“新工科”背景下农业机械及其自动化专业产学合作育人模式探索

翁海勇，杨 林，缪树峰，叶大鹏

（福建农林大学机电工程学院 福建，福州 350100）

1 引言

2017 年2 月教育部发布了《关于开展新工科科研与实践的通知》，体现了工科类学科需要着重于人才实践性与创新性的培养。当今科技革命和产业变革的时代背景下，积极发展工程教育方面的改革和创新，结合“互联网+”、“大国工匠”和“中国制造2025”等背景以及“加快推进农业农村现代化”重大任务，作为农林类知名高等院校福建农林大学，有责任培养一批兼备理论知识与实践能力的新人才，为国家的建设奉献青春力量。同时作为福建省的一流大学建设高校、福建省高原学科，发展迎来了重大机遇，为响应国家以及教育部的号召，必然要求对原有的大学生培养教育模式重新进行思考与探索。本文主要探索了一种大学生的培养模式，其中重点在于发展思政建设，在学生心中厚植爱国爱农意识[1,2]，进一步加强校企合作，培养综合相关人才，推进教育培养体系，构建了一种“1112”的教学培育平台，为全国的农林类高校农业机械及其自动化专业大学生培养模式提供一定参考。

2 培养目标

产学合作是指在工程类专业的教育过程中，通过行业内知名企业与高校资源共享，企业积极参与高校相关专业的建设、人才培养方案的制订与改革，让高校为企业生产提供创新方案，企业为高校的人才培养提供实践平台。结合福建农林大学建设区域性高水平一流农林大学，培养理农工交叉领域、涉农行业带头人的办学定位，在学生已掌握农业机械及其自动化专业基础知识的后，充分衔接多学科知识，引入生产内容与科研前沿进行教学与实践，以支撑本专业人才培养中综合实践核心能力的达成。主要培养学生达成三个目标：知识目标、能力目标以及情感目标。

知识目标主要为掌握各类行业内刚需的硬件作为可用资源，通过工业现场观察、工程师培训和个人演练，学生了解控制器的常见类型以及如何合理地选择控制器的知识和方法；掌握常见控制器开发软件的编程方法，通过学习常见控制软件开发方法和解决问题的逻辑，帮助学生了解现有工业领域中常见控制器的开发方法，学习如何将工业控制技术引入到现代农业应用中；掌握如何有效优化资源配置，针对调研获得的问题，要求学生能够合理选择硬件配置，应用合适的编程逻辑，可以解决现代农业生产中的实际问题。

能力目标中首先是分析能力：能够针对现代农业生产过程中的“风光水气肥”等影响因子，开展调研和分析，考虑到当地的气候特点，能够提出对生产因子进行控制的合理解决方案；其次是开发设计能力：能够针对已获得的控制方案，合理地选择控制硬件，采用特定的控制策略和编程方法，开发出切实可行的控制软件，以实现资源优化配置并解决现代农业生产中因素控制问题。最后是培养学生的综合能力：使学生广泛接触现代农业生产中的一系列问题，接受实践锻炼和考验，进一步提高学生独立解决现代农业生产中问题的能力。

在情感目标上，首先要做到的是学生对农业机械及其自动化专业的专业认同，为农业机械及其自动化专业的全体学生提供深入基层实践的机会，深化学生对工业化和现代化技术改造在农业生产上作用的理解，调动学生的学习热情；其次是工匠精神：帮助学生在现代农业生产、管理和科研实践中理解并遵守职业道德与规范，培养学生精益求精的工匠精神。最后是培养三农情怀：以专家工作站为平台，深入基地与农民的交流过程中，使学生对社会主义新农村认识加深，培养认识社会、理解社会和服务社会的责任感，塑造“一懂两爱”情怀。

3 培养模式建设与应用

3.1 培养模式的主要发展历程

传统的农业机械及其自动化学生培养模式主要是以理论教学为主，难以满足市场需求。

该模式主要增加专业的实践部分，旨在培养学生掌握常用机构的结构、特性等基本知识，掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算方法，学会设计机电传动装置。然而，由于传统的培养模式理论课时需求的限制，实践课时常被压缩，以走马观花的参观实习为主，弱化了学生实践锻炼环节，导致学生设计的产品大部分仅停留在课本知识，无法适应市场用人需求。

该模式主要提升实践能力，培植“爱农”情怀，旨在培养具有分析能力、开发设计能力、解决现代农业生产实际问题的综合能力的机电一体化复合型人才，并培植学生的专业认同感、工匠精神和“三农”情怀。实践课程与行业内知名企业建立长期合作关系，为学生提供多种形式的培训和竞赛项目。还共同开设了不同特色的实践课程。同时，学生在为农业产业服务过程中，实现个人自我价值，提高专业热情和服务现代农业的兴趣。

3.2 培养模式需要解决的重点问题

在课程改革前，尽管学生掌握相关器件、编程方法等学科基础知识，但因缺乏相关实践锻炼基础，故无法将所学知识应用到实际生产中，面对工业、农业实际生产中各类自动控制问题，感到无从下手；且学生对“三农”认知程度不足、缺乏专业认同感、责任感和使命感、服务“三农”意识淡薄[3]，具体归纳为：（1）教学模式和教学环境单一：传统的教学模式使学生形成了惟书、盲目服从的思维定势，缺乏发现问题和提出问题的方法、途径和技巧，且教室环境单一、局限性大，无法创设问题情景，限制学生的创造思维。（2）传统教育提倡“师道尊严”的教育观，不利于构建师生共同体：市场经济对利益过分的追求深刻影响高校师生关系的利益化和庸俗化，且部分教师总将自己的意志强加于学生之上，不愿倾听学生的心声。（3）学生服务“三农”意识淡薄：高校缺少学生与农户或企业接触的桥梁，无法让学生真正走进农业，实践体验农业，难以培养爱农、献身农业的情怀，树立服务“三农”的意识。

3.3 资源建设及应用

以实践课程为载体，校内校外导师共同指导，借助于实践教学基地和专家工作站，学生可以深入产业一线调研，了解产业的痛、难点问题，收集市场的需求；结合调研得到产业问题，自主开展研究和讨论，通过研究初步形成解决方案，并以小组为单位进行开发设计，条件成熟的小组，可将获得的成果，申报各种层次的大学生创新创业项目以获得更多的经费支持；在项目组成员的努力研究和校内外导师共同指导下，部分优秀的成果可以总结形成了高质量的学术论文、自主知识产权专利、软著等；对于小组成员已获得的成果，采取“滚雪球”形式把成果做大，利用不同年级同学之间的“传帮带”，可将部分研究成果形成“互联网+”大学生创新创业大赛和“青年红色筑梦之旅”等大赛作品；部分作品经过企业导师的提升，可将大学生创新创业项目的作品形成实际产品，服务于市场，真正解决产业的痛点和难点问题，提升实践课程的成效。在产学合作育人实践实施过程中，形成了理论与实践结合、学业与就业对接、智育与劳育共推的产学研用一体化闭环的实践教学人才培养模式，践行“把论文写在祖国大地上”的理念，培植学生爱国主义情怀，提升学生研究社会、服务社会的意识。校外基地为农业机械及其自动化专业学生开展学科竞赛和毕业设计等创新实践活动积极搭建平台，并参与人才培养体系的建设。每组学科竞赛团队的导师均由1位教授或者副教授为带头人，配备1位讲师或者博士，1位思想政治教师和2名品学兼优的研究生组成“1112”模式的指导教师团队[4]。

4 培养模式特色与创新

4.1 实践教学融合创新项目，培育“三创”学生

首先是要优化教学模式，打破传统“课堂式”教育，带领学生深入基地调研，将教育置于祖国的大地上，点燃学生创新创业热情，激发学生创新创业潜能，植入“创新创业基因”，使“三创”变成自主行为。其次要直击要点问题，依据调研结果，精准凝练出企业及农户的痛难点问题，提升学生发现问题和分析问题的能力，在学生心中播撒服务“三农”的种子。最后要形成“三创”项目，根据专业知识，以解决痛难点问题为出发点，通过形式丰富、不同侧重点的多种学科竞赛，提高学生在实践活动中独立思考，亲手实践的能力，激发引导其爱国情怀。

4.2 内外结合师生共创，破解企业难题

发挥校内外导师知识结构互补优势，践行研究生与本科生的协同培养模式。加强研究生和本科生在思想、学习和生活上的沟通与协作，提升他们的创新能力与实践能力，有效促进本科生和研究生教育的协同发展。采用同专业且能力互补的学生自由组合形成小组，依托省级校外实践基地，对调研得到产业难点、痛点问题，开展研究和探讨并形成切实可行的方案，然后在实践平台上验证，解决学校培养与企业需求脱节的问题。师生共同参与教学实践活动,教师通过对文化传统和理想信念的传承,对客观真理的传授,以学生为本的奉献和给予,在完成教学任务的过程中收获了教学带来的成就感、为人师表的荣誉感,生命的价值得到了自我实现。与此同时,在以人为本的教学实践过程中,学生的主动性、创造性获得关注并得以生成[5]。

4.3 多措并举，助力乡村振兴

为破解乡村发展人才紧缺、推动科技下乡，搭建专家工作站及组织科技特派员建立与基地及农户的关系，切实了解企业及农户需求。建立产学研协同创新机制，为企业提供战略咨询、技术研发、人才培养、成果转化等服务，引导科技、人才等要素向企业集聚，加强创新链与产业链的对接与协同，发挥科技的支撑和引领作用。学生科研小组以专家工作站平台或科技特派员为媒介、依托产学研协同创新机制并与企业研发团队直接合作，针对企业在实际生产过程中遇到的核心技术瓶颈进行攻克，推动企业创新能力和核心竞争力的提形成其发展优势，以此谋取以企业为基点带动所处区域、相关联产业发展，助力乡村振兴。专业实践课程作为高校引导大学生投身乡村、助力乡村振兴的重要途径之一，利用专业课增强大学生对农业的了解，激发学生对农村的热爱，对其愿意成为新型农业技术人才起到了促进作用。

4.4 育人模式持续建设

建立由实践教学基地，行业专家和课程骨干教师共同组成的课程教学建设指导小组，构建一套完整的课程建设机制。

丰富专业实践教学案例，40%的案例来自产业一线或学生第一手获得的资料；动员、组织、指导学生参与“挑战杯大学生创业大赛”、“大学生创新创业训练计划项目”等高水平、高质量、对学生专业技术和综合实践能力都有一定锻炼的学科竞赛，学生参与人数在学生总数的占比超过30%。同时加强课程师资建设，聘请企业与用人单位相关专家和工程师担任兼职教授和专业导师，指导并参与课程设计，课程培养与课程方案。并加大授课教师培训资源，委派教师到企业、用人单位和国内外高校进行培训学习，通过促进授课教师专业知识的更新逐步实现课程领域在知识层面上系统性的更新。打造师资队伍向着“教师——工程师”体系不断迈进。开展研究成果的推广与应用，建设一支结构合理、创新能力强、研究成果处于学科前沿的师资团队。

定位人才培养，推动课堂革命、搭建产教融入、坚持立德树人、发展德学兼修的教育教学新模式。加强教学实践内容占比，以专业知识解决实际问题，以内部升级、外部更新、虚实共建方式优化课程实践实习，解决原实践实习教学内容体系中缺乏的新工科要求的新内容及能力要求问题。

整合实践基地与产品研发流程、生产技术、培训方案等资源，并借由校企合作资金，校内教学经费拨款等形式，采购可以满足更多课程实验设计、科研项目需求的实验设备。以赛促学，以赛历学，以赛养学；在已有培养机制与教学平台的带动作用下，鼓励学生参与各类学科竞赛，在比赛中磨练自身技艺，在比赛中锻炼自身能力，在比赛中实现教学内容与实践技能的融会贯通，做到真正意义上的“知行合一”。对现有研究成果进行总结提升，拟在人才培养规格、双师双能型师资培养模式、学科竞赛培训与管理等方面撰写教改学术论文；同时，将现有的教学思考与新工科、新农科体系进行对接，树立综合实践教育新模式、新理念，并针对过往教材不能够有效适应现阶段人才培养的新模式的问题，编写打造双新融合的新教材，提升教学内容的知识创新能力。

4.5 需要解决的问题

探索如何更好将课程思政全程贯穿于实践教育，特别是通过青年红色筑梦之旅活动对学生厚植爱国主义情怀及提高服务社会的意识。并通过生产劳动，社会实践，乡村调查等系列实践活动，引导学生关注“三农”发展，投身“三农”事业，强化学生“知农爱农、强农兴农”使命担当，以求培养涉农学生知农爱农思想情怀[6]。

研讨如何加强人才培养体系发展，以追求完善研究生与本科生的协同培养模式，提升学生的创新能力和实践能力。实行多元化精英教育理念，推进“学科综合环境，研究环境和开放环境”下的培养模式改革，建设创新型人才培养体系。以提高创新能力为核心，继续深化培养机制改革，加强学术规范建设，培养人文科学素养、专业能力和创新思维，最终实现学生培养体系质量有效提升的目的。

4.6 改革方向和改革措施

关注学生的思想道德建设，培养其建设国家农业事业发展的意识和思想。为响应习近平同志提出的“提升思想政治教育亲和力的针对性，满足学生成长发展需求和期待”重要讲话精神，通过加强学生的思政建设，落实“三全育人”综合改革建设方案。组建课程思政教学共建团队，教导引导专业课教师围绕落实立德树人这一根本任务，把教书和育人结合起来，牢固树立知识传授与价值引领同频共振的教学理念[7]。教书育人两手抓，在传授知识的同时也关注学生品格、品行、品味的发展。与马克思主义学院思政课教授做专业课共建，指导和帮助专业课教师深挖课程中蕴含的思政元素，在日常开展思政讲堂、交流研讨、主题实践等活动，提升课程思政教育的领导力，形成课程整体育人的联动效应。

加强校企合作，培养综合相关人才。随着智慧农业产业的更新换代，国内高校势要根据其发展趋势进行专业改革，而推动改革的根本即是人才。支持培育学生向着熟练掌握人工智能与农业知识的复合型人才发展，并辅以服务岗位需求与就业情况预测为导向，持续推进学生在专业素养的可持续发展，以职业能力和职业素质为核心，制定依托产业链能力平台加专业方向能力的人才培养方案，形成一阵套校企联合培养的人才培养模式。形成校企联合培养的农业领域人才的培养模式，将涉农企业岗位需求与专业能力培养，课程实践内容与技术认证证书，综合人才培养与就业相结合。努力解决农民群众的实际问题，为农业领域推广人工智能等新技术提供智慧与人才支持[8]。

推进教培体系，构建双师教学培育平台。始终将教学培育平台的构建视为项目发展实施的核心要素，是推动智慧农业人才培育的重中之重，通过以高校为核心，形成多部门教学联合培养机制的同时，主动推动校内教师，专业技师校外联合培养机制，重点建设一支富含学术创新思想，凝聚学科前沿智慧，善于解决现实问题的“教师-工程师“高素质双师型师资团队。另一方面，无论是构建农业人工智能基础实践基地，还是发展智慧农业都需要大量的数据基础和实时快速地网络响应，随着农业人工智能化的不断发展，之前的基础设施建设越显疲态，在越来越多的场景应用中难以包容实际需求。为此，提高=综合实践基地中智能农业传感器等基础设备供给水平，建设综合专业实践基地的生产信息化和数字化工程，与企业和兄弟院系院校合作，推进农业数据共享平台的构建，为学生在智能农业设备设计制造的实践建立基础。

结合新农科新工科，革新教学实践课程内容。为满足未来智慧农业领域对“懂农业，更懂智能”的新型农业科技人才的需求[9]。目标以产业实际的生产需求推动课程的创新改革，根据相关产业的相关工作需求，优化课程结构，适当增添或减少相关课程内容以推动课程学习与新型农业科技人才标准相对接，把实践能力的培养融入专业课程的设计规划，推进应用型课程群或课程模块在实践方面对学生的培训。教学模式将以实际运用为首位，注重以学生为中心的启发式、合作式、项目式教学模式。并引入人工智能-大数据等新技术丰富课程内容，提升实践课程推动人才激励、课程培育和教学模式改革创新，强化企业与用人单位在项目实施中的实际参与度。

5 总结

福建农林大学积极响应国家关于“加快推进农业农村现代化”、关于深化产教融合的战略目标，大力开展产学合作育人模式，在人才培养目标、产学合作育人平台、实践育人基地建设、企业导师进课堂等方面进行了创新性改革，大力提高了大学生的实践能力以及创新能力，大学生的培养必须要结合国家的发展战略目标、地方政府的发展规划以及学校本身的发展潜力多方面紧密结合，融入“新工科”和“大国工匠”培养的特点，才能够探索出契合地方农林高校农业机械及其自动化专业的培养模式。