農業4.0背景下基于學科形態的農業工程學科建設研究

王亞娜 金玉成 戴韻卿 毛罕平

摘要：農業4.0的新背景下，農業工程學科依賴于農學、工程、生物、信息等的互相滲透與融合，基于農業工程學科知識形態，探索學科組織形態和活動形態：建立“農業工程+X”的知識組織新模式，構建跨學院深融合的資源統籌平臺，構建對接需求鏈的有組織科研模式，內培外引構建跨學科創新團隊，依托學術氛圍深度賦能學科成員，從根源上撬動學科建設的底層邏輯，為農業工程學科發展注入生機與活力。江蘇大學通過建立農業工程學科特區，提高學科知識的協同生產力，形成強大的農業裝備創新鏈，建立項目牽引的團隊驅動模式等實現農業工程學科高質量發展。

關鍵詞：農業工程學科；知識形態；組織形態；活動形態；交叉融合

中圖分類號：G640??文獻標識碼：A? 文章編號：2095-5553 （2024） 03-0331-06

Research on discipline construction of agricultural engineering based on discipline patterns under the background of agriculture 4.0

Wang Yana1， Jin Yucheng1， Dai Yunqing2， Mao Hanping3

（1. Key Laboratory for Theory and Technology of Intelligent Agricultural Machinery and Equipment， JiangsuUniversity， Zhenjiang， 212013， China; 2. School of Pharmacy， Jiangsu University， Zhenjiang， 212013， China;3. School of Agricultural Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang， 212013， China）

Abstract：

Under the new background of Agriculture 4.0， the discipline of agricultural engineering relies on the mutual penetration and integration of agronomy， engineering， biology， information， etc. Based on the knowledge form of the discipline of agricultural engineering， this paper explores the discipline organization form and activity form： to establish a new knowledge organization model of “agricultural engineering+X”， to build a resource coordination platform with deep integration across colleges， and to build an organized scientific research model connecting the demand chain， to build an interdisciplinary innovation team through internal training and external introduction， deeply to empower discipline members based on the academic atmosphere， to pry the underlying logic of discipline construction from the root， and to inject vitality and vitality into the development of agricultural engineering discipline. Jiangsu University has achieved high-quality development of agricultural engineering discipline by establishing special zones for agricultural engineering discipline， improving the collaborative productivity of discipline knowledge， forming a strong agricultural equipment innovation chain， and establishing a project-driven team-driven model.

Keywords：agricultural engineering discipline; discipline knowledge; discipline organization; discipline activities; cross fusion

0 引言

農業工程學科以農業系統為研究對象，研究農業生物、環境變化等的互作規律，以先進的工程和工業手段促進農業生物的繁育、生長、轉化和利用［1］。隨著我國農業生產規模的快速擴大、農業勞動力的日益短缺、農業生態環境保護的逐漸加強，對大型化、高效化、智能化農業機械的需求迅速增長。習近平總書記于2018年明確指示“大力推進農業機械化、智能化，給農業現代化插上科技的翅膀”?！吨泄仓醒腙P于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二GA996三五年遠景目標的建議》中提出要“建設智慧農業”［2］。農業農村部《關于落實黨中央國務院2023年全面推進鄉村振興重點工作部署的實施意見》中指出，加快推進農業關鍵核心技術攻關，在智能化養殖漁場、北斗智能監測終端及輔助駕駛系統集成應用、智能化推薦施肥系統、智能灌溉等前沿技術領域取得突破［3］。高度智能化將是未來農業的重要特征。就農業智能化轉型來看，我國很多智慧農業技術仍處于試驗示范階段，智能農機裝備核心零部件仍落后于美國、德國等發達國家，中國邁入農業4.0仍需要長期的歷史過程［4］。

農業工程學科的發展是推動我國由傳統農業向現代農業跨越的核心與關鍵，因此迫切需要加快推進農業工程學科建設，使學科順應時代發展潮流對學科提出的智能制造、信息技術、人工智能等要求，將學科深度融入我國農業轉型升級進程，突破若干重大關鍵和共性技術，創制一批高端農業裝備，從根本上改變國產農業技術落后、與農業現代化建設不相適應的被動局面。但是目前農業工程學科發展中存在“知識協同進化生產力不強，缺乏人工智能、大數據等技術領域的人才隊伍，農業傳感器、大功率拖拉機電控液壓提升等技術瓶頸尚未突破”等問題，破解農業工程學科發展的上述瓶頸問題，激發學科發展活力和內生動力，才能實現農業工程學科的可持續發展，從而為加快實現農業農村現代化提供有力支撐。

學科作為一種知識分類手段，是知識組織體系和學術組織建制的反映［5］。本文在農業4.0的新背景下，基于農業工程學科知識形態，探索學科組織形態和活動形態，以期撬動學科發展的底層邏輯，為學科發展注入生機與活力。

1 農業4.0背景下農業工程學科知識形態的交叉融合性

“知識形態”是指學科代表著一定的“知識體系”［6］，包括學科自身及專業、課程知識體系等，學科發展的廣度和深度由知識體系決定。學科的研究方向和研究領域會隨著社會經濟環境的變化、科學技術自身的發展不斷地更新［7］。隨著物聯網技術、人工智能技術以及航天航空技術等科學技術的進步，農業工程也逐漸向人與自然高度和諧的智慧農業方向發展［8， 9］?？鐚W科指的是超越一個已知學科的邊界，進行涉及兩個或兩個以上學科的實踐活動［10］。在農業4.0背景下，隨著農業科學與信息科學的不斷聯姻，農業工程學科知識形態發生變化，其外延在不斷拓展，有著百年歷史的農業工程學科，內涵從原來簡單的工程技術在農業上的應用，發展到強烈依賴農學、工程、生物、信息等的互相滲透與融合［11］。李平等［12］對農機裝備研究文獻進行計量分析，研究結果表明，從學科屬性看，國內研究呈明顯學科交叉特點，研究方向包括農業經濟、農業工程、工業經濟、作物、控制工程、計算機、植保、環境、化學工程等。師麗娟等［1］的研究表明，到21世紀中葉，農業工程學科即可能完成從傳統農業工程到現代生物系統工程的革命期并迎來轉型。

2 農業4.0背景下“農業工程+X”的學科組織形態新模式

“組織形態”指知識體系的建構與完善需要有相應制度、規范保障，從而可以有序、規范知識的再構與重組［6］。

在農業工程學科知識形態外延不斷擴展的環境下，其社會知識生產模式將由傳統知識生產模式I型向知識生產模式II型轉變。知識生產的范疇、機構、主體將擺脫傳統的單一學院模式，在一個更廣闊、跨學科的社會和經濟情景中進行［13］，知識創新方式逐漸邁向多學科交叉融合的合作創新模式［14］。知識集群越來越成為高校學科交叉融合的創新組織模式，也是高校形成學科交叉生態的理想樣態［15］。農業工程學科在學科交叉中得到再生和發展，如浙江大學農業工程一級學科，與浙江大學的信息電子、醫學工程、生物學等學科交叉合作，獲得了廣闊的發展前景［8］。趙哲［16］在地方醫科大學學科建設研究中，提出建設以某種醫學學科為建設主體，與其緊密相關的跨院系、跨學科團隊和貫穿學科創新鏈全過程的團隊為兩翼，以工科、理科等不同知識輔助力作為支撐的“一體、兩翼、三支撐”的“復合式”學科組織化結構。

2.1 構建“農業工程+X”的知識組織模式

農業工程學科建設的交叉融合和跨界整合，需要強調農業工程、控制科學與工程、計算機科學與技術、環境科學與工程、農學、應用生物科學、管理科學與工程等的深度融合，建立以農業工程學科知識綜合化，控制科學與工程、機械工程等主干學科知識實體化交叉融合的“農業工程+X”的知識組織新模式（圖1），打造學科生態鏈，促進理工結合、工工交叉、工文滲透，形成動態融合與彼此補充的知識系統；同時，以學科交叉所帶來的復合型應用知識升級為導向，建立“農業工程+X”的新知識生產力及其生產關系，以鄉村振興、中國制造2025等為載體，開展農藝、農業機械、自動化、信息技術、材料、制造全創新鏈的學科研究，推動以農業工程學科為中心的交叉融合學科集群發展，建成協同有序的農業工程學科知識再生產機制。

2.2 構建跨院系深融合的資源統籌平臺

受國家學科目錄變化等因素影響，農業工程學科可能隸屬于多個二級學院，學科橫向分布零散，一方面不利于學科方向的凝練，另一方面復雜的隸屬關系不利于優勢資源的有效統籌，束縛了學科的集中發力，限制了學科綜合實力的提升；此外，學院與學院之間的壁壘，跨專業、跨院系的學術活動難以有效組織，學科之間的真交叉、深融合受到了極大束縛，跨學科知識協同生產力偏低，既不利于重大科研項目的聯合攻關，降低了學科服務產業需求的能力，也造成資源重復投入，降低學科建設效率，建立跨院系的資源統籌平臺，學校將資源下發至該組織機構予以統籌，化解人才、資源等復雜隸屬關系帶來的矛盾。

同時，為了彌合不同學科的知識屬性“源發性”裂痕，建立由不同學科成員共同參與農業工程學科建設的動力系統，促進不同學科知識供給合力的形成?；凇稗r業工程+X”的知識組織新模式，構建促進不同學院或學科的教師緊密協作和常態化交流的組織機構或支撐平臺等，組織開展交叉學科研究交流。行動者在社會行動過程中受到制度約束，同時又會被制度賦能［17］，建立不同學科之間、學科內部之間的資源共享、學科共建機制等，提高學科的管理能力和責任意識。

3 農業4.0背景下“擇需—擇優—賦能”式學科活動形態

“活動形態”是促進學科有效組織和生產知識的活動方式。學科發展過程中對政策產生內生性要求，在學科活動形態中謀求政策對學科建設的關鍵問題的解決之路［6］。

3.1 構建對接需求的有組織科研模式

高校作為知識生產的主要載體，以學科邏輯與社會需求為出發點推動學科發展與組織創新［18］，即學科內部矛盾的不斷演變和社會需求等外在因素的牽引和拉動，推動學科向前發展。

農業工程學科只有與農業產業相對接，建立積極的互動機制，才能凸顯學科優勢，產出高水平成果，提升學校聲譽，吸引更多的高層次人才和優質資源，增強學科的自我發展能力，實現學科建設的良性循環。學科建設成果服務于經濟建設，為產業發展提供人才保證和技術支撐，有助于產業技術的創新和產品的更新換代，促進產業升級，為社會發展帶來直接的經濟效益。所以在農業工程學科建設中，建立面向糧食安全、中國制造2025等國家及行業產業需求的跟蹤分析機制，了解國家重大需求和行業前沿?！丁笆奈濉比珖r業機械化發展規劃》指出，大馬力高端智能農機裝備和丘陵山區適用小型機械這“一大一小”是目前我國農業機械的短板所在［19］，300馬力以上大型農機裝備全部依賴進口，國外對我國的卡脖子形勢極為嚴峻，傳統農機設計理論和方法面臨困境，急需用智能化的理念和新設計方法改變現狀。建立以需求為導向的創新要素，開展有組織科研，將過去學術的自由性改變為學術的規劃性、引導性，實現攻關式、目標導向的科研形式變革。

3.2 內培外引構建跨學科創新團隊

基于本質層的專業邏輯、組織層的協同治理邏輯以及目標層的創新邏輯，擇優建立跨學科創新團隊。關注成員之間知識的適度差異，學術背景的差異能夠為團隊創新帶來多樣化的信息和知識；打破研究領域、學科歸屬、院系等壁壘，圍繞農業裝備土壤—作物—機械系統互作規律與協同仿真、農業裝備過程控制、智慧管控機理等應用基礎，農機先進材料和制造技術、先進傳感技術、新能源農業裝備驅動等農業裝備共性技術，以及薄弱環節重點農業裝備及關鍵技術、智慧農業裝備等研究需求，打造一批擁有研究優勢的交叉科研團隊，提升科研團隊的融合思維能力；實行“柔性化”團隊制度，采用長短聘期相結合、固定聘期與項目合同期限相結合的靈活的人員聘用方式，推行人才流動不調動，以國家重點研發計劃等國家重大重點項目等為載體，通過與農機行業龍頭企業、知名高校等強強聯合，打造國內一流的研究團隊；對團隊實行規劃、評價、考核，構建團隊和人員流動機制，實行動態管理，對投入建設的團隊，通過逐步調整其研究方向、跨學科融合，并明確融合的時間節點，實行目標管理，形成強大的農業裝備創新鏈。

3.3 依托學術氛圍賦能學科成員

Kanter［20］的結構賦能理論指出，工作環境和社會因素影響員工的工作行為，結構賦能可以確保員工獲得完成工作所需的信息、資源等支出，在實現組織目標時更具效率和效果。創造易于農業工程學科交叉融合發展的工作環境，完善學術權力為主、行政權力為輔的學科運行權力觀，通過“農業工程+X”的學科聯席會制度，提升學科成員的參與度、溝通度；加強學科、學院和學校職能部門的聯動，常態化組織學術活動，如大型學術會議、小型學術研討會、學術沙龍等，以此鼓勵學科成員間的跨學科對話，提升不同學科、不同學院教師的包容度和信任度。深度總結標桿型創新型團隊的成功經驗，凝練出科學合理的團隊模式進行復制、推廣。

4 江蘇大學推進農業工程學建設的改革實踐

學科的知識形態、組織形態、活動形態在高校學科建設具有不同地位，發揮不同作用，構成了高校學科發展的有機整體。江蘇大學農業工程學科建設按照學科建設三種形態展開系統思維，以“知識形態”為“原點”，組織形態為“載體”，構建有效的“活動形態”，通過頂層設計、資源驅動、特區政策等，從根源上撬動學科建設的底層邏輯（圖2），為農業工程學科發展注入生機與活力。

4.1 建立學科特區，提高學科知識的協同生產力

成立農業工程學科特區，利用特區平臺，打破現有學院組織壁壘，有效統籌和協調相關學院、學科。一方面，以學科群為依托，本著“農業工程+X”的學科交叉宗旨，促進學校內部的跨學科交叉與知識系統的融合，發揮多學科綜合優勢和規模效應，形成強大的學科創新支撐。另一方面，通過集中優質資源到學科特區協調，使各團隊配置更多資源，集中力量解決行業關鍵核心技術；學科特區根據相關學院情況，重點支持一個或幾個團隊，不斷提升教師原始創新能力和解決實際問題能力，在跨學科科學研究的同時帶動研究方向調整，培植和發展新的交叉復合型研究方向。

采用“崗位津貼+業績獎勵+成果獎上獎”的團隊激勵政策，吸引優秀人才，調動教師積極性，形成強大的農業工程創新鏈；建立適應于多學科交叉、協同創新、政產學研用推融合的管理體制和運行機制，實現“基礎研究—裝備研發—產業化”無縫融合體制。

4.2 建立項目牽引的團隊驅動模式

1） ?融入國家戰略，強化項目頂層設計。立足國家戰略需求，按照大需求、大目標、高引領的原則，制定項目指南，做好頂層設計，面向農機先進材料和制造技術、先進傳感技術、農業裝備電驅動等共性技術，薄弱環節農業裝備、智慧農業裝備、無人農機系統等設立項目。成立由國際、國內知名專家和校內相關研究方向帶頭人組成的學術委員會，全程參與項目指南的審定、項目評審。

2） ?組建“四協同”科研團隊，賦能技術攻關。建立“以重大任務為牽引”的項目任務團隊，要求2～3年完成省部級一等獎以上重大成果或省級以上首臺套重大裝備。以項目為牽引，組建國際協同、校校協同、校企協同、校內協同的“四協同”多學科融合“大團隊”，集聚從自動化、信息技術、材料、制造全創新鏈的科技人員，突破原有知識瓶頸，形成國內一流的研究團隊。

3） ?按照“成果導向、目標管理、經費支持”的方式，借助“大項目”“大團隊”，攻克農業裝備應用基礎、共性技術、薄弱環節及智慧農業裝備技術，培育“大成果”。

5 江蘇大學農業工程學科建設成效

江蘇大學農業工程學科通過政策引導，有組織、有目標的科研活動等，激發了更多科研力量加入農業工程學科研究，為學科注入新的發展動能，突破多學科融合的高新技術、行業關鍵技術多項，如：與材料科學交叉融合，通過創新犁體熱處理技術，創制出兼具高硬度、高耐磨性及優良強韌性匹配的新型高速犁關鍵入土部件，解決了傳統農業機械用鋼難以實現優良強韌性匹配的瓶頸；與人工智能交叉融合，研發無人收割機、無人打漿機、無人插秧機、無人植保機等多種無人化農機裝備；與信息技術、大數據技術等多學科交叉融合，研制無人農機通用控制平臺，建立農機作業的遠程信息化管控平臺，實現農機裝備的遠程監測和遠程調度。近3年，農業工程學科產出了一系列標志性成果：獲評國家技術發明二等獎1項，省部級一等獎7項；“綠色高效溫室裝備與環境智慧管控技術”入選“中國智能制造十大科技進展”、2021“科創中國”先導技術榜單；獲批國家自然科學基金重大、重點項目3項；新增國家級人才3人；發表行業頂級期刊論文65篇；授權國際PCT專利29件等。

6 結語

本文以學科的知識形態為依據，辨識和破解農業4.0背景下農業工程學科建設中存在的問題，明確農業工程學科建設的組織形態和活動形態，提出農業工程學科建設的系列規范，提高學科建設的科學性和有效性：建立“農業工程+X”的知識組織新模式，構建跨院系深融合的資源統籌平臺，構建對接需求鏈的有組織科研模式，內培外引構建跨學科創新團隊，營造積極活躍的學術氛圍。以江蘇大學農業工程學科建設為例，總結其實現農業工程學科高質量發展的實踐經驗，以期為農業工程學科發展提供借鑒。

1） 建立農業工程學科特區。一方面，順應知識創新方式邁向多學科交叉融合的創新模式，構建“農業工程+X”的知識組織模式，開展農業工程全創新鏈研究，建成協同有序的農業工程學科知識再生產機制。另一方面，構建跨院系深融合的學科特區資源統籌平臺，通過農業工程學科聯席制度、農業工程學科建設專項經費、學科內部學科之間資源共享等方式加強對人、財、物的統籌。

2） ?建立項目牽引的團隊驅動模式。按照“擇需—擇優—賦能”式學科活動形態，融入國家戰略制定農業工程學科科研項目指南，開展有組織科研，攻克農業裝備應用基礎、共性技術、薄弱環節及智慧農業裝備技術；按照“內培外引”的策略，組建國際協同、校校協同、校企協同、校內協同的“四協同”多學科融合“大團隊”，形成了國內一流的研究團隊，賦能項目技術攻關；按照“成果導向、目標管理、經費支持”的方式，借助“大項目”“大團隊”，培育“大成果”。

參 考 文 獻

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第一作者：王亞娜，女，1981年生，河北唐山人，博士，副研究員；研究方向為高等教育管理。E-mail： 409700207@qq.com

通訊作者：毛罕平，男，1961年生，浙江寧波人，博士，教授；研究方向為農業工程。E-mail： maohp@ujs.edu.cn