新發展階段下農業工程類專業高質量人才培養探索與實踐

萬星宇，廖慶喜，廖宜濤，陳 慧，朱龍圖，王 磊

(1.華中農業大學工學院，湖北 武漢 430070； 2.農業農村部長江中下游農業裝備重點實驗室，湖北 武漢 430070)

0 引言

農業是我國國民經濟中的關鍵性和基礎性產業，《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》明確說明國家的新發展階段，就是全面建設社會主義現代化國家，向第2個百年奮斗目標進軍的階段，提出強化農業科技和裝備支撐在我國發展進程中具有里程碑意義。當前，互聯網+、云技術、大數據等新一輪科技革新，信息科技發展日新月異，我國農業處于生產要素、資源環境與生產方式的系統性、整體性變革的新發展階段，正向現代化農業、未來農業轉型升級，推動農業工程向全程、全面、高質、高效發展。

農業工程類專業是以工程技術服務農業農村發展的應用型工科類專業。隨著現代信息技術發展與服務水平的不斷提高，日益興盛的智慧農業、精品農業、有機農業、共享農業等新理念、新業態，以其資源集約、生態友好等特點，為農業農村高質量發展提供了新思路、新途徑。信息化使得知識、技術更新迭代提速，農業工程服務領域日益豐富，農業工程類人才知識結構迅速拓寬，迫切需要兼具扎實理論基礎、實踐應用能力與國際視野的復合創新型農業工程類專業高質量人才。

隨著工業崛起和農業轉型，傳統農業高校教育信息化應用與學科交叉創新浪潮蓬勃興起。作為我國高等教育體系的重要成員及農業工程類專業人才的主要來源，農業高校普遍設有農業工程、農業機械化及其自動化、能源與動力工程、農業水利工程、農業建筑環境與能源工程等專業，天然具有學科交叉、工農融合的屬性與新內涵[1-2]。把握新發展階段農業工程類學科內涵，內化質量發展為師生的共同價值追求和自覺行動，形成以提高人才培養水平為核心的質量文化，全面提升質量文化建設水平，培養復合型、創新型的高質量農業工程人才，是農業高校服務國家戰略、對接農業產業需求、深化工程教育教學改革的重要舉措，迫切需要加快工程教育改革創新，探索新發展階段下的農業工程類專業高質量人才培養實現路徑。

1 必要性

1.1 適應和服務農業工程新內涵的迫切需要

作為農業大國，我國農業始終處于國民經濟的基礎地位。農業工程是工程科技在農業領域內的應用，具有鮮明的與時俱進特征。以人畜驅動為特征的原始農業工程變革為傳統農業工程的標志是內燃拖拉機的問世，隨著工程科技由無到有、由有到全、由全到精的發展，傳統農業正向現代化農業乃至智慧農業轉變。農業工程內涵已由原來簡單的工程技術在農業上的應用，發展到目前的工程、生物、信息和農業等多學科互相滲透和交叉的工農融合新內涵，綜合集成了現代工業技術、生物技術、農藝措施、農業經營管理等，以先進性與實用性相結合為特色。農業工程工農融合的新內涵建立了人才供需新格局，傳統人文素養不足、實踐能力欠缺的技能單一型人才難以滿足農業工程多學科交叉發展的需求。農業高校作為承載農業工程類人才培養、科學研究、社會服務、國際交流合作、文化傳承創新的根本載體，迫切需要適應和服務農業工程新內涵，培養兼具理論基礎與實踐應用能力的復合型高質量人才。

1.2 服務和推動現代化農業新發展階段的客觀需求

我國正處于全面建設社會主義現代化國家的新發展階段，是我國實現由傳統農業到現代化農業轉型的關鍵時期。農業機械裝備是農業工程內涵的具現，是推動農業高效可持續發展的重要依托。隨著物聯網、大數據、移動互聯網等新技術在農業領域的應用，當前農業機械裝備正朝著以信息技術為核心的智能化與先進制造方向發展的新階段，形成了以作物精準“耕種管收”、智慧養殖、智慧園藝等為代表的農業工程新興領域，凸顯了高新技術與常規技術相結合、人文內涵與專業技能相結合的特點[3]。“十三五”以來，我國農業工程創新取得巨大成就，農業科技進步貢獻率超過60%，主要農作物耕種收機械化水平超過70%，為實現現代化農業奠定了堅實基礎。農業工程高速發展時期也為我國教育帶來了新要求與新任務，迫切需要高校聚焦農業傳感器、動植物生長模型、智能農機裝備等當前急需、著眼未來的新興領域，更新改造傳統農業工程類專業，培養掌握現代信息科技和工程科技、兼具創新創業能力和跨界整合能力、具有家國情懷的農業工程類專業高質量人才。

1.3 順應和把握工程教育改革新趨勢的必然選擇

農業工程類專業是農業高校開展工程教育、培養工科人才的傳統優勢專業，要適應“新工科”“新農科”培養多學科背景復合型人才的新趨勢[1]。然而，產業系統與教育系統在運行機制、發展策略、行動準則、改革方式及主體構成等方面有著顯著差別。教育系統以政府為主導、以育人為目標，崇尚教育公平；產業系統以市場為主導、以盈利為目標，崇尚效率優先[4]。在現代化農業轉型升級新發展階段，農業產業對農業工程類人才的要求日新月異，而農業高校作為農業工程類人才的主要來源，在教學理念、內容、模式、方法、手段、團隊等方面的改革具有天然的復雜性，涉及到各類教育資源的重組更新。因此，農業高校的改革相對農業產業的快速發展具有一定程度的滯后性，導致農業工程類專業高質量人才缺口日漸擴大。解決人才培養教育理念相對滯后、教學內容更新緩慢、產學研相互脫節、教學方法創新不足等問題，培育懂農愛農、懂工程技術的農業工程類專業高質量人才是各大高校緩解產業與教育系統矛盾的關鍵和教育教學改革新趨勢下的必然選擇[5-7]。

2 相關探索

2.1 緊扣時代脈搏，持續推進立德樹人根本任務

堅持立德樹人根本任務，準確把握農業工程類專業發展規律和人才成長規律，完善一流教師隊伍培養與提升體系，深入挖掘課程、各教學環節育人功能，把社會主義核心價值觀、“大國制造與中國自信”系列課程思政等作為重要內容融入素質教育課程體系，樹立一批具有導向性、代表性和引領性的示范課程，構建素質教育課程、專業教育課程與思政課程“三位一體”課程育人體系。

2.2 強化內外動力，有效提升學生自主學習能力

順應從機械化、自動化到信息化、智能化的外部環境發展趨勢，走出人才培養的思維慣性，主動對接人工智能、智慧農業等新技術、新產業，注重農業工程類專業人才與農業市場需求契合度。從內部引導學生主觀學習的積極性、能動性和獨立性，創新教育教學方法和手段，培養學生自主學習習慣；通過加強創新創業教育和實踐教學平臺建設，激發學生動手實踐興趣和教學參與度[8]。依托自主學習內外動力，全面提高農業工程類專業人才的市場適應力、就業競爭力和持續發展力。

2.3 深化多維協同，革新“雙新耦合”教學模式

深入推進新工科、新農科“雙新”交叉耦合，建立新工科、新農科互相支撐的組織格局。形成以“農”為特色的綜合性人才培養結構，融入現代農業科技、工程科技等最新成果，突出科學、人文、工程相互交叉，努力構建學校、社會多方協同共育人才新格局，擺脫傳統學科單向培養路線，實現一流本科人才培養與行業技術發展耦合。

2.4 聚焦質量文化，促進工農融合專業改造升級

將質量意識、質量標準、質量評價、質量管理等落實到教育教學各環節，打造以提高人才培養水平為核心的質量文化。以國家和農業新發展階段經濟社會發展迫切需求為導向，瞄準信息技術科技前沿和關鍵領域，立足華中農業大學優勢專業和學科(群)特色，加強智慧農業、機器人工程等戰略性新興領域和專業的前瞻布局，凸顯農業高校工科的錯位發展和特色傳承，加強交叉學科專業人才培養。

3 實踐與舉措

華中農業大學農業工程類專業服務現代化農業和區域經濟建設，培養了大批復合型高級農業工程技術人才，作為融合新農科和新工科建設典型代表的農業工程類專業，結合產業需求在教學規模與質量平衡途徑、產學研融合實踐平臺、專產協作培育機制、交叉耦合培養范式、全人教育創新文化等方面開展了改革探索與實踐，以滿足現代農業生產對創新型、復合型和應用型高級工程技術人才培養的要求。

3.1 內涵式發展，優化規模質量協調平衡

在教學規模“增量”前提下，正確把握規模與教學質量之間的辯證統一關系，實現課堂規模、師資結構、教學質量、學生主觀能動性等的協調發展和優化是農業高校人才培養“提質”亟待解決的問題。華中農業大學堅持以“內涵式發展”為核心。一是探索復合型人才集中教學條件下學生的自主學習規律，以“農業機械化及其自動化”專業為典型，打造品牌特色專業和產業人才培養計劃專業，以教育部卓越工程師培育培養計劃為載體，實施小班化教學、個性化教學，推動學生從被動輸入性學習轉向批判性、自主式學習。二是實現教學、科研、人力、設施等資源的共享互融，結合大規模教學下不同學生的差異化需求，定制個性化資源供給，將虛擬仿真、離散單元模擬EDEM、工程模擬ANSYS、CFD計算流體模擬等先進軟件融入教學過程，強化學生對工程軟件認知及操作技能，夯實理論知識基礎，鍛煉學生動手實踐技能，培育工程應用型人才。三是融入華中農業大學生、理、工、文、管多學科協調發展辦學格局，主動支撐華中農業大學生物學、園藝學和作物學學科群、畜牧學、獸醫學、農林經濟管理5個優勢一流學科(群)，建設智慧農業技術與裝備研究院和“智能農業裝備”人才培養試驗區，淡化學院、學科、團隊間的條塊分割，通過交叉研究帶動學科融合。

3.2 軟硬結合，完善虛實并存育人條件

結合學生從入學到畢業、從學期開始到結束、從雙休日到寒暑假的不同階段需要，華中農業大學打通“本-碩-博”教育堵點、連接“院-系-學科”斷點，堅持共性與個性相統一，注重軟硬結合，調動學生的積極性、主動性、創造性，為學生提供虛實并存的一流條件。強調科研條件和教學條件的轉化結合，依托省部級重點實驗室、產學研協同實踐平臺、學生創新實驗室、國際合作實驗室等資源，建設智慧農業實踐中心，形成由基礎類實驗室、專業類實驗室、個性化實驗室和各級重點實驗室組成的實驗室結構體系，滿足對學生的時間貫通、內容貫通和能力貫通的個性化培養。

結合新媒體與信息技術，增設油菜全程機械化虛擬仿真等網絡教學平臺，形成“工廠企業+田間地頭”的特色實踐教學模式。依托農機裝備實訓基地、虛擬現實實驗室等資源，搭建智能農機與虛擬現實操作交互訓練系統，增強學生感性認識，并提升實際應用中的數據處理能力。

推廣教學管理信息化系統，對學生選課、線上預約、網絡批改、師生互動、成績查詢等一系列過程實行信息化管理，構建教學質量保障體系。結合學科最新研究動態，推行以教師創新性科研成果為對象的項目制教學，設置形式多樣的綜合性、前沿性教學案例，將科研的新思維、新方法、新手段、新技術和新材料等運用于教學，讓本科生提前接觸科學研究，啟迪學生創新思維，培養學生思考問題、解決問題和探求真理的綜合能力。

3.3 多維協同，打造三位一體實踐平臺

產教協同已成為國際國內公認的高質量應用型人才培養的途徑，是一種以市場和社會需求為導向的運行機制。

華中農業大學以產學研協同為手段，打造科教、產教、賽教協同平臺。一是科教協同，借力科研育人，依托農業農村部長江中下游農業裝備重點實驗室、農業農村部油菜全程機械化科研基地、農業農村部柑橘全程機械化科研基地等重點科研平臺，把水稻、油菜、柑橘等機械化優勢技術與裝備轉化為育人資源。二是產教協同，強化實踐育人，主動對接現代農業產業資源，通過頂崗實習、聘請企業管理導師等方式，實現人才培養基地共建，引導學生下車間實踐、下田間動手，掌握解決工程應用問題的技能、方法和手段。三是賽教協同，促進創新育人，建設創新、創造、創業、創意教育協同實踐平臺，支持學生參加“挑戰杯”、“互聯網+”、農業機器人大賽等學科競賽，組織開展數控加工競賽、成圖大賽、智能循跡小車大賽等特色實踐訓練，激勵學生自主探索式學習。

華中農業大學整合學校科研優勢，根據農業產業需求建設個性化、精準分類的重點實驗室、研究中心等科研平臺；充分發揮產教融合中的主體地位，主動面向農業工程類創新型與應用型人才培養的需要，打造校企實踐平臺，與華中數控、雷沃集團等行業頭部企業開展持續性、長效化的深度合作。

3.4 專產對接，建設卓越一流培育機制

華中農業大學依托優勢學科群，通過校內外引進培養合作，以強化學生工程實踐能力為核心，積極加強與農業裝備企業、科研院所等的合作，聘請新技術、新產業研究人員、企業工程師等擔任校外導師，校企協作團隊聯合指導學生頂崗實習、生產實踐、成果產出等，在守好課堂主講臺的基礎上，開辟“車間+田間”現場教學課堂，實現專業學習與企業訓練的無縫對接，發揮師資隊伍學科背景交叉、學緣結構合理等優勢。為促進教學資源的合理配置，組建了智能農業裝備、農業機器人、畜禽健康養殖、智慧果園等多個交叉學科教學團隊。積極組織開展英語或雙語教學，堅持教授上講臺為本科生授課制度，堅持青年教師導師制度，培養兼具扎實實踐技能、突出教學能力、卓越學術水平的一流農業工程類專業師資隊伍。穩定國際交流合作，加強與英國卡迪夫大學、美國普渡大學、加州大學、愛荷華州立大學、密西西比州立大學等知名學府的交流合作往來，以便開展教學和指導工作。

3.5 工農融合，發展交叉耦合培養范式

新發展階段是不同學科的知識、理論、方法、技術、手段的交叉滲透階段，也是多學科交叉融合的新時代[9]。

華中農業大學把握涉農“新工科”和一般“新工科”的特殊性和差異性，探索解決傳統農業高校“重農輕工”的現實問題，構建面向新工科的工程實踐教育體系，將智能漁業、作物表型監測、能源環境控制、園藝創意造型、人工智能等特色涉農技術與裝備融入教育教學體系，服務華中農業大學農業類一流優勢學科(群)，充分凸顯涉農院校工農融合特色。在專業建設方面，以“新工科”“新農科”為驅動，大力發展“機器人工程”和“智慧農業”兩個專業(方向)，打造工農融合樣板專業。在課程設置方面，撤消、合并過時課程，擴充《精準農業》《現代農業生產管理與技術》等課程內容，增設《智慧農業》《農業生產機器人》等前沿課程，發展自由討論式課堂(seminar)，執行“雙萬”計劃，打造“金課”課程群，守好課堂教學主渠道。在教學方式方面，實行本科生導師制，建立教師引領指導博士、博士帶領碩士、碩士幫助本科生的“傳幫帶”教學方式。在學生學習方法上，重點推行項目制學習方法，鼓勵學生積極參與全國農業機器人大賽、3D大賽等校內學科競賽和校外行業賽事。確保育人過程貫穿于課堂授課、教學研討、實驗實訓等各環節，實現全程全面育人效果最大化，將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體，建立長時間、可持續、貫穿式育人鏈。

3.6 懂農愛國，營造全人教育創新文化

華中農業大學堅持以文化人、以美育人，打造規范和諧組織氛圍，以各類行為規范、決策條例和管理制度為載體，保障校園文化氛圍由低級向高級躍進，堅持以誠信為本的學術品貌，主張“頂天”與“立地”并重的育人品性，強調提升人文素養的文化品位；以促使知農愛農、富有家國情懷為目標，構造“懂農愛國”的人文氛圍[10-11]。堅持“立德樹人”根本任務，孕育“有深度、有溫度、有廣度、有厚度”的新時代工程科技人才，打造“大國制造與中國自信”等系列課程思政示范課；以面向未來和領跑世界為目標，完善質量標準，健全質量管理體系；堅持“五育”并舉，統籌推進學校教育、社會教育和家庭教育，營造開拓創新活動氛圍，打造專業再認知，開展畢業季“異曲同工”現代農業機械裝備巡游巡展活動、“師生融樂”系列文體活動等兼具工農特色的校園活動，打造農業工程創新文化標簽。依托誠信教育、獅山讀書節等特色人文活動，推動主流文化融入校園生活，充分利用新媒體塑造農業工程類專業科學嚴謹、開拓創新的集體輿論和學科形象，潛移默化地影響學生的思想觀念，增強主人翁意識，提升集體歸屬感與榮譽感，激發學生自主學習、自我提升、自發奮斗的內在動力。

4 成效

4.1 變革工程教育培養理念，強化質量育人優先

針對農業工程類專業高質量人才培養理念落后的問題，依據傳統農業向現代化農業轉型升級新發展階段的時代背景，明確了“鞏固傳統特色、強化學科優勢、推進交叉融合、深化教學改革、培育卓越人才”的改革思路，著眼于培養善于突破農業工程領域核心關鍵技術的拔尖創新人才，樹立了“新農科”“新工科”耦合下的農業工程教育工農融合新理念和質量育人觀，學院應邀在多所高校作高質量人才培養主題報告，來校學習與交流的領導和專家已近150人次。

4.2 拓展人才培養要素覆蓋面，夯實質量育人基礎

一是推進了專業改造升級，依托教育部卓越工程師培育培養計劃和相關項目研究成果，“農業機械化及其自動化”專業獲批2019年度首批國家級一流本科專業建設點，在學院原有6大專業基礎上獲批“機器人工程”專業。

二是創新了質量育人文化，新生入學新工科體驗、“異曲同工”畢業生巡游等專業再認識活動由中國教育報、新華網、中央人民廣播電臺等多家媒體給予了專題報道，得到廣泛關注和好評。

三是整合各類教學與科研資源，物化一批優秀成果，夯實了質量育人基礎。

近年來，本科生獲批國家大學生創新創業訓練計劃項目30余項、創業扶持基金支持項目9個，獲國際、國家、省部級學科競賽獎勵與專利150余項。學院育人團隊發表教育教學改革論文5篇，獲湖北省教學成果一等獎1項、校級教學成果特等獎1項、湖北省省級教學團隊1個、省級和校級教學研究教改項目近30項，入選省級金課2項，獲評“全國十佳農機教師”1人。

4.3 凸顯工農融合培養特色，激發自主學習激情

凸顯了“內與外融合”“虛與實結合”和“賽與訓聯合”的工農融合人才培養特色，多措并舉激發了學生的自主學習、自主創新的激情，廣泛提升學生教學過程參與度。學科競賽成效顯著，本科生300余人次在挑戰杯、大學生電子設計大賽等國家級、省級專業學科競賽中獲獎。拓寬了基礎學科交叉性、凸顯了專業設置前沿性與多元性，實現了農業工程類專業結構優化。培養人才獲得行業、企業認可，與多所大型知名企業打造了校企合作標桿。

5 思考與展望

5.1 推進質量育人理念，堅持以德樹人根本任務

隨著時代的發展，高校作為知識壟斷者的權威地位正在被打破，育人理念的落后是制約高質量人才培育的枷鎖。不同發展階段的人才培養理念和路線不同，人才培育的德才標準內容和要求也動態變化，但促進農業產業發展始終是培育農業工程類專業高質量人才的出發點和落腳點，需要堅持以德樹人的根本任務。新發展階段即多學科交叉融合時代，現代科學和工程技術呈現高度綜合的趨勢，農業高校培養人才應實現多學科的知識、理論、方法、技術、手段的交叉滲透，更應主動協調優勢學科資源，發揮工農融合優勢，融合多學科以體現新工科要求，凸顯多學科交叉融合的農業工程特色專業體系。

5.2 探索多維育人模式，強化與時俱進多方協同

新經濟新產業快速發展迫切需要新工科人才支撐，需要農業高校面向未來發展、與時俱進地革新人才培養模式，培養具有創新創業能力和跨界整合能力的工程科技人才，實現“全人”教育，培養出農業工程專業方向的創新型、復合應用型、實用技能型人才。同時，農業高校以培養學生的知識應用能力、專業和創新能力為重點，農業高校應由單一到多維，探索產業系統、教育系統、社會系統的方位協同和分層遞進融合，積極建立學校、學生、家庭、產業命運共同體，建立鞏固長久的教學、科研與實習基地和工程訓練中心，打造創新創業教育實踐平臺，激發、培養工程科技人才對未來技術和產業的引領作用。

5.3 完善育人體制，助推跨界整合與知識融合

當前高等教育領域的評價改革穩步推進，國家、教育部、各大農業高校人才培養制度改革正在逐步深化，但基于核心競爭力的農業工程類專業高質量人才與師資隊伍綜合評價體系仍需要進一步優化。隨著傳統農業向現代化農業轉型升級，單純依靠國家、部門重視和加大投入難以大幅躍升人才培養質量，需要農業高校根據農業工程工農職業教育特點規律，培養學生確立大知識觀和獨立思維、批判思維及創新、實踐能力，著力培養學生解決農業生產實際問題的能力；推進學生和教師的國際交流，拓展國際視野，增強跨文化交流能力。大力推動學術交流，引入虛擬仿真教學、大型科研軟件，啟發學生興趣，賦予學生跨界整合與知識融合技能。

6 結束語

我國農業正處于轉型升級關鍵時期，需要充分把握新發展階段農業工程類專業學科交叉、工農融合的發展內涵，開展工程教育教學理念、平臺、條件、模式、文化等的全方位、深層次、高質量改革，堅持以德樹人根本任務，注重與時俱進，發揮跨界整合和知識融合優勢，培養復合型、創新型農業工程人才，為解決農業產業痛點、服務國家發展戰略、實現中華民族偉大復興提供優質人才支撐。