农业院校新兴交叉学科建设的探索与实践*

马明涛 唐友 陈凯峰

（吉林农业科技学院 电气与信息工程学院）

2015 年10 月，国务院印发《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，开启了我国高校进行世界一流大学和世界一流学科建设的征程。吉林省在2018 年7 月下发的《吉林省特色高水平大学、特色高水平学科专业建设项目实施方案》中提出了吉林省“双特色”建设的总体目标，启动了吉林省新一轮重点学科的评选活动。2018 年12 月发布《关于公布吉林省特色高水平学科专业名单的通知》(吉教联[2018]73 号)，吉林农业科技学院以电气与信息工程学院为主申报的“数字农业”被评选为省级重点建设的新兴交叉学科。

一、学科队伍建设发展的阻碍性因素

学科建设水平是衡量一所大学办学实力和层次的重要标准，对于农业类院校，新兴交叉学科的建设是一个突破口。从学科建设的内外因素来看，学科的基础设施、建设经费、图书资料等因素体现了学科的硬实力；学科队伍的人员结构、学术骨干、科研水平则决定了学科的软实力。结构合理的学科队伍是学科可持续发展的重要保障。交叉学科的建设因校而异，但是很多共性的问题不断地暴露出来。学科交叉组织形式发展不足，缺乏战略性和长期性，内部学科间实质性的交叉合作机制尚未建立，交叉研究只停留在不定期的学术交流上，实质性的研究工作很少。新兴交叉学科领域发展更是面临诸多难题。交叉学科重要，但做起来更难，已成为身处交叉领域研究人员的共识。不仅人员不受重视、人才培养难以跟上等问题，还有体制束缚等管理和现实层面的问题，制约和阻碍着新兴学科交叉融合的深入推进。

“知己知彼，百战不殆”，开展学科建设就要知道学科的不足和问题。经过梳理，总结提炼提出了学科现阶段的十大问题：

（1）学科建设整体目标不明确，各研究方向没有具体建设计划。学科有四个分方向，分别是大数据、智慧种植、智慧养殖和智慧中药。但是没有一个方向是成形的，或者建设不错的。（2）围绕学科科学研究方向和研究内容不明晰，且连续性不好。每个学科方向主打的科学研究方向和内容分散，各自为政。（3）高水平高影响的科研成果、技术创新及成果转化较少，交叉性相关研究不足。（4）学校及学院科研平台围绕学科建设利用率不高。（5）学科基地建设扩展的企业少，对教科研支持力度、学生实习、就业等帮助有限。（6）开展交叉人才培养与教学研究的改革与创新不足，对学科建设整体认识不够。（7）缺少核心的领军人才，学科成员合作意识淡漠，很难形成有凝聚力的学科团队。（8）学科建设实施过程中，部分工作还停留在纸面没有落实，工作推进周期较长，人员落实不到位，成员参与度不高。（9）高价值科研仪器使用率低，没有体现其核心价值；肯于实践的学科成员不多。（10）围绕学科进行乡村振兴、服务三农领域的实际工作不多、扩展性也不强。

二、具体解决办法和措施

学科队伍建设是一项复杂的系统工程。在新兴学科交叉融合的背景下，学科队伍建设在学科首席负责人的遴选、学术骨干的培养和引进以及体制机制建设方面都遇到了新的挑战。面对挑战，应该统筹考虑，大胆创新，采取有效措施，健全体制机制，促进学科队伍可持续发展，实现学科水平的稳步提升。

总体来讲提出以下办法和措施：

（1）做好学科的定位。（2）既然是交叉，就要与吉林农业科技学院的优势学科、特色学科进行交叉建设。重点与学校内的动物科技学院、植物学院、中药学院的三个学科进行对接，合作，开展科学研究和人才培养，乡村振兴等方面的建设。（3）积极引进人才和团队进行示范引领和带动作用。2020 年引进东北农业大学滕晓华教授团队，2021年引进大连校连公司的林建团队，引入美国黄萌教授团队。（4）做好学科的团队建设，队伍的梯队建设。2020 年对学科分方向重新申报研究方向。（5）项目的培育。2019 年末对学院内提出了科研、教研两个方面的学科项目培育。（6）集全院之力开展学生的创新活动，着力提升教师和学生的实践动手能力。（7）及时调整培养方案。

实际运行中的具体实施：

在发展中提炼学科发展方向和定位，做好每一年度的工作计划和年终总结。继而为学科的阶段性验收做好准备工作。

施加钻头压力、转速以及作用在钻头上的扭转冲击力，岩石土层发生破坏和失效变化，使模拟失效的单元从模型上脱落。通过正常钻进和扭冲钻进的岩石应力分布（见图2）对比可知，在相同转速和时间条件下，扭转冲击钻进对岩石的破碎状况更加均匀，切割下来的岩石单元更多、更完全，其产生的最大应力值也比常规钻进状态下稍低一些。因此，扭转冲击对钻进速度和破岩效果有着较大的提升作用。

2018-2022 年这五年的建设历程安排如图1。

图1 数字农业建设思路

例如2021 年的学科工作计划按照以下几个方面开展工作。

首先是在科学研究方面：（1）做好智慧农业研究中心的建设工作，抓好可视农业的闭环建设。（2）数智农业，在大数据服务方面，针对学校的2 号大棚，左家养殖场开展数据收集整理工作，并反馈进行控制。（3）创新中心申报。（4）大数据等研究团队的建设，例如在GPU 方面加大建设投入力度，为团队开展计算服务。其次在交叉服务方面：从农业信息化、产学研基地建设、农业大数据分析、公共计算平台等多方面发力建设。最后在人才培养方面：拓宽研究生基地、建立产业学院、打造创新实验室等多措施并举开展学科建设。

三、“数字农业”新兴交叉学科发展现状

经过4 年的建设，学科发展现状如下：

（一）学科方向

设立农业大数据与云计算、智慧种植、智慧养殖、智慧中药四个方向。针对农业生产中的实际问题，通过大数据统计分析，采用信息科学作为辅助，解决与完善应用流程，服务于农业生产和科学研究。

（二）人才培养

理论和实践创新驱动、强化产教融合和学科交叉、推进校企深度融合，成立鼎利产业学院，构建交叉学科课程体系，将信息技术融入农业生产中，多维度和多角度培养数字农业应用型人才。在学科建设基础上，2020年获批“智慧农业”新专业。整合开发了实训案例291 个，获批省级课程思政示范课1 门、校级课程思政示范课4 门，省级教学成果奖3 项；与吉林农业大学、吉林化工学院等联合培养研究生27 名；立项大学生创新创业训练类项目76 项，发表论文60篇。荣获“互联网+”大赛、大学生电子设计大赛等国家级和省级各类大赛奖351 项，其中国家级40 项，省级311 项。

（三）师资队伍

组建了农业大数据与云计算团队，通过将信息化技术、统计分析与农业生产实际结合，为科学研究提供基础支撑。柔性引进国内外高校、科研机构、企业教授专家4 人，指导团队和学科建设。

（四）科学研究

搭建基于农业云计算平台、大数据采集与分析平台，构建生产和决策模型，实现对农业生产过程进行信息化指导并科学辅助决策。立项省级以上科研项目57 项，发表高水平论文60 余篇，省部科技奖励2 项，授权发明专利5 项，软件著作权30 项，农业新品种2 项，编写教材5 部。

（五）社会服务

与正大集团、华中农业大学合作研发正大猪场信息化管理及育种分析平台，完成了大型猪场千万级大数据处理。与新疆畜牧科学院合作研发羊场信息化管理与育种分析系统应用于新疆5 个地区。研发了吉林省农业有害生物诊治专家系统并进行推广，指导农民诊治，降低农业生产风险。研发并搭建了全基因组预测分析平台，封装近15 种统计方法促进了全世界基因组选择分析的科学研究。

（六）条件建设

投入项目专项资金896 万，进行学科服务平台建设。

四、学科下一步建设规划及措施（2022-2023）

规划及措施如下：

（一）厚基础

首先，加强自身科研服务职能建设，助力学科交叉融合进程。（1）优化利用农业大数据基础数据采集系统软件、分析系统软件，对智能温室大棚内的多肉花卉形成演示版的典型案例，对智慧种植方向软件功能二次开发，实现温室大棚种植的智能型闭环控制功能。以智慧温室大棚研究场景为切入点，为省部级科研项目，乡村振兴项目申报，做好前期数据信息储备。（2）进一步落实前期开展的校内学科之间的信息服务合作，深入并落实与学校农学院、中药学院等科研团队开发创新项目。深化校企合作，进一步做实智慧种植、智慧中药方向的省级项目、市级项目、校级培育项目的科研内容。

其次，加强学生教育服务职能建设，深化学科之间教育改革融合进程。（1）结合本学科建设，切实采取措施，提高相关本科生培养质量。在学科建设过程中，突出人才培养基础性地位，积极推进OBE 教学模式落实力度，务必见成效，形成多角度、立体化培养本科生新格局，为本学科方向稳定、健康发展奠定基础，强化学科建设对人才培养反哺优势。（2）扩大不同专业学生的学习研究交流领域，走出去、引进来，使我院的学生参与其他学院的学生实习。使我院的学生与农学院、动物科技学院、中药学院的本科生联合进入智慧型大棚、养殖基地等进行现代农业技术实习，提供更多的数字农业领域的学生作品。（3）充分利用学生实习、实训软件开发平台。嵌入、包容更多的云计算、智慧种植、养殖及中药方向学生的实验实训案例、学生的毕业设计案例。

（二）带团队

建设农业大数据与云计算团队，完善农业专家系统、农业决策支持系统、农业生产过程智能控制系统。组建区块链产业学院团队，在区块链应用研究方面寻找创新点。组建“吉林牛脑”项目团队，争取团队建设成型，推进成果转化。

组建“学生创新”团队，侧重软件开发、网络安全、融媒体技术方向创新实践。

组建“软件工程类”“电子电气类”教学团队，进行教学改革，应用型人才培养。

建立、健全研究生导师团队，完善研究方向，提高研究生培养质量。

（三）抓项目

继续跟进国家自然基金项目“一种新的基因组选择算法及图形化软件研发”的研究；继续进行与西南大学合作完成国家级项目“生物信息学平台的建立及牦牛高原适应性相关基因挖掘”的研究；完成“基于数据挖掘技术的全基因组选择方法研发及云计算平台体系构建”项目。

（四）促创新

结合学业导师政策，督促教师在创新训练、竞赛等方面做好训练、备赛等相关工作。

（五）强实效

利用学校特色，主动加强与政、企联系，落实项目，挖掘科技、乡村振兴、就业等增长点。积极拓宽研究生招生渠道，增加兼职硕士生导师数量，为提高交叉学科硕士研究生培养质量和下一步申请硕士点打下坚实基础。加强学科高层次人才培养与引进力度，扩大对外合作渠道，不断提升科研能力和研究水平，助推高水平学术成果的产出。立足乡村振兴，基于学校农业技术储备优势开展技术培训、应用农业知识库系统、农业远程会诊系统、农业情报系统、GIS 地理信息服务系统、农业有害生物智能识别系统等软件，服务于种养殖、加工一线，体现科研对促进农业产业发展的助推器效应。强化科技扶贫意识，通过机制和技术创新助农稳定脱贫，建设种养殖示范基地。探索涉农观光旅游产业，通过种养殖及延申收益等，巩固已有脱贫成果，实现稳定脱贫。

五、下一步的展望

目前，我国交叉学科的建设本身就处于探索阶段，新兴交叉学科的建设更是难有成型的经验。对于应用型地方高校，特别是吉林农业科技学院来说更是有很多的问题需要解决，因此学科师资队伍需要在以后很长的时间内不断地探讨交叉学科如何提高教学质量，培养应用型人才，提升学校办学实力，进行有益的探索和实践。

学科发展在摸索中，提出了新建本科院校在交叉学科建设中有特色的建设路径和措施。例如金字塔结构的分方向学科建设方案，分阶段式的验收模式，分年度的整体推进方式。经过4 年的建设，在2021 年吉林省教育厅的学科中期检查中，吉林农业科技学院“数字农业”交叉学科在省立20 个交叉学科中，自我评价和专家评价取得了“良”的好成绩。但是，也要看到本学科与其他院校的优势学科还有很大的差距，还需要学科全体人员加大工作力度，提升自身实力，逐步缩小与其他院校优势学科的差距，为交叉学科的建设贡献吉林农业科技学院的力量和经验。