農業電氣化品牌專業建設與實踐*
——以南京農業大學為例

陳彩蓉 ，孫玉文 ，呂成緒 ，胡 飛

（1.南京農業大學工學院，江蘇 南京 210031；2.南京農業大學人工智能學院，江蘇 南京 210031）

農業電氣化專業是研究農村電力系統及其自動化技術、農村能源的科學利用、自動化和信息技術，用于農業和農村產業技術改造、發展農業信息高新技術開發研究的應用學科。我國農業電氣化學科已有60 多年的發展歷史，從早期農業機械院系的農業機械化專業開始，到目前農業工程一級學科，已經形成包含農業電氣化與自動化學科在內的共4 個二級學科的完整體系[1-2]。目前開設農業電氣化專業的高校有中國農業大學、南京農業大學等[3]。南京農業大學農業電氣化專業創辦于1956 年，是全國少數具有農業電氣化博士點的專業，該專業培養掌握農學、電氣化、自動化和經營管理學等基本理論，具備農村電力系統設計、電氣設備開發與制造、電力系統自動化、計算機技術與應用、現代農業工程等方面的知識和相應專業實踐技能的高級工程技術人才。隨著近幾年專業建設不斷加強，南京農業大學農業電氣化專業快速發展，在人才培養、課程建設、實驗室及實習基地建設、師資隊伍建設等方面取得了較好成績，2020 年南京農業大學農業電氣化專業獲批國家級一流本科專業建設點?；诖耍狙芯客ㄟ^分析農業高等院校農業電氣化專業建設現狀，探索了農業電氣化品牌專業建設思路，以提高人才培養質量，向社會輸送優秀的農業電氣化專業人才。

1 農業電氣化品牌專業建設現狀

高校持續健康發展等關鍵問題與專業建設的水平、質量密切相關，專業建設要突出改革創新為先、質量效益第一的思想[4]。品牌專業是指專業特色鮮明、人才培養質量高、畢業生就業率高、社會聲譽好的專業，品牌專業建設要適應國家經濟、科技、社會發展對高素質人才的需求，找準本專業的辦學定位，發揮專業優勢，辦出專業特色，推進專業建設、人才培養緊密結合國家經濟社會發展需要，為農業類院校農業電氣化專業建設起到示范和帶動作用[5-6]。目前，農業高等院校農業電氣化專業建設與人才培養領域依然存在一些問題：1）高等農業院校工科傳統辦學理念無法適應時代發展。農業電氣化等專業緊緊圍繞“農”字辦學觀念長期根植，學科發展處于從屬地位，在資源分配中處于劣勢，缺少長期科學的發展規劃，傳統的觀念束縛了高等農業院校工科教育的發展。2）人才培養與用人單位特別是與企業聯系不夠緊密，缺少對學生進行嚴格的工程素質教育的環節。3）實踐教學從屬于理論教學，由于農業電氣化專業的特點，部分課程的實驗實踐教學環節存在高電壓、高風險、高成本、環境惡劣、周期長以及真實實驗不具備或難以完成的、不可及或不可逆的操作等問題。缺少虛擬仿真實驗平臺，學生學習的積極性不高、學習效果不好，阻礙了學生應用能力的培養和創造性潛能的挖掘。

2 農業電氣化品牌專業建設思路

農業電氣化品牌專業建設是一項復雜的系統工程。農業電氣化品牌專業建設必須從人才培養方案制訂、課程體系優化、教學內容建設、教材建設、實驗實習基地建設等方面入手，全面實施全方位多元化發展戰略，努力提升品牌專業的核心競爭力。

2.1 制訂農業電氣化專業人才培養方案

品牌專業必須具有一流的人才培養方案[7]。結合專業認證，制訂具有南京農業大學特色、適合社會需求與競爭需要的農業電氣化專業人才培養方案。為使得培養的專業人才真正切合實際需求，可以修訂相關專業課程教學大綱，制訂具有學校特色、滿足電氣化相關領域企事業單位實際需求的人才培養方案。例如：以工程教育專業認證為契機，從提高工科專業人才培養規格、創新人才培養模式入手，加強教學實踐環節，突出學生能力培養，確保本專業的教學內容適應社會對人才的要求；通過深入企業和科研院所等單位進行調研，了解用人單位對農業電氣化專業學生的專業知識、綜合素質等方面的要求；通過問卷調查、座談會等形式了解本專業畢業學生的評價和建議；通過與農業電氣化專業相關專家、企業工程專業人員座談，以及到國內外相關高校調研等形式，邀請相關專家參與人才培養方案的制訂。

2.2 優化課程體系

優化科學合理的課程體系，加強課程體系、教材資源建設。農業電氣化專業原有課程體系和教學內容有待優化，在學生綜合素質、創新能力培養等方面存在不足[8]，需要不斷完善“厚基礎、重實踐、寬口徑、有專長”的農業電氣化教學體系，加強專業內涵建設，以培養出具有扎實的基礎理論知識和較強的實踐應用、創新思維能力的合格人才。為此，構建了“通識課程+專業課程+素質拓展課程”的課程體系，其中，專業課程又分為學科基礎課、專業基礎課、專業核心課、專業選修課和集中實踐環節。新的課程體系增加了數學、物理等公共必修課程，增加了“電路理論”“電機學”“自動控制原理”等專業基礎課以及“電力系統分析”“電力系統繼電保護”“變電工程設計”等專業課程的學時；同時，在專業選修模塊設置學術研究類課程組，凡申請參加研究生免試推薦的學生，須在本課程組內修滿全部學分。

課程體系注重對學生工程素養的培養，設計了實習、課程設計和專業綜合能力訓練等集中實踐教學環節，將學生的自主實踐納入培養計劃，培養學生的實踐能力和創新能力，為學生的自主學習和個性化培養提供空間[9]。專業基礎和專業課程是專業教育的主體，課堂教學和實踐教學是兩個不可或缺的重要方面，理論教學的薄弱環節在于教學過程的考核和教學反思的缺失；實踐教學的薄弱環節在于實踐教學項目缺乏應用背景、創新性和設計性，難以起到學以致用的效果。教學過程的考核和反思離不開課程信息化建設和課程教學模式的改革，通過科研反哺教學，自主研發實踐教學設備和開發實踐教學項目是提升實踐教學效果的有效途徑。教材建設是科學融合課堂內外教學的載體，貫徹學校教學團隊建設精神，開展全方位、立體化農業電氣化課程群教學資源建設，建設內容同時涉及課程教學信息化建設、教材建設、實踐教學項目建設和教學設備研發。推進重點教材建設，把教材建設列入課程建設計劃，積極鼓勵教師編寫高質量、高水平教材[10-11]。對課程使用的教材進行審核，主要專業課程采用國家級規劃教材或本領域優秀教材。

2.3 構建實踐教學體系

基于強化學生創新創業訓練的目標，采取創建“三梯層式”實驗教學體系、構筑“四階段遞進式”競賽技能實訓體系等措施構建實踐教學體系?！膀炞C型、綜合型、創新型”“三梯層式”實驗教學體系如圖1 所示。驗證型實驗是對學生基本技能、基本素質的培養。綜合型實驗重在培養學生的綜合分析和解決實際問題的能力。創新型實驗主要培養學生的創新思維、創新意識和創新實踐能力。構筑“四階段遞進式”競賽技能實訓體系：第一階段夯實基礎學科理論知識與外文運用能力；第二階段提高學生Altium Designer、CAD 等軟件運用能力，使學生掌握電子線路設計、PCB 繪制等電類專業基本能力；第三階段側重學生創新意識培養與基礎工程技能實訓；第四階段以智能車大賽、機器人大賽、智能裝備大賽等綜合應用技能實訓為項目載體，實現實物創造，提高學生工程技術綜合應用的創新實踐能力。

圖1 “驗證型、綜合型、創新型”“三梯層式”實驗教學體系

2.4 加強虛擬仿真實驗教學資源建設

由于農業電氣化專業的特點，學生實驗、實踐教學等面臨著高壓輸配電環境，帶電操作危險性高，同時實驗設備造價較高。因此，應以科學規劃、創新發展、資源共享、提高效益為指導思想，綜合“電力系統分析”“電力系統繼電保護”“電機學”“電力系統自動化”“變電工程”“高電壓技術”“電力電子技術”“新能源技術”等農業電氣化專業核心課程進行虛擬仿真實驗教學資源建設。例如：采用虛擬仿真技術，將一些因受場地、經費等因素限制在實體實驗室中難以開設的實驗、工程實踐項目和學科前沿技術虛擬化，可以解決農業電氣化專業課程教學過程中涉及的高電壓、高危險、部分實驗成本高、實驗消耗大、實驗周期長等問題。通過農業電氣化綜合虛擬仿真實驗教學資源的建設，有利于促進實驗教學和實踐創新活動的開展，拓展實驗教學內容的廣度和深度、延伸實驗教學的時間和空間，使學生將抽象的理論知識很好地與實踐相結合，調動學生參與實驗教學的積極性，激發學生的學習興趣和潛能，提高學生的創新創造能力。

2.5 加強校內外實習基地建設

加強校內外實習基地建設，促進實驗教學和實踐創新活動的開展，提升人才培養質量。充分利用校內資源，依托電力系統、新能源、電力電子、微機原理、電機拖動等實驗室，創建農業電氣化與自動化學科綜合訓練中心，完成支撐農業電氣化人才培養的實踐平臺構建[12-13]。在實踐教學過程中堅持虛實結合，互為補充。通過以校外企業作為實習基地提供學生參觀實習的機會，學生通過校外實習基地參觀實習，建立對現場的感性認識[14]。進入虛擬仿真實驗室進行電力系統運行仿真綜合實驗，虛實結合的教學模式可以有效提高學生對電力系統運行特點及控制過程等知識的掌握。加大校外實習基地建設力度，通過產學研結合、共建實驗室和校地合作等形式，與和農業電氣化專業相關的優質企業簽訂合作協議，建立戰略發展聯盟，拓展校外實訓基地，為學生的培養提供更好的實驗實訓平臺[15]。

3 結語

毋庸置疑，品牌專業建設是高校地位和辦學水平的體現，也是提升專業知名度和競爭力的關鍵。品牌專業建設是一個綜合性的系統工程，仍需要進一步加強品牌專業建設，提高人才培養質量，以向社會輸送優秀的農業電氣化專業人才。通過多年的品牌專業建設和積累，本研究就南京農業大學農業電氣化專業在人才培養方案、課程體系、教學資源、實踐平臺建設等方面進行了有益的探索，并取得了一定的成績。