農(nóng)業(yè)電氣化品牌專業(yè)建設(shè)與實(shí)踐*
——以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為例

陳彩蓉 ，孫玉文 ，呂成緒 ，胡 飛

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江蘇 南京 210031；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)人工智能學(xué)院，江蘇 南京 210031）

農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)是研究農(nóng)村電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)、農(nóng)村能源的科學(xué)利用、自動(dòng)化和信息技術(shù)，用于農(nóng)業(yè)和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造、發(fā)展農(nóng)業(yè)信息高新技術(shù)開發(fā)研究的應(yīng)用學(xué)科。我國農(nóng)業(yè)電氣化學(xué)科已有60 多年的發(fā)展歷史，從早期農(nóng)業(yè)機(jī)械院系的農(nóng)業(yè)機(jī)械化專業(yè)開始，到目前農(nóng)業(yè)工程一級學(xué)科，已經(jīng)形成包含農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化學(xué)科在內(nèi)的共4 個(gè)二級學(xué)科的完整體系[1-2]。目前開設(shè)農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)的高校有中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等[3]。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)創(chuàng)辦于1956 年，是全國少數(shù)具有農(nóng)業(yè)電氣化博士點(diǎn)的專業(yè)，該專業(yè)培養(yǎng)掌握農(nóng)學(xué)、電氣化、自動(dòng)化和經(jīng)營管理學(xué)等基本理論，具備農(nóng)村電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備開發(fā)與制造、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程等方面的知識和相應(yīng)專業(yè)實(shí)踐技能的高級工程技術(shù)人才。隨著近幾年專業(yè)建設(shè)不斷加強(qiáng)，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)快速發(fā)展，在人才培養(yǎng)、課程建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室及實(shí)習(xí)基地建設(shè)、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面取得了較好成績，2020 年南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)獲批國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)?；诖耍狙芯客ㄟ^分析農(nóng)業(yè)高等院校農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀，探索了農(nóng)業(yè)電氣化品牌專業(yè)建設(shè)思路，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，向社會輸送優(yōu)秀的農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)人才。

1 農(nóng)業(yè)電氣化品牌專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀

高校持續(xù)健康發(fā)展等關(guān)鍵問題與專業(yè)建設(shè)的水平、質(zhì)量密切相關(guān)，專業(yè)建設(shè)要突出改革創(chuàng)新為先、質(zhì)量效益第一的思想[4]。品牌專業(yè)是指專業(yè)特色鮮明、人才培養(yǎng)質(zhì)量高、畢業(yè)生就業(yè)率高、社會聲譽(yù)好的專業(yè)，品牌專業(yè)建設(shè)要適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)、科技、社會發(fā)展對高素質(zhì)人才的需求，找準(zhǔn)本專業(yè)的辦學(xué)定位，發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，辦出專業(yè)特色，推進(jìn)專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)緊密結(jié)合國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，為農(nóng)業(yè)類院校農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)建設(shè)起到示范和帶動(dòng)作用[5-6]。目前，農(nóng)業(yè)高等院校農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)領(lǐng)域依然存在一些問題：1）高等農(nóng)業(yè)院校工科傳統(tǒng)辦學(xué)理念無法適應(yīng)時(shí)代發(fā)展。農(nóng)業(yè)電氣化等專業(yè)緊緊圍繞“農(nóng)”字辦學(xué)觀念長期根植，學(xué)科發(fā)展處于從屬地位，在資源分配中處于劣勢，缺少長期科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃，傳統(tǒng)的觀念束縛了高等農(nóng)業(yè)院校工科教育的發(fā)展。2）人才培養(yǎng)與用人單位特別是與企業(yè)聯(lián)系不夠緊密，缺少對學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格的工程素質(zhì)教育的環(huán)節(jié)。3）實(shí)踐教學(xué)從屬于理論教學(xué)，由于農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)的特點(diǎn)，部分課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在高電壓、高風(fēng)險(xiǎn)、高成本、環(huán)境惡劣、周期長以及真實(shí)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高、學(xué)習(xí)效果不好，阻礙了學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)和創(chuàng)造性潛能的挖掘。

2 農(nóng)業(yè)電氣化品牌專業(yè)建設(shè)思路

農(nóng)業(yè)電氣化品牌專業(yè)建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。農(nóng)業(yè)電氣化品牌專業(yè)建設(shè)必須從人才培養(yǎng)方案制訂、課程體系優(yōu)化、教學(xué)內(nèi)容建設(shè)、教材建設(shè)、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地建設(shè)等方面入手，全面實(shí)施全方位多元化發(fā)展戰(zhàn)略，努力提升品牌專業(yè)的核心競爭力。

2.1 制訂農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)人才培養(yǎng)方案

品牌專業(yè)必須具有一流的人才培養(yǎng)方案[7]。結(jié)合專業(yè)認(rèn)證，制訂具有南京農(nóng)業(yè)大學(xué)特色、適合社會需求與競爭需要的農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)人才培養(yǎng)方案。為使得培養(yǎng)的專業(yè)人才真正切合實(shí)際需求，可以修訂相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)大綱，制訂具有學(xué)校特色、滿足電氣化相關(guān)領(lǐng)域企事業(yè)單位實(shí)際需求的人才培養(yǎng)方案。例如：以工程教育專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，從提高工科專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式入手，加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，突出學(xué)生能力培養(yǎng)，確保本專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)社會對人才的要求；通過深入企業(yè)和科研院所等單位進(jìn)行調(diào)研，了解用人單位對農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識、綜合素質(zhì)等方面的要求；通過問卷調(diào)查、座談會等形式了解本專業(yè)畢業(yè)學(xué)生的評價(jià)和建議；通過與農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)相關(guān)專家、企業(yè)工程專業(yè)人員座談，以及到國內(nèi)外相關(guān)高校調(diào)研等形式，邀請相關(guān)專家參與人才培養(yǎng)方案的制訂。

2.2 優(yōu)化課程體系

優(yōu)化科學(xué)合理的課程體系，加強(qiáng)課程體系、教材資源建設(shè)。農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)原有課程體系和教學(xué)內(nèi)容有待優(yōu)化，在學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面存在不足[8]，需要不斷完善“厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、寬口徑、有專長”的農(nóng)業(yè)電氣化教學(xué)體系，加強(qiáng)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，以培養(yǎng)出具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識和較強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用、創(chuàng)新思維能力的合格人才。為此，構(gòu)建了“通識課程+專業(yè)課程+素質(zhì)拓展課程”的課程體系，其中，專業(yè)課程又分為學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課、專業(yè)選修課和集中實(shí)踐環(huán)節(jié)。新的課程體系增加了數(shù)學(xué)、物理等公共必修課程，增加了“電路理論”“電機(jī)學(xué)”“自動(dòng)控制原理”等專業(yè)基礎(chǔ)課以及“電力系統(tǒng)分析”“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”“變電工程設(shè)計(jì)”等專業(yè)課程的學(xué)時(shí)；同時(shí)，在專業(yè)選修模塊設(shè)置學(xué)術(shù)研究類課程組，凡申請參加研究生免試推薦的學(xué)生，須在本課程組內(nèi)修滿全部學(xué)分。

課程體系注重對學(xué)生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)了實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和專業(yè)綜合能力訓(xùn)練等集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將學(xué)生的自主實(shí)踐納入培養(yǎng)計(jì)劃，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化培養(yǎng)提供空間[9]。專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課程是專業(yè)教育的主體，課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)是兩個(gè)不可或缺的重要方面，理論教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)在于教學(xué)過程的考核和教學(xué)反思的缺失；實(shí)踐教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)在于實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目缺乏應(yīng)用背景、創(chuàng)新性和設(shè)計(jì)性，難以起到學(xué)以致用的效果。教學(xué)過程的考核和反思離不開課程信息化建設(shè)和課程教學(xué)模式的改革，通過科研反哺教學(xué)，自主研發(fā)實(shí)踐教學(xué)設(shè)備和開發(fā)實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目是提升實(shí)踐教學(xué)效果的有效途徑。教材建設(shè)是科學(xué)融合課堂內(nèi)外教學(xué)的載體，貫徹學(xué)校教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)精神，開展全方位、立體化農(nóng)業(yè)電氣化課程群教學(xué)資源建設(shè)，建設(shè)內(nèi)容同時(shí)涉及課程教學(xué)信息化建設(shè)、教材建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)和教學(xué)設(shè)備研發(fā)。推進(jìn)重點(diǎn)教材建設(shè)，把教材建設(shè)列入課程建設(shè)計(jì)劃，積極鼓勵(lì)教師編寫高質(zhì)量、高水平教材[10-11]。對課程使用的教材進(jìn)行審核，主要專業(yè)課程采用國家級規(guī)劃教材或本領(lǐng)域優(yōu)秀教材。

2.3 構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系

基于強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的目標(biāo)，采取創(chuàng)建“三梯層式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、構(gòu)筑“四階段遞進(jìn)式”競賽技能實(shí)訓(xùn)體系等措施構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系?！膀?yàn)證型、綜合型、創(chuàng)新型”“三梯層式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系如圖1 所示。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是對學(xué)生基本技能、基本素質(zhì)的培養(yǎng)。綜合型實(shí)驗(yàn)重在培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析和解決實(shí)際問題的能力。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實(shí)踐能力。構(gòu)筑“四階段遞進(jìn)式”競賽技能實(shí)訓(xùn)體系：第一階段夯實(shí)基礎(chǔ)學(xué)科理論知識與外文運(yùn)用能力；第二階段提高學(xué)生Altium Designer、CAD 等軟件運(yùn)用能力，使學(xué)生掌握電子線路設(shè)計(jì)、PCB 繪制等電類專業(yè)基本能力；第三階段側(cè)重學(xué)生創(chuàng)新意識培養(yǎng)與基礎(chǔ)工程技能實(shí)訓(xùn)；第四階段以智能車大賽、機(jī)器人大賽、智能裝備大賽等綜合應(yīng)用技能實(shí)訓(xùn)為項(xiàng)目載體，實(shí)現(xiàn)實(shí)物創(chuàng)造，提高學(xué)生工程技術(shù)綜合應(yīng)用的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

圖1 “驗(yàn)證型、綜合型、創(chuàng)新型”“三梯層式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

2.4 加強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)

由于農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)的特點(diǎn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)等面臨著高壓輸配電環(huán)境，帶電操作危險(xiǎn)性高，同時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備造價(jià)較高。因此，應(yīng)以科學(xué)規(guī)劃、創(chuàng)新發(fā)展、資源共享、提高效益為指導(dǎo)思想，綜合“電力系統(tǒng)分析”“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”“電機(jī)學(xué)”“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”“變電工程”“高電壓技術(shù)”“電力電子技術(shù)”“新能源技術(shù)”等農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)核心課程進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)。例如：采用虛擬仿真技術(shù)，將一些因受場地、經(jīng)費(fèi)等因素限制在實(shí)體實(shí)驗(yàn)室中難以開設(shè)的實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)踐項(xiàng)目和學(xué)科前沿技術(shù)虛擬化，可以解決農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)課程教學(xué)過程中涉及的高電壓、高危險(xiǎn)、部分實(shí)驗(yàn)成本高、實(shí)驗(yàn)消耗大、實(shí)驗(yàn)周期長等問題。通過農(nóng)業(yè)電氣化綜合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)，有利于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)的開展，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度、延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間和空間，使學(xué)生將抽象的理論知識很好地與實(shí)踐相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

2.5 加強(qiáng)校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地建設(shè)

加強(qiáng)校內(nèi)外實(shí)習(xí)基地建設(shè)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)的開展，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。充分利用校內(nèi)資源，依托電力系統(tǒng)、新能源、電力電子、微機(jī)原理、電機(jī)拖動(dòng)等實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)建農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化學(xué)科綜合訓(xùn)練中心，完成支撐農(nóng)業(yè)電氣化人才培養(yǎng)的實(shí)踐平臺構(gòu)建[12-13]。在實(shí)踐教學(xué)過程中堅(jiān)持虛實(shí)結(jié)合，互為補(bǔ)充。通過以校外企業(yè)作為實(shí)習(xí)基地提供學(xué)生參觀實(shí)習(xí)的機(jī)會，學(xué)生通過校外實(shí)習(xí)基地參觀實(shí)習(xí)，建立對現(xiàn)場的感性認(rèn)識[14]。進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行仿真綜合實(shí)驗(yàn)，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式可以有效提高學(xué)生對電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)及控制過程等知識的掌握。加大校外實(shí)習(xí)基地建設(shè)力度，通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、共建實(shí)驗(yàn)室和校地合作等形式，與和農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)相關(guān)的優(yōu)質(zhì)企業(yè)簽訂合作協(xié)議，建立戰(zhàn)略發(fā)展聯(lián)盟，拓展校外實(shí)訓(xùn)基地，為學(xué)生的培養(yǎng)提供更好的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺[15]。

3 結(jié)語

毋庸置疑，品牌專業(yè)建設(shè)是高校地位和辦學(xué)水平的體現(xiàn)，也是提升專業(yè)知名度和競爭力的關(guān)鍵。品牌專業(yè)建設(shè)是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)工程，仍需要進(jìn)一步加強(qiáng)品牌專業(yè)建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，以向社會輸送優(yōu)秀的農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)人才。通過多年的品牌專業(yè)建設(shè)和積累，本研究就南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)在人才培養(yǎng)方案、課程體系、教學(xué)資源、實(shí)踐平臺建設(shè)等方面進(jìn)行了有益的探索，并取得了一定的成績。