農業高校水利類專業校內智慧化實踐教學基地產教融合建設思考

白燕英，黃永江，李超

（內蒙古農業大學 水利與土木建筑工程學院，內蒙古 呼和浩特）

一 引言

農業是第一產業，在國家經濟發展和社會穩定中有著重要的作用，現代農業的發展離不開科技人才的重要支撐，在農業現代化、鄉村振興、生態環境治理保護等方面的發展方向上培養新時代人才是我國農業類高等院校的任務和職責所在，培養掌握扎實基礎理論、具備較強農業實踐操作能力、具有一定專業創新能力等是多數農業類高等院校人才培養的主要人才培養目標和標準[1]。2015年，國家《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》的出臺[2]，創新型人才培養成為我國“雙一流”高校人才培養的重要任務，針對高校學生創新意識、創新思維、創新能力、創新人格等方面的培養，成為各高校人才培養的重點任務[3]。

近些年來，我國的眾多高等院校針對高校人才的高質量培養這個中心任務，主要從人才培養目標、人才培養方案、理論教學和實踐教學改革、創新創業教育等多方面進行大量的實踐和探索，為我國高等院校人才培養積淀了許多豐富而寶貴的經驗和路徑，但是，目前我國許多高等院校在現實的人才培養質量上與國家設定的“雙一流”人才培養目標之間仍然具有較大的差距[4]。而在我國一些高等院校的工科人才培養方面，也存在著整體教學思想缺失、實踐實習環節薄弱、工程技術素養不足、創新能力較低等方面的不足和缺點，導致這些工科的學生在現代化相關工程設計、工程中多學科知識綜合運用、創新解決工程技術難題、現代工程領導決策、工程實施中的協調控制等方面的綜合能力和素質欠缺，需要進一步提升上述的能力和素質[5]。

本文以內蒙古農業大學（以下簡稱“學校”）的水利類專業的校內實踐教學基地建設為例，在深入闡述學校專業建設和校內實踐教學基地建設基礎上，分析探討學校實踐教學基地智慧化的建設思路，并進一步對學校實踐教學基地的產教融合路徑深入分析，以期為我國農業高校水利類專業校內實踐教學基地智慧化建設和產教融合發展提供一定參考和借鑒。

二 學校水利類專業發展現狀

學校的水利類專業均由水利與土木建筑工程學院建設和管理，水利與土木建筑工程學院建設有水利工程、資源環境、土木工程、測繪工程4個系，并建設有一個中心——水利土木工程綜合實驗教學中心，該中心共包含有4個綜合實驗室、21個功能實驗室，水利與土木建筑工程學院目前的水利類本科專業有：農業水利工程、水利水電工程、水文與水資源工程、給排水科學與工程等。其中，農業水利工程、水文與水資源工程這兩個專業是正在建設的國家特色專業。

目前，水利與土木建筑工程學院有博士后科研流動站1個——農業工程，有一級學科博士學位授權點2個——農業工程、水利工程，有二級學科博士點4個——農業水土工程、農業水資源利用與保護、農業水利工程、農業生物環境與能源工程；有二級學科碩士學位授權點9個——農業水土工程、水文學及水資源、水工結構工程、水利水電工程、水力學及河流動力學、水利測繪信息與技術、農業水資源利用與保護、農業水利工程、農業生物環境與能源工程；有專業學位碩士點2個——農業工程、水利工程。

學校的水利類專業培養體現“厚基礎、寬領域”和“大眾化教育”的目標要求，針對學生生源的層次和對課程的不同需要，將課程平臺分級設置，旨在不斷建立和實施“大類培養融通化、基礎培養規格化、專業培養分流化、分級培養層次化、導向培養精英化”的人才培養模式。水利類專業學生經過一年的基礎教育，經考核成績優秀者，可自愿申請轉入農業水利工程專業的“復合應用型”卓越農林人才教育培養計劃項目試點班單獨培養。

三 學校校內實踐教學基地建設現狀

學校的包括水利類專業在內的大部分校內實踐教學基地主要在學校的科技園區建設，科技園區位于呼和浩特市土默特左旗北什軸鄉海流村境內，總占地面積520hm2，主要分為設施農業種植區、精品農業種植區、生態牧草區、大田種植區、林果種苗種植區、現代家禽養殖區、水產養殖區、工科專業實訓基地、交通能源實訓基地、水利實習實訓基地等10個功能區，科技園區現有日光溫室13棟、智能溫室3棟、水產養殖魚池8個、豬舍600m2、羊舍占地4hm2，精品農業種植區26hm2，林果種苗種植區4.43hm2，生態牧草及大田種植區225hm2，可利用機電井15眼。園區內路網初具規模，南內環路和北內環路以及由南到北可通向各個功能區的三條主干道已全部建成砂石路。園區四周、南北環路及道路兩側都營造了防護林，樹種為楊樹、柳樹和榆樹。大田給水工程已建設完成。園區的荒地、鹽堿地改造成基本適耕農田，科技園區的水利、農學、畜牧、林學、草業、農機等各專業實訓、實習基地初具規模，設施農業種植區等十個功能區學生實習的基本條件已實現。目前，科技園區正在聚焦一個主導功能，突出四個輻射示范功能，建設六種產業體系：一個實踐教學主導功能是面向新農科，打造產教融合、多學科交叉、校企共建共享的實踐教學“高地”；四個輻射示范功能是面向新農業建設智慧農牧業示范基地，面向新鄉村建設鄉村振興產業發展模式示范基地，面向新農民建設新型職業農牧民培訓示范基地，面向新生態建設生態優先、綠色發展的生態農牧業示范基地；六種產業體系是種植業產業體系、養殖業產業體系、加工業產業體系、種養業產業體系、種養加產業體系、種養加銷一體化產業體系。

四 水利類專業校內智慧化實踐教學基地建設思考

（一）智慧化實踐教學基地建設規劃

在學校科技園區現有基地建設基礎上，規劃建設水利類專業的智慧化實踐教學基地，主要規劃建設為智能監控和感知、數據匯集、應用支撐、智慧應用和智慧展示五個部分[6-7]。具體如下：

一是智能監控和感知體系，是實現空天一體的物聯網監測和控制體系，實現氣象、降雨、渠系、土壤水分（墑情）、鹽分、溫度、地下水位、地下水質、污水水質和水量、視頻監控、灌排水量計量、渠系閘門控制、噴灌系統自動控制等信息的自動監測和遠程控制。

二是數據匯集體系，是實現建設多種監測設備、多層次的參與單位、多個分析系統的信息統一匯集和管理，打破數字孤島實現數據共享；為實現遠程監控、遠程調度提供數據支撐，保證成果可持續性和擴展性。數據匯集平臺依托和遵循標準體系和數據結構規范標準，實現數據的自動采集、加工入庫存儲，構建包括基礎數據、空間數據、監測數據、實驗數據、調度業務數據和元數據等數據資源的綜合數據庫，為調度自動化、信息化、智能化提供數據支撐。

三是應用支撐體系，是建設統一的應用支撐體系，為監測信息的數據分析和應用提供支撐。智慧應用體系是在監測體系的基礎上，實現監控、信息服務、智能分析和智能調度，實現智能灌溉、節水效益分析、污水控制和管理的應用，主要包括資源管理、信息交換與共享、軟件構件、模型和數據存取等部分，為智慧水利業務處理提供信息及軟件資源支撐服務，其目的是為業務應用解決資源共享、信息交換、業務訪問、業務集成、安全可信和可管理等共性和關鍵問題，實現業務應用系統的整合，提高系統整體技術水平。按照各級系統對支撐平臺的功能服務需求，設計平臺的總體結構，采用統一GIS服務、報表服務、流程控制、告警服務、傳輸服務等，為系統的應用開發提供支撐。

四是智慧應用體系，開展智能監控、信息服務、智能分析和智能調度，實現智能灌溉、節水效益分析、污水控制、管理等的應用。智能監視是集氣象、降雨、墑情、鹽分、溫度、地下水位、地下水質、污水水質和水量、灌排水量計量、農作物生長的自動監視和預警，形成完整的監測信息一張圖集約化展示。智能分析是通過梳理不同農作物生長周期模型、需水模型、水質情況、監測信息想等進行標準化處理，形成對來水量分配和噴灌啟動的決策指令，為節水灌溉的研究和實驗提供基礎數據。智能調度圍繞水量調度核心業務，按調度方案生成和管理、調度指令下發、實時調度跟蹤、調度分析評價的需要層次安排建設進程。節水效益分析依托水位流量監測子系統監測的流量，計算灌區凈灌溉量和毛灌溉量，得到灌區和轄區灌溉系數。水質狀況分析可獲取監測站提供的水質 pH 值、電導率、溶氧率、ORP、總溶解性固體、鹽度及溫度等參數，進行水質級別評價和水體功能區劃等[6-8]。

五是智慧展示體系，通過電子沙盤實現信息園區的智能監控和應用體系電子化和智能化展示，實現沙盤推演和互動控制，達到智能教學和智能展示講解的作用，主要包括基于電子沙盤的三維場景管理，可以通過沙盤實現對現場的監測儀器的操控，并能實現現場操控后結果和電子沙盤展示中心之間的互動。智慧水利多媒體整體介紹通過采用專業配音和專業媒體制作，介紹科研技術中心關于水利方面的實驗基地的情況、技術創新、示范情況等[7-8]。

（二）其他與水利類專業相關的校內實踐教學基地建設思考

綜合利用學校科技園區基地建設發展優勢，在建設好水利類專業實踐教學基地基礎上，充分考慮利用相關農牧業、生態等實踐教學基地的優勢和互補性，積極開展水利類專業實踐教學，促進水利類專業的學科融合和創新發展。其他與水利類專業相關的校內實踐教學基地建設規劃如下：

1.現代農牧業實踐教學中心建設

圍繞優勢學校學科和農牧類專業，集成園區優勢，突出實踐教學功能，營造良好實踐教學環境，統籌布局水、電、路、林等基礎設施建設，形成“水、田、林、電、路、渠、農技”七配套高標準農田生產格局，有序推進“兩環、兩橫、三縱”田間主干道及田間作業路硬化建設，全面完成灌區續建配套與節水改造，持續加大鹽堿地改造力度，配套鹽堿化耕地灌排渠系，建立完善的水鹽運行體系，完成園區綠化建設，實現光纖網絡和第五代移動通信網絡全園覆蓋，完成宿舍、教室、學術研討室、餐廳、活動中心等實踐教學場所建設。以自治區農牧業主導產業為基礎，以學校的一流學科和一流本科專業為重點，打造智慧農業園、智慧牧業園、智慧百草園等亮點功能區，培育多專業、多學科交叉融合發展，構建和發展新的學科體系，拓展學校的學科結構，凝練專業優勢、學科優勢，指導生產實踐，形成主導產業。建立完善農牧業產業體系、生產體系，建立以牧草、飼用玉米、燕麥、油菜、高粱、中蒙藥材、設施蔬菜、林業為主導的種植業產業體系，全面建成以肉羊、肉牛、育肥豬、水產品等優質綠色特色畜產品為主導的養殖業產業體系，積極探索學校水利類專業與農牧類專業實踐教學融合發展的教學方法和模式。

2.智慧化農牧業生產體系實踐教學基地建設

積極構建并示范主導和特色的種植養殖高產技術體系，重點開展高效種植、現代化養殖、合理輪作倒茬、土壤綠色養護、全程機械化生產等研發、示范、推廣內容。同時，建設并展示現代的綠色農業循環體系，在控肥增效、控藥減害、控水降耗、控膜提效等4個方面深入開展現代化農業生產技術體系的研究和技術示范，在農作物秸稈肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化利用方面利用科技園區的技術優勢集中開展技術集成、示范和推廣，在畜禽糞便資源化利用、農藥包裝廢棄物、廢舊農膜的回收利用等方面加強科技攻關、成果示范和技術推廣建設工作。

充分利用物聯網、大數據、云計算、人工智能、3S 等等現代信息技術，整合我校各學科涉農資源，以頂層設計方式，匯聚水利、畜牧、農業、草業、林業、水利、農機、食品安全等數據，形成“大農業”數據中心，構建互聯共享的“智慧農業”信息化云服務體系，以最終實現產學研融合發展，推動區域傳統農業向信息化、智慧化和精準化農業發展。

（三）北方生態安全屏障實踐教學和研發中心

深入踐行習近平總書記的生態文明思想[9]，堅決貫徹執行“綠水青山就是金山銀山”的重要理念，針對內蒙古自治區的區域特點和生態特色，全地域全過程加強本地區生態環境保護治理方面的科學研究，統籌開展山水林田湖草沙系統治理技術研究，針對增強大興安嶺、陰山山脈、 賀蘭山山脈生態廊道和草原生態系統功能方面現實需求開展實踐教學和科學研究，針對加強黃河、西遼河、 嫩江、“一湖兩海”及察汗淖爾等流域水域生態環境保護治理開展實踐教學和科學研究，針對完善“五大沙漠”“五大沙地”防沙治沙體系開展實踐教學和科學研究，為自治區構建集草原、森林、河流、湖泊、濕地、沙漠、沙地于一體的全域生態安全格局提供重要的人才資源和科技力量的支撐。

五 實踐教學基地產教融合路徑分析

（一）基地服務于實踐教學和人才培養工作

2019 年教育部在《教育部關于加強和規范普通本科高校實習管理工作的意見》[10]中強調，實習是高校實踐教學的重要環節之一，要求高校必須把實習擺在更加重要的位置，確保人才培養質量不斷提升。高等農林教育中實踐教學是基礎，能夠更多培養綜合實踐能力強、生產技能和經營管理能力過硬的復合應用型農林人才，構建校內實踐教學基地與校外實習基地協同聯動的實踐教學平臺建設，是完成農業高校各專業建設的重要基礎保障，是人才培養的重要載體。加強農科教結合、產學研協作，著力提升學生綜合實踐能力，加快構建校內實踐教學基地可以更好地培養一批愛農業、懂技術、善經營的下得去、留得住、離不開的實用技能型水利人才。同時，基地建設可以促使學校科研平臺功能繼續加強，入園科研項目數量不斷增多，有力推動學校的各項科技成果轉化與推廣，全面提升社會服務水平，促進農工、農理、農文多學科交叉融合發展，保證一流學科、一流本科建設更上一層樓。

（二）基地服務鄉村振興并有效帶動農牧業產業發展

通過基地建設面向旗縣政府、農業企業、合作社、基層農牧民展示現代綠色農業生產模式，傳授現代種植養殖、加工、營銷、管理新知識，輸送高技能型生產、服務、管理人才，面向新型農牧民開展現場培訓和職業教育，全面帶動自治區農牧業產業升級和綠色高效發展，推動自治區鄉村振興戰略實施。通過基地建設，開展自治區主導和特色種植養殖種植資源的保護開發，補齊種業發展短板，開展主導和特色農牧業的高產高效種養、綠色有機生產、農業資源循環利用、農牧業智慧化生產管理等為一體的研發示范推廣基地建設，帶動全區農牧業良種化、產業化、高端化、效益化、信息化、智能化發展，支撐自治區建設“農畜產品生產基地”，服務農牧業生態優先、綠色發展高質量發展新路子。

（三）基地引領自治區水利和農業農村現代化發展

通過基地建設，創新開展山水林田湖草沙和鹽漬化的穩定協調性及生態適應、節水控鹽保墑減污協同耦合、水鹽污生互饋作用與耦合等方面的科學研究和學生實踐教學，創新開展土壤鹽漬化和生態對節水響應的耦合推演、不同季節澆水制度優化技術、水資源生態環境推演及適水管控技術等方面的產學研緊密結合的實踐，創新水利類學科發展途徑和科技服務社會發展途徑。最終，通過基地建設把園區建成農牧業與工業科技融合發展的典型示范區、現代農業一二三產融合發展的示范先導區、城鄉一體融合發展的示范輻射區，構建利用科學技術創新驅動區域鄉村振興和現代化農業發展的新發展格局，打造成為農業高校產學研融合科技園區的標桿。

六 結語

實踐教學質量影響著水利專業類人才的培養質量，隨著現代水利科技的發展升級與用人單位的人才需求，只有不斷優化完善實踐教學基地并提升產教融合能力，才能最終提高水利類專業的人才培養質量，培養出綜合實踐能力強、生產技能和經營管理能力過硬的復合應用型水利類人才，并能推動科研更好發展，服務區域經濟和社會的高質量發展。目前，大數據、人工智能、云計算、物聯網正在與各行各業不斷深度融合創新，高等學校水利類專業應緊緊把握國家大數據、人工智能、云計算、物聯網的未來發展方向和發展趨勢，將高校學科專業發展與上述現代信息技術緊密結合，探索二者融合下的專業發展、學科建設、教學理論、方法應用以及產教深度融合、校企緊密合作、科學技術研究、科技成果轉化和社會服務、國內外深度合作交流等方面的進一步高質量發展，為現代水利類專業高等教育的實踐教學提供更加智能化、個性化的解決方案和路徑。