新农科背景下实验室在智慧农业创新创业教育中的作用与挑战

摘 要：该文探讨新农科背景下智慧农业创新创业教育的重要性，分析实验室在教育和科研中的关键作用及其面临的挑战。通过文献综述和案例分析，研究智慧农业教育的现状、发展趋势及实验室的现代化设施与技术。该文指出智慧农业教育面临的主要挑战，包括资金投入、师资队伍建设、学生能力培养和校企合作等，并提出相应的策略和建议。该文强调，实验室在培养学生的实践能力和创新思维方面发挥着不可替代的作用，而国家政策和高等教育改革对智慧农业教育的支持至关重要。

关键词：新农科；智慧农业；创新创业教育；实验室；挑战；策略

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-9902（2024）19-0001-05

Abstract： This paper discusses the importance of innovation and entrepreneurship education in smart agriculture in the context of new agricultural science（NAS）， and analyzes the key role of laboratories in education and scientific research and the challenges they face. Through literature review and case analysis， the current situation and development trends of smart agricultural education as well as modern laboratory facilities and technologies are studied. It points out the main challenges faced by smart agriculture education， including capital investment， teacher team construction， student ability development and university-enterprise cooperation， and puts forward corresponding strategies and suggestions. The paper emphasizes that laboratories play an irreplaceable role in cultivating students' practical abilities and innovative thinking， and that national policies and higher education reform are crucial to support smart agricultural education.

Keywords： new agricultural science（NAS）; smart agriculture; innovation and entrepreneurship education; laboratory; challenges; strategy

在全球化的背景下，人口的持续增长与资源的有限性构成了对农业可持续性的重大挑战。随着这一问题的日益严峻，国际社会普遍认识到必须采取创新性措施以保障粮食安全和促进农业的长期可持续发展。在此背景下，中国于2018年提出了新农科概念，旨在通过教育创新和科技进步，推动传统农业向智慧农业的转型，以应对全球性挑战。新农科理念的提出，不仅代表了一种新兴的教育理念，也反映了现代农业教育对知识复合型人才的迫切需求[1]。智慧农业作为现代农业的高级阶段，依赖于尖端的信息技术和工程技术，如物联网、大数据、云计算和人工智能等[2]，以实现农业生产的精准管理和效率提升。这一转型对农业教育提出了新的要求，尤其是在创新创业教育方面，需要培养能够适应并推动农业现代化进程的创新人才。然而，智慧农业教育的实施面临多方面的挑战，包括资金投入、师资队伍专业化、校企合作等问题。实验室作为新农科教育的重要支撑，承担着实验教学、科学研究、技术创新等多重任务。在智慧农业教育中，实验室需不断更新设施设备，引入先进技术，为学生提供实践操作和科研创新的平台。但在此过程中，资金投入不足、与产业需求对接不够紧密、师资队伍专业化水平有待提高等问题亟待解决[3]。鉴于此，本文旨在探讨新农科背景下智慧农业创新创业教育的现状，分析实验室在教育和科研中的作用，以及面临的挑战。通过文献综述和案例分析，本文将提出相应的解决策略和建议，旨在为新农科教育的改革和发展提供参考，并为农业教育工作者和政策制定者提供决策支持。

1 新农科背景与智慧农业发展

1.1 新农科的起源和发展趋势

新农科（New Agricultural Sciences）的构想源于对传统农业教育和科研模式进行根本性改革的迫切需求。其核心目标是通过教育创新和科技进步，促进传统农业向智慧农业的转型。新农科的提出标志着中国高等农林教育改革的新纪元，旨在培养能够适应现代农业发展需求的创新型人才，特别强调跨学科知识的整合与应用。新农科的发展趋势聚焦于推动农业与信息技术、生物技术、工程技术等领域的深度融合，以实现农业生产的智能化、精准化、高效化[1]。

1.2 智慧农业的技术基础和应用前景

智慧农业，作为现代农业生产模式的高效形态，依托物联网、大数据、云计算和人工智能等技术实现对农业生产全过程的精准管理。这些技术不仅构成了智慧农业的技术基础，而且也是推动农业教育现代化的关键因素。智慧农业的技术基础涵盖了农业生物技术、农业信息技术、农业智能化装备，这些技术的融合极大地提高了农业生产的自动化和智能化水平，提升了生产效率和产品质量，同时减少了资源消耗和环境污染。智慧农业的应用前景十分广阔，它不仅能够提升农业生产的智能化水平，还能推动农业向绿色可持续发展转型，增强农业的抗风险能力，对于保障粮食安全和推动农业现代化具有重要意义。为了实现这一目标，教育系统必须适应智慧农业的发展需求，将关键技术更有效地融入教育过程。首先，教育体系应加强与智慧农业技术发展同步的课程设置，如物联网和大数据分析等，以培养学生的实际操作能力和创新思维。其次，改革农业高等教育体系，通过校企合作模式，为学生提供实践机会，使他们能够在真实的农业场景中学习和应用这些技术。再次，借鉴国际经验，如荷兰和以色列在智慧农业技术应用方面的成功案例，可以帮助学生理解智慧农业技术在不同农业体系中的应用，并鼓励立足本地实际，发展适宜的技术解决方案。教育过程中融入智慧农业技术的同时，还应注重农业智能知识服务的研究和应用，利用大数据、物联网、人工智能技术为农业提供个性化、精准、智能的知识服务模式。这不仅能够为学生提供实时的农业知识和信息，而且还能提高他们解决实际问题的能力。最后，面对智慧农业技术人才缺乏的挑战，教育系统应加强学科建设和人才培养，推进交叉学科的发展，调整教育教学体系，建立产学研模式，加强人才队伍建设[1]。通过这些措施，可以为智慧农业的持续发展培养出一批既懂技术又懂管理的复合型人才，从而为农业现代化和乡村振兴战略提供坚实的人才和智力支持。

1.3 新农科与智慧农业的结合点

新农科与智慧农业的结合点体现在教育创新和人才培养模式的改革上。新农科教育着重于理论与实践的结合，致力于培养学生的创新能力和实践技能[2]，以满足智慧农业的发展需求。新农科专业如智慧农业、农业智能装备工程等的设置，旨在与智慧农业产业的发展相衔接，提供必要的人才和技术支持。此外，新农科还倡导多学科交叉融合，鼓励学生在掌握农业专业知识的同时，涉猎信息技术、数据分析等相关领域的知识，以培养能够适应未来农业发展的复合型人才[4]。

2 智慧农业创新创业教育的重要性

2.1 教育在智慧农业发展中的作用

教育在智慧农业的发展中扮演着基础性和先导性的角色。作为现代农业发展的高级阶段，智慧农业依赖于尖端的信息技术和工程技术。因此，农业从业者不仅需掌握传统的农业知识，还要熟悉数据分析、智能设备操作、互联网应用等现代技术。教育系统通过提供这些关键知识和技能的培训，为智慧农业的持续进步奠定了人才基础。此外，教育同样促进了农业技术的创新与普及，通过科研和实践活动，不断推动智慧农业技术的革新与完善。

2.2 创新创业教育对新农科人才培养的贡献

创新创业教育构成了新农科人才培养的核心，它着重培养学生的主动性、创造性、实践性，这与智慧农业对人才的需求高度一致。通过创新创业教育，学生能够学习如何将创新思维转化为可行的解决方案，以及如何利用现代信息技术解决农业生产的实际问题，这对于培养能够适应并引领智慧农业发展的新型人才至关重要[4]。同时，创新创业教育还能增强学生的市场洞察力和社会责任感，为他们未来在推动农业现代化和乡村振兴中发挥重要作用打下坚实基础。

2.3 国内外智慧农业教育的现状与趋势

智慧农业教育在全球范围内正迅速发展，成为教学改革的重点。各国高等教育机构纷纷引入相关专业和课程，如农业信息学、精准农业、农业智能装备等，以适应现代农业发展的新要求。国际合作与交流项目也在增加，共同推进智慧农业教育的深入。尽管如此，智慧农业教育仍面临教育资源分配不均、实践教学设施不足、与产业界联系不够紧密等挑战[3]。未来教育预计将更加重视实践与理论的结合，强化企业合作，并推动跨学科教育模式，以培育满足智慧农业发展需求的高素质人才。中国农业大学作为国内领先的农业教育机构，积极推进智慧农业教育，开设了包括智能农业装备、农业信息技术在内的多个相关课程。通过与企业的紧密合作，学校为学生提供了丰富的实践机会，使学生能够在真实的农业场景中学习和应用智慧农业技术。这种教育模式不仅提升了学生的实践技能，也增强了他们的创新思维和社会责任感。 在国际层面上，荷兰的农业教育以其精准农业技术而闻名。荷兰的高校与农业企业合作，提供实践导向的课程，让学生参与精准农业的实际操作。瓦赫宁根大学是荷兰的一个突出例子，它提供多学科交叉的课程，强调可持续发展和环境保护，培养学生的创新能力和实际操作技能[5]。这种教育模式对于培养学生的跨学科知识和解决实际问题的能力具有重要意义。以色列面对水资源短缺的挑战，其教育机构在节水灌溉技术教育方面展现出创新。本·古里安大学等提供的课程结合了理论与实践，学生有机会参与节水技术的实地测试和开发。这种教育模式强化了学生的技术应用能力和问题解决能力，同时也为学生提供了宝贵的实践经验和学习机会[6]。通过这些国内外的案例，可以看到不同国家如何根据自己的国情和需求，发展适应性的智慧农业教育模式。这些案例不仅展示了智慧农业教育的多样性和适应性，也为全球的教育工作者和政策制定者提供了宝贵的经验和启示。未来的教育发展需要更加重视实践与理论的结合，强化企业合作，并推动跨学科的教育模式，以培养更多能够满足智慧农业发展需求的高素质人才。

3 实验室在智慧农业教育中的作用

3.1 实验室在教育中的传统角色

在传统的农业教育体系中，实验室扮演着至关重要的角色。这些实验室为学生提供了一个理想的环境，使他们能够在模拟和实际操作中应用并深化对农业科学理论的理解。通过参与动手实验活动，学生们不仅能够加深对农学知识点的掌握，而且能够培养解决实际问题的能力。实验室的教育内容覆盖了一系列基础和应用学科，包括但不限于土壤学、植物生理学、遗传学及作物生产等领域。这些领域构成了农学教育的核心内容，对于学生构建完整的知识体系至关重要。

通过实验室活动，学生能够接触到并实践基本的科学原理和研究方法，这为他们日后的学术研究或职业生涯奠定了坚实的基础。实验室作为连接理论与实践的桥梁，对于培育未来农学领域的专业人才具有不可替代的作用。

3.2 智慧农业实验室的现代化设施与技术

智慧农业实验室的现代化改造对学生的实践能力和创新思维培养至关重要[7]。实验室配备了高级传感器和自动化控制系统，能够实时监测和调节农业生产环境中的关键参数，如温度、湿度、光照，使学生掌握精准农业管理的基本技能。遥感技术的应用增强了学生对农业资源监测和管理的能力，允许他们在不直接进入田间的情况下进行研究和分析。大数据分析软件为学生提供了处理和解释大量农业生产数据的工具，提升了他们的数据处理技能和基于数据的决策能力。智能机器人技术为学生提供了自动化和智能化农业技术的实际体验，通过参与机器人的设计、编程、操作，学生能够深入理解智慧农业的自动化流程，并培养解决复杂工程问题的能力。虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的应用为学生提供了一个无风险的实验平台，通过模拟真实的农业生产环境，增强了学生的创新思维和实验设计能力。云计算平台为农业数据的存储、处理、分析提供了强大的支持，提升了学生对智慧农业系统综合运作的理解。此外，鼓励学生开发移动应用程序，用于收集田间数据或控制农业设备，这种跨学科的项目不仅培养了学生的编程技能，也加深了他们对智慧农业应用的认识。

3.3 实验室支持创新创业教育的实践案例分析

实验室在促进创新创业教育方面扮演着至关重要的角色。本节通过2个具体案例，深入分析了实验室如何为学生提供实践平台，激发创新思维和创业技能。

案例一：“北京农学院国家大学科技园”展示了一个紧跟市场需求的教育模式。通过举办多期创新创业思维开发活动，科技园不仅增强了学生的实践技能，而且激发了他们的创业精神[8]。该案例的成功关键因素包括与市场需求的精准对接、多样化的“双创”活动、实训实战平台的建立，以及为学生提供必要的技术基础和经验积累。这些因素共同作用，为学生从概念到产品开发的完整学习路径提供了支持。

案例二：南昌大学的“珍蚌珍美”项目则是实验室研究成果转化为社会和经济价值的典范。该项目通过推广“鱼蚌+”生态治水新技术，不仅解决了水体富营养化问题，还带动了当地经济增长和就业[9]。其成功关键因素在于社会与经济效益的结合、技术推广与应用、跨区域合作模式，以及为学生提供的宝贵实践经验和学习机会。

4 面临的挑战与问题

4.1 技术更新与实验室设施升级的挑战

智慧农业作为农业现代化的前沿领域，其迅猛发展对教育设施提出了更为苛刻的技术需求。为了确保教学内容的先进性和实践性，实验室迫切需要引入并更新包括物联网（IoT）、大数据、人工智能（AI）及智能农机等尖端技术。这些技术的整合对于提供学生实际操作经验至关重要，它们构成了理论知识与实践技能融合的桥梁，为学生未来在智慧农业领域的工作和研究打下了坚实的基础。然而，高端技术的集成不可避免地伴随着高昂的经济成本，这包括了初期的购置费用、随后的维护与升级费用，以及为适应新技术而进行的空间改造费用等。这些成本对高校的财政预算构成了显著压力，尤其是在资源有限的情况下。为了解决这一挑战，可能的应对策略包括：积极寻求政府或行业资助、探索与企业的合作模式以分摊成本，以及通过优化资源配置和提高设施使用效率来增强成本效益。此外，通过跨学科合作和共享资源，高校可以更有效地应对技术升级带来的挑战。

4.2 师资队伍建设与专业发展问题

智慧农业教育的跨学科特性对教师提出了更高的要求，不仅需要具备扎实的专业知识，更应拥有跨学科整合的能力。当前，很多高校在智慧农业领域的师资专业发展上存在短板，这在一定程度上制约了教育质量的提升和学生综合能力培养的效果。为了有效解决这一问题，高校需采取一系列措施：首先，定期对教师进行专业培训，确保他们能够掌握最新的智慧农业技术和教学方法。其次，引入行业专家参与课程教学，以增强课程的实用性和前沿性。此外，建立激励机制，鼓励教师投身于学术研究和技术创新，从而不断提升其专业水平。同时，高校应积极与企业建立合作关系，为教师提供实地考察和实践的机会。这种校企合作不仅能促进教师专业技能的提升，还能丰富其教学内容，使之更加贴近实际应用。通过这些措施，可以有效提升教师的专业素养，进而提高智慧农业教育的整体质量。

4.3 学生实践能力与创新思维培养的难题

实验室实践是学生能力培养的核心环节，但将操作技能转化为解决实际问题的能力和创新思维，是教育过程中的一大挑战。为应对这一难题，教师需设计以问题为导向的教学活动，激励学生进行探索性学习和批判性思考。此外，教育过程应注重个性化教学方法，根据不同学生的需求提供定制化的学习路径和创新指导，以促进每个学生的全面发展。竞赛和项目研究等形式能够有效激发学生的创新热情和参与度，因此，高校应鼓励学生参与这些活动，并为他们提供必要的资源和支持。同时，高校可以考虑设立创新基金，支持学生参与科研项目，或与企业建立合作关系，为学生提供实习和实训机会，从而增强学生的实战经验和职业技能。通过这些措施，学生不仅能够在实践中提升技术能力，还能在解决实际问题的过程中培养创新思维和团队合作精神，为其未来的学术或职业生涯打下坚实的基础。

4.4 校企合作与产学研结合的障碍

校企合作及产学研结合对于智慧农业教育的成功至关重要，但目前面临若干挑战。主要障碍包括信息不对称、合作机制不健全及知识产权保护的复杂性。为了有效克服这些障碍，高等教育机构需采取积极措施：首先，高校应构建开放的合作平台，明确双方的权利与义务，确保合作的透明度和公平性。其次，加强知识产权的保护和管理，为合作双方提供法律和政策上的支持，从而降低合作风险，增强企业参与教育过程的积极性。此外，政策支持和激励机制的建立对于促进校企合作同样关键。通过政策引导，可以鼓励企业参与教育过程，如提供实习岗位、共同开发课程内容，以及实现资源共享和优势互补[4]。这些措施不仅能够提升教育质量，还能提高学生的就业能力和丰富实战经验，为学生的未来职业发展奠定坚实基础。

5 政策支持与改革建议

5.1 国家政策对智慧农业教育的影响

国家政策在智慧农业教育的发展中扮演着至关重要的角色。政策不仅为智慧农业教育的发展方向提供了指导，而且通过资金投入、项目引导、法规制定等手段，为教育创新注入了动力并提供了坚实保障。以我国为例，在“十四五”规划中，政府特别强调了加强农业科技创新和推动智慧农业发展的重要性，这一战略决策为教育领域指明了前进路径，并为相关教育项目的实施提供了政策支持和资金援助。此外，国家对农业科技创新的重视也促进了高等教育机构与科研机构、企业之间的紧密合作。这种跨界合作不仅为智慧农业教育提供了实践平台，还整合了各方资源，共同推动了智慧农业相关技术和教学方法的创新[2]。通过这种合作模式，学生能够接触到最前沿的科研成果和行业需求，从而更好地准备他们未来在智慧农业领域的职业生涯。

5.2 高等教育改革对实验室支持的促进作用

高等教育改革在提升实验室支持方面发挥着关键作用。这些改革措施涵盖了从课程内容的更新、教学方法的创新到实验室设施的现代化升级等多个方面，共同促进了实验室在教学和科研上的能力。具体而言，一些高等教育机构通过采纳项目式学习和问题导向学习等现代教学模式，显著提升了学生的实践技能和创新思维能力[9]。这些教学模式通过提供实际问题的解决方案，增强了学生的批判性思考和团队协作能力。此外，高等教育改革还鼓励跨学科的合作与交流，这不仅拓宽了实验室研究的视野，也为智慧农业领域的应用提供了更为丰富的学习体验和实践机会。跨学科合作促进了不同领域知识的融合，为学生提供了多元化的学习路径，有助于培养他们成为未来智慧农业领域的复合型人才[10]。通过这些综合性的改革，高等教育机构能够更好地适应快速发展的智慧农业领域需求，为学生提供前沿的知识和技能，同时加强实验室作为科研和教学平台的功能。

5.3 针对挑战的策略与建议

为应对智慧农业教育领域所面临的挑战，以下是一系列具体策略和建议。

1）资金与设施投资。政府应增加对智慧农业教育领域的财政拨款，特别是针对实验室设施的升级与维护。可通过设立专项基金，支持高校采购先进的物联网设备、大数据分析平台、智能农业机械等。此外，政府应考虑提供税收减免或财政补贴，以降低高校的财务负担，并鼓励私人部门的投资。

2）师资培养与发展。教育部门应制定和实施教师专业发展计划，包括定期的跨学科培训和学术研讨。通过与行业伙伴的合作，为教师提供实地考察和实习机会，从而增强其对智慧农业技术的理解和应用能力。同时，应建立教师绩效评价体系，将教师的产业实践经验和教学创新纳入评价指标。

3）教学方法创新。高校应推广以学生为中心的教学方法，如案例教学、项目导向学习、反转课堂等。这些方法有助于激发学生的学习兴趣，培养其批判性思维和创新能力。同时，应鼓励学生参与科研项目和创新竞赛，通过实践提升其解决问题的能力。

4）校企合作机制。为加强校企合作，建议政府出台相关政策，如提供校企合作项目的资助、建立校企合作平台、制定合作标准等。通过立法明确校企合作中的知识产权归属、利益分配和风险共担机制，降低合作障碍，促进资源共享。

5）数据共享与资源整合。鼓励建立数据共享平台，促进教育、科研、企业之间的信息交流与资源集成。通过政策引导，促进公共数据资源的开放，为智慧农业教育和研究提供丰富的数据支持。

6）国际合作与交流。政府和高校应积极参与国际合作项目，引进先进的教育理念和技术，提升国内智慧农业教育的国际竞争力。通过学生交换、教师培训、联合研究项目等方式，促进知识和技术的国际流动。

通过上述策略的实施，可以有效应对智慧农业教育中的挑战，促进教育质量的提升，为农业现代化培养更多高质量的人才。

6 结束语

6.1 智慧农业创新创业教育的重要性与实验室的支持作用

智慧农业创新创业教育对于培养适应现代农业发展的高素质人才至关重要。它不仅涉及到对智慧农业核心技术的掌握，还包括创新思维和创业能力的培养。实验室在这一教育过程中发挥着不可替代的作用，它们提供了一个实践操作的平台，使学生能够通过动手实践来深入理解智慧农业的理论知识，并将其应用于解决实际问题。实验室的现代化设施和技术为学生提供了接触和学习最新智慧农业技术的机会，这对于激发学生的创新思维和创业热情具有重要作用。

6.2 面临的主要挑战与未来研究方向

尽管智慧农业教育取得了一定的进展，但仍面临着一系列挑战。这些挑战包括实验室设施更新的资金需求、师资队伍的专业发展、学生实践能力与创新思维的培养，以及校企合作与产学研结合的障碍等。未来研究可以集中在以下几个方向：①教育模式创新。研究如何结合智慧农业的最新发展，创新教育模式，提高教育的实效性和针对性。②技术与教育的融合。探索如何将新兴技术，如人工智能、大数据等更有效地融入教育过程。③师资队伍建设。研究如何提升教师的专业技能和实践教学能力，以适应智慧农业教育的需求。④校企合作机制。研究如何建立和完善校企合作机制，促进产学研紧密结合，提高学生的实践能力和就业竞争力。⑤政策支持研究。分析现有政策对智慧农业教育的影响，提出政策改进建议，以更好地支持智慧农业教育的发展。

参考文献：

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[8] 梦想开始的地方——北京农学院国家大学科技园“双创”工作纪实[EB/OL].（2023-08-15）[2024-05-07].https：//www.bua.edu.cn/esdzt/info/1058/1981.htm.

[9] 南昌大学新闻网.江西日报报道我校“珍蚌珍美”团队双创事迹[EB/OL].（2021-10-28）[2024-05-07].https：//news.ncu.edu.cn/ndyw/632162e3dde74eebb9a63d42652876d3.htm.

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