保障[1]。

2 数字技能型人才培养现状

（1）相较于新兴技术的教学应用，涉农中职人才培养发展模式较为僵化，专业设置雷同，缺少对相关职业布局的系统性、专业性规划，培养模式陈旧，涉农专业与涉农产业联系不紧密，教学内容与企业需求不匹配。（2）以往农业人才培训主要以传统技能为主，缺乏智能化和数字化技能元素的课堂融入，与现代农业产业发展需求不相适应，不适宜推广和使用。（3）涉农中职教育优质资源支持不足，校企协作程度低，产教融合度不高，缺乏先进农业智慧实训基地，单纯依靠院校和政府教育财政资金采购教学设备，无法打造多元化、多样性的真实环境实训场地。

3 创新培养策略与实践路径

3.1 构建“中职农类学校+科研农院+农业农村”的“三元”育人机制

中职农类学校、现代农业企业和农业农村三个主体合作，共建数字技能教育实践平台，共同构建以培养数字技能素养为主线的课程体系，将数字技能型人才培养与科研单位、农业农村发展联系起来，实现校科村“三元”主体共育数字技能型农业人才共同培养的良好局面。将院校的教育资源与科研农院的先进实践理念相结合，运用广大农业农村的土地资源作为校外实训基地，充分整合各方面优势资源，相互补充完善，使得学生能够不局限于课堂，提供更多元的校外学习体验机会[2]。

3.2 创新“数字化+协同化+本土化+无界化”培养内容

在人才培养过程中，创新融入“数字化+协同化+本土化+无界化”四个方面培养内容，学校与科研院所共同开发《数字媒体技术》和《智能数字化水肥管理》课程，在专业课程中将人工智能、大数据、互联网、云计算、物联网、区块链等数字技能融合到专业教学内容中，联合开发出如《蔬菜栽培》等11 门创新优质数字技能实践课程，实现了技能训练与数字技能实践并重教学的目的。（1）加强与政府农业管理部门与科技管理部门的政策、资金扶持，与农科院所形成“产—教—学—研”的一体化教学联动模式，将农科院所的最新研究成果与科研理论同院校教材相衔接，使学生能够共享新技术的研究成果，敏锐捕捉数字农业技术的未来研究发展方向，从而更加明确学习目的。（2）大力加强农类院校之间的交流合作，打造产业成果与教学成果的综合共享平台，互惠互利分享各自的教学资源，充分发挥各自优势开产互学互研。同时，借助政府开展的招商引资吸引大批外来投资者进行开户设厂，可以与其尝试签订学生的培养就业协议，解决学生的后顾之忧，明确用武之地，提高学习积极性。此外，利用吸收高技能型农业人才返乡创业的政策机会，寻求与其开展教学合作，聘请成为院校的校外辅导讲师，为院校注入新鲜活力，拓宽院校师生的广阔视野。（3）本着“取之于民、用之于民”的教学理念，可以将教学阵地关口前移，在农业农村向院校师生提供实训基地平台的基础上，可以利用现场实践与农户开展定期指导帮扶，院校师生在此过程中获得了土地使用、现场教学与了解农作物生长发育的学习机会，农户也可以从中获得技术指导帮扶，极大提高农作物的产品质量、土地育种产量，潜移默化使其接收并愿意推广数字化农业技术，获得可观经济效益，形成互惠互利的共赢局面[3]。

3.3 培养学生动手实操能力

学校主动对接地方特色农业产业，共同建设“植物组培研发中心+现代生态养殖中心+现代农业示范实训基地”实践应用平台，让学生数字技能有基地，实现数字技能进入校园，生产任务进入课堂，为数字技能教育提供真实应用场景。同时，也鼓励师生深入田间地头，利用所学知识和技能到农田现场开展观摩教学，锻炼提升生产实践的动手能力。比如，在课堂学习的无人机飞控技术用于田间喷洒农药和除草除虫害项目，单纯在课堂无法开展实践操控训练，可以对学生先开展理论教学，熟悉无人机操控的路线设计及技术规范等，按照如图1所示，讲解无人机的结构原理，为下一步实操奠定基础。

图1 无人机操控原理Fig.1 Drone control principle

在理论学习基础上，使得学生对于该技术有了初步了解，然后带领学生深入农田现场，现场组装无人机，安装可供喷淋农药的喷头及系统装备，并对农田现场农作物开展实地勘察，详细记录生长状况，分析主要虫害，利用所学知识，在教师的指导下，可以现场操作配比制备农药，然后倒入无人机农药盒操控起飞。根据预先勘察的待喷洒区域进行路线规划，设定好飞行路线及坐标参数等，避免出现喷洒盲区和重复喷洒区，确保喷洒质量和均匀程度满足标准要求。

无人机飞控设备通过PID 双环回路控制系统完成飞行参数采集和姿态调整，其中，内环回路监测飞行速度，增强对外界环境的态势感知，提升环境抗干扰能力；外环回路采集飞行中的偏移角度，为了抵抗风速作用，并尽量保持机身平衡稳定，利用反馈信息参数及时调整飞行姿态。传统控制系统无法有效解决无人机飞控的非线性复杂特征，但通过模糊控制理论研究，实现飞行过程的自我修正，确保飞行状态安全可靠。模糊控制原理如图2 所示。

图2 模糊控制原理Fig.2 Fuzzy control principle

3.4 拓展沉浸式实践教学体验

学校积极与农业科研院所沟通合作，为学生争取机会观摩科研过程、了解进展成果，拓展沉浸式实践教学体验。以温室大棚条件下无土栽培技术为例，通过创建智慧云系统控制平台，将温室条件下涉及到的温度、湿度、光照强度、室内风量、风流速度以及无土栽培溶液中的溶氧量、酸碱度PH 值、EC 指标、浇灌滴液速度、营养液液位量、农作物吸收量等重要指标参数进行数字化智慧管理，经过设置多个模块的子系统对不同指标进行专项监测，形成综合监控系统平台，如图3 所示。

图3 智能综合数字化监控系统平台Fig.3 Intelligent integrated digital monitoring system platform

将温室大棚内的无土栽培划分为若干个种植基地单元，每个单元的数字监控系统可独立采集营养溶液的指标参数，为了提高信息采集的灵敏度和准确度，在营养液和农作物周边布置了密度较大的各种功能信号传感器，实施24h 连续监测。选取400M SOD 型主控器处理采集数据，利用RS485 串接端口输入、输出信号，构建由SIN-P260 型液位传感器、SIN-TDS-8001 型EC 传感器、SIN-PH-8001 型的PH 值传感器以及SIN-DO-7013 型的溶氧传感器等组成的采集子模块；通过继电器子模块控制培养室内的供电单元，发挥电路保护、自动调节和线路切换等功能；利用通讯模块传输信号数据，以RS485 端口进行信号处理后形成短距传输，通过MQTT固定协议端口借助5G 信号快速回传至综合监控平台的云端，实现长距信号传输。

4 教学培养模式的应用效果分析

4.1 校内推广应用

本教学模式于2020 年在广西桂林农业学校园艺技术专业探索实施，并在玉林农校、梧州农校与钦州农校的其他专业推广应用，取得了数字技能型人才的显著培养成果。学生在职业技能大赛中获得全国二等奖2 项，三等奖4 项，自治区一等奖14 项，在天津职业教育活动中学校作品获全国休闲农业创意精品推介活动产品创意2项，经过教学成果的转化，目前学校增设了“农校花艺、农创1 号、快递服务站”等创意平台，使得受益学生高达15000 多人。

与此同时，推动了中职院校农类专业特色建设与发展。从2020 年以来，桂林农校和玉林农校的农类专业先后被打造为广西示范特色专业及实训基地、广西职业教育专业发展研究基地，并创建了广西职业教育品牌专业等，有效促进农类专业发展，为培养具有数字技能素养的现代农业人才提供了创新平台。