新農科背景下實驗室在智慧農業創新創業教育中的作用與挑戰

摘 要：該文探討新農科背景下智慧農業創新創業教育的重要性，分析實驗室在教育和科研中的關鍵作用及其面臨的挑戰。通過文獻綜述和案例分析，研究智慧農業教育的現狀、發展趨勢及實驗室的現代化設施與技術。該文指出智慧農業教育面臨的主要挑戰，包括資金投入、師資隊伍建設、學生能力培養和校企合作等，并提出相應的策略和建議。該文強調，實驗室在培養學生的實踐能力和創新思維方面發揮著不可替代的作用，而國家政策和高等教育改革對智慧農業教育的支持至關重要。

關鍵詞：新農科；智慧農業；創新創業教育；實驗室；挑戰；策略

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-9902（2024）19-0001-05

Abstract： This paper discusses the importance of innovation and entrepreneurship education in smart agriculture in the context of new agricultural science（NAS）， and analyzes the key role of laboratories in education and scientific research and the challenges they face. Through literature review and case analysis， the current situation and development trends of smart agricultural education as well as modern laboratory facilities and technologies are studied. It points out the main challenges faced by smart agriculture education， including capital investment， teacher team construction， student ability development and university-enterprise cooperation， and puts forward corresponding strategies and suggestions. The paper emphasizes that laboratories play an irreplaceable role in cultivating students' practical abilities and innovative thinking， and that national policies and higher education reform are crucial to support smart agricultural education.

Keywords： new agricultural science（NAS）; smart agriculture; innovation and entrepreneurship education; laboratory; challenges; strategy

在全球化的背景下，人口的持續增長與資源的有限性構成了對農業可持續性的重大挑戰。隨著這一問題的日益嚴峻，國際社會普遍認識到必須采取創新性措施以保障糧食安全和促進農業的長期可持續發展。在此背景下，中國于2018年提出了新農科概念，旨在通過教育創新和科技進步，推動傳統農業向智慧農業的轉型，以應對全球性挑戰。新農科理念的提出，不僅代表了一種新興的教育理念，也反映了現代農業教育對知識復合型人才的迫切需求[1]。智慧農業作為現代農業的高級階段，依賴于尖端的信息技術和工程技術，如物聯網、大數據、云計算和人工智能等[2]，以實現農業生產的精準管理和效率提升。這一轉型對農業教育提出了新的要求，尤其是在創新創業教育方面，需要培養能夠適應并推動農業現代化進程的創新人才。然而，智慧農業教育的實施面臨多方面的挑戰，包括資金投入、師資隊伍專業化、校企合作等問題。實驗室作為新農科教育的重要支撐，承擔著實驗教學、科學研究、技術創新等多重任務。在智慧農業教育中，實驗室需不斷更新設施設備，引入先進技術，為學生提供實踐操作和科研創新的平臺。但在此過程中，資金投入不足、與產業需求對接不夠緊密、師資隊伍專業化水平有待提高等問題亟待解決[3]。鑒于此，本文旨在探討新農科背景下智慧農業創新創業教育的現狀，分析實驗室在教育和科研中的作用，以及面臨的挑戰。通過文獻綜述和案例分析，本文將提出相應的解決策略和建議，旨在為新農科教育的改革和發展提供參考，并為農業教育工作者和政策制定者提供決策支持。

1 新農科背景與智慧農業發展

1.1 新農科的起源和發展趨勢

新農科（New Agricultural Sciences）的構想源于對傳統農業教育和科研模式進行根本性改革的迫切需求。其核心目標是通過教育創新和科技進步，促進傳統農業向智慧農業的轉型。新農科的提出標志著中國高等農林教育改革的新紀元，旨在培養能夠適應現代農業發展需求的創新型人才，特別強調跨學科知識的整合與應用。新農科的發展趨勢聚焦于推動農業與信息技術、生物技術、工程技術等領域的深度融合，以實現農業生產的智能化、精準化、高效化[1]。

1.2 智慧農業的技術基礎和應用前景

智慧農業，作為現代農業生產模式的高效形態，依托物聯網、大數據、云計算和人工智能等技術實現對農業生產全過程的精準管理。這些技術不僅構成了智慧農業的技術基礎，而且也是推動農業教育現代化的關鍵因素。智慧農業的技術基礎涵蓋了農業生物技術、農業信息技術、農業智能化裝備，這些技術的融合極大地提高了農業生產的自動化和智能化水平，提升了生產效率和產品質量，同時減少了資源消耗和環境污染。智慧農業的應用前景十分廣闊，它不僅能夠提升農業生產的智能化水平，還能推動農業向綠色可持續發展轉型，增強農業的抗風險能力，對于保障糧食安全和推動農業現代化具有重要意義。為了實現這一目標，教育系統必須適應智慧農業的發展需求，將關鍵技術更有效地融入教育過程。首先，教育體系應加強與智慧農業技術發展同步的課程設置，如物聯網和大數據分析等，以培養學生的實際操作能力和創新思維。其次，改革農業高等教育體系，通過校企合作模式，為學生提供實踐機會，使他們能夠在真實的農業場景中學習和應用這些技術。再次，借鑒國際經驗，如荷蘭和以色列在智慧農業技術應用方面的成功案例，可以幫助學生理解智慧農業技術在不同農業體系中的應用，并鼓勵立足本地實際，發展適宜的技術解決方案。教育過程中融入智慧農業技術的同時，還應注重農業智能知識服務的研究和應用，利用大數據、物聯網、人工智能技術為農業提供個性化、精準、智能的知識服務模式。這不僅能夠為學生提供實時的農業知識和信息，而且還能提高他們解決實際問題的能力。最后，面對智慧農業技術人才缺乏的挑戰，教育系統應加強學科建設和人才培養，推進交叉學科的發展，調整教育教學體系，建立產學研模式，加強人才隊伍建設[1]。通過這些措施，可以為智慧農業的持續發展培養出一批既懂技術又懂管理的復合型人才，從而為農業現代化和鄉村振興戰略提供堅實的人才和智力支持。

1.3 新農科與智慧農業的結合點

新農科與智慧農業的結合點體現在教育創新和人才培養模式的改革上。新農科教育著重于理論與實踐的結合，致力于培養學生的創新能力和實踐技能[2]，以滿足智慧農業的發展需求。新農科專業如智慧農業、農業智能裝備工程等的設置，旨在與智慧農業產業的發展相銜接，提供必要的人才和技術支持。此外，新農科還倡導多學科交叉融合，鼓勵學生在掌握農業專業知識的同時，涉獵信息技術、數據分析等相關領域的知識，以培養能夠適應未來農業發展的復合型人才[4]。

2 智慧農業創新創業教育的重要性

2.1 教育在智慧農業發展中的作用

教育在智慧農業的發展中扮演著基礎性和先導性的角色。作為現代農業發展的高級階段，智慧農業依賴于尖端的信息技術和工程技術。因此，農業從業者不僅需掌握傳統的農業知識，還要熟悉數據分析、智能設備操作、互聯網應用等現代技術。教育系統通過提供這些關鍵知識和技能的培訓，為智慧農業的持續進步奠定了人才基礎。此外，教育同樣促進了農業技術的創新與普及，通過科研和實踐活動，不斷推動智慧農業技術的革新與完善。

2.2 創新創業教育對新農科人才培養的貢獻

創新創業教育構成了新農科人才培養的核心，它著重培養學生的主動性、創造性、實踐性，這與智慧農業對人才的需求高度一致。通過創新創業教育，學生能夠學習如何將創新思維轉化為可行的解決方案，以及如何利用現代信息技術解決農業生產的實際問題，這對于培養能夠適應并引領智慧農業發展的新型人才至關重要[4]。同時，創新創業教育還能增強學生的市場洞察力和社會責任感，為他們未來在推動農業現代化和鄉村振興中發揮重要作用打下堅實基礎。

2.3 國內外智慧農業教育的現狀與趨勢

智慧農業教育在全球范圍內正迅速發展，成為教學改革的重點。各國高等教育機構紛紛引入相關專業和課程，如農業信息學、精準農業、農業智能裝備等，以適應現代農業發展的新要求。國際合作與交流項目也在增加，共同推進智慧農業教育的深入。盡管如此，智慧農業教育仍面臨教育資源分配不均、實踐教學設施不足、與產業界聯系不夠緊密等挑戰[3]。未來教育預計將更加重視實踐與理論的結合，強化企業合作，并推動跨學科教育模式，以培育滿足智慧農業發展需求的高素質人才。中國農業大學作為國內領先的農業教育機構，積極推進智慧農業教育，開設了包括智能農業裝備、農業信息技術在內的多個相關課程。通過與企業的緊密合作，學校為學生提供了豐富的實踐機會，使學生能夠在真實的農業場景中學習和應用智慧農業技術。這種教育模式不僅提升了學生的實踐技能，也增強了他們的創新思維和社會責任感。 在國際層面上，荷蘭的農業教育以其精準農業技術而聞名。荷蘭的高校與農業企業合作，提供實踐導向的課程，讓學生參與精準農業的實際操作。瓦赫寧根大學是荷蘭的一個突出例子，它提供多學科交叉的課程，強調可持續發展和環境保護，培養學生的創新能力和實際操作技能[5]。這種教育模式對于培養學生的跨學科知識和解決實際問題的能力具有重要意義。以色列面對水資源短缺的挑戰，其教育機構在節水灌溉技術教育方面展現出創新。本·古里安大學等提供的課程結合了理論與實踐，學生有機會參與節水技術的實地測試和開發。這種教育模式強化了學生的技術應用能力和問題解決能力，同時也為學生提供了寶貴的實踐經驗和學習機會[6]。通過這些國內外的案例，可以看到不同國家如何根據自己的國情和需求，發展適應性的智慧農業教育模式。這些案例不僅展示了智慧農業教育的多樣性和適應性，也為全球的教育工作者和政策制定者提供了寶貴的經驗和啟示。未來的教育發展需要更加重視實踐與理論的結合，強化企業合作，并推動跨學科的教育模式，以培養更多能夠滿足智慧農業發展需求的高素質人才。

3 實驗室在智慧農業教育中的作用

3.1 實驗室在教育中的傳統角色

在傳統的農業教育體系中，實驗室扮演著至關重要的角色。這些實驗室為學生提供了一個理想的環境，使他們能夠在模擬和實際操作中應用并深化對農業科學理論的理解。通過參與動手實驗活動，學生們不僅能夠加深對農學知識點的掌握，而且能夠培養解決實際問題的能力。實驗室的教育內容覆蓋了一系列基礎和應用學科，包括但不限于土壤學、植物生理學、遺傳學及作物生產等領域。這些領域構成了農學教育的核心內容，對于學生構建完整的知識體系至關重要。

通過實驗室活動，學生能夠接觸到并實踐基本的科學原理和研究方法，這為他們日后的學術研究或職業生涯奠定了堅實的基礎。實驗室作為連接理論與實踐的橋梁，對于培育未來農學領域的專業人才具有不可替代的作用。

3.2 智慧農業實驗室的現代化設施與技術

智慧農業實驗室的現代化改造對學生的實踐能力和創新思維培養至關重要[7]。實驗室配備了高級傳感器和自動化控制系統，能夠實時監測和調節農業生產環境中的關鍵參數，如溫度、濕度、光照，使學生掌握精準農業管理的基本技能。遙感技術的應用增強了學生對農業資源監測和管理的能力，允許他們在不直接進入田間的情況下進行研究和分析。大數據分析軟件為學生提供了處理和解釋大量農業生產數據的工具，提升了他們的數據處理技能和基于數據的決策能力。智能機器人技術為學生提供了自動化和智能化農業技術的實際體驗，通過參與機器人的設計、編程、操作，學生能夠深入理解智慧農業的自動化流程，并培養解決復雜工程問題的能力。虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術的應用為學生提供了一個無風險的實驗平臺，通過模擬真實的農業生產環境，增強了學生的創新思維和實驗設計能力。云計算平臺為農業數據的存儲、處理、分析提供了強大的支持，提升了學生對智慧農業系統綜合運作的理解。此外，鼓勵學生開發移動應用程序，用于收集田間數據或控制農業設備，這種跨學科的項目不僅培養了學生的編程技能，也加深了他們對智慧農業應用的認識。

3.3 實驗室支持創新創業教育的實踐案例分析

實驗室在促進創新創業教育方面扮演著至關重要的角色。本節通過2個具體案例，深入分析了實驗室如何為學生提供實踐平臺，激發創新思維和創業技能。

案例一：“北京農學院國家大學科技園”展示了一個緊跟市場需求的教育模式。通過舉辦多期創新創業思維開發活動，科技園不僅增強了學生的實踐技能，而且激發了他們的創業精神[8]。該案例的成功關鍵因素包括與市場需求的精準對接、多樣化的“雙創”活動、實訓實戰平臺的建立，以及為學生提供必要的技術基礎和經驗積累。這些因素共同作用，為學生從概念到產品開發的完整學習路徑提供了支持。

案例二：南昌大學的“珍蚌珍美”項目則是實驗室研究成果轉化為社會和經濟價值的典范。該項目通過推廣“魚蚌+”生態治水新技術，不僅解決了水體富營養化問題，還帶動了當地經濟增長和就業[9]。其成功關鍵因素在于社會與經濟效益的結合、技術推廣與應用、跨區域合作模式，以及為學生提供的寶貴實踐經驗和學習機會。

4 面臨的挑戰與問題

4.1 技術更新與實驗室設施升級的挑戰

智慧農業作為農業現代化的前沿領域，其迅猛發展對教育設施提出了更為苛刻的技術需求。為了確保教學內容的先進性和實踐性，實驗室迫切需要引入并更新包括物聯網（IoT）、大數據、人工智能（AI）及智能農機等尖端技術。這些技術的整合對于提供學生實際操作經驗至關重要，它們構成了理論知識與實踐技能融合的橋梁，為學生未來在智慧農業領域的工作和研究打下了堅實的基礎。然而，高端技術的集成不可避免地伴隨著高昂的經濟成本，這包括了初期的購置費用、隨后的維護與升級費用，以及為適應新技術而進行的空間改造費用等。這些成本對高校的財政預算構成了顯著壓力，尤其是在資源有限的情況下。為了解決這一挑戰，可能的應對策略包括：積極尋求政府或行業資助、探索與企業的合作模式以分攤成本，以及通過優化資源配置和提高設施使用效率來增強成本效益。此外，通過跨學科合作和共享資源，高?？梢愿行У貞獙夹g升級帶來的挑戰。

4.2 師資隊伍建設與專業發展問題

智慧農業教育的跨學科特性對教師提出了更高的要求，不僅需要具備扎實的專業知識，更應擁有跨學科整合的能力。當前，很多高校在智慧農業領域的師資專業發展上存在短板，這在一定程度上制約了教育質量的提升和學生綜合能力培養的效果。為了有效解決這一問題，高校需采取一系列措施：首先，定期對教師進行專業培訓，確保他們能夠掌握最新的智慧農業技術和教學方法。其次，引入行業專家參與課程教學，以增強課程的實用性和前沿性。此外，建立激勵機制，鼓勵教師投身于學術研究和技術創新，從而不斷提升其專業水平。同時，高校應積極與企業建立合作關系，為教師提供實地考察和實踐的機會。這種校企合作不僅能促進教師專業技能的提升，還能豐富其教學內容，使之更加貼近實際應用。通過這些措施，可以有效提升教師的專業素養，進而提高智慧農業教育的整體質量。

4.3 學生實踐能力與創新思維培養的難題

實驗室實踐是學生能力培養的核心環節，但將操作技能轉化為解決實際問題的能力和創新思維，是教育過程中的一大挑戰。為應對這一難題，教師需設計以問題為導向的教學活動，激勵學生進行探索性學習和批判性思考。此外，教育過程應注重個性化教學方法，根據不同學生的需求提供定制化的學習路徑和創新指導，以促進每個學生的全面發展。競賽和項目研究等形式能夠有效激發學生的創新熱情和參與度，因此，高校應鼓勵學生參與這些活動，并為他們提供必要的資源和支持。同時，高校可以考慮設立創新基金，支持學生參與科研項目，或與企業建立合作關系，為學生提供實習和實訓機會，從而增強學生的實戰經驗和職業技能。通過這些措施，學生不僅能夠在實踐中提升技術能力，還能在解決實際問題的過程中培養創新思維和團隊合作精神，為其未來的學術或職業生涯打下堅實的基礎。

4.4 校企合作與產學研結合的障礙

校企合作及產學研結合對于智慧農業教育的成功至關重要，但目前面臨若干挑戰。主要障礙包括信息不對稱、合作機制不健全及知識產權保護的復雜性。為了有效克服這些障礙，高等教育機構需采取積極措施：首先，高校應構建開放的合作平臺，明確雙方的權利與義務，確保合作的透明度和公平性。其次，加強知識產權的保護和管理，為合作雙方提供法律和政策上的支持，從而降低合作風險，增強企業參與教育過程的積極性。此外，政策支持和激勵機制的建立對于促進校企合作同樣關鍵。通過政策引導，可以鼓勵企業參與教育過程，如提供實習崗位、共同開發課程內容，以及實現資源共享和優勢互補[4]。這些措施不僅能夠提升教育質量，還能提高學生的就業能力和豐富實戰經驗，為學生的未來職業發展奠定堅實基礎。

5 政策支持與改革建議

5.1 國家政策對智慧農業教育的影響

國家政策在智慧農業教育的發展中扮演著至關重要的角色。政策不僅為智慧農業教育的發展方向提供了指導，而且通過資金投入、項目引導、法規制定等手段，為教育創新注入了動力并提供了堅實保障。以我國為例，在“十四五”規劃中，政府特別強調了加強農業科技創新和推動智慧農業發展的重要性，這一戰略決策為教育領域指明了前進路徑，并為相關教育項目的實施提供了政策支持和資金援助。此外，國家對農業科技創新的重視也促進了高等教育機構與科研機構、企業之間的緊密合作。這種跨界合作不僅為智慧農業教育提供了實踐平臺，還整合了各方資源，共同推動了智慧農業相關技術和教學方法的創新[2]。通過這種合作模式，學生能夠接觸到最前沿的科研成果和行業需求，從而更好地準備他們未來在智慧農業領域的職業生涯。

5.2 高等教育改革對實驗室支持的促進作用

高等教育改革在提升實驗室支持方面發揮著關鍵作用。這些改革措施涵蓋了從課程內容的更新、教學方法的創新到實驗室設施的現代化升級等多個方面，共同促進了實驗室在教學和科研上的能力。具體而言，一些高等教育機構通過采納項目式學習和問題導向學習等現代教學模式，顯著提升了學生的實踐技能和創新思維能力[9]。這些教學模式通過提供實際問題的解決方案，增強了學生的批判性思考和團隊協作能力。此外，高等教育改革還鼓勵跨學科的合作與交流，這不僅拓寬了實驗室研究的視野，也為智慧農業領域的應用提供了更為豐富的學習體驗和實踐機會?？鐚W科合作促進了不同領域知識的融合，為學生提供了多元化的學習路徑，有助于培養他們成為未來智慧農業領域的復合型人才[10]。通過這些綜合性的改革，高等教育機構能夠更好地適應快速發展的智慧農業領域需求，為學生提供前沿的知識和技能，同時加強實驗室作為科研和教學平臺的功能。

5.3 針對挑戰的策略與建議

為應對智慧農業教育領域所面臨的挑戰，以下是一系列具體策略和建議。

1）資金與設施投資。政府應增加對智慧農業教育領域的財政撥款，特別是針對實驗室設施的升級與維護?？赏ㄟ^設立專項基金，支持高校采購先進的物聯網設備、大數據分析平臺、智能農業機械等。此外，政府應考慮提供稅收減免或財政補貼，以降低高校的財務負擔，并鼓勵私人部門的投資。

2）師資培養與發展。教育部門應制定和實施教師專業發展計劃，包括定期的跨學科培訓和學術研討。通過與行業伙伴的合作，為教師提供實地考察和實習機會，從而增強其對智慧農業技術的理解和應用能力。同時，應建立教師績效評價體系，將教師的產業實踐經驗和教學創新納入評價指標。

3）教學方法創新。高校應推廣以學生為中心的教學方法，如案例教學、項目導向學習、反轉課堂等。這些方法有助于激發學生的學習興趣，培養其批判性思維和創新能力。同時，應鼓勵學生參與科研項目和創新競賽，通過實踐提升其解決問題的能力。

4）校企合作機制。為加強校企合作，建議政府出臺相關政策，如提供校企合作項目的資助、建立校企合作平臺、制定合作標準等。通過立法明確校企合作中的知識產權歸屬、利益分配和風險共擔機制，降低合作障礙，促進資源共享。

5）數據共享與資源整合。鼓勵建立數據共享平臺，促進教育、科研、企業之間的信息交流與資源集成。通過政策引導，促進公共數據資源的開放，為智慧農業教育和研究提供豐富的數據支持。

6）國際合作與交流。政府和高校應積極參與國際合作項目，引進先進的教育理念和技術，提升國內智慧農業教育的國際競爭力。通過學生交換、教師培訓、聯合研究項目等方式，促進知識和技術的國際流動。

通過上述策略的實施，可以有效應對智慧農業教育中的挑戰，促進教育質量的提升，為農業現代化培養更多高質量的人才。

6 結束語

6.1 智慧農業創新創業教育的重要性與實驗室的支持作用

智慧農業創新創業教育對于培養適應現代農業發展的高素質人才至關重要。它不僅涉及到對智慧農業核心技術的掌握，還包括創新思維和創業能力的培養。實驗室在這一教育過程中發揮著不可替代的作用，它們提供了一個實踐操作的平臺，使學生能夠通過動手實踐來深入理解智慧農業的理論知識，并將其應用于解決實際問題。實驗室的現代化設施和技術為學生提供了接觸和學習最新智慧農業技術的機會，這對于激發學生的創新思維和創業熱情具有重要作用。

6.2 面臨的主要挑戰與未來研究方向

盡管智慧農業教育取得了一定的進展，但仍面臨著一系列挑戰。這些挑戰包括實驗室設施更新的資金需求、師資隊伍的專業發展、學生實踐能力與創新思維的培養，以及校企合作與產學研結合的障礙等。未來研究可以集中在以下幾個方向：①教育模式創新。研究如何結合智慧農業的最新發展，創新教育模式，提高教育的實效性和針對性。②技術與教育的融合。探索如何將新興技術，如人工智能、大數據等更有效地融入教育過程。③師資隊伍建設。研究如何提升教師的專業技能和實踐教學能力，以適應智慧農業教育的需求。④校企合作機制。研究如何建立和完善校企合作機制，促進產學研緊密結合，提高學生的實踐能力和就業競爭力。⑤政策支持研究。分析現有政策對智慧農業教育的影響，提出政策改進建議，以更好地支持智慧農業教育的發展。

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