“智慧+ ”背景下跨学科培养一流“新农科”人才研究

             丁  轲，余祖华，张小玲，李广录 

(河南科技大学动物科技学院， 河南  洛阳 471023)

[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，以适应当前全社会“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” (课题编号：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教授，院长，主要从事动物微生态学研究。

[中图分类号] G640    [文献标识码] Ａ     

1．引言

近年来，随着人工智能技术在全球范围呈现爆发性发展，在各个领域均趋向“智慧化”发展^[1-2]。习近平总书记曾多次强调“加快推进新一代人工智能的发展”，党的十九大报告也提出：“加快建设制造强国，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”，国家十四五重点科技发展计划也将人工智能、智慧型产业作为重点发展支持方向。所以，在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^[3]。传统的畜牧业也步入了“自动化、数字化、智能化”的“畜牧业4.0时代”，所以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，更需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^[4]。2018年，教育部吴岩司长提出“加快发展新工科、新医科、新农科、新文科，以建设一流本科、做强一流专业、推出一流金课、打造一流师资、培养一流人才”。教育部所制定的《新农科人才培养引导性专业目录》，也提出“要用生物技术、信息技术、工程技术等现代科学技术改造升级现有涉农专业，布局新建智慧农业、农业大数据、休闲农业、森林康养、生态修复等”。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也就应运而生，2018年8月，教育部、财政部、国家发展和改革委员会联合发布的《关于高等学校加快“双一流”建设指导意见》中明确指出，高校应打破传统学科之间的壁垒，在前沿和跨学科领域中培育新的学科增长点，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。因此，种种迹象均表明，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畜牧业发展所需的综合性人才。

2. 跨学科培养“新农科”人才的必要性

2.1 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、自动控制^[5-6]。但是原有的技术人员均是畜牧兽医方面的专业人员，对于大数据处理、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却又不懂畜牧方面的知识，难以发现实际生产中数据需求。因此，现代畜牧业的发展需要具有综合技术的人才，方能够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。所以，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。

2.2 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以上，要么是很有特色。但纵观国内的强势学科，也大都在做交叉学科研究，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性人才。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，那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，而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^[7]。

3. 跨学科培养“新农科”人才的意义

我国虽然仅用了三十多年就发展成为世界畜牧养殖第一大国，但我们并不是养殖强国，我们的生产成本要远远高于国外发达国家。究其原因，还是因为我们的技术比较落后，技术落后背后反映的是我们缺乏高水平的人才，所以我们要发展“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性人才，对于畜牧行业、国家和社会的发展将具有极其重要的意义^[8-9]。

3.1 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，大量用人一直是企业面临最大的问题，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，如蛋鸡场，已实现了自动上料、饮水、捡蛋、清粪、消毒等，所以在一个几十万只规模的蛋鸡场，在生产环节几乎不需要几个人，而这种自动化程度是需要机械制造、计算机科学、控制科学、软件工程等技术的支持^[10]。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^[11]。所以，畜牧行业的发展已不再是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。

3.2 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^[12]，如生物技术将生物化学、分子生物学和化学三个学科连到了一起；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、物联网等学科连到了一起；人类基因组计划将分子生物学和软件工程连到了一起；动物疾病远程诊断技术将兽医学、大数据、软件工程等学科连在了一起。就是因为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”法而获得1993年诺贝尔化学奖，而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^[13]；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2000多个发明，如蓄电池、电灯、留声机等涉及到物理、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^[14]。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。而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，从而会产生新的学科生长点，产生新的重大成果。

3.3 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，都不是单一专业所能解决的。所以现在各高校在专业调整、学科凝炼，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；推行了大部制，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合并入材料学院；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，就是注重了通过学科交叉的整合，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要求，所以有利于培养跨学科创新型人才。

4．“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，且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。

4.1 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。纵观国内外大学，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^[15]。密歇根大学自柯尔曼校长上任以来就大力提倡跨学科的理念，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^[16]。宾夕法尼亚大学更是允许学生可以自由在校内进行跨学科或学院进行学习^[17]。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^[18]。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”。他们在制定人才培养方案时也都融入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，培养综合的思考者。

4.2 跨学科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，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专业限制，在本专业培养方案中就能够选择跨学科的课程，让学生尽可能地主动或被动学习不同学科知识^[19]。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个以上的学科的课程。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。

4.3 跨学科培养人才师资是关键

跨学科培养一流人才的关键在于教师资源，必须先有具有跨学科知识背景的高水平教师。那么，如何打造跨学科多元化师资队伍？一是大力引进具有跨学科知识背景的教师。现在的部分青年博士，在成长过程中就接受过多学科背景教育，如计算机科学、软件工程、音乐等，但大学却学的是别的专业，这就使其具有了跨学科知识基础。如是畜牧兽医专业，若具有一定的计算机技术基础，则就具备了从事智慧畜牧科学与工程或生物信息学的教学和研究能力。二是加强教师跨学科知识培训。对已初步具备一定的多学科知识背景，或对跨学科有兴趣的教师，学校可以通过派出进修的形式到专门的机构进行培训，使其能够对相关跨学科知识融会贯通，达到能够教书育人的水平^[20]。三是强化教师企业实践锻炼。选派教师到智能化、自动化和管理水平比较先进的企业进行实践学习，或长期在企业兼职，如智能化鸡场或猪场，就是一个集养殖技术、机械技术、材料技术、信息技术、大数据处理技术、物联网技术、建筑设计技术、管理技术和市场分析技术等于一体的企业，教师在这里深入一线，在每个环节都亲自观察和学习，再结合相关学科的理论知识，从而达到理论与实践完美结合，这样就会使该教师真正具备了跨学科知识能力，方可胜任跨学科教育水平。四是组建专兼职师资队伍。通过调研，发现和挖掘企业中具有跨学科实践能力的技术人员，将其聘为学校的兼职教师；对于综合性大学，如河南科技大学，拥有理、工、农、医、经、管、法等11个学科门类，98个专业，41个一级学科，几乎覆盖各学科的师资人才，具备得天独厚的跨学科培养人才的条件，所以各学科之间可以进行教师互聘，不同学科教师之间可以通过相互听课、教研讨论，或共同攻关跨学科课题等方式，不断提升各自跨学科育人水平。

4.4 跨学科管理制度是保障

(1) 组织管理制度  传统单一的专业教育已有成熟的组织管理制度，如每个专业都有明确的课程组、系、学科和学院等组织机构，对应的管理者是课程组组长、系主任、学科负责人、主管副院长和院长，经过上百年的传承，职责分明，组织完善，管理顺畅。而跨学科教育是近些年来新生教育模式，因为要跨系、专业、学科和学院设课，甚至要从校外聘请特殊的教师上课，所以再采用以前单一专业的教育组织管理制度就很难满足要求。如果跨学科仅局限于学院内部的几个学科之间，完全可由学院管理层统一协调即可实现。但一旦涉及到跨学院的学科，仅靠学院某层面进行沟通，是很难协调的，所以必须成立专门的机构。如美国大学成立了很多跨学科中心、跨学科战略研究办公室、跨学科实验室等，作为统一协调机构，实现了资源的整合和共享，为跨学培养人才提供了有力的组织保障^[21-22]。所以，要保证跨学科教育的质量，学校要成立一个专门的机构，负责统一管理组织实施全校范围内的跨学科教育，才能充分利用学校的物质资源和人力资源，培养出一流的具有综合专业能力的人才。

(2)教师管理制度  跨学科专业的运行需要多个学院多个学科的教师协同育人，但如何将这些人有效组织起来共同开展跨学科教育是一个很复杂的问题，因为这些教师不属于一个机构管理，而不同机构的管理理念、制度、绩效等均会有差异，如不同学院教学学时报酬不同，尤其是差异较大时，教师不会有动力去跨学科教学，更不会下功夫研究跨学科教学；另外，跨学科教学肯定会占用教师额外的精力，如何来补偿教师的这些付出，等等，都需要合理的制度来激励。美国威斯康星大学麦迪逊分校创造性地提出“集群聘任计划”，在教师遴选聘任、考核评估和薪酬激励等方面进行了大胆革新，从而激发了教师参与跨学科教学积极性问题^[23]。华盛顿大学通过设立跨学科研究项目，吸引不同学科教师自动组织联合攻关，这不仅促进了教师积极参与跨学科研究，而且能够催生跨学科专业的形成和发展^[24]。美国很多大学还通过采用校内两个不同单位共同聘任教师的“联合聘任制”或“双聘制”来解决教师的管理问题，既节约了人力成本，又可以迅速形成跨学科学术的队伍，已成为美国大学促进跨学科研究和教学的重要策略。例如，密歇根大学发布的《密歇根大学联合聘任教师指导规范》，对聘任、考核、晋升、留任、解聘、争议处理等一系列联合聘任事宜做了明确规定，并要求不同聘任单位和聘任教师在共同协商基础上签署正式的书面“备忘录”，从而建立起了较为规范和完善的联合聘任制度^[25]。

(3)课程共享制度  首先，跨学科专业所在学院要在培养方案的课程体系中列入跨学科培养人才所必需的课程，保证学生毕业后能够具有一定的跨学科知识基础，但由于受学时的限制，培养方案很难充分体现跨学科课程设置的饱和度。其次，在培养方案中要尽可能地多设跨学科的选修课，让学生根据自己的特点和需要自由选课。目前，我国大学的培养方案中要求选修课学时至少是选修学时的2倍以上，而且越是开放的学院，其培养方案中选修课就越多，但这将给排课和组班带来了一定的困难，所以学校要有相应的鼓励制度，否则学院不会积极配合，更不要说跨学科设课了。而美国的大学课程更开放，跨学科专业的运行需要相关学院的课程向跨学科专业学生全部开放，学生可自由选择。普林斯顿大学的讲座、课程和实验室是共有的，所以不管本科生的专业是什么，他们都可以获得一份共享的学术经历^[26]。哈佛大学、耶鲁大学、斯坦福大学等高校的选修课比例大约在50%左右，而卡内基梅隆大学的任何一门课都可以是选修课。在美国，大学专业只是柔性的课程组织，不像中国专业对应是的系，系会为了团体的利益排斥非本系教师的课程。他们正好相反，是课程组合专业，没有对应的组织，这是美国大学学生能自由选择专业，大学能方便组织跨学科专业教育的根本原因。所以，我们要借鉴美国的模式，建立灵活的课程共享制度，促进课程资源开放与共享，是实现跨学科培养人才的有力保障。

5. 结论

跨学科培养人才已是科学发展之需，行业发展之需，社会发展之需，所以跨学科人才培养不仅是适应当代经济社会发展和科学技术进步的必然选择，也是高校改革转型，提质创新发展的要求，传统的畜牧兽医专业教育已受到了挑战，必须针对当前的发展形势，对专业做出调整，更要对人才培养模式做出调整和改变。通过改革人才培养理念，优化人才培养方案，整合师资队伍，建立保障制度等，充分打破系、学院、学科界限，打通学科课程体系，将跨学科人才培养理念贯穿高校人才培养全过程，构建新时期人才培养新发展格局，努力培育新时代创新型、复合型和应用型人才，推进我国高等教育事业高质量发展。

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Research on interdisciplinary training of First-Class "New Agricultural Science" Talents Under the Background of "Intelligent +"

Ding Ke, Yu Zuhua，Zhang Xiaoling, Li Guanglu

(College of Animal Science and Technology, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023)

Combined with the trend of "intelligent" development of the animal husbandry and veterinary industry, this paper analyzed the necessity of training "new agricultural science" talents by interdiscipline, as well as the significance of solving major problems in the industry, forming major scientific and technological achievements and cultivating innovative talents. This paper also explored the path of interdisciplinary training of talents under the background of " Intelligent +", and pointed out that reforms must be carried out in the aspects of understanding the concept of interdisciplinary training of talents, design of professional training program, allocation of teachers, and improvement of management system, it emphasized that the fixed disciplinary boundaries between colleges and departments of colleges and universities should be broken, and the teaching resources and teachers of the whole university should be coordinated and fully utilized to speed up the pace of interdisciplinary training of talents. It would be the needs of the current "intelligent" development of the whole society, and promoted continuous scientific innovation and rapid social development.

Key words: "intelligent +"; interdisciplinary; new agriculture science; course sharing; guarantee system