“新农科”背景下设施专业课程体系建设的实践与思考＊

宋金修，潘铜华，付为国，毛罕平，闫征南，邹志荣

（1.江苏大学农业工程学院，江苏镇江 212013；2.青岛农业大学园艺学院，山东青岛 266109；3.西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100）

设施农业科学与工程专业（简称“设施”专业）是指设施农业的一整套科学体系与生产体系，其内容涵盖生命科学、农业工程、环境工程与管理科学等领域，是一门多学科交叉融合的新兴学科[1]。2020 年，中国设施园艺面积已超400 万 hm2，占到世界设施园艺总面积的85%，设施结构类型、作物栽培种类、配套调控设备和生产管理技术都得到了充分发展。创办20 年来，设施专业为中国设施农业的高速发展培养了大批专业人才。随着社会经济的发展和现代农业高新技术的应用，如今的设施专业普遍存在课程内容陈旧、新知识元素融合慢、学生就业竞争力差、企业合作动力不足等问题[2-3]。

2018 年，中共中央办公厅与国务院办公厅印发文件，提出振兴中国高等农林教育，发展“新农科”。争创一流学科、建设一流专业、培养一流人才，中国农业高等教育已经迎来内涵式发展的新机遇。2019 年，由全国涉农高校书记校长和农林教育专家代表参加的“新农科”建设工作研讨会相继发布“安吉共识”[4]“北大仓行动”[5]和“北京指南”[6]的“新农科”建设“三部曲”，提出了近期中国“新农科”建设的新理念、新举措与新体系。同时，2018 年，国务院发布《关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》（国发【2018】42 号）；2019 年，自然资源部与农业农村部联合发布《关于设施农业用地管理有关问题的通知》（自然资规【2019】4 号）；2020 年，农业农村部发布《关于加快推进设施种植机械化发展的意见》（农机发【2020】3 号）。这些文件从顶层设计上对园艺设施性能优化、设施园艺生产机械化、设施环境调控智能化、工厂化栽培精准化、设施生产过程轻简化发展提出了更高要求，设施园艺学科交叉融合的发展趋势愈加明显[7]。

农业的机械化、自动化、智能化首先体现在设施农业的高速发展过程中，设施专业现已成为工农科知识交叉的“新农科”代表。但是，当前设施专业课程体系对多学科知识的融合不足，对高新农艺农工技术的学习较少，对人工智能等“新农科”元素应用欠缺，难以实现“新农科”创新性与内涵式发展，造成设施专业特色不明显，长足发展的动力不足，学生的专业认同度低。因此，如何进一步融合“新农科”建设元素，特别是同“新工科”融合，实现创新与内涵式发展，培养具有“农工信管”多学科融合的高素质复合型专门人才，走出一条有别于传统农科专业培养模式的新路子是考验设施农业领域从教人员的一大难题。

设施专业“新农科”建设的紧迫性

从国内各知名高校的设施专业课程设置中发现，目前设施专业的课程主要分为设施作物栽培（农学类），温室工程设计与建造（工程类），休闲农业规划设计（园区类）[8]三个方向，部分学校开设有设施农业装备（机械类）方向。设施专业课程体系通常包括通识课程、专业基础课程、专业课程、专业拓展课程与实践课程（表1）。通识课程一般由马克思学院、理学院、文学院、化工学院、计算机学院、外国语学院等基础学科的学院承担，造成通识课程只专注于基础学科本身，无法与农学知识相融合。基础知识应用难度大，也未能实现通识课程的全过程育人。专业基础课程一般由土木学院、电气学院、机械学院、环境学院、生命学院、动医动科学院等应用科学的学院代为承担，相关学院缺乏对学生所在专业的了解，造成专业基础课程内容与学生培养目标脱节，无法为后期专业课程与专业拓展课程的学习提供前期知识储备。专业课程主要由学生所在学院承担，但是专业课程教学中普遍存在知识传授片面化、学科知识结构彼此割裂、创新创业教育薄弱等问题。尽管部分学校采用模块化课程教学，但也存在模块间学分失衡、课程内容无法衔接、学科知识结构单一等问题。专业拓展课程主要采用专业选修、自主研学、校级公共选修等方式，课程内容陈旧、学生认同度低，导致开课率低、吸引力不足[8]。实践课程包括实验课程与实习课程：实验课程一般分为验证型、综合型、设计型和创新型实验，主要在校内实验室进行；实习课程一般分为基础实习、专业基础实习、专业生产实习和专业综合训练，分别在校内外实践基地进行。实践课程缺乏真正的实操性与应用性，只针对某一课程本身或生产活动的某一环节，不能实现设施生产全过程的实践教学，也未能与职业岗位的胜任能力相适应。因此，设施专业现有课程体系普遍存在以下问题：课程内容与培养目标不相融合；课程设置与人才要求不相融合；教学过程与生产过程不相融合；实践技能与就业岗位不相融合，无法满足学术创新型人才、实践创新型人才和创业创新型复合人才的培养[9]。

表1 全国设施专业的主要课程分布表

农林院校的设施专业常设于传统农科的园艺学院，设施专业更强调设施作物生长发育与作物栽培学的重要性，对温室工程设计与建造、设施农业电气化、休闲农业规划设计等方向的教学不够重视，造成设施专业毕业生与园艺学、作物栽培学等专业区分度小，学生缺乏就业竞争力[8]。综合性大学的设施专业或学科方向常设于工程类学院，其设施专业或学科方向缺乏传统农学知识与农艺技术的学习，无法结合设施专业的核心内容开展创造性的教学设计。“新农科”背景下，中国设施农业已基本完成产业结构的优化升级和生产经营的提质增效，设施农业正朝向园艺作物精准化、自动化、智能化生产的方向发展[10]。而融合大数据、人工智能、云计算等“新农科”与“新工科”元素的农业物联网工程、植物工厂技术、农业机器人创新设计、人工智能（AI）种植等的飞速发展，更增加了智慧设施园艺无人化生产的可能性。现有课程体系已经无法适应现代农业新知识更新、多学科融合、高新技术应用的发展。因此，以课程改革为着力点，树立课程建设新理念，建设符合“新农科”人才培养要求的课程教学新体系已经迫在眉睫。

设施专业“新农科”课程体系建设

建设思路

在教育部“新农科”课程改革意见思想指导下，以课程改革为着力点，树立课程建设新理念、优化课程教学目标、改革课程教学内容、创新课程教学方法；构建跨学院、跨学科、跨专业的“开放互补”型教学运行团队与“多梯次协同育人”的教辅团队，促进学科间交叉融合，打造具有“农工信管”特色且新技术高度融合的“新农科”课程教学新体系；建立院际、校际与校企联合培养的创新创业教育机制，实现科研创新与实践课程的阶梯式布局设计，切实提高学生解决复杂问题的综合能力；推进国际化人才培养与基于成果导向（OBE）的“本硕贯通”培养，对标卓越农林人才教育培养计划2.0，提高学生的国际视野与科研素养；持续推进前沿性、有特色、高质量的新形态“精品教材”编写和“金课”建设，重构传统农科知识体系，拓展学科外延。最终，建成符合“新农科”人才培养要求的课程教学新体系，以培养具有多学科知识交叉的高素质复合型人才（图1）。

图1 “新农科”背景下设施专业系统化课程体系的构建过程

树立课程改革新理念，建设符合“新农科”培养要求的课程新体系

2019 年，“新农科”建设工作研讨会提出要实施新型人才培养行动与课程改革创新行动，全面推动高等农林教育改革。设施专业应对标“新农科”拔尖人才计划、卓越农林人才教育培养计划2.0 与一流专业“双万计划”，以立德树人为根本，建设面向“新农科”人才培养要求的涉农通识课程、专业课程、专业拓展课程和实践课程等的课程新体系（图2），着力提高学生解决复杂问题的综合能力。

图2 基于“新农科”人才培养要求的课程教学新体系建设

涉农通识课程体系

结合学校基础学科的教学资源，深度融合“农+数”“农+计”“农+物”等课程资源，打造具有农林特色的通识课程体系，提高通识课程的针对性与服务性。例如，通过概念浸入、建立案例与习题库，将“新农科”知识深度融入高等数学、计算机技术、大学物理等通识课程中，强化文化素质教育的同时，促进专业知识教育与通识教育内在联通，实现通识教育全过程育人。

专业课程体系

深度融合“农+工”“农+信”“农+管”等学科资源，打造融合生物技术、工程技术、信息技术与管理技术的专业基础课程与专业课程体系，提升专业基础课程与专业课程的前沿性与创新性。例如，基于设施农业装备与生产技术打造“农+工”融合的设施农业智能化装备课程，基于设施作物生长发育调控打造“农+信”融合的植物表型技术课程，基于农业园区规划管理打造“农+管”融合的设施农业经济管理课程。

专业拓展课程体系

深度融合“智慧农业”“农业大数据”“农业物联网”等“新农科”与“新工科”课程元素，打造融合大数据、人工智能、云计算与区块链的专业拓展课程体系，提升拓展课程的高阶性与挑战性。例如，基于课程建设新理念，运用“新农科”与“新工科”元素，实现设施农业智能机器人创新设计、人工智能（AI）种植、设施环境调控虚拟仿真训练等课程学习。实践课程体系

深度融合“产”“学”“研”“赛”等教学资源，打造阶梯式贯穿生产全过程的实践课程体系，提升实践课程的操作性与实用性。例如，搭建院际、校际与校企联合培养平台，切实将实验实习课程、科研训练与企业实际生产相结合，实现科研训练全覆盖：“一年级完成大学生科研立项与知识竞赛”“二年级完成大学生创新创业训练计划”“三年级完成省部级以上专业技能创新比赛与学科竞赛”“四年级完成科研成果产出”。

课程思政教育

深度融合课程思政、德智教育、劳动教育等育人资源，着重培养学生强农兴农的责任担当与知农爱农的为农情怀。在中共中央、国务院《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》的思想指导下，深入挖掘课程思政、德智、劳动等教育资源，从培养目标、教学大纲、课程设计、课堂教学、实践教学、毕业设计等各个教学环节，融入育人元素与案例，使学生了解学校历史文化底蕴、学科发展历史、专业建设思想、产业发展前景等，以及与之相关的科学奉献、艰苦奋斗、自主创新、伦理底线等。

完善课程建设的实施路径

组建教学团队新班底

通过“内培外引、专兼结合”，构建涵盖园艺学、农业工程、农业资源与环境、机械工程、电气工程、计算机科学、土木工程、控制科学与工程、管理科学与工程等多个一级学科的“开放互补”型教学运行团队。教学团队坚持教学集中化与管理松散式相结合，坚持专业核心集中化与多学科辅助松散式相结合的原则，形成跨学院、跨学科、跨专业，年龄、职称与学缘结构合理，教学经验丰富的教学虚拟组织运行新形式，拓展学科知识结构的深度与广度。

搭建多梯次协同育人平台

全程配备专、兼职辅导员与专职思政教师，选聘副高级以上职称教师担任学业导师与科研导师，选聘校外名师和企业高级工程师作为企业教师。落实学业导师、科研导师与企业导师“一对一”服务，建成兼顾业务能力与服务能力的“授业教师-思政教师-学业导师-科研（企业）导师”的多梯次协同育人团队，以立德树人为根本，提高学生的思政、德智、劳动与科研素养。

构建多渠道的院际、校际与校企联合培养平台

依托学校学部建制、产业研究院、协同创新体、产学研示范基地与专业实践创新基地，建立院际、校际与校企联合培养或实践项目。充分利用院际、校际师资优势与企业平台优势，将“产”“学”“研”“赛”项目大学生科研创新竞赛、实验实习课程切实搬到实践基地或企业中，推动院际、校际与校企协同育人，培养学生的创新创业能力，提高岗位胜任力与就业竞争力。

探索基于成果导向（OBE）的“本硕贯通”培养模式

坚持“精英化”“个性化”“多层次”的人才培养模式，支持学生进入“新农科”拔尖人才实验班、卓越农林人才实验班、卓越工程人才实验班与创新创业人才实验班，提升学生的思想政治素养、创新创业能力与多学科知识融合能力[11]，注重学习成效，完成创新创业学分，产出创新性成果[12]。配备专门师资力量指导学生提前选修硕士阶段理论课程，提前进入科研训练阶段，依托科研团队最新研究成果与课程新理论，保证学生在本科阶段得到最前沿、最系统、最充分的科研训练，提前适应硕士阶段的学习与科研强度。

坚持人才培养国际化

依托国际联合实验室、学科创新引智基地、“一带一路”国际人才学院等国际合作平台，有效搭建学生与国际知名高校的沟通桥梁，创新学生国际联合培养、人才访学、跨境培训等模式。建立国际名师联合授课机制、国际学生访学机制与国际课程学分制度，实现设施园艺学科与国际教育接轨互通，培养立足国内、放眼全球，兼具家国情怀与全球视野的国际化高端人才。

持续推进“精品教材”与“金课”建设

针对多学科交叉融合和知识更新速度快的趋势，组织多学科师资力量编写前沿性、有特色、高质量的新形态“精品教材”。例如，组织编写“设施农业智能化装备”“植物表型技术”“设施农业专业实践”等规划教材等。以学生为中心，搭建简便、高效的教学平台，组织丰富、前沿的教学内容，强化自主、灵活的课后辅导，完善科学、合理的考核体系，持续推进“金课”建设。例如，基于“VR”技术打造“温室环境调控”与“温室建筑与结构”的虚拟仿真课程，打造线上线下混合式的设施农业装备与智能化“金课”，打造“设施园艺学”精品在线课程，打造“植物表型技术”校级合作课程。

展 望

本文结合江苏大学长期以来“工中有农，以工支农”的办学特色和教育部“新农科”建设要求，探索打造面向“新农科”人才培养要求，具有“农工信管”特色且新技术高度融合的课程教学新体系。该课程体系的建立有助于培养知农爱农新型专门人才，满足“新农科”关于创新型、复合型、应用型人才的培养要求。同时，该课程体系还有助于解决传统农科专业人才培养模式老化、新知识元素融合慢、人才培养与工作岗位不相适应、企业合作动力不足等问题，为传统农科专业建成符合“新农科”要求的新型农科专业提供有益参考，进而推动中国农业高等教育内涵式发展。同时，江苏大学作为“以农立校，以工见长”的综合性大学，学科交叉融合优势明显，建成符合“新农科”人才培养要求的多学科知识融合的课程体系对推动中国农业高等教育内涵式发展具有较强的示范引领作用。因此，以课程改革为着力点，树立课程建设新理念，有助于探索出一条富有江苏大学特色的“新农科与新工科融合”的专业发展道路，为建成“农工农艺融合”与“农业装备智能化”两个支撑点的涉农专业集群贡献力量。

设施专业作为工农学科知识交叉的“新农科”代表，如何建设符合“新农科”人才培养要求的涉农课程集群，对实现其他“新农科”专业创新与内涵式发展，培养具有“农工信管”学科融合的高素质复合型人才具有重要意义。同时，设施专业“新农科”课程体系建设也为“新工科”“新医科”与“新医科”专业建设，突破学科壁垒，拓展学科外延提供了有益参考。