新农科建设背景下智慧牧业科学与工程专业建设研究.pdf

职业教育 ，基金项目：河南省教育科学十四五规划 年度课题“新农科建设背景下智慧牧业科学与工程专业建设研究”（）新农科建设背景下智慧牧业科学与工程专业建设研究马伟，席磊，徐秋良，段海涛，李绚阳，刘统帅河南牧业经济学院，河南 郑州 摘要现代科学技术赋能畜牧业，不断提升畜牧业智能化生产、数字化管理的水平。河南牧业经济学院智慧牧业科学与工程专业建设从市场人才需求、就业面向调研开始，根据调研分析，确定人才培养目标和毕业要求，按照毕业要求建构多学科交叉融合的人才培养课程体系，形成合理的课程与毕业要求矩阵。围绕课程抓教学，以一流课程引领，抓好课程资源建设，抓好教师队伍建设，打造高水平师资队伍。构建“”特色专业建设模式，搭建资源共享平台，探索建立开放、集成、高效的产教融合校企合作发展新模式，共育人才，提升智慧牧业科学与工程专业服务区域经济社会发展和乡村振兴能力。关键词新农科建设；智慧牧业科学与工程；专业建设；资源共享平台；产教融合 ：?引言随着我国畜牧业转型升级，畜牧生产技术与物联网、射频识别、人工智能等现代信息技术不断融合、交叉，动物科学与生命科学、工程设计和智能装备制造、现代企业经营管理相互渗透，融合发展为现代畜牧业。现代畜牧业要求从业人员具备多学科交叉融合的知识结构、能力结构和素养结构。因此，探索通过增加交叉学科选修课程的专业建设研究，成了新农科背景下涉农专业提升改造的研究热点。“安吉共识”“北大仓行动”“北京指南”等新农科建设三部曲推动中国新农科在全国涉农高校落地生根 。在此背景下，探索新农科专业建设，面向地方培养高素质应用型人才，为乡村振兴战略提供人才与科技保障显得尤为迫切。本文以河南牧业经济学院的智慧牧业科学与工程专业建设为例，通过行业调研，确定人才培养目标和方案，构建与毕业要求相匹配的课程体系，通过课程、师资队伍、资源共享平台建设，探索多学科交叉融合的新农科专业建设路径。这既为学校特色专业建设探索道路，为其他新设立的新农科专业建设提供样板，也为全国其他高校新农科专业建设提供参考和研究样本。?新农科建设的时代背景 年底由农业农村部畜牧兽医局联合全国畜牧总站研制的“全国养殖场直联直报信息平台”正式上线 ，实现养殖场端数据全国联网，实现对养殖场污染物排放数据采集、生产数据监管和市场监测，是“互联网 畜牧业”发展模式的典型 。数字农业农村发展规划（年）中要求加快畜牧业数字化改造 ，提高圈舍环境调控、精准饲喂、动物疫病监测、畜禽产品追溯等智能化水平 。近年来，畜牧行业大型龙头企业智能化、信息化水平迅速提高，快速向规模化、集约化、自动化、智能化的现代畜牧企业发展，市场份额快速扩大，生猪、蛋鸡、奶牛规模化率都有显著提升。中等规模养殖场机械化、标准化改造升级基本完成，小型养殖场户防疫和粪污处理等基础设施基本完善，养殖专业合作社和现代家庭牧场加快发展，以大带小的“公司 农户”模式和产业发展联合体，带动规模养殖比重不断扩大。河南省是农业大省、畜牧业大省、畜禽生产装备制造大省，但大而不强，核心技术和基础研究都比较缺乏，未来发展迫切需要精畜牧、通智能、善管理、能经营的应用型人才。?智慧牧业科学与工程专业建设探索 智慧牧业科学与工程专业人才需求面对新一轮科技革命和科技赋能现代畜牧业带 年第 期（总第 期）畜禽业职业教育来的产业变革，面对乡村振兴战略下农村第一、二、三产业融合发展的新要求，行业和产业链企业对智慧牧业科学与工程专业毕业生的知识结构、能力要求和素质修养有别于传统动物生产类、信息工程类、机械类和自动化类专业，人才培养目标确定、人才培养方案制定、课程体系构建都需要有真实的市场人才需求支撑。河南牧业经济学院坚持问题导向，采用深度访谈法，对现代畜牧业产业链相关装备生产企业、畜禽养殖企业和畜禽生产相关设备运维企业进行访问，了解现代畜牧业智能化、信息化、装备化现状、存在的问题和发展趋势；了解现代畜牧业顶层管理人才和生产主管应具备的能力和素质。采用对比分析法，通过对比就职于现代畜牧企业管理层和一般岗位的往届毕业生职业成长路径，分析毕业生岗位跃迁应具备的能力和素质，分析团结协作、爱岗敬业和创新素质对人才成长的影响。通过调查研究发现，在动物生产类岗位就业的毕业生，基本上都能很快适应工作岗位，在智能装备运行应用岗位、畜牧信息大数据分析岗位、现代设备维护管理岗位和工程设计以及设备研发岗位的毕业生普遍都需要单位二次培养，大型企业智能设备运行维护有专门团队负责，老带新、传帮带机制能让毕业生快速成长，能够快速解决运维出现的问题。中型企业智能设备和畜牧信息系统运维一般有专人负责，以岗择人，人岗匹配，智能设备运维问题一般都能被及时解决。小型企业一般都是维护外包，降低成本，一旦设备出现问题，只能等待厂家或者运维公司派人维修，耽误生产。智慧牧业科学与工程专业培养学生的就业面向新时期我国畜牧业发展的典型特征是规模化、集约化、自动化和智能化，产业龙头企业全产业链运营，通过智能化转型和以数字化运营降本提质增效。畜牧业大型生产龙头企业急需大量专业人才来解决精准营养和精准养殖管理问题，走精准畜牧之路；产业链专业化软硬件创新企业急需大量专业人才来解决智能装备研发、制造、运维问题、智能化硬件产品研发，设备智能管理系统研制等问题；现代养殖场规划设计企业，急需大量专业人才来研究智慧牧场规划设计与智能设备选型方面的问题。毕业生可在现代农牧企业生产经营管理、智能装备设计与维护、数据信息分析与决策等领域就业，也可在涉农领域自主创业，领办新型农业经营主体，做农村创业创新带头人，为乡村振兴和农业现代化提供人才支持，还可以继续深造，报考动物生产与畜牧工程、动物科学、现代农业装备工程等相关专业的硕士研究生。人才培养目标制定现代畜牧业是人工智能技术赋能的畜牧业，传感器技术、射频识别技术、机器视觉技术、计算机听觉技术赋予现代养殖设备“触觉、视觉和听觉”，大数据、物联网、移动互联网、云计算、区块链等技术赋予现代养殖设备“判断能力和决策能力”，高端装备制造技术、现代生物技术、北斗、信息技术、工程技术和畜牧养殖技术相互协同，相关学科相互融合支撑，不断提高整个生产链的整体效能，使畜禽生产健康、高效、稳定、协调以及可持续发展。经过论证制定的智慧牧业科学与工程专业人才培养目标，明确服务于河南区域经济发展，主要服务河南畜牧业全产业链发展，面向国家现代畜牧业发展需求，为乡村振兴提供人才支撑，培养具有崇高理想信念和良好职业道德品质，掌握动物科学、畜牧工程、环境工程、物联网和智能装备领域的基本理论和基本知识，具有创新精神和创业意识，初步具备智慧牧场设计与改造、智能设备研发与推广、畜牧场环境控制与运维、畜牧大数据采集与分析、智能养殖场经营与管理等能力，有深厚的爱农情怀，脚踏实地、扎根一线，能在未来农牧企业从事经营、管理、技术开发与推广等工作的精畜牧、通智能、善管理、能经营的多学科交叉融合的高素质复合应用型人才。专业人才培养方案再优化河南牧业经济学院和西北农林科技大学是教育部批准首批开设智慧牧业科学与工程本科专业的 所高校。为保障人才培养质量，提升新专业建设内涵，完善新专业课程体系，在西北农林科技大学举办的智慧牧业科学与工程专业建设研讨峰会上，河南牧业经济学院和与会专家围绕智慧牧业科学与工程专业建设、人才培养和畜牧产业的科学化发展道路等进行了研讨交流，达成人才培养共识，即以人工智能技术为代表的新一轮科技革命和产业变革将智慧一体化的研发、生产和营销推向各领域。这一变革依赖于多学科的交叉、融合，对复合型畜牧人才的培养提出了更高要求。新生入校前，河南牧业经济学院又组织动物科技学院、信息工程学院（软件学院）和能源与智能工程学院相关学科专家、校企合作畜牧业产业链相关企业管理人员，围绕产业链企业在智慧牧业人才需求端岗位需求，结合学校牧工商一体化办学特色，再次论证优化人才培养方案。认为规模化、集约化、自动化和职业教育 ，智能化已经成为现代畜牧业的基本特征，河南省畜牧产业转型升级步伐显著加快，养殖模式已经出现革命性、重塑性变化，牧原内乡 万头、汝州 万头楼房式立体化养猪模式，空气全过滤，全覆盖，生产运营智能化，生猪养殖生态化，信息化赋能，精细化协同管理，生产效率和企业效益均显著提升。大型龙头企业积极运用 、人工智能和大数据技术降本增效，中小规模主动尝试养殖场智慧管理系统提高效率，大型养殖项目肉鸡蛋鸡层叠笼立体养殖配套技术已经普及。截止到 年，全省畜禽规模化养殖率 左右，其中生猪规模比重 左右。产业融合发展加快，生猪养殖龙头企业牧原集团与屠宰加工行业龙头企业双汇签署战略合作框架协议 ，延伸产业链、提升价值链、打造供应链，实现第一、二、三产业融合发展。行业变化要求智慧牧业科学与工程专业以现代畜牧业产业链对人才的需求为导向，将人才培养与现代畜牧业产业链的发展紧密结合，实现人才培养与产业链企业用人之间的有机对接，提高学生综合实践能力和经营管理能力，以服务新产业、新业态、新技术为突破口，按照市场需求引领人才供给侧结构性优化的原则，进一步优化专业人才培养方案，促进学科交叉融合，加强农科教协同、产学研协作，适应、融入、引领所服务区域的新产业、新业态发展，深入推进“互联网 畜牧”战略，形成人才培养和技术创新优势，为新农科属性应用型本科专业的人才培养提供科学指导。岗位毕业要求梳理与课程体系建构根据市场调研分析，项目组系统分析畜牧产业链对智慧牧业相关人才岗位需求，梳理岗位毕业要求，再结合学生职业规划，将毕业要求归纳如下：本专业学生通过学习动物生产类、大数据类、物联网类和智能设备类课程学习，以及传感器测量、智能设备实训、智能监测系统设计，掌握智慧牧业科学与工程基本理论、基本技能、基本方法，具有跨学科的综合分析能力、思辨能力、解决问题的能力、探索精神以及终身学习能力，具有良好的科学素质和人文素养、具有良好道德操守和社会责任感；具有较强的绿色、生态和可持续发展意识；具备在现代农牧企业从事经营、生产管理的职业能力和职业发展能力，涵盖个人综合素质、职业素质、个人发展潜质、专业知识和专业能力等学生毕业时应取得的预期学习成果。毕业要求是构建课程体系的依据，课程体系是达成毕业要求的支撑。根据人才培养目标和毕业要求，依据“厚基础、宽口径、重应用、有特色”的原则，设置“通识教育课程 学科基础课程 专业课程 实践教学”大模块组成课程体系。充分考虑知识、能力和素质结构的纵向（模块间）和横向（模块内）的内在逻辑关系，重视必修课程与选修课程、理论教学与实践教学、第一课堂与第二课堂的知识、能力与素质结构的衔接与互补，形成合理的课程与毕业要求矩阵 ，建立融会贯通、紧密结合、有机联系的课程体系。通识教育课程引导学生学农知农、爱农为农，加强耕读教育，发挥耕读教育树德、增智、强体、育美等综合性育人功能 ，增加学生人文社会知识，培养人文素质和劳动素质，包括政治、英语、体育、军事、创业基础以及人文类、艺术类、创新创业、劳动课等选修课。学科基础课程帮助学生建立起扎实的数学、物理、化学等自然科学知识基础，动物科学基础奠定学生专业学习的理论基础，既包括有数学、物理、化学基础知识课程，还包括畜牧学基础、兽医学导论、动物行为与福利、智慧牧业环境学、自动控制技术、人工智能导论、电子电工基础、计算机辅助设计这些具有前瞻性、适应性和针对性的学科基础课程，体现学科交叉融合，促进现代畜牧业的发展。专业课程传授学生智慧牧业学科领域基本知识理论和信息获取与处理的相关知识，讲解政策与法规知识，培养法制意识以及优质、高效、安全生产、生态、可持续发展理念。包括动物生产学、智慧牧业工程与工艺、畜禽精准饲养、智能畜牧装备等专业核心课，畜牧兽医法规、文献信息检索、家畜生态学、农产品物流等专业选修课。基于适应人才对社会的需求，以有利于学生个性发展和自主择业的原则开设 个专业方向模块。畜牧工程技术，课程包括慧牧场设计、畜牧工程测量、智慧牧场环境监测、牧场工程防疫。智能装备与信息化，课程包括计算机网络技术、动物行为监测、物联网技术、畜产品安全追溯、牧场大数据与管理等。实践教学包括课程实验、专业实践周、行业认知、生产实习、毕业实习、毕业论文（设计），实践教学通过第二课堂和实践平台开展。第二课堂有创新创业项目、参与教师科研、社团活动、假期社会实践、学科技能竞赛和学术讲堂等内容。实践平台包括省级“智慧牧业现代产业学院”、省级“电子技术实训基地”、省级“动物医学与动物科学类实验教学示范中 年第 期（总第 期）畜禽业职业教育心”、校级“物联网创新技术平台”、校级“信息技术实验中心”、牧业产教融合战略联盟以及院内智能环境控制实验室、现代畜牧机械设备展厅、动物科学专业相关实验室等。培养学生自主学习、信息处理、沟通表达协作能力，智慧牧业科学与工程专业实践能力，综合解决生产实际问题能力，创新创业能力，基本科研能力，增强学生“学农爱农”的使命感和“强农兴农”的责任感。加强课程资源建设，以一流课程引领，不断完善教学内容课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量。智慧牧业科学与工程专业很多课程是多学科交叉融合课程，互联网、工业物联网、大数据、云计算、区块链等现代信息技术与动物生产技术融合渗透，畜牧智能装备研发与制造、管理软件开发与应用、智慧牧场设计与管理、畜牧大数据采集与分析、畜牧场环境控制技术、现代企业经营管理以及动物科学与生命科学相互渗透，融合发展。新专业、多学科交叉课程并没有现成的教材，这就要求授课老师基于课程、重视项目，通过项目边干边学，不断创新，要基于科研项目提炼凝聚、发掘整合，把毕业要求和课程教学目标有机融合，提升高阶性，培养学生跨学科综合分析、大胆质疑、思考辨析、勇于创新的精神和能力。突出创新性，及时将学术研究、科技发展前沿成果引入课程，教学内容体现前沿性与时代性，培养学生探索精神以及终身学习能力。增加挑战度，增强学生经过刻苦学习后收获能力和素质提高时取得的成就感 。生产实践中，智能机器人，包括巡检机器人、捡猪机器人、推粪机器人、转猪机器人、智能供料机器人，已经在牧原楼房猪场中被广泛使用。奶牛自动投料机器人、推料机器人正在规模牛场中被推广。牛羊自动分群称重系统、育肥猪自动分栏设备、智能传感器、穿戴传感器、生猪智能饲喂设备、犊牛自动饲喂设备、动物专用 超、畜禽生产性能自动测定系统、肉羊活体 测定系统在规模养殖场已经被普遍使用。这些学科前沿动态与社会发展需求动态及时整合进课程内容，以学生为中心，根据学生认知规律和接受特点，合理编排课程内容和结构，使之符合学生成长规律，保持课程内容与时俱进，构建在线开放课程，丰富教学资源，体现思想性、科学性与时代性。目前专业可以使用的已经建设完成的省级一流课程有 门，都在中国大学慕课平台在线开放，课程包括视频资源、扩展资源、课件、在线互动、单元作业、单元测验以及在线考试。其他课程也以省级一流课程为引领，不断完善教学内容，创新课程特色，凝练典型教学案例，加强课程资源建设，以课程为载体，培养懂农业、爱农村、爱农民的高级应用型人才，为乡村振兴发展和农村现代化提供强有力的人才支撑，服务区域畜牧产业链发展。打造高水平师资队伍教师是教育发展的第一资源，是高校特色发展的关键，是决定课程质量的关键性因素，更是智慧牧业科学与工程专业培养高质量应用型人才的根本力量。河南牧业经济学院采取“走出去请进来”的办法，组织相关老师去牧原智能科技有限公司参观学习，开阔视野，开拓眼界，转变传统养猪观念。学校根据不同学科专业教师的实际需求，开展 数智牧业应用与创新 多学科融合数智化赋能教师发展师资培训，邀请中国农业大学李保明教授、中国农业科学院熊本海研究员等作了 新时代新人才需求召唤新农科教育变革 系列报告，授课专家运用丰富案例介绍了新型畜牧业养殖理念，智慧牧场技术的现状与趋势，讲述了发展智慧畜牧业的必要性。这次培训不仅扩大了老师们的知识面，使大家对大数据、人工智能在畜牧业中的广泛应用产生了浓厚的兴趣，也有了新的启发，同时也为促进教师教学能力升级转型，探讨人机协同、跨界融合、共建共享的教学改革提出了一条新途径。内培外引，校、政、企、行四方协同，为建设智慧牧业科学与工程专业汇聚人才力量。鼓励教师去政府管理部门挂职锻炼，开拓眼界，提高业务能力，提高工作的预见性和前瞻性。支持教师去企业实践锻炼，参与企业技术研发和生产管理，积累经验，增长才干，提升工作的精准性和有效性。与行业企业和行业协会深入合作，建立产学研互动的牧业产教融合战略联盟，科研上教师参与联盟企业科研课题立项申报、研发实施、总结评价全过程；教师参与企业员工培训，结合企业需求为企业提供丰富的在线学习资源；在人才培养上，校企合作开发课程，企业提供实践教学平台和岗位，协同学校培养高水平人才；在技术成果转化上，联盟内部主动对接资源，促进科研成果转移转化。依托校、政、企、行多主体共建共管共享省级“智慧牧业现代产业学院”，四方协同，选聘河南丰源和普农牧有限公司董事长张宁等 位校外兼职教授，聘请河南飞隆动物药业有限公司法人顾春成等 位企业职业教育 ，家校外兼职导师，校企导师联合授课、联合指导，培养“双师双能型”教师，提高专业教师教学能力。鼓励青年教师考取相应的行业（职业）资格证书，提高其专业技能和职业技能。有计划选派青年教师到“双一流”高校、国家重点实验室、工程中心进行教学研修、科研合作，开阔青年教师视野，提升科研能力，以科研促教学。充分利用、挖掘实验室、实训中心等校内资源的潜力，组织青年教师通过实验室建设规划编制、实验项目开发、实践教学、科研、指导学生毕业论文、学生竞赛辅导等途径来积极提升自身的实践教学能力 。组织教学创新团队骨干教师境外培训、研修访学，学习国际“双元制”职业教育先进经验，开阔学科发展视野，开拓应用型本科人才培养思路。构建“”特色专业建设模式，搭建资源共享平台，共育人才“”模式，即以 个教育部首次批准设立的智慧牧业科学与工程本科专业为基础，有机整合校内 个学科优质教师资源，聘请校外兼职教师，形成一体化紧密型的大学前沿交叉学科教学研究核心主体，并吸收现代畜牧业产业链 家龙头企业、教育机构和各类研究机构，搭建资源共享平台，共同建设新时代综合性、国际化、研究型的智慧牧业科学与工程专业生态系统。智慧牧业科学与工程专业是前沿交叉学科专业，通识教育和专业教育相互支撑，协同发展。专业建设整合校内教师资源，吸收动物生产、信息、机械、电气、管理、人文、土木学科教师，在学科带头人的带领下，建立跨学科的校内教师团队。聘请行业企业老总、政府行业管理处室负责人和一线技术专家做校外兼职教师，畅通专业和产业链信息交流、技能扩散渠道。专兼结合，建设师德高尚业务能力素质突出的双师型师资队伍，促进专业建设理论与实践紧密结合、科研和教学深度融合，实现人才培养与服务社会两翼齐飞。围绕产教融合、科教协同、校际共享、校地协同、国际合作新机制新模式创建，搭设资源共享平台，面向学生、教师、现代畜牧业产业链，实现实践教学、创新创业教育、科学研究、服务社会功能，不断完善校政企行四位一体协同育人模式。完善教学管理，构建与智慧牧业科学与工程专业相适应的管理体制、质量保障体系、教师评价与教师发展机制等，不断提高人才培养质量，实现专业建设内涵式高质量发展。?结束语虽然智慧牧业科学专业建设取得了显著的成果，但毕竟是新设立本科专业，没有现成的经验可借鉴。河南牧业经济学院勇于创新，动物科技学院真抓实干，善做善成，持续改进，通过大量的调查研究与科学论证，面向河南畜牧业产业链，不断完善人才培养方案，构建交叉融合、相互渗透的课程体系，构建“”特色专业建设模式，搭建资源共享平台，产教融合，协同育人，培养高素质复合应用型人才，为河南省从畜牧业大省向畜牧业强省转变、乡村振兴以及实现河南农业现代化提供人才和智力支撑。参考文献：尹飞，谢骁 新农科背景下水产养殖前沿课程与人才培养 教育教学论坛，（）：张院萍 加快推进畜牧兽医信息化推动畜牧业高质量发展：“养殖场直联直报信息平台暨畜牧业信息入户客户端发布活动”在山东举办 中国畜牧业，（）：张鲁滨，崔罗丹，何兆华等 养殖场直联直报信息平台的应用 农业工程技术，（）：数字农业农村发展规划（年）畜牧产业，（）：国务院办公厅关于促进畜牧业高质量发展的意见 畜牧产业，（）：徐秋良，席磊，罗士喜 新农科智慧牧业科学与工程专业建设的研究与实践 高等农业教育，（）：吴向辉 不平凡之年交出不平凡答卷：河南畜牧业“快而稳、大而强”转型发展之路特色鲜明 河南日报农村版，（）教育部办公厅等四部门关于加快新农科建设推进高等农林教育创新发展的意见 （）：教育部关于一流本科课程建设的实施意见 中华人民共和国国务院公报，（）：马伟，黄炎坤 产教融合背景下地方应用型高校师资队伍发展研究 河南农业，（）：作者简介：马伟（），男，河南南阳人，硕士，副教授，研究方向：畜禽场生产设施与设备。