面向工程認證與新工科的農業院校計算機專業創新人才培養研究與實踐

摘 "要：針對現階段高等農業院校計算機專業人才培養的問題，結合工程教育專業認證和新工科建設，融合工程認證理論與農業院校農科特色，對本專業的人才培養體系進行改革與實踐，研究計算機專業人才培養模式改革的相關問題，構建本專業人才培養體系、建設工農融合的專業課程群、創新教學方法與手段和建立評價機制等，進行理論研究與實踐，為其他院校提供發展借鑒。

關鍵詞：工程教育認證；新工科；計算機專業；創新；人才培養

中圖分類號：G642 " " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-9902（2023）05-0111-04

Abstract： In view of the problems in the training of computer professionals in agricultural colleges and universities at the present stage， based on the professional certification of engineering education and the construction of new engineering courses， and combining the theory of engineering certification with the agricultural characteristics of agricultural universities， the reform and practice of the talent training system of this specialty are carried out， the related problems of the reform of talent training mode of computer major are studied， the professional training system is constructed， and the professional curriculum groups with the integration of workers and farmers are established. Besides， we are supposed to innovate teaching methods and means， establish the evaluation mechanism， carry out theoretical research and practice， and provide reference for the development of other colleges and universities.

Keywords： engineering education certification; new engineering; computer major; innovation; talent training

工程教育認證是目前國際上通行的、實現各國工程教育和工程師資格國際互認的重要基礎[1]，為我國工程教育改革進一步深化提供了良好契機。我國新工科教育改革方案是服務國家戰略的發展需求，結合工程教育認證大背景提出的工科發展新方向。新工科強調傳統工科專業的升級改造、學科的交叉融合及服務新經濟形態。我國工程教育認證的“以學生為中心、以成果為導向”的人才培養核心理念，符合新工科建設對人才培養的要求，為新工科建設提供了強有力的抓手[2-3]。未來需要大量面向新興行業和新經濟的工程實踐能力強、創新能力強、高素質復合型新工科人才。

1 "農業院校新工科的特色發展問題

1.1 "高等農業院校計算機類新工科的主要地位和作用

第一，農業高校發展需要新動能。習近平總書記給全國涉農高校的書記校長和專家代表的回信中提出：“中國現代化離不開農業農村現代化，農業農村現代化關鍵在科技、在人才。”物聯網、大數據、云計算及人工智能等新一代信息技術加速向各領域廣泛滲透，不斷催生新產業新模式新業態，用現代科學技術、特別是信息技術，改造升級涉農專業勢在必行。

第二，新農科呼喚新工科。農科自身發展進入“新時代”，物聯網、大數據和人工智能等新一代信息技術，對促進農業生產、經營、管理、服務數字化，推進農業全產業鏈延伸和升級具有重要作用。“安吉共識”“北大倉行動”和“北京指南”相繼打好了新農科建設基礎，繪就了新農科建設藍圖，吹響了新農科建設號角。以上共識、行動和指南中明確提出：用信息技術改造升級現有涉農專業，布局新建智能農業、農業大數據等新專業。

1.2 "高等農業院校計算機類新工科的發展現狀及問題

高等農業院校工科教學特色不足。在我國農業高校中均設有理工科專業，但長期圍繞“農”字辦學觀念及農業特色發展，導致在絕大多數農業高校，理工學科在資源分配等環節都相對偏弱，學科發展長期處于從屬地位，工科專業發展缺少長期、科學地規劃；高等農業院校工科專業的人才培養質量通常稍遜一籌，工科與農科之間聯系更少或無，既沒有體現農科的特色也沒有體現工科的優勢；人才培養方案少有或沒有體現為現代農業發展服務的定位，教材的選用、課程的設置、實驗實習或畢業設計，不少是模仿工科高校或照搬照抄，并沒有真正體現行業特色，沒有和農業院校優勢特色結合[4-6]。

高等農業院校計算機類新工科難以融入傳統涉農學科。基于高等農業學校以農為特色的學科定位，以及成立時間短、傳承和積淀不足等原因，計算機類工科普遍面臨著資源投入不足、高端人才引進困難等問題。據統計，幾乎所有的農業院校都設有計算機專業，但除了中國農業大學等極少數高校，大部分涉農高校都沒有計算機學科博士點。由于缺少學科的引領和帶動作用，計算機類工科普遍存在特色不明顯，缺乏競爭力等問題。如何更好地將新農科與新工科有機融合，創新教育組織模式，構建系統化人才培養體系，成為亟待解決的問題。

高等農業院校計算機類工科專業的發展，面臨著較嚴峻挑戰，但也有著難得的發展機遇。高等農業院校要大力發展“紅花”學科——新農科，這是由農業高校的定位決定的；但也要高度重視“綠葉”學科——新工科，這是由農業高校的創新發展決定的。紅花還需綠葉陪，將新農科注入新工科，實現新工科的特色發展。目前，在新工科教育理念的轉變及專業認證推動下，全國各大高等院校也在積極展開行動，改革教學體系、改變教學模式[7]，農業院校的計算機專業更需融入新農科，實習新工科的特色發展。

2 "農業院校計算機專業創新人才培養實踐

基于高等農業院校學科特點和學科定位，探究計算機專業創新人才培養的改革方式，以培養德智體美勞全面發展的創新型工程人才為目標，構建工工融合、工農交叉的跨學科、跨院系、跨專業人才培養機制，在人才培養體系、課程體系、實踐教學和教學方法等方面進行系統剖析，針對我校實際進行創新人才培養模式實踐（圖1）。

2.1 "以新理念構建新工科背景下的人才培養方案

依據新工科建設指南要求，結合本科專業類教學質量國家標準和工程教育專業認證標準，基于專業實際情況和學校指導思想，結合社會需求、計算機大類招生，融合農業信息化特色，開展人才培養方案的修訂。學生培養以強化工程實踐能力、設計能力和創新能力為核心目標，遵循工程的集成和創新特征，增設現代物理農業工程、農業系統工程課程，強化數學、物理在新工科人才培養中的作用，進一步完善計算機專業的培養方案，明確培養目標、培養規格和畢業要求等內容，在舊版培養方案的基礎上進行方案修訂，使其滿足社會發展需要和企業人才需求[8]。依據工程教育專業認證，實現人才培養標準化。構建“三全育人”工作體系，實現人才培養系統化。開展智慧課堂示范，實現人才培養信息化。推進大類招生改革，給學生自由選擇空間，實現人才培養個性化。

2.2 "建立融合農業特色的課程體系

基于新工科的培養目標及其與工程教育認證畢業要求的對應關系，構建強化素養教育的通識教育體系，立足責任意識、獨立精神、愛農情結的培養；打造強化學科基礎的大類范疇學科基礎體系，培養跨領域、跨學科、跨界整合與研究創新能力；打破學科專業，構建強化自主發展融合創新的專業教育體系，服務政府、企業、農民的實際需求。打破學科與學科之間的界限，突破傳統的學科知識結構體系，以計算機科學與技術學科和農業工程學科為主體，融合大數據技術與智慧農業交叉學科，融合作物學、中藥學、畜牧學和農業工程學科，促進大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術在相關學科的研究與應用。調研社會企業對計算機人才的需求，依據基礎能力需求、專業融合能力需求和產業服務能力需求，重構計算機專業實踐教學體系，為培養更多的具有創新思維、實踐能力、科研水平的高素質工程技術人才，促進學生高層次就業提供支持和保障。打造高水平交叉型師資隊伍，推進學科知識交叉，構建交叉融合的專業學科群，走多學科交叉融合的創新發展之路。

2.3 "創新教學方法和手段

在教學內容調整優化的基礎上，針對計算機專業特色，根據授課內容和學生特點，改變傳統講授式教學方法，綜合運用講授式、討論式和案例式教學方法，利用過程導向教學法、任務驅動教學法等組織教學，將系統論、辯證法和認識論等哲學思想引入教學，對課程內容進行重構，培養學生批判性思維和創新思維能力[9]，將農業科技等科研案例貫穿課程始終，培養學生學以致用能力和三農情懷。應用新一代信息技術，創新校企生態聯動、VR虛擬情境、云認知和智能+迭代等教學模型，加強新工科與傳統農業學科交叉融合，按照“是什么，為什么，還有什么”三部曲講解知識點，舉一反三，提升學生分析問題和解決問題能力[10]，使學生在學習專業知識的同時，接受工程實踐教育，啟發學生的計算思維，激發學生的創造意識，提高學生的自主學習能力，提高學習效率和質量。

2.4 "構建產教融合全方位創新實踐體系

利用平臺與校友資源，實現“高校—校企—校友”3方互動模式，為專業發展服務。時刻關注并根據社會與產業需求及未來發展需要對學科專業和人才培養規格的意見與建議，及時做出反饋和調整，強化人才培養質量適應性具體為在涉農企業和信息技術企業中優選企業負責人或工程師，將其聘為班主任或畢業論文導師，實行企業班主任制和畢業論文雙導師制。畢業論文和畢業實習指導教師由校內教師和企業工程師共同組成，聯合指導。為學科競賽、科技創新搭建創新創業平臺（8個省級科研教學平臺、4個學科實驗室和1個創客空間），向本科生開放，形成導師、研究生、本科生傳幫帶機制；為暑期實踐、畢業實習搭建社會實踐平臺：增設美育和勞動教育課程，建立休閑農業研學實踐基地，使學生在農業生產中接受勞動教育，開展創新創業實踐教育。通過該種方式建立校企共同發展的促進機制，獲取企業資源以改善教學條件，提高教學的目標性與針對性，獲得真實的教學環境，時刻關注并根據社會與產業需求及未來發展需要對學科專業和人才培養規格的意見與建議，及時作出反饋和調整，強化人才培養質量適應性。

2.5 "立德樹人打造高素質教師團隊

依托智慧農業研究院組建跨學科研究團隊，面向人參、食用菌、玉米、水稻、生豬和梅花鹿等吉林省優勢特色產業開展智慧農業研究，構建學科交叉融合機制。實施人才引進工程，積極引進一批高端人才，以學科帶動專業發展；以“互聯網+”模式建立線上線下相結合的混合式虛擬教學工作室，發揮團隊和名師示范引領作用，開展學科交叉與教師創新研究培訓、微課大賽及智慧課堂示范，推行大規模社群化學習，提升教師的教學信息化水平；以“黨建+”模式組建14名教工黨員組成“紅色引擎”黨支部，定期開展教學研討和學生輔導；以“課程+”模式打破“系-室”界限，組建軟件、網絡和計算機工程課程群，促進教學相融相長。組織教師國外研修，撰寫“三農”人物志，建設新農科“思政”案例庫；融合優質資源，構建科研案例庫，引進先進教育理念提升教學水平。

2.6 "基于工程教育認證的評價機制

為合理評價計算機科學與技術專業的畢業生培養質量，監督促進本科教學質量建設，參照工程教育專業認證的要求，建立五維督導機制，實現動態閉環反饋體系。具體包括：校、院和專業督導三級聯動的多層次督導機制，教學行為、學習行為和就業質量三結合的多目標跟蹤機制，過程評價、結果評價和自我評價相統一的多方式評價機制，社會、家庭和學校反饋相結合的多渠道反饋機制，教師、學生和教學管理者相結合的多主體反思機制。基于本科專業類教學質量國家標準、學科評估與建設指標和工程教育認證指標，結合工工融合、工農交叉的特點，梳理、制定出高等農業院校計算機類新工科建設和發展的指標體系，確保新工科教學質量評價的科學性和合理性。研制基于區塊鏈的教學大數據全程跟蹤反饋系統。以現代化的數據分析和過程控制手段持續改進教學質量，實現教育督導管理創新，形成“用數據說話、重數據評價、依數據決策、求數據創新”的督導理念[11-12]，建立與之相適應的現代教育督導體系、流程、模式和制度。以多級參與、多維評價、多位一體的平臺功能為路徑，提升教學督導的科學性、客觀性。

3 "成果推廣應用情況

按照工程認證要求推進專業人才培養方案修訂，強調建立專業持續改進機制，“工工融合、工農交叉”的辦學理念在本院其他3個工科專業得以借鑒；學科交叉培養特色人才的模式為學校其他專業提供示范。

3.1 "專業建設成效顯著，人才培養獲廣泛認可

計算機科學與技術專業被評為國家級一流專業和省級基礎拔尖人才基地，物聯網工程專業被評為省級卓越工程師培養試點專業和省級一流專業，電子信息科學與技術專業被評為省級創新創業改革試點專業和省級一流專業。新農科智慧教育虛擬教研室和新農科人才培養改革虛擬教研室先后被評為“省級和國家級虛擬教研室”，專業所在的計算機系黨支部被評為“全國樣板黨支部”。承擔教育部新工科研究與實踐項目，建設省級課程8門，2門課程推薦參評國家一流課程，2部教材獲省重點教材立項。

學生參與國家和省級學科競賽覆蓋率70%以上，平均獲獎率達40%以上。獲大學生“小平科技創新團隊”、國際數學建模競賽一等獎、紐倫堡國際發明展銀獎、互聯網+大賽國家銅獎等多項榮譽。近幾年獲得國家級創新創業項目18項。學生就業率連續多年位于全校前列，大批學生在農業信息化企業及百度、騰訊、阿里等企業工作或在國內知名高校攻讀研究生。

3.2 "學科帶動作用明顯，師資水平大幅提升

依托計算機學科和專業建設成果，學校獲批農業工程博士點、被評為全國農業農村信息化示范基地，有效支撐了學校的新工科和新農科建設，為申報和建設智慧農業、農業智能裝備、生物信息學、智慧園藝和智慧林業等新農科專業提供了重要支撐。

基于智慧農業學科和專業建設的品牌效應，近些年柔性引進以趙春江院士為代表的國內高水平人才3名，全職引進智慧農業領域教授2名。此外，具有計算機專業背景的8名青年教師在作物學和農業工程學科在職攻讀博士學位。已構建了1支由50余名骨干教師組成的“雙師型”（計算機+農業）教學團隊。其中，省級突出貢獻專家2人，吉林省拔尖創新人才4人，國家教學競賽獲得者3人。

4 "結束語

綜上所述，“以學生為中心、以能力為核心、以需求為重心”是新工科背景下以工程教育專業認證為導向的教學實踐改革內涵所在。

緊密圍繞立德樹人根本任務，以建設中國特色社會主義高等教育強國，服務創新驅動發展戰略、鄉村振興戰略、“一帶一路”倡議、東北全面振興、全方位振興和吉林率先實現農業現代化為目標，主動迎接世界高等農業教育新機遇、新挑戰，全面構建具有農業特色、世界水平的一流專業人才培養體系，堅持“以本為本、成果導向”的育人特色，打造農業信息化品牌，加大課程教學設計、提高優秀師資配備、落實發展性動態監測、構建科學化管理平臺、培育人才培養的文化氛圍。為鄉村振興、東北振興、農業現代化建設培養一批勇攀科學高、推動科學文化發展的優秀人才。

新工科建設為我國工科教育指明了道路和方向，對人才培養提出了新的要求。工程教育認證為新工科建設提出了一條切實可行的途徑。在充分理解新工科與工程教育專業認證理念的基礎上，針對高等農業院校的計算機專業，逐步探索以學生為中心，以成果為導向，將計算機技術與農業應用融合，新工科與新農科交叉融合，把農業院校的計算機專業辦出特色，形成高等農業院校計算機新工科創新人才培養模式，具有重要意義。

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