園藝作物智慧生產(chǎn)型人才培養(yǎng)范式的構(gòu)建與實踐*

李緒彥，賈承國，王晶瑩，李 斌，溫海嬌，邊少敏

（吉林大學(xué) 植物科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130062）

隨著信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能裝備等高科技的發(fā)展，智慧元素不斷融入到園藝產(chǎn)業(yè)中，通過智慧元素對園藝生產(chǎn)和經(jīng)營進行精準實時監(jiān)測，利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)進行多層次分析，然后將分析指令與各種控制設(shè)備進行聯(lián)動從而實現(xiàn)園藝智慧生產(chǎn)、智慧管理與決策、智慧經(jīng)營、智慧服務(wù)，達到園藝生產(chǎn)精準化、高效化與綠色化，從而提升園藝產(chǎn)業(yè)競爭力和生產(chǎn)效益[1-2]。習(xí)近平總書記在給全國涉農(nóng)高校的書記校長和專家代表的回信中指出，新時代，我國高等農(nóng)林教育大有可為，以立德樹人為根本，以強農(nóng)興農(nóng)為己任，拿出更多科技成果，培養(yǎng)更多知農(nóng)愛農(nóng)新型人才，推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化[3]。2019年中國高等農(nóng)林教育改革唱響三部曲，推動“新農(nóng)科”建設(shè)，變革和發(fā)展傳統(tǒng)農(nóng)科專業(yè)結(jié)構(gòu)、搭建人才培養(yǎng)體系和科技創(chuàng)新體系，構(gòu)建能夠支撐農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的高等農(nóng)業(yè)教育新體系[4]。在這種形勢下，園藝方面的高等農(nóng)業(yè)教育必須進行結(jié)構(gòu)性調(diào)整與升級，從而滿足園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要、適應(yīng)國家現(xiàn)代化發(fā)展的戰(zhàn)略需求。本文將針對當前園藝專業(yè)本科教育與人才培養(yǎng)面臨的問題，從智慧園藝的角度提出園藝專業(yè)改造升級的主要思路與措施，以期培養(yǎng)具有國際視野與全球意識的園藝作物智慧生產(chǎn)拔尖創(chuàng)新型或復(fù)合應(yīng)用型人才，從而適應(yīng)園藝信息化、智能化、現(xiàn)代化發(fā)展的需求；同時建立適應(yīng)園藝作物智慧生產(chǎn)需求的人才培養(yǎng)新范式，為全國園藝專業(yè)高等教育傳遞經(jīng)驗，為世界園藝專業(yè)高等教育貢獻“中國方案”。

1 園藝專業(yè)本科教育與人才培養(yǎng)面臨的問題

1.1 教學(xué)與社會需求脫節(jié)導(dǎo)致園藝人才培養(yǎng)與園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展不適應(yīng)

從世界園藝行業(yè)發(fā)展趨勢來看，園藝作物智慧生產(chǎn)已經(jīng)駛?cè)氚l(fā)展的快車道，荷蘭、美國、加拿大、以色列、日本等發(fā)達國家對園藝生產(chǎn)和經(jīng)營進行精準實時的監(jiān)測[5]，建立了園藝生產(chǎn)或/和經(jīng)營網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；印度等發(fā)展中國家也正在開展智慧園藝生產(chǎn)。2019年我國啟動了“智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究”重大咨詢項目，其中“園藝作物智慧生產(chǎn)發(fā)展戰(zhàn)略研究”是重要的一部分，鄧秀新院士強調(diào)智慧農(nóng)業(yè)首先應(yīng)該在園藝作物上使用。目前一些高校和科研院所已經(jīng)開展了智能園藝植物工廠與無人機械化裝備等智能裝備的研發(fā)、園藝生產(chǎn)和經(jīng)營實時監(jiān)測平臺的建設(shè)等，新型科技創(chuàng)新型企業(yè)也開始投資于智慧園藝行業(yè)[5-8]。然而，我國園藝正處在向現(xiàn)代園藝智能生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的過渡期，園藝生產(chǎn)與經(jīng)營數(shù)據(jù)的收集、整理、分析、應(yīng)用等還處于初級階段，如何將我國傳統(tǒng)園藝智慧化，如何將智能裝備園藝化，如何將園藝生產(chǎn)與智慧元素進行無縫連接，這些問題都依賴智慧園藝型人才來解決。因此，培養(yǎng)具有多學(xué)科交叉融合的智慧園藝型人才已成為我國和世界園藝發(fā)展的迫切需求，也是助推現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略部署。

目前國內(nèi)高校園藝專業(yè)人才培養(yǎng)主要還是采用基于傳統(tǒng)園藝生產(chǎn)經(jīng)營的培養(yǎng)體系，雖然生物技術(shù)與園藝專業(yè)有了較好的交叉，但是信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能裝備等現(xiàn)代科技尚未很好地融合到園藝學(xué)科中，高校培養(yǎng)的園藝專業(yè)人才通常缺少智慧生產(chǎn)方面的專業(yè)素養(yǎng)。目前國內(nèi)智慧園藝型人才基本屬于“自學(xué)成才”，或是園藝從業(yè)者通過實踐和自學(xué)成為智慧園藝人才，或是其他學(xué)科專業(yè)人才通過實踐和自學(xué)交叉到園藝行業(yè)?？梢?，現(xiàn)有園藝專業(yè)人才培養(yǎng)體系跟不上園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐，亟需利用現(xiàn)代科技對現(xiàn)有傳統(tǒng)園藝專業(yè)進行改造升級，培養(yǎng)能運用現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能裝備等改造升級現(xiàn)有園藝產(chǎn)業(yè)鏈的專業(yè)人才。

1.2 行業(yè)特點及傳統(tǒng)認知導(dǎo)致“專業(yè)不自信”與對口行業(yè)就業(yè)面窄、就業(yè)率低

園藝屬于涉農(nóng)專業(yè)，受學(xué)科專業(yè)認知度和社會認可度的影響，常被誤認為是科學(xué)技術(shù)含量少、就業(yè)層次低、沒有前途的專業(yè)，這導(dǎo)致園藝專業(yè)的學(xué)生對自己專業(yè)缺乏自信；同時部分學(xué)生對專業(yè)特點、優(yōu)勢、發(fā)展前景等缺乏深層次的認識，甚至“嫌棄”園藝專業(yè)。這種“專業(yè)不自信”與“嫌棄專業(yè)”態(tài)勢不僅使學(xué)生失去專業(yè)學(xué)習(xí)興趣、缺乏專業(yè)學(xué)習(xí)動力，而且導(dǎo)致對口行業(yè)就業(yè)率低，造成教育資源的巨大浪費。這種現(xiàn)象在“雙一流”綜合性大學(xué)更加嚴重，比如吉林大學(xué)園藝專業(yè)本科畢業(yè)生對口行業(yè)就業(yè)率為40%左右[9]，并且還有下降的趨勢。園藝專業(yè)的“冷學(xué)”態(tài)勢也導(dǎo)致生源質(zhì)量欠佳，難于吸引優(yōu)秀學(xué)生主動加入園藝行業(yè)。因此，如何讓園藝專業(yè)學(xué)生建立專業(yè)自信是園藝專業(yè)人才培養(yǎng)過程中要解決的首要和關(guān)鍵問題。

1.3 傳統(tǒng)培養(yǎng)方案與模式易致使園藝專業(yè)人才的實踐與創(chuàng)新力不足

基礎(chǔ)薄弱、專業(yè)素養(yǎng)不高是園藝專業(yè)學(xué)生中普遍存在的現(xiàn)象，這種“專業(yè)不?！钡目陀^存在不利于園藝行業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展。園藝專業(yè)學(xué)生尤其是“雙一流”綜合性大學(xué)的學(xué)生客觀上渴求創(chuàng)新，現(xiàn)有傳統(tǒng)專業(yè)與培養(yǎng)模式難于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，難于滿足學(xué)生多元化創(chuàng)新的需求。園藝專業(yè)具有實踐性、應(yīng)用性強的特點，由于認知、經(jīng)費、教學(xué)模式等多方面原因?qū)е聦W(xué)生實踐能力不強，造成了園藝專業(yè)學(xué)生“上不能頂天，下不能立地”的尷尬局面。因此，提升園藝專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新與實踐力是人才培養(yǎng)的核心問題。

2 改革的主要思路與措施

2.1 多級措施提升專業(yè)競爭力與專業(yè)自信

2.1.1 升級園藝專業(yè)，“冷學(xué)”變“熱學(xué)”

以園藝生產(chǎn)為核心，融合現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)，構(gòu)建“一身多翼”的現(xiàn)代園藝產(chǎn)業(yè)學(xué)科，完成傳統(tǒng)園藝的改造升級，傳統(tǒng)園藝插上現(xiàn)代科技的翅膀，讓園藝學(xué)科從“冷學(xué)”變?yōu)椤盁釋W(xué)”。傳統(tǒng)園藝專業(yè)經(jīng)過升級改造后，培養(yǎng)的園藝人才可以依靠科學(xué)和專業(yè)分析進行智能機械化生產(chǎn)和經(jīng)營，從而改變園藝從業(yè)者“面朝黃土背朝天，風吹日曬滿身土”的經(jīng)驗式、高勞作的園藝生產(chǎn)和經(jīng)營模式，實現(xiàn)園藝生產(chǎn)高度規(guī)模化、集約化、工廠化，進行“體面”工作，從根本上切實提高專業(yè)自信。

2.1.2 培養(yǎng)園藝情懷，夯實專業(yè)水平

通過專業(yè)入學(xué)教育、思政課程、專業(yè)遠景規(guī)劃、成功典范引領(lǐng)等多種途徑促進學(xué)生樹立知園藝、學(xué)園藝、愛園藝的情懷，并引導(dǎo)學(xué)生做好學(xué)業(yè)規(guī)劃、樹立明晰的職業(yè)意識。與此同時，“打鐵還需自身硬”，切實緊跟園藝行業(yè)發(fā)展需求夯實學(xué)生的專業(yè)水平、提升學(xué)生的思考力、行動力、創(chuàng)新力、全球勝任力，成為園藝行業(yè)真正迫切需要的人才，通過學(xué)生“自身硬”提升專業(yè)自信與競爭力。

2.1.3 拓展就業(yè)平臺，實現(xiàn)良性循環(huán)

在學(xué)生“出口問題”上下功夫，注重搭建校企合作、校地合作平臺，為有針對性的就業(yè)實訓(xùn)以及明晰的就業(yè)流向奠定基礎(chǔ)；探索為校企合作、校地合作單位進行“人才定做”的模式；鼓勵和倡導(dǎo)園藝畢業(yè)生自主創(chuàng)業(yè)，為自主創(chuàng)業(yè)的學(xué)生搭建創(chuàng)業(yè)平臺并充當好智囊團和后盾，解決好園藝專業(yè)人才的出口問題。同時，建立以社會與用人單位為主體的園藝人才評價與需求反饋機制，護航園藝人才培養(yǎng)方向，實現(xiàn)園藝專業(yè)教育良性循環(huán)。

2.2 以智慧園藝升級人才培養(yǎng)方案和課程體系

2.2.1 凝練傳統(tǒng)課程，構(gòu)架智慧園藝

以園藝作物智慧生產(chǎn)型人才培養(yǎng)目標為總綱，參照智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)課程體系建設(shè)結(jié)合園藝自身特點與發(fā)展需求，將傳統(tǒng)園藝課程與智慧元素課程按照一定比例設(shè)置。凝練傳統(tǒng)課程內(nèi)容，提高授課效率；整合部分傳統(tǒng)課程，避免重復(fù)、節(jié)省教學(xué)時間，從而實現(xiàn)傳統(tǒng)課程的精練壓縮。傳統(tǒng)園藝課程凝練整合后仍需滿足園藝栽培、育種、采后加工、園藝產(chǎn)業(yè)鏈運營與管理的需求。同時，精準增添園藝生產(chǎn)所需的智慧元素相關(guān)課程，涵蓋物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、前端感知、中間傳輸、后端控制與執(zhí)行等多個方面，滿足園藝作物智慧生產(chǎn)的需求。

2.2.2 凝練核心課程，設(shè)置“模塊”課程體系

專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)為核心課程與拓展課程。核心課程主要是滿足園藝作物智慧生產(chǎn)的基本課程，其中園藝植物栽培學(xué)、園藝植物育種學(xué)、設(shè)施園藝學(xué)、園藝產(chǎn)品貯藏運銷學(xué)等課程的設(shè)置涵蓋了現(xiàn)代園藝生產(chǎn)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；植物學(xué)、植物生理生化、現(xiàn)代遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等核心課程的設(shè)置主要目的是實現(xiàn)傳統(tǒng)園藝與現(xiàn)代生物技術(shù)的融合；生物信息學(xué)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、智慧園藝數(shù)據(jù)采集與分析、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、人工智能、園藝機械與裝備等核心課程的設(shè)置是將傳統(tǒng)園藝與信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能裝備技術(shù)相融合的基本課程。拓展課程主要是完善學(xué)生在園藝作物智慧生產(chǎn)方面的認知結(jié)構(gòu)，開發(fā)其潛能并促進個性發(fā)展。拓展課程分為園藝智慧生產(chǎn)、智慧元素研發(fā)模塊、園藝科學(xué)等3個課程模塊，分別代表3個方向。園藝智慧生產(chǎn)模塊主要涵蓋園藝作物智慧生產(chǎn)相關(guān)的課程；智慧元素研發(fā)模塊側(cè)重于園藝生產(chǎn)智慧元素的開發(fā)與挖掘方面的課程；園藝科學(xué)模塊則針對未來攻讀碩博研究生的學(xué)生設(shè)置用于園藝科學(xué)研究方面的課程。學(xué)生可以根據(jù)興趣與職業(yè)規(guī)劃在不同模塊中選擇課程，實現(xiàn)學(xué)生分類發(fā)展、分類培養(yǎng)的教育理念。

2.2.3 強化實踐課程，打造培養(yǎng)特色

加大實驗、實踐、實習(xí)課程比例，同時將實踐課程系統(tǒng)化，從而系統(tǒng)地強化學(xué)生實踐創(chuàng)新能力。為了培養(yǎng)與強化學(xué)生的園藝作物智慧生產(chǎn)能力，增加了智慧園藝數(shù)據(jù)分析綜合實踐、智慧園區(qū)規(guī)劃設(shè)計、現(xiàn)代農(nóng)場運營、園藝機械實習(xí)、智慧園藝創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐等實踐課程。

2.3 多維思策打造人才培養(yǎng)新范式

2.3.1 構(gòu)建師資“聯(lián)盟”，打造生態(tài)課堂

除本院和本校教師外，在國內(nèi)高校、科研院所以及著名企業(yè)多方挖掘優(yōu)質(zhì)師資資源，形成師資“聯(lián)盟”。利用聯(lián)盟優(yōu)勢，以生為本，打造生態(tài)課堂，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的思考力、行動力、創(chuàng)新力。例如，與國內(nèi)智慧農(nóng)業(yè)研究開展良好的團隊進行合作培養(yǎng)，邀請相關(guān)專家開展“專家課堂”；邀請著名園藝企業(yè)的負責人開展“企業(yè)家課堂”。此外，智慧園藝專業(yè)人才培養(yǎng)還處于起步階段，所以亟需打造一批智慧園藝相關(guān)的金課和優(yōu)質(zhì)課程；同時要積極地編制相關(guān)教材，為智慧園藝教學(xué)提供標準和參考。

2.3.2 拓展渠道，提高國際視野

以聯(lián)合培養(yǎng)項目與科研項目為依托，開展多種形式的國際教學(xué)活動；引進國外優(yōu)質(zhì)課程、運用互聯(lián)網(wǎng)平臺打造“國際課堂”、開展英語教學(xué)或雙語教學(xué)，多渠道開拓學(xué)生的國際視野、提升學(xué)生的全球勝任力。例如吉林大學(xué)園藝專業(yè)通過吉林省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)推廣國際科技合作基地與教師科研項目每年邀請至少10人次國外專家進行講學(xué)，同時嘗試邀請國外專家對部分園藝本科生進行遠程咨詢指導(dǎo)；近幾年借助“亞洲校園”項目、本科生短期國外研修項目及其他形式，約6%的園藝本科生到國外進行短期研修，約10%的學(xué)生赴國外攻讀學(xué)位。

2.3.3 組建導(dǎo)師團，構(gòu)建多元培養(yǎng)模式

學(xué)生培養(yǎng)實施導(dǎo)師團制度，導(dǎo)師團由本校教師、其他高校與研究院所人員、企業(yè)家、國外專家、優(yōu)秀畢業(yè)生及在校生組成。導(dǎo)師團根據(jù)學(xué)生特點，為其制定學(xué)業(yè)規(guī)劃與發(fā)展方向，并進行實時學(xué)業(yè)指導(dǎo)；以課程模塊為基礎(chǔ)形成多個培養(yǎng)方向，學(xué)生根據(jù)個人興趣與職業(yè)目標進行選擇，既培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才又培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用人才。同時，建立“導(dǎo)師團協(xié)商會議”機制，導(dǎo)師團對人才培養(yǎng)的效果進行反饋，從而對培養(yǎng)方案與培養(yǎng)范式進行適當調(diào)整。

2.4 建設(shè)特色的專業(yè)實踐基地與實踐教學(xué)體系

2.4.1 以“智慧園藝”為目標，提升校內(nèi)實踐基地水平

進一步建設(shè)校內(nèi)實踐教學(xué)基地，尤其是添加園藝生產(chǎn)中的智能裝備，根據(jù)所在區(qū)域園藝種質(zhì)資源的特點以及學(xué)院教師的科研特色建立幾種園藝作物的智能生產(chǎn)線，滿足學(xué)生實踐的基本需求；同時引進園藝生產(chǎn)的虛擬仿真平臺。

2.4.2 構(gòu)建“多維實踐-協(xié)同育人”平臺，煥發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神

與大型的園藝企業(yè)、智慧園藝相關(guān)的科研院所、高校等合作建設(shè)校外教學(xué)科研實習(xí)基地，構(gòu)建多維大學(xué)生實踐創(chuàng)新教育平臺，建立校-企-示范基地協(xié)同育人機制，從而提高學(xué)生“能解決產(chǎn)業(yè)問題”能力和創(chuàng)業(yè)意識。教學(xué)基地將以所在區(qū)域大型園藝企業(yè)和高科技園藝園區(qū)為主，打造專業(yè)特色；同時以其他區(qū)域的園藝企業(yè)為輔，提高學(xué)生的綜合專業(yè)素養(yǎng)。實踐內(nèi)容以園藝作物智慧生產(chǎn)與運營、大數(shù)據(jù)采集、分析、運用為主，體現(xiàn)專業(yè)特色；同時以智能裝備的深層次研發(fā)為輔，滿足學(xué)生的不同發(fā)展需求。

2.4.3 創(chuàng)新實踐教學(xué)模式，激發(fā)實踐創(chuàng)新能力

將實踐實習(xí)分為認知實習(xí)、感受實習(xí)、專業(yè)實習(xí)、綜合實踐等4個遞進模塊，一年級開展認知實習(xí)，讓學(xué)生全面地了解現(xiàn)代園藝產(chǎn)業(yè)，激發(fā)對園藝專業(yè)的興趣；二年級進行感受實習(xí)，接觸現(xiàn)代園藝產(chǎn)業(yè)活動，為學(xué)習(xí)專業(yè)奠定基礎(chǔ)；三年級進行專業(yè)實習(xí)，將理論與實踐相結(jié)合；四年級開展綜合實踐，對所學(xué)的理論知識和實踐技能進行綜合運用并激發(fā)創(chuàng)新。實踐內(nèi)容涵蓋3個層面，園藝智慧生產(chǎn)、智慧元素研發(fā)、園藝科學(xué)，針對學(xué)生興趣與職業(yè)規(guī)劃進行分類實習(xí)。

3 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，智慧元素不斷融入到園藝產(chǎn)業(yè)中，進行智慧生產(chǎn)與經(jīng)營、智慧管理與決策，從而極大提升了園藝產(chǎn)業(yè)競爭力和生產(chǎn)效益。園藝作物智慧生產(chǎn)已成為我國和世界園藝發(fā)展的迫切需求，變革傳統(tǒng)園藝專業(yè)結(jié)構(gòu)成為必然趨勢。因此制定園藝作物智慧生產(chǎn)型人才培養(yǎng)方案并構(gòu)建人才培養(yǎng)范式是適應(yīng)園藝信息化、智能化、現(xiàn)代化發(fā)展的剛性需求，也是提高學(xué)生的思考力、執(zhí)行力、創(chuàng)新力與全球勝任力的有重要舉措。探索如何以園藝學(xué)科為核心的多學(xué)科交叉融合模式、如何提高培養(yǎng)對象的創(chuàng)新力與實踐力、如何建立以社會與用人單位為主體的園藝人才評價與需求反饋機制等，將是值得反復(fù)思考的關(guān)鍵問題。