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综合性大学农业工程学科发展的机遇与挑战

作者:admin 更新时间:2018年11月08日 08:12:34

  摘要:在对农业工程学科发展现状及趋势进行分析的基础上,着重探讨了综合性大学中农业工程学科发展所面临的机遇与挑战,提出了综合性大学农业工程学科建设应与综合性大学的整体办学目标相一致;应强调与相关学科的交叉与融合,在交叉与融合中求得发展;应重点关注农业工程学科前沿方向的研究,跟踪世界农业工程学科的最新发展。


  关键词:农业工程;学科建设;综合性大学;


  1引言


  我国的农业工程学科绝大多数设在农业院校中,对于农业工程学科来说,农业院校有其独特的优势和条件,但也受到了相当的制约。20世纪末,我国通过联合、合并等方式组建了一批综合性大学,在综合性大学中,农业工程学科的发展面临着新的机遇与挑战。


  2现状及趋势


  农业工程学是一门综合现代生物学和工程学的技术科学,是研究应用先进的工程技术去开发、利用农业资源和改善、创造农业生产过程环境因素的工程理论。众所周知,用现代工业装备农业,实现生产条件的现代化是农业现代化的本质特征之一,正是由于农业的机械化、电气化、水利化、化学化等的实现,才奠定了上世纪农业迅速发展的基础。可见,农业工程学科在农业现代化过程中具有重要地位并起到了重要作用[1]。


  我国农业工程学科是工学门类下的一个一级学科,下设农业机械化工程、农业水土工程、农业生物环境与能源工程、农业电气化与自动化等4个二级学科。本科专业目录中,农业工程类下设农业机械化及其自动化、农业电气化与自动化、农业建筑环境与能源工程和农业水利工程4个专业。全国已有70余所高校设有农业工程类院系,农业工程学科已形成了中专、大专、本科、硕士、博士等多层次的人才培养体系,全国已有27所高校的农业工程类院系拥有硕士、博士学位授予权,设有5个农业工程博士后科研流动站,4个农业工程一级学科博士点[2]。


  农业工程学科除了综合应用一般工程科学原理和技术外,还广泛应用生物、农业科学和经济、管理科学的理论及技术,如生物体生长、繁育与其外部环境相互作用关系的规律、经济管理和农业系统分析的理论与方法等,逐步形成了工程、生物、农业和经济管理科学与技术交叉融合的学科特征。20世纪70年代后期,特别是80年代以来,随着生物、计算机、信息、新能源和新材料科学技术的迅猛发展,以及社会经济向着可持续发展方向转化,农业工程学科的发展步入了一个崭新的阶段,表现出了三个明显的趋势[3]。


  1)农业工程学科的研究领域迅速拓宽。农业工程学科的发展经历了从简单工程技术在农业上的应用到工程技术科学与生物科学等密切结合的过程。农业工程走向新的多学科交叉,首先是表现在与生物学科的融合,其次是与多种新技术集成,造就了新型的生物生产系统。近些年来农业工程学科在动植物环境工程、农业遥感、电气与电子技术在农业中的应用、农业系统工程、能源开发与利用、设施园艺、饲料和食品加工工程、水土保持、农业宏观发展战略等领域的研究出现了崭新的发展势头。


  2)农业工程实用技术的研究与推广进程加快。农业工程实用技术的研究与推广在推动现代化农业企业、现代化村镇的建设与发展,促进农村经济繁荣的过程中起着重要作用。如农业工程学科中的设施农业技术,节水灌溉技术,秸秆氨化装置,省柴灶,户用生物质气化装置,各种饲料和食品加工工艺与设备等实用技术的研究与推广发展迅速并取得了显著的成果。随着农业的高度发展,农业工程技术的研究与开发,已经进入到一个新的技术发展阶段,并着重于发展机、电、液一体化和环境友好的高新技术装备和服务于可持续发展的集成技术体系的研究。


  与此同时,农业工程实用技术的研究与推广使农业得到了全新的武装。


  农业机械的发展达到了较高的水平。新型的农业机械技术使农业生产劳动率得到了进一步提高,生产成本大大降低。在发达国家,高度智能化的农业机器人已投入使用,使农业作业的精确度大大提高。


  设施农业技术迅速发展。传统农业受土壤、气候等自然环境的影响和制约,人工创造的技术高度密集的工厂化、智能化、自动化生产体系能够为农业减少甚至摆脱对于自然条件和人类劳动的依赖程度创造了条件。由于材料科学技术、先进的制造技术、信息技术和控制技术等在农业科技研究、开发中的广泛渗透和运用,在农业生产的某些领域正在走向人造环境全过程自动化生产。设施农业在蔬菜、花卉等园艺作物的种植方面已经取得了非常成功的经验。国际上,美国、日本、荷兰、以色列、加拿大、奥地利、丹麦等国家都建立了大量的植物工厂。日本、荷兰等则更是拥有大量的电脑控制园艺设施。


  3)农业工程问题的解决和农业工程学科的发展正日益依赖于其它相关学科理论与技术的支持[4,5]。农业工程专家正在有效地将信息技术,系统分析技术,生物技术等新理论、新技术广泛地应用到农业工程领域,并形成新的生长点,完成农业工程技术的创新。如设施农业的兴起,为工厂化农业的发展提供了技术保障;又如,以全球定位系统(GPS)、遥感系统(RS)及地理信息系统(GIS)(俗称“三S”技术)为核心的“精确农业”技术为实现传统粗放农业向现代精确农业的转变以及最终实现信息化农业提供了强大的技术支撑。


  因此,从农业院校中生长起来的农业工程学科,开始越来越受到单科性农业院校的制约。与单科性院校相比,综合性大学有许多不同,尤其是它们中的部分研究型大学以建设世界一流大学为目标,重学术研究、学科发展和高层次人才培养。其特征是学校规模较大,学术层次和师资水平较高,学科门类较为齐全,办学条件好,办学效率高,以培养博士、硕士研究生和本科生为主,研究生与本科生的数量相当,并拥有较大数量的外国留学生,有一批知识型、科技型产业,有较强的科技成果转化为现实生产力的能力。对于综合性大学农业工程学科来说,综合性大学的这些特征为农业工程学科的发展提供了良好的机遇,同时也使其面临更大的挑战。


  3机遇与挑战


  1998年9月,原浙江大学、杭州大学、浙江农业大学和浙江医科大学4校合并组建新的浙江大学,新浙江大学的学科涵盖了哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学等十一大门类,这给农业工程学科的发展带来了新的机遇与挑战。


  3.1综合性大学中的农业工程学科更能在学科交叉中得到再生和发展


  多学科的交叉、综合与渗透是现代科学技术发展的一个重要特征。一般来说,综合性大学的学科门类比较齐全,如浙江大学包含了十一个大门类学科,学科综合优势十分明显,而且农业工程学科的主要学科基础往往是综合性大学的一批优势学科。这就使得农业工程学科能很好地发挥学科交叉的优势,在学科交叉中获得新的生长点,使学科得到再生和发展。如,农业工程一级学科下的二级学科——农业生物环境与能源工程学科,与校内的信息电子、材料、医学工程和生物学等学科交叉合作,获得了非常广阔的发展前景。该学科在研究畜禽、水产生理参数及其数据的无线传输,研究生物传感器及其数据的转换、检测和处理,从生态学角度研究动物的呼吸、心率,研究动物生长、生殖行为与环境温度、湿度、光照、气味等环境因子的相关性等方面获得了传统方法难以获得的信息,并从传感器获取多维信息,进而进行模式识别技术,人工神经网络与智能化等技术研究开发。同时,在研究农作物、蔬菜、畜禽、特种水产和微生物等的生长发育,生态环境调控机理的基础上,优化生产流程,组装配套农业生物学和土木建筑、机电控制、生物传感器等工程技术,为生态农业提供可操作的工程化模式。


  3.2综合性大学产学研一体化的办学机制将有力促进农业工程学科水平的提高


  在现代高等教育中,教育与科研、生产的结合,将形成经济与高等教育的良性循环,产学研一体化是推动学科建设的重要法宝。综合性大学在重视教学,重视人才培养的同时,十分重视科学研究及其成果的转化,有一个良好的产学研一体化的办学模式和驱动机制,这将有力地推动现代工程技术在农业中的应用与普及,促进农业工程学科水平的提高,从而大大地推动农业工程学科的发展。


  此外,良好的国际合作与交流是综合性大学的又一重要特征,综合性大学与国际著名高校建立的多层次、高水平合作关系为农业工程学科发展提供了良好条件。目前,学院与比利时、美国、日本等国的著名高校建立了良好的合作关系,并在“工厂化农业技术”、“精细农业技术”、“机器视觉技术”等方面开展了广泛的交流与合作,并已取得显著成效。


  3.3综合性大学中的农业工程学科具有培养适应现代农业工程技术需要的具有强烈创新能力的优秀人才的综合优势


  学科的发展离不开对人才的培养,高质量的人才培养是学科发展的标志性成果之一。


  农业工程作为研究工程技术为农业服务这样的一门学科,其目标是研究为农业服务的科学与技术以及培养农业工程师,农业工程师与传统工科的工程师是有着很大的差别。传统工程师处理的都是无生命的工程对象,在设计和分析中一般只涉及工程对象的物理特性方面。而农业工程师要处理的则是有生命的工程对象,动植物的生命过程和环境之间有能量和质量交换,要相互发生作用。在处理农业物料时既要涉及它的物理性质,也要涉及生物性质。另一方面,采用的工程手段还必须要有利于生态平衡、环境保护以及社会经济的可持续发展。因此,农业工程师,必需是一个既具备高等工程学科良好基础,又具备农学和生物学良好基础的复合型人才[6],这样,才能使得农业工程师具备与农学家和其他专业工程师(如土木、化学、机械和电气等)一道工作的能力,才能了解他们的工程手段对植物、动物、人类和环境的潜在影响。综合性大学具备培养这样的农业工程师的条件。一是综合性大学浓厚的学术氛围,将很好地塑造起农业工程专业学生的学习与钻研精神。综合性大学中一批站在国内甚至国际学科前沿的著名专家、教授将对农业工程专业学生产生极大的影响,他们不一定是从事农业工程学科的,但这些专家、教授分析、解决问题的方法和思路以及严谨的治学态度对农业工程专业学生的影响却是深远的。二是综合性大学中良好的人文环境,将有力地促进农业工程专业学生的综合素质培养。三是综合性大学形式多样的人才培养机制与模式将大大地有利于农业工程学科专业人才的成长。如用交叉学科的方式培养研究生,通过交叉学科的学习、实践和研究,有利于改善研究生的知识结构、思维方式、能力结构、培养创造性。又如,在本科生培养上,我们可以在更高的层面上来建设专业平台课程,综合交叉课程;积极鼓励学生辅修其它专业,获取双学位;有条件进行综合技能训练;在一些基础课有条件地推出主讲教师制,强化教师的岗位竞争意识等等。四是综合性大学更有条件建设一支高水平的学科队伍,这是因为综合性大学有更多的机会和条件吸引海内外的优秀人才,有更多的机会和条件对现有的教师进行在职培养,有更多的机会和条件从相关学科聘请一批稳定的兼职教师充实学科队伍。


  此外,由于人们对综合性大学的偏爱和良好预期,生源质量有了质的提高。


  3.4综合性大学具备进一步拓宽农业工程学科发展领域,推进学科、专业改造的良好条件


  任何一门学科,它的研究方向和研究领域都将随着社会经济环境的变化和科学技术自身的发展而不断地得到更新与发展,这是学科发展的必然规律。随着我国经济环境的变化和农业产业结构的调整,为农业现代化服务的农业工程技术的研究领域也必然会发生很大的变化,需进行必要的调整,可见,我国农业工程学科、专业的改造已迫在眉睫。从国际背景看,最近40年来,世界农业及食物系统的发展,取得了重大成就,农业内部结构和外部环境都已发生了重大变化。特别是从20世纪80年代以来,世界农业科学技术与生产力迅速发展,人类社会经济向着可持续发展方向转化,资源、环境、生态问题日益受到重视,因而发达国家迅速拓宽了农业工程学科研究领域,集成多种现代工程技术手段与研究设计方法,研究农业生产、资源、环境、农产品加工增值的科学技术及其过程机理,农业工程科学技术更加注重与生物科学技术的结合。在农业设施和装备的生产制造和产品技术性能上,机电一体化、自动检测和控制以及新材料的发明与使用日渐普遍;在农业生产的现代化程度和组织管理方面,自动化和精细化的水平不断提高,实用于不同生产需要的生物生产用机器人、生物生产自动管理信息系统与决策支持系统和遥感遥测技术等高新技术越来越多地融入农业工程科学技术体系。如将全球定位系统(GPS)用于农业机械田间作业和管理的导航;将地理信息系统(GIS)用于建立农田土地管理、地力状况、生产条件、作物苗情、病虫草害发生发展趋势、作物产量等的空间信息数据库和进行空间信息的地理统计处理、图形转换与表达等,为分析差异性和实施调控提供处方决策方案。这就使得农业工程的学科基础更为广泛与深厚,技术与产品的服务对象迅速扩大,在经济发展与社会进步中的作用日益提高,超出了原本意义上的农业工程学科的范畴。农业工程学科、专业面临着改造的现实压力。改造和整合我国原有的农业工程学科及其下属的4个本科专业,使农业工程学科朝着现代工程技术与现代生物学密切结合的方向发展,这符合国际农业工程学科的发展方向。而综合性大学中的多学科优势和跨学科科学研究、跨学科人才培养将有力地促进农业工程学科的这种转变。如浙江大学不仅拥有强大的工程学科群,而且还有强大的生物学科群和农业学科群,这就为农业工程学科、专业的改造,培养既具有生物学知识背景又具有工程技术背景的生物系统工程师创造了得天独厚的条件。


  但综合性大学也对农业工程学科的发展构成了新的挑战。从学校内部状况看,农业工程学科不是综合性大学的“中心”学科,并有可能成为真正意义上的“边缘”学科;由于人们对传统农业类专业的偏见,与综合性大学中的其它专业相比,农业工程类专业的招生与就业仍面临较大的压力等等。


  4对策和措施


  如何充分利用综合性大学的优势,转变教育思想和教育观念,寻求综合性大学中建设农业工程学科的新机制和新模式,这对农业工程学科的发展至关重要,也对综合性大学的建设具有重要意义。我们认为,首先,综合性大学农业工程学科建设应与综合性大学的整体办学目标相一致;其次,综合性大学农业工程学科建设应建立更为开放的发展机制与发展模式,既要重视学科内部的相互包容与渗透,更应强调与相关学科的交叉与融合,在交叉与融合中求得发展;再次,综合性大学农业工程学科建设应重点关注农业工程学科前沿方向的研究,跟踪世界农业工程学科的最新发展。


  4.1充分认识学科建设的重要性


  高等学校的学科建设涵盖了科学研究、人才培养、为社会服务3大领域。以科学研究的层次与水平以及高层次人才培养为主要标志的学科建设从推动教师积极开展科学研究为起点,进而在科学研究过程中大大提高教师自身的学术水平和教学质量,从而培养具有极强创新意识和创新能力的优秀人才,并为社会发展提供直接的文化、科技支持。学科建设如此宽广的内涵从根本上决定了其在大学,尤其是综合性大学中的地位。我们应充分认识学科建设的极端重要性。


  4.2综合性大学的办学目标决定了农业工程学科的建设,应稳定规模、提升层次、改造专业、提高质量


  根据现代农业对工程技术人才质与量的要求和综合性大学的办学目标与定位,农业工程学科的建设,应遵循稳定规模、提升层次、改造专业、提高质量的原则。


  所谓稳定规模,就是农业工程教育的发展要与现代农业对工程技术人才的实际需求相一致,保持适当的数量,提升层次。即在综合性大学中农业工程学科专业人才的培养应与学校的办学目标相一致,提高高层次人才培养的比例,通过若干年的努力使在校研究生与本科生的比例达到1∶2,直至1∶1;改造专业是指农业工程类专业由于历史的原因,一些研究的重点和学科发展的方向应随着社会经济的发展有所变化,一是专业的发展方向要有所变化,二是专业的教学内容、教学方法等要进行必要的改革;提高质量是指综合性大学中的农业工程学科发展和人才培养应以质量的提高作为首要的目标,避免和放弃对数量的刻意追求。


  4.3综合性大学中农业工程学科的师资队伍建设和教学科研实验水平应充分体现多学科的优势


  近些年来,我国的高等教育因在培养富有国际竞争力的顶尖专家和学者方面步伐不快,成效不大而倍受责疑。有专家认为,造成大学生“平而不尖”的根本原因在于高等学校的“平而不尖”。而大学水平高低的一个重要或者说首要标志是它的师资队伍状况,具有一支实力雄厚的师资队伍是建设高水平学科的重要条件。曾任清华大学校长17年之久(1931~1948)的留美学者梅贻琦先生有句流传甚广的名言:“所谓大学者,非谓有大楼之谓也,有大师之谓也。”我们要充分利用综合性大学多学科优势,在学科建设与人才培养中,与农学、生物学、机械工程、电气工程、土木工程、水利工程、生物医学工程等相关学科的教师开展了广泛的交流与合作,聘请高水平的教师作为学科的兼职师资,这既适应学科学生人数减少的现状,提高办学效率,也有利于学科交叉。这批稳定的兼职师资可以是兼职的跨学科博士生导师,以合作培养交叉学科研究生,也可以是某些课程的固定教师,为本科生、研究生开课,也可以是科研上的合作教授,共同进行合作科研等等。


  良好的教学、科研实验条件是建设高水平学科的重要基础条件之一。一是要积极争取学校(政府)的资金投入,这是教学、科研实验室建设资金筹集的主渠道;二是通过校企联合共建实验室;三是充分发挥综合性大学的科研优势,以科研发展支持实验设备的更新与实验手段的提高;四是充分利用校内相关学科的实验条件,真正实现全校性的资源共享。


  4.4积极推进农业工程学科、专业的改造


  为适应农业工程学科发展的需要,美国等发达国家的农业工程学科及相关的学术组织纷纷进行了调整和改名,如1907年成立的美国农业工程师学会(ASAE)也于1995年在原学会名下增添了以下的副题“美国农业、食品和生物系统工程学会(TheAmericanSocietyforEngineeringinAgricultural,FoodandBiologicalSystems)”;加拿大“农业工程师学会”则于2000年改名为“加拿大农业、食品与生物系统工程学会(TheCanadianSocietyforEngineeringinAgricultural,FoodandBiologicalSystems)”,其会刊《加拿大农业工程(CanadianAgriculturalEngineering)》也已更名为《加拿大生物系统工程(CanadianBiosystemsEngineering)》;2002年欧洲农业工程学会会刊《农业工程研究(JournalofAgriculturalEngineeringResearch)》也更名为《生物系统工程(BiosystemsEngineering)》。美国50余所大学中所设置的农业工程系,除了UniversityofIllinois的农业工程系外,均已经更名,主要的新名称有以下一些:生物系统工程系、生物资源工程系、生物与食品工程系、农业与生物工程系和生物工程系等,研究领域也发生了很大变化,陆续由传统的农业机械、农业建筑、农业水利、农产品加工、电力自动化、食品工程、水产工程等领域转向生物工程、农业生物系统工程、农业资源环境工程等领域。因此,如何改造和整合农业工程学科及其下属的本科专业,使农业工程学科朝着现代工程技术与现代生物学密切结合的方向发展,是国际农业工程学科发展的主流方向和前沿方向。我们应抓住综合性大学多学科的优势,积极推进农业工程学科和农业工程专业的改造,走出一条具有综合性大学特色的学科、专业改造的道路。


  5结语


  综合性大学中的农业工程学科建设,面临着与农业院校不同的发展机遇,同时也面临着重大的挑战。农业工程学科建设要充分发挥综合性大学学校规模较大,学术层次和师资水平较高,学科门类较为齐全,办学条件好,办学效率高等特点,密切关注世界农业工程学科发展的主流方向和前沿方向,跟踪世界农业工程学科的最新发展,遵循农业工程学科自身发展的内在规律,对原有的农业工程学科及其下属的四个本科专业进行改造和整合,使农业工程学科朝着现代工程技术、现代信息技术与现代生物技术密切结合的方向发展,走出一条具有综合性大学特色的农业工程学科、专业改造的道路。