電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)模式探索
——以江蘇大學(xué)為例

李浩然

(江蘇大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

0 引言

2019年9月,習(xí)近平總書記給全國涉農(nóng)高校書記校長和專家代表回信,指出“中國現(xiàn)代化離不開農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化,農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化關(guān)鍵在科技、在人才”[1]。貫徹習(xí)近平總書記給全國涉農(nóng)高校書記校長和專家代表的回信精神,推動高水平農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng),是涉農(nóng)高校的重要使命[2]。這一方針指導(dǎo)下,江蘇大學(xué)回顧辦學(xué)歷程,繼往開來,從“工中有農(nóng)”到“以工強農(nóng)”,構(gòu)建“四融入”培養(yǎng)新機制;從“以工支農(nóng)”到“以融興農(nóng)”,形成“四協(xié)同”育人新模式。通過改革創(chuàng)新,保證和提高農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域人才質(zhì)量。2022年,教育部辦公廳印發(fā)《新農(nóng)科人才培養(yǎng)引導(dǎo)性專業(yè)指南》,明確提出在“智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域”,推動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)深度融合,融合農(nóng)業(yè)工程、機械工程、農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)和信息科學(xué)知識體系[3]的要求。江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)獲批國家一流專業(yè)建設(shè)點,是江蘇大學(xué)涉農(nóng)人才培養(yǎng)的主陣地之一。其中,電子技術(shù)作為農(nóng)機機械化到智能化邁進的關(guān)鍵技術(shù)之一,能否進一步提升教學(xué)質(zhì)量,能否建立跨學(xué)科交叉培養(yǎng)體系,是培養(yǎng)適應(yīng)新農(nóng)科發(fā)展的復(fù)合型人才的重要環(huán)節(jié)。

1 電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)存在的問題

“新農(nóng)科”人才培養(yǎng),要求凸顯學(xué)科交叉和互通性,能否建立跨學(xué)科交叉培養(yǎng)體系,是培養(yǎng)適應(yīng)新農(nóng)科發(fā)展的復(fù)合型人才的重要環(huán)節(jié)[4]。就目前的電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)來看,存在著以下問題:培養(yǎng)方案對“新農(nóng)科”的要求體現(xiàn)不足、課程設(shè)置上電氣與電子信息類與農(nóng)科融合互動不足、基于教學(xué)的多學(xué)科互通互融不足、實踐層面的縱深性和浸潤性不足。

1.1 培養(yǎng)方案中對“新農(nóng)科”的體現(xiàn)不足

顯然,以人工智能技術(shù)為核心的電氣與電子信息技術(shù)的發(fā)展無疑正在不斷削弱傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)知識的地位,與人工智能、大數(shù)據(jù)分析等相關(guān)的交叉學(xué)科知識將會進入“新農(nóng)科”的理論與實踐體系之中。當(dāng)今的“新農(nóng)科”人才不僅要有傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)知識儲備,還要掌握智能化時代必需的學(xué)科理論、多學(xué)科知識,尤其是要凸顯電子化、信息化技術(shù)的運用,要注重電子化、信息化技術(shù)相對應(yīng)的科技倫理素養(yǎng)的發(fā)展。由此可見,“新農(nóng)科”必然對“新農(nóng)科”人才的課程體系、課堂教學(xué)、實踐體系等內(nèi)在培養(yǎng)模式產(chǎn)生影響。長期以來,電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)模式中仍然以電氣與電子信息培養(yǎng)為主,“農(nóng)”字體現(xiàn)不足。首先,體現(xiàn)在整個培養(yǎng)方案中,在關(guān)于電氣與電子信息和新農(nóng)業(yè)具體的對接安排上存在不足、基于進階性的電氣與電子信息和農(nóng)業(yè)具體領(lǐng)域及環(huán)節(jié)融入的設(shè)計相對不足、基于學(xué)生“增值”尤其是實踐與創(chuàng)新方面的培養(yǎng)設(shè)計相對不足。其次,關(guān)于如何組織電氣與電子信息和農(nóng)業(yè)實踐運用教學(xué)研究的對接安排相對欠缺。培養(yǎng)模式上安排的不足,影響了電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)的過程與效能。

1.2 課程設(shè)置上電氣與電子信息類和農(nóng)科融合互動不足

培養(yǎng)方案的核心在于課程,而課程設(shè)置中則需要貫徹培養(yǎng)方案的要求。就電氣與電子信息類涉農(nóng)人才的課程設(shè)置而言,長期以來存在著電氣與電子信息類和農(nóng)科融合不足的問題。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)農(nóng)科課程為單設(shè)且存在著體量較小的問題;(2)課程自身缺乏張力,電氣與電子信息類和農(nóng)科的交叉內(nèi)容及主題極少,“兩張皮”問題凸顯;(3)基于電氣與電子信息類和農(nóng)科融合的課程資源相對不足,教師的教和學(xué)生的學(xué)都缺乏有力的支持。由此產(chǎn)生的問題是,電氣與電子信息類課程無法與農(nóng)科課程在空間上、時間上產(chǎn)生有效互動,二者本身也難以實現(xiàn)交叉,因而學(xué)生學(xué)完課程之后,只是在知識上增加了對農(nóng)科的了解,但如何將以人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)為核心的電氣與電子信息技術(shù)運用于農(nóng)科以及運用于農(nóng)科的哪些方面,難以實現(xiàn)“精準(zhǔn)”。因而,這種課程設(shè)置很難產(chǎn)生“融合”和“聚合”的作用。

1.3 基于教學(xué)的學(xué)科互通互融不足與基于實踐學(xué)科交叉的“浸潤性”不足并存

就電氣與電子信息類涉農(nóng)人才的課堂教學(xué)而言,長期存在著電氣與電子信息學(xué)科和農(nóng)業(yè)學(xué)科的“互通互融”性不足的問題。這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)鑒于教師自身知識融合與能力延展方面的不足,課堂教學(xué)中,電氣與電子信息課程教學(xué)在農(nóng)科運用中知識與實踐講解不到位;(2)基于課程自身的容納性不足,教學(xué)的延展性和運用指向不足,學(xué)生難以在課堂教學(xué)中實現(xiàn)知識的融合與對話;(3)基于教學(xué)資源的學(xué)科互通互融不足,學(xué)生的學(xué)科知識與能力培養(yǎng)難以打通電氣與電子信息課程和農(nóng)學(xué)融通的“最后一公里”。就實踐層面的縱深性和浸潤性而言,主要存在以下問題:(1)在模擬實踐中,缺乏“雙師”合作,以至于實踐難以深入,學(xué)生也難以在實踐中深刻理解電氣與電子學(xué)科在農(nóng)業(yè)實踐中的運用機理、著力點和開挖點,而是僅限于當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出的部分農(nóng)業(yè)信息科技,難以形成對農(nóng)業(yè)、電氣和電子學(xué)科之需要的全面性理解[5]。(2)在現(xiàn)場實踐中,由于實踐體系自身戰(zhàn)線過長,且缺乏科學(xué)的組織,以至于學(xué)生的參與性不足——只管一段而不是全過程參與,導(dǎo)致學(xué)生對農(nóng)業(yè)缺乏全面和系統(tǒng)的理解,難以找到更多、更有效的切入點和創(chuàng)新點。

2 基于系統(tǒng)思維的電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)模式改革

為實現(xiàn)涉農(nóng)專業(yè)學(xué)生素質(zhì)的全面發(fā)展,立足于國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略,鞏固脫貧攻堅成果,切實服務(wù)國家發(fā)展戰(zhàn)略,為全面提升電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)效能為架構(gòu)的培養(yǎng)體系[6],就必須從培養(yǎng)方案設(shè)計、課程設(shè)計與實施、教學(xué)與實踐活動的開展等多個層面入手。基于這一思路,學(xué)院組織了行業(yè)專家、學(xué)科專家、研究人員,從培養(yǎng)方案、課程與教學(xué)、實踐等環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化。

2.1 優(yōu)化培養(yǎng)方案,凸顯電氣與電子信息類和“新農(nóng)科”交融

在培養(yǎng)方案的優(yōu)化中凸顯電氣與電子信息類和“新農(nóng)科”交融色彩。首先,要解決的問題是交融什么、如何交融、交融到什么程度;其次,要解決的問題是如何在培養(yǎng)方案中體現(xiàn)?；诖?電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化中,主要關(guān)注了以下方面:(1)基于進階發(fā)展的要求,4年學(xué)段的整體安排上,全程遵循感知-理解-運用-實用與創(chuàng)造4個階段進階;(2)在培養(yǎng)模式上,基于跨學(xué)科學(xué)習(xí)與實踐、綜合涉農(nóng)問題的案例研究、涉農(nóng)運用的探究式課題式學(xué)習(xí)、基于實踐的“多導(dǎo)師”合作與實踐創(chuàng)新、基于作品導(dǎo)向的涉農(nóng)綜合性問題解決與實用技術(shù)設(shè)計等“進階”與“合力”;(3)實施課程與實踐對話,打通校內(nèi)外、課程與實踐的“圍墻”,推動二者的對話;(4)圍繞跨學(xué)科學(xué)習(xí)與指導(dǎo)的高效開展、學(xué)習(xí)與實踐活動的高效對接,構(gòu)建教師共同體,推動教學(xué)相長;(5)構(gòu)建電氣與電子信息類和“新農(nóng)科”交融的資源體系(含案例庫),為電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)提供資源支持。

2.2 優(yōu)化課程設(shè)置,推動電氣與電子信息類和農(nóng)科融合互動

為推動課程體系內(nèi)涵式建設(shè),專業(yè)層面圍繞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的相關(guān)前沿課程如傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、控制科學(xué)等進行建設(shè),凸顯現(xiàn)代電氣與電子信息在涉農(nóng)課程中的運用。(1)構(gòu)建交叉性校本課程[7],推動電氣與電子信息類和農(nóng)科在課程內(nèi)容體系上的交融。基于校本課程建設(shè),從電氣與電子信息課程的各個運用維度,實現(xiàn)與農(nóng)學(xué)學(xué)科、農(nóng)業(yè)工作的互通互融,以確保二者在具體維度和具體細分領(lǐng)域上達到“你中有我”“我中有你”,使得二者緊密成為一體。與此對應(yīng),要基于產(chǎn)品導(dǎo)向,構(gòu)建校本課程模塊,引導(dǎo)學(xué)生基于實踐運用導(dǎo)向,從理論與實踐兩個角度,審視電氣與電子信息類和農(nóng)科的互通互融,進而實現(xiàn)綜合能力的發(fā)展。(2)構(gòu)建輪轉(zhuǎn)式角色課程,推動高效課堂建設(shè)。在具體的互通互融實用性模塊建設(shè)上,采取電氣與電子信息類和對應(yīng)農(nóng)科教師“同課共構(gòu)”的方式,即在同一節(jié)或者同一單元的課程,選取部分交叉多且深的模塊,采取“雙師”合作的方式,涉及電氣與電子信息類的部分和農(nóng)科的教師分別主講,并由“雙師”進行對話(互相對話以及與學(xué)生對話),以幫助學(xué)生更為深入地理解二者的互通互融。(3)構(gòu)建系列主題式講座課程。講座課程為系列的、連續(xù)的專業(yè)性主題,凸顯電氣與電子信息類和農(nóng)科的互動互融,立足問題的解決、思考、啟發(fā)而展開,以主題引導(dǎo)學(xué)生開展探索、與教師的對話,推動學(xué)生開展相關(guān)探究。主題講座課程要凸顯對前沿問題、現(xiàn)象、技術(shù)的關(guān)注,要靶向前沿和發(fā)展趨勢。(4)構(gòu)建實景式共享課程。所謂實景式共享課程,主要指電氣與電子信息類和農(nóng)科的運用實景式課程:立足田間地頭的信息技術(shù)與電氣技術(shù)的農(nóng)業(yè)機械的演示與使用,立足企業(yè)流水線的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)器械的研制與生產(chǎn),立足農(nóng)業(yè)種植的實驗與運行,立足農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)與加工的實踐現(xiàn)場等。這種實景課程,可以通過遠程在線的方式,也可以采取現(xiàn)場教學(xué)的方式。但實景式課程要立足課程的安排,要帶有目的、任務(wù)和評價,以使得學(xué)生真正“有收獲”“有觸動”“有想法”。(5)實施“雙師”分段式課程,推動實踐課程模塊化。所謂“雙師”是指校內(nèi)理論課教師和校外實踐導(dǎo)師,二者主要基于合作與分工,共同守好“一段渠”。校內(nèi)課程在于開發(fā)實踐運用的理論和方法論部分,校外導(dǎo)師主要負責(zé)實踐運用部分。二者的合作基礎(chǔ)是實踐課程,而實踐課程作為完整的一門課,則分為上下兩段同步推進,且二者各占一半學(xué)分。在修讀上,學(xué)生若一個部分不及格,則整個課程不及格。在上課方式上,理論課教師上完課后,將任務(wù)單提交給實踐導(dǎo)師,并對學(xué)生的發(fā)展給出評語;實踐導(dǎo)師則按照要求開展實踐教學(xué),提出反饋建議給理論課導(dǎo)師,提交學(xué)生表現(xiàn)評價。二者圍繞實踐的合作,能夠幫助學(xué)生及時將理論與實踐結(jié)合起來,實現(xiàn)立足實踐平臺的理論與實踐的對話。(6)采取學(xué)分互認制度,推動學(xué)生跨專業(yè)選課。為夯實學(xué)生的農(nóng)學(xué)基礎(chǔ),學(xué)院鼓勵學(xué)生跨專業(yè)選課,但選課的指向必須明確,要注重與本學(xué)科的關(guān)聯(lián)性和互通性。在學(xué)生跨專業(yè)選課的成績評價上,要突出對其交融性思維與意識的評價。

2.3 構(gòu)建“基礎(chǔ)課程整合”及“學(xué)科競賽助理”聯(lián)動教學(xué)模式,推動教學(xué)層面的學(xué)科互融與實踐“浸潤”

優(yōu)化諸如“模擬、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”“電路原理”“單片機、嵌入式”等基礎(chǔ)課程的開設(shè)方案,讓每門課程開始前學(xué)生具備一定的基礎(chǔ),例如:電路課程是電子技術(shù)課程的基礎(chǔ)。對于前沿技術(shù)課程難以大規(guī)模嵌入的問題,提出開設(shè)系列化的延續(xù)性、漸進式工程項目競賽路徑,逐步提升規(guī)模、功能、性能、難度、工程要求及創(chuàng)新性指標(biāo)。通過設(shè)置院級的學(xué)科競賽并納入學(xué)生綜合能力評價指標(biāo)體系,讓更多的學(xué)生邁出“理論與實踐”結(jié)合的第一步,讓學(xué)生在這一過程中強化電子技術(shù)知識。在解決系統(tǒng)問題過程中,拓展學(xué)生在數(shù)據(jù)科學(xué)、控制科學(xué)、電力電子及電氣工程等方面的知識。以賽促學(xué),實現(xiàn)多學(xué)科的有機融合,實現(xiàn)增強動手能力、拓展知識儲備、積累技術(shù)方法、提升工程創(chuàng)新素養(yǎng)的目的:提高入門性質(zhì)的競賽頻率,實現(xiàn)競賽常態(tài)化,采取每季度組織一次,減少因為來不及完成作品導(dǎo)致的放棄事件;由教師牽頭,將企業(yè)校友與有競賽經(jīng)驗的學(xué)生組成“傳幫帶”隊伍,系統(tǒng)性地講授基本基礎(chǔ)理論及工程經(jīng)驗,幫助新學(xué)生邁出、邁好競賽參與的第一步;建立“遞進式、延續(xù)式”的工程項目競賽體系,對于不同能力水平、不同學(xué)業(yè)規(guī)劃目標(biāo)的學(xué)生,提供不同難度等級、不同命題來源的競賽機會,并在過程中植入電子信息、機器人、傳感器、人工智能等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)前沿知識,逐步實現(xiàn)以下階段目標(biāo)。第一,對于大一學(xué)生,主要側(cè)重解決一些經(jīng)典的電子設(shè)計問題。如信號燈電路設(shè)計、“尋跡小車”設(shè)計等,幫助學(xué)生有計劃地進行入門學(xué)習(xí)。所學(xué)知識涉及C語言、模電及電路等。課程提前結(jié)束也有利于相關(guān)課程開設(shè)后的深入理解,反哺教學(xué),提升教學(xué)質(zhì)量。該階段主要以“混合式”教學(xué)為主,除了有組織地開設(shè)“電子設(shè)計創(chuàng)新”課程及高年級學(xué)生“傳幫帶”等線下學(xué)習(xí)資源,還要充分利用線上開放課程等資源。通過工程設(shè)計與“混合資源”的協(xié)同,學(xué)習(xí)過程不是看錄像、放任不管的形式,而是有效的、有目標(biāo)的、有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。第二,對于大二學(xué)生,所涉及的工程項或競賽題目應(yīng)融入處理器、傳感器等技術(shù)的使用,完成諸如環(huán)境感知、特定環(huán)境下的控制及網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)。通過工程任務(wù),激發(fā)學(xué)生的自學(xué)意識,以目標(biāo)為導(dǎo)向,拓展學(xué)生具備的技術(shù)能力及知識體系。對于該階段的學(xué)生,可以推薦參加省級的電子設(shè)計大賽及校級的智能農(nóng)業(yè)裝備設(shè)計大賽。第三,根據(jù)學(xué)科專業(yè)及學(xué)生個人興趣,面向企業(yè)或行業(yè)需求,采取參與“企業(yè)命題”相關(guān)的競賽,選擇自身適合的產(chǎn)業(yè)銜接對象,如機器人、智能農(nóng)機裝備、控制優(yōu)化算法設(shè)計、人工智能等。通過競賽這一媒介,建立學(xué)生和企業(yè)交流、展示與溝通的渠道,不僅能提升學(xué)生對于企業(yè)行業(yè)現(xiàn)狀的了解,也能讓企業(yè)發(fā)掘更多的優(yōu)秀人才,形成良好的就業(yè)生態(tài)。

3 結(jié)語

面向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化這一發(fā)展目標(biāo),“新農(nóng)科”人才不僅要有傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)知識儲備,還要掌握智能化時代必需的學(xué)科理論、多學(xué)科知識。電氣與電子信息技術(shù)是推動農(nóng)業(yè)機械化與智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一,在涉農(nóng)人才培養(yǎng)過程中要注重電子化、信息化技術(shù)相對應(yīng)的科技倫理素養(yǎng)的發(fā)展。因此,在分析了電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)存在的問題基礎(chǔ)上,優(yōu)化培養(yǎng)及評價方案,提出了基于系統(tǒng)思維的電氣與電子信息類涉農(nóng)人才培養(yǎng)模式。通過電氣與電子信息類和對應(yīng)農(nóng)科教師“同課共構(gòu)”、實景式課程利用、實施“雙師”分段式課程等策略,確保二者在具體維度和具體細分領(lǐng)域上達到“你中有我”“我中有你”,凸顯電氣與電子信息類和“新農(nóng)科”交融色彩、強化現(xiàn)代電氣與電子信息在涉農(nóng)課程中的運用。在“理論與實踐”結(jié)合方面,通過構(gòu)建“基礎(chǔ)課程整合”及“學(xué)科競賽助理”聯(lián)動教學(xué)模式,實現(xiàn)多學(xué)科的有機融合,實現(xiàn)增強動手能力、拓展知識儲備、積累技術(shù)方法、提升工程創(chuàng)新素養(yǎng)的目的。在這一新培養(yǎng)體系中,集多元化的學(xué)、做、賽、研等環(huán)節(jié)于一體。在培養(yǎng)綜合能力強的涉農(nóng)人才過程中,更重視學(xué)生個體能力及興趣差異,繼而培養(yǎng)出能滿足新要求、適應(yīng)新變化、掌握新技能、精通新方法的高端農(nóng)業(yè)技術(shù)人才,積極服務(wù)于中國鄉(xiāng)村振興、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化戰(zhàn)略。