西南大學智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班教學模式

柳 劍，李云伍，關(guān)正軍，李成松

(西南大學工程技術(shù)學院，重慶 400715)

0 引言

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)的快速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)正向著智能化方向轉(zhuǎn)型升級。緊密融合智能農(nóng)機產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的全面推進，培養(yǎng)我國農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)拔尖創(chuàng)新人才，是當前相關(guān)高等院校必須承擔的重要歷史使命[1]。

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》強調(diào)把提高高等教育教學質(zhì)量作為教育改革發(fā)展的核心任務(wù)，鼓勵高校大膽探索，辦出特色[2]。其中，創(chuàng)新實驗班的設(shè)立與運行是近年來我國高校培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的重要途徑[3]。西南大學農(nóng)業(yè)機械及其自動化專業(yè)是國家一流專業(yè)建設(shè)點，至今已有60多年的辦學歷史，為國內(nèi)農(nóng)機行業(yè)培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀人才。為主動應(yīng)對智能技術(shù)的快速發(fā)展與農(nóng)機產(chǎn)業(yè)的巨大變革，西南大學積極開展了面向產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新工科新農(nóng)科交叉融合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的研究工作，設(shè)計了智能農(nóng)機拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)機制，于2020年6月組建了西南大學智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班，并以此為試點，探索面向智能農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新人才培養(yǎng)實踐。

1 組建背景

為主動應(yīng)對全球范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對傳統(tǒng)工科教育帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，教育部于2017年發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，新工科的研究與實踐正式啟動實施，隨后關(guān)于新工科教育視角下的課程體系建設(shè)、優(yōu)勢專業(yè)建設(shè)，以及未來工程教育發(fā)展方向等內(nèi)容在全國范圍內(nèi)進行了深刻的探討[4-7]。新工科肩負著工程教育面向未來發(fā)展的歷史重任，應(yīng)將傳統(tǒng)工科培養(yǎng)與拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)相結(jié)合，重構(gòu)工科教學模式與人才培養(yǎng)新機制，在不斷變化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境中不斷調(diào)整思路，從而培養(yǎng)適應(yīng)、甚至引領(lǐng)未來工程發(fā)展需求的具有可持續(xù)競爭力的新工科復合型人才[8]。

2019年，教育部等13個國家部委啟動“六卓越一拔尖”計劃2.0，全面推進新工科、新農(nóng)科、新醫(yī)科、新文科建設(shè)，以增強高校服務(wù)社會經(jīng)濟發(fā)展的能力。農(nóng)業(yè)工程學科作為新工科的重要領(lǐng)域，同時又緊緊圍繞鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的全面推進，形成了新工科新農(nóng)科交叉融合的學科發(fā)展格局，教學改革要更好地引領(lǐng)和支撐“三農(nóng)”事業(yè)的發(fā)展。在這樣的背景下，貫徹“以本為本”教育理念，西南大學農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)始終堅持精英教育的教學方式，將新工科新農(nóng)科建設(shè)與專業(yè)建設(shè)結(jié)合起來，組建了具有新工科新農(nóng)科交叉融合特征的智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班，進行了培養(yǎng)方案、課程體系、教學方法、實踐環(huán)節(jié)等的全方位改革，探索實踐當前高等教育大眾化背景下精英教育的人才培養(yǎng)模式，努力培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)拔尖人才。

2 實施方案

目前，國內(nèi)許多高校都在嘗試根據(jù)區(qū)域特點與專業(yè)優(yōu)勢，組建各具特色的創(chuàng)新實驗班，積累了豐富的經(jīng)驗，收到了較好的實踐效果[9-12]。在組建西南大學智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的過程中，參考了學?！昂氚唷薄奥∑綄嶒灠唷?，以及其他高校的成功經(jīng)驗，并結(jié)合智能農(nóng)機產(chǎn)業(yè)的特點和學院的實際情況，在培養(yǎng)目標、選拔機制與淘汰機制、培養(yǎng)模式等方面進行了積極探索。

2.1 培養(yǎng)目標

為實現(xiàn)新工科新農(nóng)科交叉融合的建設(shè)目標，從智能農(nóng)機產(chǎn)業(yè)對拔尖創(chuàng)新人才的需求出發(fā)，學校制定了智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的人才培養(yǎng)目標：針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對機械化裝備的重大需求，圍繞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備向智能化、自動化、集成化等方向發(fā)展的趨勢，結(jié)合農(nóng)業(yè)工程學科的科研基礎(chǔ)和成果優(yōu)勢，培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、實踐能力強、富有創(chuàng)新精神和探索精神，以及具有廣闊的國際視野、深厚的科研潛質(zhì)和出眾領(lǐng)導才能的多元化人才。

2.2 選拔機制與淘汰機制

智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班采用兩輪選拔的模式。第1輪選拔在新生入校后的兩個月內(nèi)進行，選拔學生的基本條件是：①本人自愿申請，立志于從事農(nóng)業(yè)科學研究，攻讀相關(guān)學科研究生；②高考成績排名在本專業(yè)前30%；③高考英語成績排名在本專業(yè)前30%；④通過專家組的綜合面試。第2輪選拔在二年級第2學期進行。選拔依據(jù)是學生中期考核報告、課程學習成績、科研素質(zhì)和意志品質(zhì)等綜合表現(xiàn)。在此次選拔過程中同時實行滾動淘汰運行機制：英語未通過4級、學習成績排名在專業(yè)30%以后且未通過專家組綜合考察和面試的同學，一律退出智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班。非實驗班且符合下列條件的同學，經(jīng)智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班領(lǐng)導小組研究同意，在名額允許范圍內(nèi)，經(jīng)復試、面試合格后擇優(yōu)錄取可轉(zhuǎn)入實驗班學習：①思想素質(zhì)、心理素質(zhì)、身體素質(zhì)適合在實驗班學習；②綜合平均績點成績在專業(yè)排名前20%或綜合平均績點成績在80分以上(含80分)，且無不及格課程(含必修課、選修課)；③在省級以上(含省級)各類學科競賽獲一等獎以上(含一等獎)，且在本科生成員中排名第一；④有發(fā)明創(chuàng)造或在核心及以上期刊發(fā)表論文，且在本科生成員中排名第一。智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的退出和準入嚴格遵循自愿、公平、公正及雙向選擇的原則。

2.3 培養(yǎng)模式

基于智能農(nóng)機產(chǎn)業(yè)的需求，面向未來發(fā)展，堅持以學生為中心，突出新工科新農(nóng)科交叉融合的理念，建立了以產(chǎn)出為導向的人才培養(yǎng)模式(圖1)，將“立德樹人、三全育人”貫穿于農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)建設(shè)的全過程與各環(huán)節(jié)。

圖1 智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班人才培養(yǎng)模式Fig.1 Talent training mode of intelligent agricultural machinery innovative experimental class

2.3.1 確立多元化人才培養(yǎng)目標，重構(gòu)課程體系

以市場需求和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展為導向，結(jié)合學生自身特點，確立智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班多元化的人才培養(yǎng)目標，即自主創(chuàng)業(yè)型、復合應(yīng)用型與學術(shù)研究型人才的培養(yǎng)。優(yōu)化課程體系，構(gòu)建“5大類，3系列”課程體系，即人文素養(yǎng)類、數(shù)學與自然科學類、工程科學類、智能技術(shù)類、創(chuàng)新實踐類，以及理論教學系列、創(chuàng)新實踐教學系列、創(chuàng)業(yè)訓練系列。同時為適應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，課程體系設(shè)計強調(diào)新工科新農(nóng)科深度交叉融合，著力培養(yǎng)善于從現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和智能農(nóng)機裝備系統(tǒng)角度發(fā)現(xiàn)和解決工程實際中的技術(shù)問題，從事智能農(nóng)業(yè)裝備工程領(lǐng)域研究與應(yīng)用、能推動國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的拔尖創(chuàng)新人才。

2.3.2 以項目為載體，以創(chuàng)新促發(fā)展

以未來技術(shù)為引領(lǐng)、智能農(nóng)業(yè)裝備創(chuàng)新研發(fā)為教學核心，通過校企合作展開項目制教學。堅持項目(產(chǎn)品)研發(fā)貫穿智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班人才培養(yǎng)的整個過程，通過科創(chuàng)項目、導師項目、企業(yè)導師項目、校企合作項目、畢業(yè)設(shè)計和課程實踐等一系列創(chuàng)新實踐教學培育學生創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。以項目為載體把多學科知識巧妙融合起來，再通過動手實驗、啟發(fā)式學習、翻轉(zhuǎn)課堂和產(chǎn)品研發(fā)等方法讓學生學會如何融合與應(yīng)用多學科知識，實現(xiàn)第一課堂和第二課堂的有機融合，突出學生創(chuàng)新意識和綜合應(yīng)用能力培育，以創(chuàng)新能力培育促進學生綜合素質(zhì)全面發(fā)展。

2.3.3 突出全程導學，實施團隊培養(yǎng)

充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)工程學科特立西南的科研優(yōu)勢，構(gòu)建科研反哺教學機制。公開選聘在農(nóng)業(yè)裝備領(lǐng)域具有豐富產(chǎn)品研發(fā)及工程實踐經(jīng)驗，或綜合素質(zhì)強、學術(shù)科研與管理能力兼具、英語水平高、有海外留學經(jīng)歷、熱愛本科教學和富有責任感、使命感的教師擔任學業(yè)導師，組建由多學科拔尖教師組成的導師團隊，從大一開始即實行“一對一”指導。同時貫徹“三進一融”政策，組織學生“進研究室，進團隊，進項目”，教師將最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容，促進專業(yè)知識理論與學科技術(shù)前沿的融合。學生根據(jù)個人興趣組建“項目(產(chǎn)品)研發(fā)團隊”，通過“多對多”的團隊制培養(yǎng)提升學生的綜合能力、溝通能力及團隊協(xié)助能力。

2.3.4 采用多元化考核，實行動態(tài)調(diào)整

學生學業(yè)考核形式強調(diào)個性化、多元化，各課程組可以根據(jù)課程特點確定考核標準和方式，除期末考試(或論文撰寫)外，應(yīng)著重考核學生在課程學習中的參與度、討論的效果、小論文(或報告)質(zhì)量、專題調(diào)研、能力提升等方面，注重形成性評價。學生產(chǎn)品研發(fā)能力考核可通過動手能力、設(shè)計與創(chuàng)造能力、場景式學習、批判思維、與實際相結(jié)合能力、學科融合、溝通能力、團隊合作能力、內(nèi)在驅(qū)動力和自主學習能力等多個維度進行評估。由學院成立導師工作領(lǐng)導小組，制定導師考核總體大綱，導師考核以導師團隊內(nèi)部評價為基礎(chǔ)、學生評價為輔助，從投入時間、個人能力及產(chǎn)品產(chǎn)出等多方面進行綜合評價。對學生和導師實行動態(tài)調(diào)整制度，在一定時期內(nèi)允許學生團隊和導師團隊根據(jù)實際需要進行小范圍的組間人員動態(tài)調(diào)整。

2.3.5 設(shè)立專項基金，完善保障機制

每年由合作企業(yè)出資、學校學院配套，設(shè)立專項培育基金，用于教學中的各項開支：如產(chǎn)品研發(fā)中的小型設(shè)備、各類消耗用品，以及學業(yè)導師和管理人員報酬等。同時對經(jīng)校內(nèi)外專家評估、具有良好市場價值的項目設(shè)立專項研發(fā)資金，對于有良好應(yīng)用前景的產(chǎn)品設(shè)立專項孵化基金，搭建產(chǎn)業(yè)孵化和加速平臺來鏈接創(chuàng)業(yè)人才與產(chǎn)業(yè)。由學校統(tǒng)籌，學校和企業(yè)具體落實，為智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班教學和產(chǎn)品研發(fā)提供專屬場地、組建校內(nèi)外多學科的領(lǐng)導團隊和專業(yè)管理隊伍，制定完善管理制度，保障智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班持續(xù)高效運行。鼓勵創(chuàng)新實驗班學生參加各類智能農(nóng)業(yè)裝備創(chuàng)新研發(fā)項目，預計每位學生畢業(yè)時具有2～3個項目(產(chǎn)品)研發(fā)經(jīng)歷。加大智能農(nóng)業(yè)裝備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培育，爭取每年有1～2個學生項目獲得企業(yè)專項研發(fā)資金或?qū)ｍ椃趸鹬С帧?/p>

3 實踐探索

目前，智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的學生正處于大學二年級的基礎(chǔ)理論課程學習階段，實驗班的運行也正在摸索與嘗試中。以下從課程體系優(yōu)化、師資能力培養(yǎng)、實踐基地建設(shè)等方面給出智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班在實踐過程中的一些經(jīng)驗。

3.1 課程體系優(yōu)化

根據(jù)OBE(outcomes-based education)理念，參考歐林培養(yǎng)模式，建立了新工科新農(nóng)科交叉融合的課程體系(圖2)[13]。嚴格按照培養(yǎng)模式中“5大類，3系列”課程體系的要求，組織了行業(yè)、企業(yè)專家與專業(yè)教師，重構(gòu)并優(yōu)化了現(xiàn)有核心課程群，凸顯了智能技術(shù)類課程與創(chuàng)新實踐類課程在智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的整個課程體系中的重要性。同時，定期修訂了課程大綱，推進了《農(nóng)業(yè)機械化管理學》《拖拉機汽車學》《農(nóng)業(yè)機械學》《智能農(nóng)業(yè)裝備》等專業(yè)核心課程教材的建設(shè)工作。

圖2 智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的課程體系Fig.2 Curriculum system of intelligent agricultural machinery innovative experimental class

3.2 師資能力培養(yǎng)

高質(zhì)量的師資隊伍是智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班有效運行的重要保障。智能農(nóng)機裝備涉及到農(nóng)機、自動化、智能化等多個學科的交叉，從而對智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的教師提出了更高的要求。因此，依托西南大學農(nóng)業(yè)機械化及其自動化國家一流專業(yè)建設(shè)點，完善了基層教學組織的建設(shè)，設(shè)置實驗班負責人1名，建立了3個核心課程教學團隊，并以創(chuàng)新項目為基礎(chǔ)，組建了8個導學團隊。依托學校師范教育優(yōu)勢資源，統(tǒng)一對實驗班教師進行教學理念、方法技能及相關(guān)知識的培訓。學院鼓勵教師參加教學研討會，實施“中青年教師海外研修計劃”，邀請教學名師講課等措施提升實驗班教師的綜合素質(zhì)；實行“助教制”，開展教學研討、交叉聽課、評比等活動，提升實驗班教師的整體教學水平。此外，通過整合學校相關(guān)學院的教師資源及邀請企業(yè)專家為實驗班學生授課等方式，保障智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的有效運行。

3.3 實踐基地建設(shè)

在智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的運行過程中，始終堅持校企合作，強化協(xié)同育人模式。借助導師團隊校外導師的橋梁作用，建立聯(lián)合培養(yǎng)實踐基地，共享智能農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求與技術(shù)前沿信息。目前，智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班的實踐教學平臺日趨完善，建成了省級工程實驗教學中心，與中國一拖、重慶渝北國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)、重慶兩江新區(qū)明月湖國際智能產(chǎn)業(yè)科創(chuàng)基地等單位共建12個校外實踐教學基地。結(jié)合智能農(nóng)機產(chǎn)業(yè)的需求，引導學生進行項目實踐，學生直接參與企業(yè)生產(chǎn)研發(fā)過程，并對有產(chǎn)業(yè)前景的項目(產(chǎn)品)進行孵化。

4 結(jié)束語

在新工科新農(nóng)科建設(shè)的背景下，培養(yǎng)智能農(nóng)機產(chǎn)業(yè)急需的拔尖創(chuàng)新人才是新時代的重要命題，也是全面推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以西南大學智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班為例，詳細闡述了實驗班的培養(yǎng)目標、選拔機制和培養(yǎng)模式，探討了智能農(nóng)機創(chuàng)新實驗班在課程體系優(yōu)化、師資能力培養(yǎng)、實踐基地建設(shè)等方面的實踐經(jīng)驗，旨在提高西南大學農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量，以期為推動我國智能農(nóng)機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻。