新工科背景下农业与信息专业交叉的实践教学体系研究
秦立峰，郭交，靳标，吴婷婷，迟茜，陈立平
（西北农林科技大学 机械与电子工程学院，陕西 杨凌）
摘 要： 在大数据、物联网、人工智能等技术的推动下，工程技术领域面临重大科技革新和产业升级的挑战。农业院校电子信息工程专业承担着“新工科”要求和现代农业人才需求的双重任务。探讨了在这一新形势下电子信息工程专业的新内涵，研究并实践了新工科背景下农业与信息技术交叉的时间教学体系，讨论了这一体系所支撑的专业内涵，实践路径，为新工科的专业发展方式提供一个参考。
关键词： 新工科；电子信息；课程体系；实践教学；创新能力培养
一 引言
近年来，随着大数据、物联网、人工智能等科学技术的迅猛发展，对传统工程技术领域产生了重大的影响[1]。多创新驱动发展等多项国家战略的提出，使全社会对新型的工程技术专业人才的需求变得日益迫切。在此新形势下，教育部在全国高校推进新工科建设，2017年2月20日发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》[2]；多次组织高校举办论坛，讨论“新工科”的内涵和发展途径等重点问题，形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”[3]；并且于2018年3月15日，发布《教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》[4]，积极推进“新工科”建设。
国内各个高校工科专业均开展了新工科背景下专业建设的研究，以及实践能力培养方式的相关研究，为新工科理念的落实做出了有益的实践[5-7]。作为农林高校的电子信息工程专业，要发展“新工科”的专业建设，必须结合我国发展现代农业的要求，培养服务于现代农业的专业技术人才，利用先进的物联网技术和信息技术改造传统农业，提高农业生产效率。因此发展信息化农业科学技术，建设农业与信息科学相交叉的学科，培养新型的农业信息技术人才，是当前农林高校电子信息类专业发展 “新工科”建设的必然要求和迫切任务。那么传统的电子信息工程和农业工程相交叉的专业，在“新工科”和“现代农业”的双重语境下该如何建设，是一个重要的问题。本文旨在探讨服务于现代农业的信息技术专业人才培养中，实践教学体系的建设问题。
二 电子信息类专业与传统农业科学的交叉融合是必然选择
“新工科”的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[8]。
由以上的定义可知，“新工科”专业建设的本质仍然是工科，仍然要培养工程技术人才，但在产业需求、科技发展的新形式下，在高等工程教育改革发展新的历史起点上，对人才培养提出了新要求，就是要培养面向未来培养多元化的、创新型的工程人才。如何培养呢？在培养途径上，要继承与发展，交叉与融合，协调与共享。继承已有工科教育成果，发展新工科教育理念，要从产业需求出发，研究新兴产业对交叉学科的需求，融合不同学科和产业实际办好新工科，培养新工科人才。
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在这一阐述下，将信息技术和传统农业科学的交叉融合，继承创新，发展IT技术和农业协调共享的新工科，以培养适应现代农业发展需求，服务于智慧农业的专门工程技术人才，是农业院校电子信息类专业发展的必然的选择。
三 信息技术+农业的专业培养中的新工科要求
电子信息技术是传统的高新技术，它所引领的IT技术革命带来了十数年来科技、经济乃至整个社会形态的巨大变化。近年来以它为基础发展起来的移动互联技术、大数据技术、物联网技术等，对各个传统产业产生了极大冲击，甚至是颠覆性的改变。然而，立足于我国仍然是一个农业大国的现状，从十三亿人口的粮食安全问题出发，可以看到传统农业的落后于科技领域的日新月异之间差距昭然。
以上所论述的实践体系，很好地找到了两个的结合点，即（1）实践能力、解决实际问题的能力与理论知识之间的结合，和（2）“新工科”建设要求和发展现代农业的需求之间的结合。可以看出，通过顶层设计、优化内容和条件建设，很好地解决了“有实验，无实际”、“有实验，无能力”和“有实验，无体系”的问题。
用信息技术改造农业生产，建设信息技术+农业的专业培养模式，是发展电子信息工程“新工科”的一次有益尝试。电子信息工程专业为本，农业生产需求为服务对象，培养将信息技术手段用于农业生产的工程技术人才是目标。在建设“新工科”和发展“现代化农业”双重要求下，就要强化农业生产基本知识，了解实际技术需求，并从电信工程知识技术领域内提供解决方案，为传统信息类专业赋予了新的内涵，是一个在传统电子信息工程上应运而生的新工科。
“新工科”特别强调创新，培养学生的创新能力、实践能力和动手解决实际问题的能力。具体到专业的课程设置，特别是支撑新工科要求的实践类课程体系的设置，应该进行深入的研究和改革。针对该问题，本文对电子信息工程专业的实践类课程体系进行分析，讨论在新工科要求下实践教学体系的构建和改革。
第二，在新的实验体系内，优化原始课程实验的内容，增加旨在培养解决实际问题能力的实验和实训内容。同时，结合指导教师的科研项目、大学生科创项目、学科竞赛等为载体，加强学生的实际分析问题、解决问题能力训练，形成课程实验、课内实践外的第三类实践活动，有效地增强了学生实践训练强度，提高了实践能力培养水平。
四 新工科背景下电子信息工程专业实践教学体系构建
（一） 传统信息类课程实践课程设置分析
歌剧《伤逝》是人民音乐家施光南先生倾注了八年心血创作的第一部歌剧，被誉为中国歌剧历史上第一部抒情心理歌剧，在中国歌剧史上有着很重要的地位。《伤逝》在创作时，忠于鲁迅先生的原著的抒情又深沉凝重的精神和风格特点，把对现实社会中的问题思考带入主人公涓生和子君的心中。
传统的信息类课程由课程实验、实践实训环节组成。学生在学习理论知识的同时，开展各个课程实验的学习，主要形式为学生选择若干个理论内容，进行实验验证；实践实训环节，包括课程设计、实习实训等环节，将一门或者几门课程的理论知识融合，提出相应的命题，让学生对各门理论课程有综合的理解和运用的情况下做出解答。
2.其次，对学生的动手能力和创新能力训练不足。旧有的实验、实践紧扣理论内容，而且大多采用标准化的实验装置，使得每个实验的过程变得简单，而结果都千篇一律，学生甚至不会在实验过程中遇到问题，也难以获得宝贵的解决实际问题的经验积累。所以学生的动手能力不能得到有效训练。而在实践环节中，也大多对理论知识直接的综合性应用，而不是给出实际问题，让学生对问题自主分析，寻找方法，加以解决；所以对学生自主问题的能力、创新能力的训练不足，表现为“有实验，无能力”的问题。
1.首先，实验、实践的内容始终以理论内容或者以课本知识为指引，而没有注重生产中的实际问题。理论课程讲述什么内容，实验和实践课程就验证什么内容。这些内容距离生产实际中的一线问题，还有相当的距离。虽然开设了实验课程和实践环节，但仍然存在“有实验，无实际”的问题。学生仍拘囿于理论的围栏之内，而没有接触到实际中的问题，无法得到有效的训练，无法保证其解决复杂工程问题的能力。
上述的方法，在新工科和信农融合的新形势下，已经很难满足人才培养的要求了。主要的问题有三个方面。
3.最后，实践内容系统性不强，实践质量保障不足。实验内容、实践内容总体上是分散的，不同的课程实验、课程设计、综合实训内在联系较弱，不成体系。由于这种分散，使实践质量不高，表现为“有实验，无体系”的问题。
（二） 新工科背景下服务于现代农业的电子信息工程实践教学体系
第三，在给与学生项目训练的同时，为本科生开放教师的科研实验室。以农业农村部农业物联网重点实验室和陕西省农业信息感知与智能服务重点实验室为主要平台，为学生的项目实训提供了高质量的条件保障。
第一，按照“新工科”要求，从产业需求出发设计实践教学体系。分析现代农业生产中的各个环节与电子信息工程专业的结合点，并以此为主线，做好系统性实验环节的顶层设计。将农作物信息采集、信息传输、信号处理、自动控制以及智能决策等方面的软硬件设计问题，分解到各个课程实验、课程设计和综合实训中去，围绕信息技术和农业应用的交叉点和结合点这个中心，使实验内容和实践内容形成完整的体系。
制度的界定，在学术界的探讨中是众说纷纭，在社会生活实践中的理解是各有千秋。但从制度的本义来说，一是社会交往关系和结构的稳定的客观存在，二是社会行为的规范性体系，中外学者大多是如此界定的。如罗尔斯将“制度理解为一种公开的规范体系，这一体系确定职务和地位及它们的权利、义务、权力、豁免等等”[1]。诺斯认为制度“是一系列被制定出来的规则、守法程序和行为的道德伦理规范，它旨在约束追求主体福利或效用最大化利益的个人行为”[2]。制度是历史性的存在物，随着生产方式的变化而变化；制度是关系性的存在物，在相关对象之间起着整合和中介的作用；制度还是规范性存在物，规范着人与人的社会关系，维护着特定的社会秩序。
1) 纸地膜加工过程中，需要不断筛选纤维素材料，改良制浆加工工艺，优化助剂类型，参考塑料地膜产品标准，优化纸地膜的性能，并最终建立一套完善的纸地膜的质量参数标准体系。根据作物生长中需要地膜覆盖的时间长短，对纸地膜的抗老化和分解能力进行合理调整，不但有助于实现地膜覆盖的效果，且省时省力。总之，最终获得机械性能、降解性能、生物性能等各项指标比较理想的纸地膜，并尽可能降低生产成本，是纸地膜能够大规模推广应用的前提。
针对上述问题，开展了新工科背景下服务于现代农业的电子信息工程专业的实践教学体系研究。该体系主要由系统性实验环节设计、基于应用的实验内容优化和基于项目的实践创新条件保障等三个方面。
教育学生注重数学阅读，转变学习方式，提高数学阅读的能力。只有提高自己的数学阅读能力，才能提高分析数学问题和解决数学问题的能力，才能轻松地进行举一反三，触类旁通，达到事半功倍的效果，进而把数学学好。
五 实践教学体系构建的实施路径
（一） 专业内涵的拓展
“新工科”和“现代农业”预警为农业院校电子信息工程专业的专业内涵赋予了新的时代内容，使专业定位有的新的明确的方向。传统的电子信息工程专业，总是以培养高精尖的IT技术人才为目标，在农林高校该专业略显尴尬，专业建设资源也难以满足培养高精尖人才要求。在“新工科”要求下，发展现代信息技术和农业相结合的交叉学科，服务于现代农业，就成了农林院校电子信息工程专业的天然责任，也为该专业在新形势下确定了一个明确的定位。专业内涵得到丰富和拓展，也就是这个专业在于将高精尖的信息科学技术用于传统农业生产，改造和提升农业生产效率，解决农业领域内的信息感知、采集、传输、处理和决策等技术问题。
（二） 课程实验内容的修订和系统化
对专业培养体系进行修订。在新的专业目标定位和发展方向下，修改专业培养方案和课程体系，修改课程质量标准，强化电子信息与传统农业交叉，强化农业中的信息技术问题的解决等等。配套教材建设和实验条件建设；更新实验内容；将课程实验、课程设计、综合实训、科技创新实践纳入实践教学体系。
老巴在急救室门口只坐了一会儿，医生便走了出来。医生平淡地说：“人已经完了。心肌梗死。”半小时后，阿里的母亲便被送到了太平间。阿里的弟弟阿东赶到医院时，老巴蹲在太平间门口，他已经悲伤得嗓子发不出声音。罗四强和李丽红都在劝他先回家去。
（三） 优化综合实训内容
结合农业工程应用实际，重新编写了综合实训、课程设计的内容。将生产中的复杂工程问题分解为若干个子任务，作为实训任务，由学生自主分析问题，提出解决方案，并设计相应的软硬件系统，完成实训任务。
（四） 强化大学生创新项目训练
为了提升学生的创新能力，强化大学生的创新项目训练。以数学建模、电子设计竞赛、大学生科技创新项目为载体，培养学生的创新能力。同时，开放科研实验室，鼓励本科学生进入实验室学习，保障学生全员参与科研创新项目，以适应“新工科”的培养要求。
六 结语
从“新工科”要求出发，秉承农业高校社会责任，结合现代农业需求，发掘电子信息工程和农业科学的交叉点，建立了新工科背景下的电子信息工程实验实践课程体系。该体系拓展了电子信息工程专业的专业内涵，将农业工程实际问题和电子信息课程的理论知识相结合，修订实验设置、优化实训内容、强化自主创新实践，有效地支撑了农业院校电子信息工程专业的发展。
参考文献
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本文引用格式： 秦立峰,等.新工科背景下农业与信息专业交叉的实践教学体系研究[J]. 教育现代化,2019,6(56):134-136.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.56.056
基金项目： 2017年，西北农林科技大学教学改革研究项目；面向“新工科”建设要求，培养创新创业型人才——信息类理论课程实践教学体系研究(编号:JY1703077)。
作者简介： 秦立峰，男，汉族，陕西眉县人，博士，副教授，研究方向：农业信息化技术与应用。
标签：新工科论文; 电子信息论文; 课程体系论文; 实践教学论文; 创新能力培养论文; 西北农林科技大学机械与电子工程学院论文;