“智慧+”背景下跨學科培養一流新農科人才研究

［摘 要］ 結合畜牧獸醫行業“智慧化”發展的趨勢，分析了跨學科培養新農科人才的必要性，以及在行業重大問題的解決、重大科技成果的形成和創新型人才的培養等方面的意義。探索了“智慧+”背景下跨學科培養人才的路徑，指出必須從跨學科培養人才理念的認識、專業培養方案的設計、師資的配備、管理制度的完善等方面進行改革，強調要打破高校院系專業之間固有的學科界限，統籌協調和充分利用全校的教學資源和師資力量，以加快跨學科培養人才的步伐，適應當前全社會“智慧化”發展的需求，推動科學不斷創新和社會快速發展。

［關鍵詞］ “智慧+”；跨學科；新農科；課程共享；保障制度

［基金項目］ 2021年度河南省教育廳高等教育教學改革研究與實踐項目“‘智慧+’背景下跨學科培養一流本科人才的研究與實踐”（2021SJGLX379）

［作者簡介］ 丁 軻（1977—），男，河南永城人，博士，河南科技大學動物科技學院院長，教授，主要從事動物微生態學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ Ａ ［文章編號］ 1674-9324（2024）32-0038-06 ［收稿日期］ 2023-01-04

引言

近年來，隨著人工智能技術在全球范圍內呈現爆發性發展，各個領域均趨向“智慧化”發展［1-2］。習近平總書記多次強調要加快推進新一代人工智能的發展，黨的二十大報告指出，加快建設制造強國、質量強國、航天強國、交通強國、網絡強國、數字中國，加快發展數字經濟，促進數字經濟和實體經濟深度融合［3］。國家“十四五”規劃也將人工智能、智慧型產業作為重點發展支持方向。因此，各個領域均出現了諸如“5G+人工智能+產業”等技術的集成和成熟，傳統產業發生了翻天覆地的革新，各學科之間的交叉越來越深入［4］。傳統的畜牧業步入了“自動化、數字化、智能化”的“畜牧業4.0時代”，對人才的需求也發生了深刻變化，要求人才不僅要具有較強的畜牧獸醫專業技術能力，更要具有行業所需要的自動化、智能化知識，以應對當前越來越智慧化的養殖企業［5］。2022年8月，教育部印發《新農科人才培養引導性專業指南》指出，通過互聯網、物聯網、大數據、云計算、人工智能等現代信息技術與農業深度融合，注重農業智慧生產、作物信息學、智能裝備、農業產業鏈經營與管理等知識能力的訓練。因此，行業的發展對需求人才提出了更高的要求，高校是輸出人才的基地，從而對高校人才培養提出了新的要求和挑戰，隨之跨學科培養人才應運而生。2018年8月，教育部、財政部、國家發展改革委印發《關于高等學校加快“雙一流”建設的指導意見》指出，高校應打破傳統學科之間的壁壘，在前沿和交叉學科領域培植新的學科生長點。這將成為高校建設和培養創新型、復合型和應用型人才的關鍵。由此可見，跨學科培養人才已是時代之需。本文就當前“智慧+”背景下如何跨學科培養一流新農科人才進行探討，以指導培養適應日益智慧化的畜牧業發展所需的綜合型人才。

一、跨學科培養新農科人才的必要性

（一）跨學科培養人才是現代畜牧業發展的需要

當前，畜牧業已進入“畜牧業4.0時代”，智慧畜牧養殖系統已在規模化養殖場中廣泛使用，實現了養殖生產環境控制、飼養過程、生產管理、產品質量追溯、專家咨詢等全流程信息自動采集和自動控制［6-7］。但是原有的技術人員均是畜牧獸醫方面的專業人員，對大數據處理、信息采集與分析、自動控制等均不專業，甚至完全是外行，即使通過后期培訓，也很難做到熟練操作和準確分析；而信息工程或自動化專業的人員不懂畜牧方面的知識，難以發現實際生產中的數據需求。因此，現代畜牧業的發展需要具有綜合技術的人才，以對實際生產中獲得的海量信息進行篩選和分析處理，然后做出科學合理的解決方案。因此，在高校跨學科培養這類具有綜合專業能力的高水平人才已是現代畜牧業發展的迫切需要。

（二）跨學科培養人才是學科發展的需要

現代大學的發展，其實就是學科的競爭，而學科發展的體現要么是專業研究實力很強，在教育部學科評估中評價至少是B；要么是有特色。但綜觀國內的強勢學科，大多在做交叉學科研究，如中國農業大學有智能養殖與環境科學、畜牧生物工程方向；華中農業大學有生態智慧養殖學方向；西北農業科技大學更是率先開設了智慧牧業科學與工程專業；西南大學蠶桑紡織與生物質科學學院更是設立了“纖維材料與工程”交叉學科博士點，形成了以現代生物科學、農業科學、工程科學為基礎，覆蓋動物、植物、微生物及其產物（生物質）的研究與開發，并融合了設計藝術與文化研究，完整對接蠶桑絲綢和紡織服裝全產業鏈，真正做到了跨學科培養綜合型人才。這些專業或學科都不是單一專業的人才能夠完成的，為跨學科培養人才做了很好的探索。而學科要有特色，除了地方特色外，就是在學科交叉方面尋求空白領域，以做到創新。尤其是地方院校，走傳統的學科發展之路很難在競爭中占有一席之地，依據地方資源開展跨學科人才培養才是解決地方高校學科發展的快捷之道［8］。

二、跨學科培養新農科人才的意義

我國是世界第一養殖大國，但我們不是養殖強國，我們的生產成本要遠遠高于發達國家。究其原因，還是因為技術比較落后，技術落后的背后反映的是缺乏高水平的人才，因此我們要發展新農科，培養新農科人才。所謂新農科人才是指具有農業技術、生物技術、人工智能、大數據分析等交叉融合知識和能力的綜合型人才，對于畜牧行業、國家和社會的發展具有極其重要的意義［9-10］。

（一）有利于解決行業發展中遇到的重大問題

在畜牧獸醫行業中，缺少用人一直是企業面臨的最大問題，因為企業的特殊性，招聘工作很難做，但隨著自動化和智慧化程度越來越高，該問題逐漸解決，如蛋雞場，已實現自動上料、飲水、撿蛋、清糞、消毒等，在一個規模幾十萬只的蛋雞場，生產環節幾乎不需要太多人，而這種自動化程度需要機械制造、計算機科學、控制科學、軟件工程等技術的支持［11］。2018年以來，非洲豬瘟對中國養豬業的沖擊非常之大，使我們對生物安全有了全新的認識，目前對豬場環境的控制、非洲豬瘟的快速檢測、高通量檢測試劑盒的研發等均發展到了極致，為非洲豬瘟的防控提供了有效方案，而這些問題的解決需要資源與環境、控制科學、材料科學、蛋白質工程等專業的支持［12］。所以，畜牧行業的發展已不再純粹是畜牧獸醫學科的事，需要多學科協同才能解決行業中的問題。因此，跨學科培養這類人才才是解決畜牧養殖行業上述重大問題的關鍵。

（二）有利于形成重大科技成果

科學的發展一開始是單點發展的，單點逐漸向周圍延伸，從而形成了學科。但隨著科學的發展，學科之間的界線變得越來越模糊，新的研究正盡力將科學家聯合在一起［13］，如生物技術將生物化學、分子生物學和化學三個學科連到一起；智慧畜牧科學與工程將畜牧學、信息工程、軟件工程、機械工程、物聯網等學科連到一起；人類基因組計劃將分子生物學和軟件工程連到一起；動物疾病遠程診斷技術將獸醫學、大數據、軟件工程等學科連到一起。這些學科的交叉融合，使人類攻克了一系列技術難題，如人類基因組計劃的完成，使我們第一次能夠解讀自己的基因密碼，對解決早期診斷和治療遺傳性疾病、開發基因藥物等具有重要的意義；美國化學家Mullis因發明“聚合酶鏈式反應”方法獲得1993年諾貝爾化學獎，該技術是基于分子生物學方面的知識，是典型的利用學科知識融合而解決的科學問題［14］；另一個更具代表性的典型例子是愛迪生，他是物理學家和化學家，更是交叉學科專家，一生有2 000多項發明，如蓄電池、電燈、留聲機等涉及物理、化學、機械等學科。從百年諾貝爾獎成果來看，有41.02%的成果屬于交叉學科，尤其在21世紀以后的諾貝爾獎成果，有超過一半是跨學科成果［15］，而且在各學科之間，生物、生命科學、醫學、化學和物理學的交叉學科成果最容易形成創新性成果。這些學科之間并非簡單地學科組合，而是多層次的融合，如捆綁式學科交叉、滲透式學科交叉、螯合式學科交叉，從而產生新的學科生長點以及新的重大成果。

（三）有利于培養跨學科創新型人才

一個學科的發展，其核心關鍵因素是人才，是創新型人才。當前行業和社會所面臨的問題，很多都是綜合性問題，不是單一專業能解決的，因此現在各高校在專業調整、學科凝練，甚至學院整合等方面做了創新性改革。如河南科技大學正在進行的大部制改革，刪減了近20個專業，新批了智慧農業、智慧林業、智能建造、智能車輛工程等專業；推行大部制，整合了部分學院，如把物理學院的材料物理、化工與制藥學院的材料化學并入材料學院，信息工程學院與電氣工程學院進行了合并，管理學院與經濟學院進行了合并，建筑學院與土木工程學院進行了合并等；成立了機械工程學院、信息工程學部、醫學部、農學部、理學部等，從以上改革內容可以看出一個最大的特點，就是注重通過學科交叉整合，助推跨學科創新型人才的培養。2022年教育部新增的31個專業中，有8個專業含有“智慧”或“智能”元素，新興專業學科跨度大，呈現明顯的學科交叉特征，要求學生具備較強的綜合素養，對學生素質提出了更高的要求，有利于培養跨學科創新型人才。

三、“智慧+”背景下跨學科培養人才路徑探索

高校“智慧+”專業和行業“智能型”的推廣，為跨學科培養人才提供了需求和條件，已到了非改不可的地步。但由于受傳統學科界線的禁錮，要想順利開展跨學科培養人才，還需要從跨學科培養人才理念的認識、專業培養方案的設計、師資的配備、管理制度的完善等方面進行改革，探索跨學科培養人才模式，以推動高校培養更多適應社會發展的綜合型人才。

（一）跨學科培養人才理念是前提

要做好跨學科教育，首先大學的管理者就要從理念上認識到跨學科培養的必要性和重要性，然后才能從實際行動上圍繞跨學科培養人才進行一系列改革來推行該項工作。綜觀國內外大學，西方發達國家無論是在思想上還是在行動上都高度重視跨學科人才培養。美國教育家博耶曾指出，應該改變知識被分割得過細，系和科的設置導致把學科人為的劃分過于狹窄，不利于學生了解各個學科之間的聯系［16］。密歇根大學自柯爾曼校長上任以來就大力提倡跨學科理念，她認為跨學科研究和教學更容易出人才、成果，更易實現學術創新。威斯康星大學強調要為學生提供廣泛的普通教育，即跨學科教育［17］。賓夕法尼亞大學更是允許學生可以自由在校內跨學科或學院進行學習［18］。在這種理念的指導下，美國大學跨學科專業的數量在全世界是最多的，也是最成熟的，如通過設置跨學科學位、跨學科教學或研究組織等，促進對大學生進行跨學科教育。此外，法國大學將“既有廣闊的視野，又對某些新的問題或新的設想有高度造詣，不受學科界限束縛的人”作為人才培養目標［19］。比利時根特大學認為應培養“能看到最不同的科學領域間相互關系的人”。他們在制訂人才培養方案時都融入了跨學科培養人才的思想，實行通識教育，設置主輔修專業，組織跨學科教學，使大學生掌握不同學科的理論、方法，培養他們整合、協調多學科的能力，培養綜合型的思考者。

（二）跨學科培養人才專業培養方案是核心

首先是培養目標的定位，單學科教育模式的培養目標一般是“培養具有創新精神和實踐能力的應用型、應用研究型、研究型高級專門人才”，跨學科教育模式的培養目標則是培養具有多學科知識技術能力的高素質和創新型復合型人才。其次是課程體系的設置能否實現跨學科人才培養，課程設置是核心。要緊緊圍繞培養目標，以某一學科為中心，深入分析要達成培養目標所需要聯合的學科，以及其與中心學科的內在關系，這種關系一定是一個系統的關系，而不是將不同學科生硬地牽扯到一起，應該是圍繞社會和行業對人才的需求特征，探索如何設置課程才能達到這種培養效果。因此，可以結合學科特點，采取“學科+”模式，通過引入多學科教學理念，合理設置課程體系，給予學生足夠大的選擇空間，使學生能夠打破固有的專業限制，在本專業培養方案中選擇跨學科的課程，讓學生盡可能地主動或被動學習不同學科知識［20］。更重要的是要在培養方案中設置跨學科的實驗課、實踐課，使學生在實踐中驗證跨學科知識的運用，若能在畢業設計中體現跨學科課題，將會使學生學會主動運用所學的跨學科知識進行思考和應用。如河南科技大學的智慧牧業科學與工程專業，在課程體系中加入了信息學科的“智慧牧場設計”“智慧牧場管理”“人工智能”“物聯網技術”，機械學科的“智能畜牧機械”“畜產品加工智能機械”“機械工程基礎”，建筑學科的“工程制圖與CAD應用”，數學學科的“畜牧大數據采集與分析”“生物信息學”，電氣學科的“電工電子技術基礎”，管理學科的“市場營銷”“投資經濟學”等，至少融合了6個學科的課程。具有這樣知識背景的人才，將能夠解決當前智能畜牧養殖行業中的所有問題，甚至能夠提出一些新的創造性設計，這就是要進行跨學科培養人才的目的。

（三）跨學科培養人才師資是關鍵

跨學科培養一流人才的關鍵在于教師資源，必須先有具備跨學科知識背景的高水平教師。那么，如何打造跨學科多元化師資隊伍呢？一是大力引進具有跨學科知識背景的教師。現在的部分青年博士在成長過程中接受過多學科背景教育，如計算機科學、軟件工程、音樂等，但在大學學的卻是別的專業，這就使其具有了跨學科知識的基礎。如畜牧獸醫專業，若具有一定的計算機技術基礎，則就具備了從事智慧畜牧科學與工程或生物信息學的教學和研究能力。二是加強教師跨學科知識培訓。對于已初步具備一定多學科知識背景或對跨學科有興趣的教師，學校可以通過派出進修的形式讓教師到專門的機構進行培訓，使其對相關跨學科知識融會貫通，達到教書育人的水平［21］。三是強化教師企業實踐鍛煉。選派教師到智能化、自動化和管理水平比較先進的企業進行實踐學習，或長期在企業兼職，如智能化雞場或豬場，它們就是一個集養殖技術、機械技術、材料技術、信息技術、大數據處理技術、物聯網技術、建筑設計技術、管理技術和市場分析技術等于一體的企業，教師在這里深入一線，在每個環節都親自觀察和學習，再結合相關學科的理論知識，達到理論與實踐的完美結合，這樣可以使該教師真正具備跨學科知識能力，具備勝任跨學科教育的水平。四是組建兼職師資隊伍。通過調研，發現和挖掘企業中具有跨學科實踐能力的技術人員，將其聘為學校的兼職教師。對于綜合性大學來說，如河南科技大學，擁有理、工、農、醫、經、管、法等11個學科門類，98個專業，41個一級學科，幾乎覆蓋各學科的師資人才，具備得天獨厚的跨學科培養人才的條件，所以各學科之間可以進行教師互聘，不同學科教師之間可以通過相互聽課、教研討論或共同攻關跨學科課題等方式，不斷提升各自跨學科育人水平。

（四）跨學科培養人才管理制度是保障

1.組織管理制度。傳統單一的專業教育已有成熟的組織管理制度，如每個專業都有明確的課程組、系、學科和學院等組織機構，對應的管理者是課程組組長、系主任、學科負責人、主管副院長和院長，經過上百年的傳承，職責分明、組織完善、管理順暢。而跨學科教育是近些年來新生的教育模式，因為要跨系、專業、學科和學院設課，甚至要從校外聘請特殊的教師上課，所以再采用以前單一專業的教育組織管理制度很難滿足要求。如果跨學科僅局限于學院內部的幾個學科之間，完全可由學院管理層統一協調實現。但當涉及跨學院的學科時，僅靠學院某層面進行溝通，是很難協調的，所以必須成立專門的機構。如美國大學成立了很多跨學科中心、跨學科戰略研究辦公室、跨學科實驗室等，作為統一協調機構，實現了資源的整合和共享，為跨學科培養人才提供了有力的組織保障［22-23］。因此，要保證跨學科教育的質量，學校要成立一個專門的機構，負責統一管理組織實施全校范圍內的跨學科教育，這樣才能充分利用學校的物質資源和人力資源，培養出一流的具有綜合專業能力的人才。

2.教師管理制度。跨學科專業的運行需要多個學院、多個學科的教師協同育人，但如何將這些人有效組織起來共同開展跨學科教育是一個很復雜的問題，因為這些教師不屬于一個機構管理，而不同機構的管理理念、制度、績效等均有差異，如不同學院教學學時報酬不同，尤其是差異較大時，教師就會缺乏動力去跨學科教學，更不會下功夫研究跨學科教學；另外，跨學科教學肯定會占用教師額外的時間，如何補償教師的這些付出等，都需要合理的制度來激勵。美國威斯康星大學麥迪遜分校創造性地提出“集群聘任計劃”，在教師遴選聘任、考核評估和薪酬激勵等方面進行了大膽革新，從而激發了教師參與跨學科教學的積極性［24］。華盛頓大學通過設立跨學科研究項目，吸引不同學科教師自動組織聯合攻關，這不僅促進了教師積極參與跨學科研究，而且催生了跨學科專業的形成和發展［25］。美國很多大學還通過采用校內兩個不同單位共同聘任教師的“聯合聘任制”或“雙聘制”來解決教師的管理問題，既節約了人力成本，又可以迅速形成跨學科學術的隊伍，這已成為美國大學促進跨學科研究和教學的重要策略。例如，密歇根大學2004年發布了《密歇根大學聯合聘任教師指導規范》，對聘任、考核、晉升、留任、解聘、爭議處理等一系列聯合聘任事宜做了明確規定，并要求不同聘任單位和聘任教師在共同協商基礎上簽署正式的書面“備忘錄”，從而建立起了較為規范和完善的聯合聘任制度［26］。

3.課程共享制度。首先，跨學科專業所在學院要在培養方案的課程體系中列入跨學科培養人才所必需的課程，保證學生畢業后具有一定的跨學科知識基礎，但由于學時的限制，培養方案很難充分體現跨學科課程設置的飽和度。其次，在培養方案中要盡可能地多設跨學科的選修課，讓學生根據自己的特點和需要自由選課。目前，我國大學的培養方案中要求選修課學時至少是選修學時的2倍，而且越是開放的學院，其培養方案中的選修課越多，但這將給排課和組班帶來一定的困難，所以學校要有相應的鼓勵制度，否則學院配合的積極性不高，更不要說跨學科設課了。美國的大學課程更開放，跨學科專業的運行需要相關學院的課程向跨學科專業學生全部開放，學生可自由選擇。普林斯頓大學的講座、課程和實驗室是共有的，所以不管本科生的專業是什么，他們都可以獲得一份共享的學術經歷［27］。哈佛大學、耶魯大學、斯坦福大學等高校的選修課比例在50%左右，而卡內基梅隆大學的任何一門課都可以是選修課。在美國，大學專業只是柔性的課程組織，不像中國專業對應的是系，系會為了團體利益排斥非本系教師的課程。他們正好相反，是課程組合專業，沒有對應的組織，這是美國大學學生能自由選擇專業、大學能方便組織跨學科專業教育的根本原因。因此，我們要借鑒美國大學的模式，建立靈活的課程共享制度，促進課程資源開放與共享，這是實現跨學科培養人才的有力保障。

結語

跨學科培養人才已是科學發展之需、行業發展之需、社會發展之需，跨學科人才培養不僅是適應當代經濟社會發展和科學技術進步的必然選擇，也是高校改革轉型、提質創新發展的要求，傳統的畜牧獸醫專業教育已受到了挑戰，必須針對當前的發展形勢，對專業做出調整，更要對人才培養模式做出調整和改變。通過改革人才培養理念、優化人才培養方案、整合師資隊伍、建立保障制度等，充分打破系、學院、學科界限，打通學科課程體系，將跨學科人才培養理念貫穿高校人才培養全過程，構建新時代人才培養新發展格局，努力培育新時代創新型、復合型和應用型人才，推進我國高等教育事業高質量發展。

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Research on Interdisciplinary Training of First-Class New Agricultural Science Talents under the Background of “Intelligent +”

DING Ke， YU Zu-hua， ZHANG Xiao-ling， LI Guang-lu

（College of Animal Science and Technology， Henan University of Science and Technology， Luoyang， Henan 471023， China）

Abstract： Combined with the trend of “intelligent” development of the animal husbandry and veterinary industry， this paper analyzed the necessity of interdisciplinary training “new agricultural science” talents， as well as the significance of solving major problems in the industry， forming major scientific and technological achievements and cultivating innovative talents. This paper also explored the path of interdisciplinary training of talents under the background of “Intelligent +”， and pointed out that reforms must be carried out in the aspects of understanding the concept of interdisciplinary training of talents， design of professional training program， allocation of teachers， and improvement of management system. It emphasized that the fixed disciplinary boundaries between colleges and departments of colleges and universities should be broken， and the teaching resources and teachers of the whole university should be coordinated and fully utilized to speed up the pace of interdisciplinary training of talents. It would be the needs of the current “intelligent” development of the whole society， and promoted continuous scientific innovation and rapid social development.

Key words： “intelligent +”; interdisciplinary; New Agriculture Science; course sharing; guarantee system