農業院校新興交叉學科建設的探索與實踐*

馬明濤 唐友 陳凱峰

（吉林農業科技學院 電氣與信息工程學院）

2015 年10 月，國務院印發《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，開啟了我國高校進行世界一流大學和世界一流學科建設的征程。吉林省在2018 年7 月下發的《吉林省特色高水平大學、特色高水平學科專業建設項目實施方案》中提出了吉林省“雙特色”建設的總體目標，啟動了吉林省新一輪重點學科的評選活動。2018 年12 月發布《關于公布吉林省特色高水平學科專業名單的通知》(吉教聯[2018]73 號)，吉林農業科技學院以電氣與信息工程學院為主申報的“數字農業”被評選為省級重點建設的新興交叉學科。

一、學科隊伍建設發展的阻礙性因素

學科建設水平是衡量一所大學辦學實力和層次的重要標準，對于農業類院校，新興交叉學科的建設是一個突破口。從學科建設的內外因素來看，學科的基礎設施、建設經費、圖書資料等因素體現了學科的硬實力；學科隊伍的人員結構、學術骨干、科研水平則決定了學科的軟實力。結構合理的學科隊伍是學科可持續發展的重要保障。交叉學科的建設因校而異，但是很多共性的問題不斷地暴露出來。學科交叉組織形式發展不足，缺乏戰略性和長期性，內部學科間實質性的交叉合作機制尚未建立，交叉研究只停留在不定期的學術交流上，實質性的研究工作很少。新興交叉學科領域發展更是面臨諸多難題。交叉學科重要，但做起來更難，已成為身處交叉領域研究人員的共識。不僅人員不受重視、人才培養難以跟上等問題，還有體制束縛等管理和現實層面的問題，制約和阻礙著新興學科交叉融合的深入推進。

“知己知彼，百戰不殆”，開展學科建設就要知道學科的不足和問題。經過梳理，總結提煉提出了學科現階段的十大問題：

（1）學科建設整體目標不明確，各研究方向沒有具體建設計劃。學科有四個分方向，分別是大數據、智慧種植、智慧養殖和智慧中藥。但是沒有一個方向是成形的，或者建設不錯的。（2）圍繞學科科學研究方向和研究內容不明晰，且連續性不好。每個學科方向主打的科學研究方向和內容分散，各自為政。（3）高水平高影響的科研成果、技術創新及成果轉化較少，交叉性相關研究不足。（4）學校及學院科研平臺圍繞學科建設利用率不高。（5）學科基地建設擴展的企業少，對教科研支持力度、學生實習、就業等幫助有限。（6）開展交叉人才培養與教學研究的改革與創新不足，對學科建設整體認識不夠。（7）缺少核心的領軍人才，學科成員合作意識淡漠，很難形成有凝聚力的學科團隊。（8）學科建設實施過程中，部分工作還停留在紙面沒有落實，工作推進周期較長，人員落實不到位，成員參與度不高。（9）高價值科研儀器使用率低，沒有體現其核心價值；肯于實踐的學科成員不多。（10）圍繞學科進行鄉村振興、服務三農領域的實際工作不多、擴展性也不強。

二、具體解決辦法和措施

學科隊伍建設是一項復雜的系統工程。在新興學科交叉融合的背景下，學科隊伍建設在學科首席負責人的遴選、學術骨干的培養和引進以及體制機制建設方面都遇到了新的挑戰。面對挑戰，應該統籌考慮，大膽創新，采取有效措施，健全體制機制，促進學科隊伍可持續發展，實現學科水平的穩步提升。

總體來講提出以下辦法和措施：

（1）做好學科的定位。（2）既然是交叉，就要與吉林農業科技學院的優勢學科、特色學科進行交叉建設。重點與學校內的動物科技學院、植物學院、中藥學院的三個學科進行對接，合作，開展科學研究和人才培養，鄉村振興等方面的建設。（3）積極引進人才和團隊進行示范引領和帶動作用。2020 年引進東北農業大學滕曉華教授團隊，2021年引進大連校連公司的林建團隊，引入美國黃萌教授團隊。（4）做好學科的團隊建設，隊伍的梯隊建設。2020 年對學科分方向重新申報研究方向。（5）項目的培育。2019 年末對學院內提出了科研、教研兩個方面的學科項目培育。（6）集全院之力開展學生的創新活動，著力提升教師和學生的實踐動手能力。（7）及時調整培養方案。

實際運行中的具體實施：

在發展中提煉學科發展方向和定位，做好每一年度的工作計劃和年終總結。繼而為學科的階段性驗收做好準備工作。

施加鉆頭壓力、轉速以及作用在鉆頭上的扭轉沖擊力，巖石土層發生破壞和失效變化，使模擬失效的單元從模型上脫落。通過正常鉆進和扭沖鉆進的巖石應力分布（見圖2）對比可知，在相同轉速和時間條件下，扭轉沖擊鉆進對巖石的破碎狀況更加均勻，切割下來的巖石單元更多、更完全，其產生的最大應力值也比常規鉆進狀態下稍低一些。因此，扭轉沖擊對鉆進速度和破巖效果有著較大的提升作用。

2018-2022 年這五年的建設歷程安排如圖1。

圖1 數字農業建設思路

例如2021 年的學科工作計劃按照以下幾個方面開展工作。

首先是在科學研究方面：（1）做好智慧農業研究中心的建設工作，抓好可視農業的閉環建設。（2）數智農業，在大數據服務方面，針對學校的2 號大棚，左家養殖場開展數據收集整理工作，并反饋進行控制。（3）創新中心申報。（4）大數據等研究團隊的建設，例如在GPU 方面加大建設投入力度，為團隊開展計算服務。其次在交叉服務方面：從農業信息化、產學研基地建設、農業大數據分析、公共計算平臺等多方面發力建設。最后在人才培養方面：拓寬研究生基地、建立產業學院、打造創新實驗室等多措施并舉開展學科建設。

三、“數字農業”新興交叉學科發展現狀

經過4 年的建設，學科發展現狀如下：

（一）學科方向

設立農業大數據與云計算、智慧種植、智慧養殖、智慧中藥四個方向。針對農業生產中的實際問題，通過大數據統計分析，采用信息科學作為輔助，解決與完善應用流程，服務于農業生產和科學研究。

（二）人才培養

理論和實踐創新驅動、強化產教融合和學科交叉、推進校企深度融合，成立鼎利產業學院，構建交叉學科課程體系，將信息技術融入農業生產中，多維度和多角度培養數字農業應用型人才。在學科建設基礎上，2020年獲批“智慧農業”新專業。整合開發了實訓案例291 個，獲批省級課程思政示范課1 門、校級課程思政示范課4 門，省級教學成果獎3 項；與吉林農業大學、吉林化工學院等聯合培養研究生27 名；立項大學生創新創業訓練類項目76 項，發表論文60篇。榮獲“互聯網+”大賽、大學生電子設計大賽等國家級和省級各類大賽獎351 項，其中國家級40 項，省級311 項。

（三）師資隊伍

組建了農業大數據與云計算團隊，通過將信息化技術、統計分析與農業生產實際結合，為科學研究提供基礎支撐。柔性引進國內外高校、科研機構、企業教授專家4 人，指導團隊和學科建設。

（四）科學研究

搭建基于農業云計算平臺、大數據采集與分析平臺，構建生產和決策模型，實現對農業生產過程進行信息化指導并科學輔助決策。立項省級以上科研項目57 項，發表高水平論文60 余篇，省部科技獎勵2 項，授權發明專利5 項，軟件著作權30 項，農業新品種2 項，編寫教材5 部。

（五）社會服務

與正大集團、華中農業大學合作研發正大豬場信息化管理及育種分析平臺，完成了大型豬場千萬級大數據處理。與新疆畜牧科學院合作研發羊場信息化管理與育種分析系統應用于新疆5 個地區。研發了吉林省農業有害生物診治專家系統并進行推廣，指導農民診治，降低農業生產風險。研發并搭建了全基因組預測分析平臺，封裝近15 種統計方法促進了全世界基因組選擇分析的科學研究。

（六）條件建設

投入項目專項資金896 萬，進行學科服務平臺建設。

四、學科下一步建設規劃及措施（2022-2023）

規劃及措施如下：

（一）厚基礎

首先，加強自身科研服務職能建設，助力學科交叉融合進程。（1）優化利用農業大數據基礎數據采集系統軟件、分析系統軟件，對智能溫室大棚內的多肉花卉形成演示版的典型案例，對智慧種植方向軟件功能二次開發，實現溫室大棚種植的智能型閉環控制功能。以智慧溫室大棚研究場景為切入點，為省部級科研項目，鄉村振興項目申報，做好前期數據信息儲備。（2）進一步落實前期開展的校內學科之間的信息服務合作，深入并落實與學校農學院、中藥學院等科研團隊開發創新項目。深化校企合作，進一步做實智慧種植、智慧中藥方向的省級項目、市級項目、校級培育項目的科研內容。

其次，加強學生教育服務職能建設，深化學科之間教育改革融合進程。（1）結合本學科建設，切實采取措施，提高相關本科生培養質量。在學科建設過程中，突出人才培養基礎性地位，積極推進OBE 教學模式落實力度，務必見成效，形成多角度、立體化培養本科生新格局，為本學科方向穩定、健康發展奠定基礎，強化學科建設對人才培養反哺優勢。（2）擴大不同專業學生的學習研究交流領域，走出去、引進來，使我院的學生參與其他學院的學生實習。使我院的學生與農學院、動物科技學院、中藥學院的本科生聯合進入智慧型大棚、養殖基地等進行現代農業技術實習，提供更多的數字農業領域的學生作品。（3）充分利用學生實習、實訓軟件開發平臺。嵌入、包容更多的云計算、智慧種植、養殖及中藥方向學生的實驗實訓案例、學生的畢業設計案例。

（二）帶團隊

建設農業大數據與云計算團隊，完善農業專家系統、農業決策支持系統、農業生產過程智能控制系統。組建區塊鏈產業學院團隊，在區塊鏈應用研究方面尋找創新點。組建“吉林牛腦”項目團隊，爭取團隊建設成型，推進成果轉化。

組建“學生創新”團隊，側重軟件開發、網絡安全、融媒體技術方向創新實踐。

組建“軟件工程類”“電子電氣類”教學團隊，進行教學改革，應用型人才培養。

建立、健全研究生導師團隊，完善研究方向，提高研究生培養質量。

（三）抓項目

繼續跟進國家自然基金項目“一種新的基因組選擇算法及圖形化軟件研發”的研究；繼續進行與西南大學合作完成國家級項目“生物信息學平臺的建立及牦牛高原適應性相關基因挖掘”的研究；完成“基于數據挖掘技術的全基因組選擇方法研發及云計算平臺體系構建”項目。

（四）促創新

結合學業導師政策，督促教師在創新訓練、競賽等方面做好訓練、備賽等相關工作。

（五）強實效

利用學校特色，主動加強與政、企聯系，落實項目，挖掘科技、鄉村振興、就業等增長點。積極拓寬研究生招生渠道，增加兼職碩士生導師數量，為提高交叉學科碩士研究生培養質量和下一步申請碩士點打下堅實基礎。加強學科高層次人才培養與引進力度，擴大對外合作渠道，不斷提升科研能力和研究水平，助推高水平學術成果的產出。立足鄉村振興，基于學校農業技術儲備優勢開展技術培訓、應用農業知識庫系統、農業遠程會診系統、農業情報系統、GIS 地理信息服務系統、農業有害生物智能識別系統等軟件，服務于種養殖、加工一線，體現科研對促進農業產業發展的助推器效應。強化科技扶貧意識，通過機制和技術創新助農穩定脫貧，建設種養殖示范基地。探索涉農觀光旅游產業，通過種養殖及延申收益等，鞏固已有脫貧成果，實現穩定脫貧。

五、下一步的展望

目前，我國交叉學科的建設本身就處于探索階段，新興交叉學科的建設更是難有成型的經驗。對于應用型地方高校，特別是吉林農業科技學院來說更是有很多的問題需要解決，因此學科師資隊伍需要在以后很長的時間內不斷地探討交叉學科如何提高教學質量，培養應用型人才，提升學校辦學實力，進行有益的探索和實踐。

學科發展在摸索中，提出了新建本科院校在交叉學科建設中有特色的建設路徑和措施。例如金字塔結構的分方向學科建設方案，分階段式的驗收模式，分年度的整體推進方式。經過4 年的建設，在2021 年吉林省教育廳的學科中期檢查中，吉林農業科技學院“數字農業”交叉學科在省立20 個交叉學科中，自我評價和專家評價取得了“良”的好成績。但是，也要看到本學科與其他院校的優勢學科還有很大的差距，還需要學科全體人員加大工作力度，提升自身實力，逐步縮小與其他院校優勢學科的差距，為交叉學科的建設貢獻吉林農業科技學院的力量和經驗。