西南大学智能农机创新实验班教学模式

柳 剑，李云伍，关正军，李成松

(西南大学工程技术学院，重庆 400715)

0 引言

随着人工智能、大数据、云计算、物联网等前沿技术的快速发展，我国农业机械化与农机装备产业正向着智能化方向转型升级。紧密融合智能农机产业的快速发展与乡村振兴战略的全面推进，培养我国农业机械化及其自动化专业拔尖创新人才，是当前相关高等院校必须承担的重要历史使命[1]。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》强调把提高高等教育教学质量作为教育改革发展的核心任务，鼓励高校大胆探索，办出特色[2]。其中，创新实验班的设立与运行是近年来我国高校培养拔尖创新人才的重要途径[3]。西南大学农业机械及其自动化专业是国家一流专业建设点，至今已有60多年的办学历史，为国内农机行业培养了一大批优秀人才。为主动应对智能技术的快速发展与农机产业的巨大变革，西南大学积极开展了面向产业发展的新工科新农科交叉融合的创新人才培养模式的研究工作，设计了智能农机拔尖创新人才的培养机制，于2020年6月组建了西南大学智能农机创新实验班，并以此为试点，探索面向智能农机产业发展的创新人才培养实践。

1 组建背景

为主动应对全球范围内新一轮科技革命和产业变革对传统工科教育带来的严峻挑战，教育部于2017年发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，新工科的研究与实践正式启动实施，随后关于新工科教育视角下的课程体系建设、优势专业建设，以及未来工程教育发展方向等内容在全国范围内进行了深刻的探讨[4-7]。新工科肩负着工程教育面向未来发展的历史重任，应将传统工科培养与拔尖创新人才培养相结合，重构工科教学模式与人才培养新机制，在不断变化的产业发展环境中不断调整思路，从而培养适应、甚至引领未来工程发展需求的具有可持续竞争力的新工科复合型人才[8]。

2019年，教育部等13个国家部委启动“六卓越一拔尖”计划2.0，全面推进新工科、新农科、新医科、新文科建设，以增强高校服务社会经济发展的能力。农业工程学科作为新工科的重要领域，同时又紧紧围绕乡村振兴战略的全面推进，形成了新工科新农科交叉融合的学科发展格局，教学改革要更好地引领和支撑“三农”事业的发展。在这样的背景下，贯彻“以本为本”教育理念，西南大学农业机械化及其自动化专业始终坚持精英教育的教学方式，将新工科新农科建设与专业建设结合起来，组建了具有新工科新农科交叉融合特征的智能农机创新实验班，进行了培养方案、课程体系、教学方法、实践环节等的全方位改革，探索实践当前高等教育大众化背景下精英教育的人才培养模式，努力培养具有创新精神的高素质拔尖人才。

2 实施方案

目前，国内许多高校都在尝试根据区域特点与专业优势，组建各具特色的创新实验班，积累了丰富的经验，收到了较好的实践效果[9-12]。在组建西南大学智能农机创新实验班的过程中，参考了学校“含弘班”“隆平实验班”，以及其他高校的成功经验，并结合智能农机产业的特点和学院的实际情况，在培养目标、选拔机制与淘汰机制、培养模式等方面进行了积极探索。

2.1 培养目标

为实现新工科新农科交叉融合的建设目标，从智能农机产业对拔尖创新人才的需求出发，学校制定了智能农机创新实验班的人才培养目标：针对现代农业对机械化装备的重大需求，围绕现代农业装备向智能化、自动化、集成化等方向发展的趋势，结合农业工程学科的科研基础和成果优势，培养综合素质高、实践能力强、富有创新精神和探索精神，以及具有广阔的国际视野、深厚的科研潜质和出众领导才能的多元化人才。

2.2 选拔机制与淘汰机制

智能农机创新实验班采用两轮选拔的模式。第1轮选拔在新生入校后的两个月内进行，选拔学生的基本条件是：①本人自愿申请，立志于从事农业科学研究，攻读相关学科研究生；②高考成绩排名在本专业前30%；③高考英语成绩排名在本专业前30%；④通过专家组的综合面试。第2轮选拔在二年级第2学期进行。选拔依据是学生中期考核报告、课程学习成绩、科研素质和意志品质等综合表现。在此次选拔过程中同时实行滚动淘汰运行机制：英语未通过4级、学习成绩排名在专业30%以后且未通过专家组综合考察和面试的同学，一律退出智能农机创新实验班。非实验班且符合下列条件的同学，经智能农机创新实验班领导小组研究同意，在名额允许范围内，经复试、面试合格后择优录取可转入实验班学习：①思想素质、心理素质、身体素质适合在实验班学习；②综合平均绩点成绩在专业排名前20%或综合平均绩点成绩在80分以上(含80分)，且无不及格课程(含必修课、选修课)；③在省级以上(含省级)各类学科竞赛获一等奖以上(含一等奖)，且在本科生成员中排名第一；④有发明创造或在核心及以上期刊发表论文，且在本科生成员中排名第一。智能农机创新实验班的退出和准入严格遵循自愿、公平、公正及双向选择的原则。

2.3 培养模式

基于智能农机产业的需求，面向未来发展，坚持以学生为中心，突出新工科新农科交叉融合的理念，建立了以产出为导向的人才培养模式(图1)，将“立德树人、三全育人”贯穿于农业机械化及其自动化专业建设的全过程与各环节。

图1 智能农机创新实验班人才培养模式Fig.1 Talent training mode of intelligent agricultural machinery innovative experimental class

2.3.1 确立多元化人才培养目标，重构课程体系

以市场需求和现代农业装备发展为导向，结合学生自身特点，确立智能农机创新实验班多元化的人才培养目标，即自主创业型、复合应用型与学术研究型人才的培养。优化课程体系，构建“5大类，3系列”课程体系，即人文素养类、数学与自然科学类、工程科学类、智能技术类、创新实践类，以及理论教学系列、创新实践教学系列、创业训练系列。同时为适应新一轮科技革命和产业变革，课程体系设计强调新工科新农科深度交叉融合，着力培养善于从现代农业生产和智能农机装备系统角度发现和解决工程实际中的技术问题，从事智能农业装备工程领域研究与应用、能推动国家现代农业发展的拔尖创新人才。

2.3.2 以项目为载体，以创新促发展

以未来技术为引领、智能农业装备创新研发为教学核心，通过校企合作展开项目制教学。坚持项目(产品)研发贯穿智能农机创新实验班人才培养的整个过程，通过科创项目、导师项目、企业导师项目、校企合作项目、毕业设计和课程实践等一系列创新实践教学培育学生创新意识及创新能力。以项目为载体把多学科知识巧妙融合起来，再通过动手实验、启发式学习、翻转课堂和产品研发等方法让学生学会如何融合与应用多学科知识，实现第一课堂和第二课堂的有机融合，突出学生创新意识和综合应用能力培育，以创新能力培育促进学生综合素质全面发展。

2.3.3 突出全程导学，实施团队培养

充分发挥农业工程学科特立西南的科研优势，构建科研反哺教学机制。公开选聘在农业装备领域具有丰富产品研发及工程实践经验，或综合素质强、学术科研与管理能力兼具、英语水平高、有海外留学经历、热爱本科教学和富有责任感、使命感的教师担任学业导师，组建由多学科拔尖教师组成的导师团队，从大一开始即实行“一对一”指导。同时贯彻“三进一融”政策，组织学生“进研究室，进团队，进项目”，教师将最新科研成果转化为教学内容，促进专业知识理论与学科技术前沿的融合。学生根据个人兴趣组建“项目(产品)研发团队”，通过“多对多”的团队制培养提升学生的综合能力、沟通能力及团队协助能力。

2.3.4 采用多元化考核，实行动态调整

学生学业考核形式强调个性化、多元化，各课程组可以根据课程特点确定考核标准和方式，除期末考试(或论文撰写)外，应着重考核学生在课程学习中的参与度、讨论的效果、小论文(或报告)质量、专题调研、能力提升等方面，注重形成性评价。学生产品研发能力考核可通过动手能力、设计与创造能力、场景式学习、批判思维、与实际相结合能力、学科融合、沟通能力、团队合作能力、内在驱动力和自主学习能力等多个维度进行评估。由学院成立导师工作领导小组，制定导师考核总体大纲，导师考核以导师团队内部评价为基础、学生评价为辅助，从投入时间、个人能力及产品产出等多方面进行综合评价。对学生和导师实行动态调整制度，在一定时期内允许学生团队和导师团队根据实际需要进行小范围的组间人员动态调整。

2.3.5 设立专项基金，完善保障机制

每年由合作企业出资、学校学院配套，设立专项培育基金，用于教学中的各项开支：如产品研发中的小型设备、各类消耗用品，以及学业导师和管理人员报酬等。同时对经校内外专家评估、具有良好市场价值的项目设立专项研发资金，对于有良好应用前景的产品设立专项孵化基金，搭建产业孵化和加速平台来链接创业人才与产业。由学校统筹，学校和企业具体落实，为智能农机创新实验班教学和产品研发提供专属场地、组建校内外多学科的领导团队和专业管理队伍，制定完善管理制度，保障智能农机创新实验班持续高效运行。鼓励创新实验班学生参加各类智能农业装备创新研发项目，预计每位学生毕业时具有2～3个项目(产品)研发经历。加大智能农业装备创新创业能力培育，争取每年有1～2个学生项目获得企业专项研发资金或专项孵化基金支持。

3 实践探索

目前，智能农机创新实验班的学生正处于大学二年级的基础理论课程学习阶段，实验班的运行也正在摸索与尝试中。以下从课程体系优化、师资能力培养、实践基地建设等方面给出智能农机创新实验班在实践过程中的一些经验。

3.1 课程体系优化

根据OBE(outcomes-based education)理念，参考欧林培养模式，建立了新工科新农科交叉融合的课程体系(图2)[13]。严格按照培养模式中“5大类，3系列”课程体系的要求，组织了行业、企业专家与专业教师，重构并优化了现有核心课程群，凸显了智能技术类课程与创新实践类课程在智能农机创新实验班的整个课程体系中的重要性。同时，定期修订了课程大纲，推进了《农业机械化管理学》《拖拉机汽车学》《农业机械学》《智能农业装备》等专业核心课程教材的建设工作。

图2 智能农机创新实验班的课程体系Fig.2 Curriculum system of intelligent agricultural machinery innovative experimental class

3.2 师资能力培养

高质量的师资队伍是智能农机创新实验班有效运行的重要保障。智能农机装备涉及到农机、自动化、智能化等多个学科的交叉，从而对智能农机创新实验班的教师提出了更高的要求。因此，依托西南大学农业机械化及其自动化国家一流专业建设点，完善了基层教学组织的建设，设置实验班负责人1名，建立了3个核心课程教学团队，并以创新项目为基础，组建了8个导学团队。依托学校师范教育优势资源，统一对实验班教师进行教学理念、方法技能及相关知识的培训。学院鼓励教师参加教学研讨会，实施“中青年教师海外研修计划”，邀请教学名师讲课等措施提升实验班教师的综合素质；实行“助教制”，开展教学研讨、交叉听课、评比等活动，提升实验班教师的整体教学水平。此外，通过整合学校相关学院的教师资源及邀请企业专家为实验班学生授课等方式，保障智能农机创新实验班的有效运行。

3.3 实践基地建设

在智能农机创新实验班的运行过程中，始终坚持校企合作，强化协同育人模式。借助导师团队校外导师的桥梁作用，建立联合培养实践基地，共享智能农机产业发展需求与技术前沿信息。目前，智能农机创新实验班的实践教学平台日趋完善，建成了省级工程实验教学中心，与中国一拖、重庆渝北国家农业科技园区、重庆两江新区明月湖国际智能产业科创基地等单位共建12个校外实践教学基地。结合智能农机产业的需求，引导学生进行项目实践，学生直接参与企业生产研发过程，并对有产业前景的项目(产品)进行孵化。

4 结束语

在新工科新农科建设的背景下，培养智能农机产业急需的拔尖创新人才是新时代的重要命题，也是全面推进乡村振兴战略的关键环节。本文以西南大学智能农机创新实验班为例，详细阐述了实验班的培养目标、选拔机制和培养模式，探讨了智能农机创新实验班在课程体系优化、师资能力培养、实践基地建设等方面的实践经验，旨在提高西南大学农业机械化及其自动化专业的人才培养质量，以期为推动我国智能农机产业的发展作出应有的贡献。