“智慧+”背景下跨学科培养一流新农科人才研究

［摘 要］ 结合畜牧兽医行业“智慧化”发展的趋势，分析了跨学科培养新农科人才的必要性，以及在行业重大问题的解决、重大科技成果的形成和创新型人才的培养等方面的意义。探索了“智慧+”背景下跨学科培养人才的路径，指出必须从跨学科培养人才理念的认识、专业培养方案的设计、师资的配备、管理制度的完善等方面进行改革，强调要打破高校院系专业之间固有的学科界限，统筹协调和充分利用全校的教学资源和师资力量，以加快跨学科培养人才的步伐，适应当前全社会“智慧化”发展的需求，推动科学不断创新和社会快速发展。

［关键词］ “智慧+”；跨学科；新农科；课程共享；保障制度

［基金项目］ 2021年度河南省教育厅高等教育教学改革研究与实践项目“‘智慧+’背景下跨学科培养一流本科人才的研究与实践”（2021SJGLX379）

［作者简介］ 丁 轲（1977—），男，河南永城人，博士，河南科技大学动物科技学院院长，教授，主要从事动物微生态学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ 1674-9324（2024）32-0038-06 ［收稿日期］ 2023-01-04

引言

近年来，随着人工智能技术在全球范围内呈现爆发性发展，各个领域均趋向“智慧化”发展［1-2］。习近平总书记多次强调要加快推进新一代人工智能的发展，党的二十大报告指出，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国，加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合［3］。国家“十四五”规划也将人工智能、智慧型产业作为重点发展支持方向。因此，各个领域均出现了诸如“5G+人工智能+产业”等技术的集成和成熟，传统产业发生了翻天覆地的革新，各学科之间的交叉越来越深入［4］。传统的畜牧业步入了“自动化、数字化、智能化”的“畜牧业4.0时代”，对人才的需求也发生了深刻变化，要求人才不仅要具有较强的畜牧兽医专业技术能力，更要具有行业所需要的自动化、智能化知识，以应对当前越来越智慧化的养殖企业［5］。2022年8月，教育部印发《新农科人才培养引导性专业指南》指出，通过互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术与农业深度融合，注重农业智慧生产、作物信息学、智能装备、农业产业链经营与管理等知识能力的训练。因此，行业的发展对需求人才提出了更高的要求，高校是输出人才的基地，从而对高校人才培养提出了新的要求和挑战，随之跨学科培养人才应运而生。2018年8月，教育部、财政部、国家发展改革委印发《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》指出，高校应打破传统学科之间的壁垒，在前沿和交叉学科领域培植新的学科生长点。这将成为高校建设和培养创新型、复合型和应用型人才的关键。由此可见，跨学科培养人才已是时代之需。本文就当前“智慧+”背景下如何跨学科培养一流新农科人才进行探讨，以指导培养适应日益智慧化的畜牧业发展所需的综合型人才。

一、跨学科培养新农科人才的必要性

（一）跨学科培养人才是现代畜牧业发展的需要

当前，畜牧业已进入“畜牧业4.0时代”，智慧畜牧养殖系统已在规模化养殖场中广泛使用，实现了养殖生产环境控制、饲养过程、生产管理、产品质量追溯、专家咨询等全流程信息自动采集和自动控制［6-7］。但是原有的技术人员均是畜牧兽医方面的专业人员，对大数据处理、信息采集与分析、自动控制等均不专业，甚至完全是外行，即使通过后期培训，也很难做到熟练操作和准确分析；而信息工程或自动化专业的人员不懂畜牧方面的知识，难以发现实际生产中的数据需求。因此，现代畜牧业的发展需要具有综合技术的人才，以对实际生产中获得的海量信息进行筛选和分析处理，然后做出科学合理的解决方案。因此，在高校跨学科培养这类具有综合专业能力的高水平人才已是现代畜牧业发展的迫切需要。

（二）跨学科培养人才是学科发展的需要

现代大学的发展，其实就是学科的竞争，而学科发展的体现要么是专业研究实力很强，在教育部学科评估中评价至少是B；要么是有特色。但综观国内的强势学科，大多在做交叉学科研究，如中国农业大学有智能养殖与环境科学、畜牧生物工程方向；华中农业大学有生态智慧养殖学方向；西北农业科技大学更是率先开设了智慧牧业科学与工程专业；西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院更是设立了“纤维材料与工程”交叉学科博士点，形成了以现代生物科学、农业科学、工程科学为基础，覆盖动物、植物、微生物及其产物（生物质）的研究与开发，并融合了设计艺术与文化研究，完整对接蚕桑丝绸和纺织服装全产业链，真正做到了跨学科培养综合型人才。这些专业或学科都不是单一专业的人才能够完成的，为跨学科培养人才做了很好的探索。而学科要有特色，除了地方特色外，就是在学科交叉方面寻求空白领域，以做到创新。尤其是地方院校，走传统的学科发展之路很难在竞争中占有一席之地，依据地方资源开展跨学科人才培养才是解决地方高校学科发展的快捷之道［8］。

二、跨学科培养新农科人才的意义

我国是世界第一养殖大国，但我们不是养殖强国，我们的生产成本要远远高于发达国家。究其原因，还是因为技术比较落后，技术落后的背后反映的是缺乏高水平的人才，因此我们要发展新农科，培养新农科人才。所谓新农科人才是指具有农业技术、生物技术、人工智能、大数据分析等交叉融合知识和能力的综合型人才，对于畜牧行业、国家和社会的发展具有极其重要的意义［9-10］。

（一）有利于解决行业发展中遇到的重大问题

在畜牧兽医行业中，缺少用人一直是企业面临的最大问题，因为企业的特殊性，招聘工作很难做，但随着自动化和智慧化程度越来越高，该问题逐渐解决，如蛋鸡场，已实现自动上料、饮水、捡蛋、清粪、消毒等，在一个规模几十万只的蛋鸡场，生产环节几乎不需要太多人，而这种自动化程度需要机械制造、计算机科学、控制科学、软件工程等技术的支持［11］。2018年以来，非洲猪瘟对中国养猪业的冲击非常之大，使我们对生物安全有了全新的认识，目前对猪场环境的控制、非洲猪瘟的快速检测、高通量检测试剂盒的研发等均发展到了极致，为非洲猪瘟的防控提供了有效方案，而这些问题的解决需要资源与环境、控制科学、材料科学、蛋白质工程等专业的支持［12］。所以，畜牧行业的发展已不再纯粹是畜牧兽医学科的事，需要多学科协同才能解决行业中的问题。因此，跨学科培养这类人才才是解决畜牧养殖行业上述重大问题的关键。

（二）有利于形成重大科技成果

科学的发展一开始是单点发展的，单点逐渐向周围延伸，从而形成了学科。但随着科学的发展，学科之间的界线变得越来越模糊，新的研究正尽力将科学家联合在一起［13］，如生物技术将生物化学、分子生物学和化学三个学科连到一起；智慧畜牧科学与工程将畜牧学、信息工程、软件工程、机械工程、物联网等学科连到一起；人类基因组计划将分子生物学和软件工程连到一起；动物疾病远程诊断技术将兽医学、大数据、软件工程等学科连到一起。这些学科的交叉融合，使人类攻克了一系列技术难题，如人类基因组计划的完成，使我们第一次能够解读自己的基因密码，对解决早期诊断和治疗遗传性疾病、开发基因药物等具有重要的意义；美国化学家Mullis因发明“聚合酶链式反应”方法获得1993年诺贝尔化学奖，该技术是基于分子生物学方面的知识，是典型的利用学科知识融合而解决的科学问题［14］；另一个更具代表性的典型例子是爱迪生，他是物理学家和化学家，更是交叉学科专家，一生有2 000多项发明，如蓄电池、电灯、留声机等涉及物理、化学、机械等学科。从百年诺贝尔奖成果来看，有41.02%的成果属于交叉学科，尤其在21世纪以后的诺贝尔奖成果，有超过一半是跨学科成果［15］，而且在各学科之间，生物、生命科学、医学、化学和物理学的交叉学科成果最容易形成创新性成果。这些学科之间并非简单地学科组合，而是多层次的融合，如捆绑式学科交叉、渗透式学科交叉、螯合式学科交叉，从而产生新的学科生长点以及新的重大成果。

（三）有利于培养跨学科创新型人才

一个学科的发展，其核心关键因素是人才，是创新型人才。当前行业和社会所面临的问题，很多都是综合性问题，不是单一专业能解决的，因此现在各高校在专业调整、学科凝练，甚至学院整合等方面做了创新性改革。如河南科技大学正在进行的大部制改革，删减了近20个专业，新批了智慧农业、智慧林业、智能建造、智能车辆工程等专业；推行大部制，整合了部分学院，如把物理学院的材料物理、化工与制药学院的材料化学并入材料学院，信息工程学院与电气工程学院进行了合并，管理学院与经济学院进行了合并，建筑学院与土木工程学院进行了合并等；成立了机械工程学院、信息工程学部、医学部、农学部、理学部等，从以上改革内容可以看出一个最大的特点，就是注重通过学科交叉整合，助推跨学科创新型人才的培养。2022年教育部新增的31个专业中，有8个专业含有“智慧”或“智能”元素，新兴专业学科跨度大，呈现明显的学科交叉特征，要求学生具备较强的综合素养，对学生素质提出了更高的要求，有利于培养跨学科创新型人才。

三、“智慧+”背景下跨学科培养人才路径探索

高校“智慧+”专业和行业“智能型”的推广，为跨学科培养人才提供了需求和条件，已到了非改不可的地步。但由于受传统学科界线的禁锢，要想顺利开展跨学科培养人才，还需要从跨学科培养人才理念的认识、专业培养方案的设计、师资的配备、管理制度的完善等方面进行改革，探索跨学科培养人才模式，以推动高校培养更多适应社会发展的综合型人才。

（一）跨学科培养人才理念是前提

要做好跨学科教育，首先大学的管理者就要从理念上认识到跨学科培养的必要性和重要性，然后才能从实际行动上围绕跨学科培养人才进行一系列改革来推行该项工作。综观国内外大学，西方发达国家无论是在思想上还是在行动上都高度重视跨学科人才培养。美国教育家博耶曾指出，应该改变知识被分割得过细，系和科的设置导致把学科人为的划分过于狭窄，不利于学生了解各个学科之间的联系［16］。密歇根大学自柯尔曼校长上任以来就大力提倡跨学科理念，她认为跨学科研究和教学更容易出人才、成果，更易实现学术创新。威斯康星大学强调要为学生提供广泛的普通教育，即跨学科教育［17］。宾夕法尼亚大学更是允许学生可以自由在校内跨学科或学院进行学习［18］。在这种理念的指导下，美国大学跨学科专业的数量在全世界是最多的，也是最成熟的，如通过设置跨学科学位、跨学科教学或研究组织等，促进对大学生进行跨学科教育。此外，法国大学将“既有广阔的视野，又对某些新的问题或新的设想有高度造诣，不受学科界限束缚的人”作为人才培养目标［19］。比利时根特大学认为应培养“能看到最不同的科学领域间相互关系的人”。他们在制订人才培养方案时都融入了跨学科培养人才的思想，实行通识教育，设置主辅修专业，组织跨学科教学，使大学生掌握不同学科的理论、方法，培养他们整合、协调多学科的能力，培养综合型的思考者。

（二）跨学科培养人才专业培养方案是核心

首先是培养目标的定位，单学科教育模式的培养目标一般是“培养具有创新精神和实践能力的应用型、应用研究型、研究型高级专门人才”，跨学科教育模式的培养目标则是培养具有多学科知识技术能力的高素质和创新型复合型人才。其次是课程体系的设置能否实现跨学科人才培养，课程设置是核心。要紧紧围绕培养目标，以某一学科为中心，深入分析要达成培养目标所需要联合的学科，以及其与中心学科的内在关系，这种关系一定是一个系统的关系，而不是将不同学科生硬地牵扯到一起，应该是围绕社会和行业对人才的需求特征，探索如何设置课程才能达到这种培养效果。因此，可以结合学科特点，采取“学科+”模式，通过引入多学科教学理念，合理设置课程体系，给予学生足够大的选择空间，使学生能够打破固有的专业限制，在本专业培养方案中选择跨学科的课程，让学生尽可能地主动或被动学习不同学科知识［20］。更重要的是要在培养方案中设置跨学科的实验课、实践课，使学生在实践中验证跨学科知识的运用，若能在毕业设计中体现跨学科课题，将会使学生学会主动运用所学的跨学科知识进行思考和应用。如河南科技大学的智慧牧业科学与工程专业，在课程体系中加入了信息学科的“智慧牧场设计”“智慧牧场管理”“人工智能”“物联网技术”，机械学科的“智能畜牧机械”“畜产品加工智能机械”“机械工程基础”，建筑学科的“工程制图与CAD应用”，数学学科的“畜牧大数据采集与分析”“生物信息学”，电气学科的“电工电子技术基础”，管理学科的“市场营销”“投资经济学”等，至少融合了6个学科的课程。具有这样知识背景的人才，将能够解决当前智能畜牧养殖行业中的所有问题，甚至能够提出一些新的创造性设计，这就是要进行跨学科培养人才的目的。