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一、按照“增强综合生产能力”的新要求,推动农业发展由主要依靠分散经营向集约化、规模化方向转变
近年来,随着农村市场化程度不断提高,一家一户分散经营模式越来越不适应现代农业的发展需要。实现“小农户”与“大市场”、“小生产”与“大流通”的紧密衔接,就必须按照十提出的“培育新型经营主体”的新要求,推动我市农业生产走组织化、规模化和集约化发展之路。一是推动土地流转,实现“小户”变“大户”。提高农业生产经营组织化程度,是转变农业发展方式的有力抓手。要充分发挥经营主体的龙头作用,积极推动土地向种粮大户、合作社和现代农业公司集中,形成多元化、多层次、多形式的经营方式,走商品化、专业化、社会化的发展道路。为了充分发挥合作社的示范引领作用,近期我们将出台《哈尔滨市人民政府关于加快农民专业合作社发展的若干意见》,完善农业合作组织各种服务功能,推动土地流转,让农民“抱团”闯市场。二是推动农业科技园区建设,实现“小块”变“大块”。农业园区具有设施先进、技术领先、规模适度、高效开放的特点,代表了现代农业的发展方向,是提高经济效益和农民收入的必然选择,也是我市农业重点打造的精品工程。我们要在继续完善现有现代农业示范园区的基础上,围绕粮食、蔬菜、果品等优势农产品生产,再建设一批各具特色的现代农业科技园区和示范基地,集中打造示范带21条,示范区37个,示范园53个,努力把这些园区打造成展示我市农业发展成果、探索现代经营模式、示范带动作用突出的现代农业先行区。三是推动大型农机合作社发展,实现“小机”变“大机”。农业机械是现代农业发展的重要因素之一,是提高土地产出率、资源利用率和劳动生产率的根本所在,是先进生产力集中体现。我们要在完善提高已建的106个现代农机专业合作社的基础上,抓住国家和省加大农机投入的有利契机,再争取新建一批现代农机大型专业合作社,力争全市综合机械化程度达到86.5%,提升1.5个百分点。
二、按照“改善需求结构”的新要求,推动农业发展由主要依靠数量增长向总量平衡、结构优化转变
推进产业结构、产品结构、区域结构调整是提升农产品质量效益和竞争能力的基本途径。面对制约我市现代农业发展的结构性矛盾和问题,我们要以敢于担当的勇气和前所未有的动作,做好农业结构调整这篇大文章,努力实现农业增长方式的根本性转变,促进粮食增产、农业增效和农民增收。一是“旱改水”,丰富“米袋子”。我市地处北纬45度,寒地黑土的资源生态优势适宜高产优质水稻生产,且江河密集,过境水丰富,能够有效满足水稻持续发展。同时,发展水稻不仅是农民增收的重要来源,也是我市参与全省农业经济区域分工的基础产业。近年来,通过实施“提水扩稻工程”,我市水稻种植面积逐年提高,以五常、方正、通河为代表的哈尔滨大米的知名度、美誉度和影响力不断提升,市场拓展潜力很大。今后一个时期,我们要紧紧抓住国家、省大力扶持发展粳稻生产的契机,把发展优质水稻作为调整种植业结构的重点,每年新增水田80万亩,打造1个(五常)200万亩、5个(通河、木兰、依兰、延寿、方正)100万亩水田大县,两年后力争达到千万亩以上规模,项目区内农民每年人均增收4200元左右。二是“粮改菜”,建好“菜园子”。以发展棚室种植为重点,将市区周边粮田有序改种菜田,是平抑菜价、保证供给、惠及百姓的长效之举。在各级政府的努力和支持下,五常红旗乡、双城市公正乡、道里太平镇立业村等一大批设施蔬菜基地相继建成,结束了我市冬季不能生产蔬菜的历史,不但满足了市场供应,还实现了“北菜南运”,蔬菜基地区菜农收入大幅度提高。近期,我们将根据国家和省实施新一轮菜篮子工程的指导意见,大手笔谋划2013年蔬菜产业发展计划,形成蔬菜生产设施化、基地规模化、经营产业化、监管制度化新格局,在全省率先实现绿色蔬菜生产基地、储藏基地、加工基地、北菜南运基地“四型基地”的转型跨越。
三、按照“创新驱动”的新要求,推动农业发展由主要依靠物质投入向依靠科技进步转变
在农业面临日益严峻的资源约束条件下,科技是实现农业发展方式转变的关键。因为无论是提高农业的产量、质量和效益,还是增强农业的竞争力、实现可持续发展,都依赖于农业科技的进步和创新。目前我市农业科技对农业增长的贡献率还只有55%左右,而农业发达国家已达到80%左右,且农业人才严重流失,走科教兴农之路是不二的选择。一是大力加强农业技术的研究和开发。引导重点龙头企业加强农产品深加工技术研究,延长农业生产链,提高农产品附加值。围绕发展“高产、优质、高效” 的农业发展方向,应集中突破一批节能、节水、节地、节肥、节药和循环利用的关键技术,促进农业可持续发展。切实把农业科技的重点放在良种培育上,运用生物技术加大种植业、园艺等优良品种的培育和推广,努力推进良种产业化。重点支持本地科研单位和企业发展适宜我市种植的玉米水稻等优良品种,形成核心竞争力,扩大市场占有率。二是促进农业技术的推广与普及。主要抓好优良品种、节水灌溉、配方施肥、病虫害综合防治、作物栽培与管理等的推广。2013年,重点推广玉米坐滤水种、玉米通透密植栽培、水稻全程机械化、生物灾害综合防治、测土配方施肥等十大重点技术,建立新型多元化农技推广体系,启动实施农业科技示范“千户工程”,提高辐射带动能力。推广应用高产、优质品种,良种覆盖率达到99%。大规模开展粮食高产创建活动,集成推广良种良法,通过提高单产水平来克服耕地资源限制。三是加强对农民的培训。转变农业发展方式,发展现代农业,必须着力提高农村劳动者素质,使其实现从经验型向知识型、从单干型向组织型、从身份型向职业型、从被动型向主动型转变。现在农村文盲人数虽然减少,但真正有文化、懂技术、会经营的新型农民并不多。因此,加快培育与现代农业发展相适应的新型农民显得尤为迫切。
四、按照“优化产业结构”的新要求,推动农业发展由主要依靠高产优质向精深加工和利益联结转变
转变农业发展方式,核心要义是向农业的广度和深度进军,用工业化的理念发展农业,促进农业结构不断优化升级,促进农民就业增收。一要优布局。事实充分证明,农业发展的动力在产业,潜力在产业,希望也在产业。针对我市农业资源趋同性特点和粮食生产功能区规划布局,合理调整结构,加快建立生态循环农业产业体系。积极引导企业提升加工规模和档次,提高农产品原料利用率和科技含量。按照市委、市政府提出的“重点发展产业,培育三大特色养殖加工板块,打造十大产业基地,”的总体布局,区、县(市)也要在总体规划的指导下,立足自身资源,研究制定自己的产业规划,上下对接,有序发展。二要抓龙头。龙头企业壮则带动能力强。要通过强管理、扩规模、上水平,做大做强我市水稻、生猪等8大主导产业,进一步叫响宾县肉牛、双城乳品、五常大米等名优品牌。采取招商引资大上一批、改造扩建壮大一批、整合资源发展一批的方式,扶持壮大以双城雀巢、尚志蒙牛、巴彦金锣、方正绿宝石米业等为代表的龙头企业群体,努力争取政策和资金,重点扶持销售收入超亿元以上的龙头企业。市级龙头企业增加到130家,销售收入增长8%以上。基地面积达到2024万亩,参与农户增加到100万户。三要建基地。坚持全市一盘棋,打破行政区划和城乡分割,采取政策扶持、以奖代补、利益返还、税收分成等形式,鼓励围绕龙头企业规模化发展原料基地,切实解决龙头企业吃不饱和农副产品销路不畅等问题。引导加工、流通、储运设施建设向产业基地聚集。四要重双赢。强化龙头企业、农民专业合作组织和农民的利益联结机制,引导和鼓励龙头企业通过风险基金、订单生产、保护价收购和返还加工利润等多种方式,加强契约联结、服务联结和资产联结,建立完善“龙头企业+合作组织+基地+农户”的产业化经营组织形式,真正让广大农民在产业化经营更多地分享增值利润、得到实惠。
五、按照“建立新型工农、城乡关系”的新要求,推动农业发展由主要依靠封闭运行向工农联手、城乡互动转变
目前,我国工业化进程虽然已进入中期阶段,但农业的基础地位没有变。一方面,农业自身发展受资源、资本、技术、劳动力等因素的制约,对工业的反哺的依赖明显增强;另一方面,城市和工业发展迅速,具备了反哺农业的条件和实力,但由于涉及利益分配调整,农业农村经济社会滞后于城市的问题仍没有改变。工农关系和城乡关系的新变化,要求我们把统筹城乡发展作为今后一个时期改革发展的重要方向,坚持一手抓工业化、城镇化发展,一手抓农业综合生产能力提升,着力做好工农联手、城乡互动的文章,探索大城市、大工业如何带动大农村、大农业发展的新路子。
今天,*农业工程职业技术学院在这里隆重举行四平新校区奠基仪式,这是学院发展史上具有里程碑意义的一件大事,也是我省高等教育事业发展的一件盛事。我很荣幸有机会参加这个活动。在此,我谨代表省教育厅向*农业工程职业技术学院全体师生员工表示热烈的祝贺!向长期以来关心、支持学院建设和发展的四平市委、市政府、省直有关部门和社会各界表示衷心的感谢!
*农业工程职业技术学院是一所历史悠久、办学特色鲜明的职业技术院校。建校50年来,学校始终坚持党的教育方针,面向全省,立足为“三农”服务培养人才的宗旨,突出职业教育特色,注重内涵建设。在不断深化教育教学改革中,学院人才培养、师资队伍建设等方面取得了令人瞩目的成绩,多年来为国家培养了大批优秀的适用技术专门人才,为我省农业和农村经济发展做出了重要贡献。特别是20*年学校划归*省农业科学院管理以来,学校党政领导班子率领广大师生员工在省农科院和省教育厅领导和指导下,抢抓机遇,主动适应地方经济建设和社会发展需要,集中多种优势,整合教育资源,原来的*省农业机械化学校升格为*省农业工程职业技术学院,后来又并入了四平粮校,从而形成了一个新的农业工程职业技术教育平台,开创了*省农业工程职业技术教育的新阶段,也为学校建设和发展奠定了新的基础。
筚路蓝缕,以启山林。在四平市委、市政府的支持下,*农业工程职业技术学院选择迁入四平,在四平建设新校区,这一决策的实施,对我省职业教育发展和四平市经济社会发展无疑有着重要的现实意义和深远的意义。学院新校区的奠基,标志着学院改革、建设和发展进入了一个新的历史发展时期。同时,我们要清醒地认识到,全面落实科学发展观,办好职业技术教育的道路任重道远,需要作出艰苦的努力。省教育厅将一如既往地关心、关注和支持农业工程职业技术学院的建设和发展。希望学院党政领导班子和广大师生员工以新校区建设为契机,坚持以人为本的科学发展观,进一步解放思想,开拓创新,科学定位,注重内涵发展,突出办学特色。同时,要继续加强学院教师队伍建设和专业学科建设,进一步深化教育教学改革,推进产、学、研紧密结合,不断探索新的人才培养模式,突出培养学生的全面素质和职业技术应用能力。要加大措施,明确方向,全面提高办学质量和社会效益,培养出更多更好的新型技术人才,为我省社会主义新农村建设和*老工业基地振兴做出新的更大的贡献。
这里,我还要强调几句,希望学院在新校区建设中,要规范基本建设程序,严格工程质量,遵循办学规律,确保资产的使用效益。
本文分析了现代农业工程人才的社会需求,根据我国目前农业发展需求,对创新型人才培养的形式进行深入探讨,为目前传统农业向现代农业的成功转型建设专业化人才队伍。
关键词:
农业工程;培养模式;人才需求;教学改革
一、引言
从目前的发展程度看,国内农业工程与西方发达国家之间的距离还很大,而导致国内农业工程技术落后的一个重要原因是人才匮乏。2011年,在全国高校农业工程学术交流会上,专业人士就当前我国现代农业化人才结构模式存在的缺陷提出:必须及时改进农业工程人才培养模式,完善农业工程学科体系,以促进我国农业现代化的进一步发展。因此,结合我国由传统农业向现代农业转变的基本国情,调查农业工程人才的市场需求与发展模式,为具备创新精神与能力的高素质农业工程人才提供重要依据。
二、现代农业对农业工程人才的要求
根据当前各用人单位的发展需求,农业工程专业人才结构必须具备以下特点:
(1)良好的人文素养。作为一个人的内在素质,人文素养在影响人的思维意识的同时,指导人的行为举动。
(2)创新精神与能力。创新是一切生产活动的源头,正是在创新的推动下才有了科学技术水平的提高,进而有了生产活动的可持续发展。
(3)专业视野广阔。拥有广阔的专业视野,就能拥有丰富的灵感与开阔的思路,这类员工解决问题的能力与水平也特别强。
(4)实践能力强。不少用人企业反映,从大学招的新人数量虽多,但是大多只具备理论素养,实际动手能力却是捉襟见肘,根本不能满足企业的长远发展。
(5)自主学习能力。用人单位普遍反映,刚走上工作岗位的毕业生还需要加强实践学习,所以是否具备一定的自主学习意识与能力,可以反映个体发展空间大小。
(6)扎实的专业基础知识。农业工程专业培养的学生在工作中有一定的基础理论知识、农业方面的基础知识、工业方面的基础知识及技术设备、型号规格、检修维护、经营管理基础,能有效利用不同种类的信息技术。总之,现代农业对农业工程人才的需求是培养模式复合型、所学专业综合化、实践教学大比重。显然,目前的本科教育甚至是研究生教育,无论从专业结构和教学方法上都难以适应这样的人才培养需求。
三、创新人才培养模式
在现代化农业发展的过程中,学校农业工程本科教育必须从人才结构类型出发,调整具体培养模式。如何培养具备创新能力且符合农业现代化需求的工程人才,已经成为摆在农业工程本科教育领域的紧迫任务[1]。由于技术更新与基础设施建设比较落后,目前国内水稻机械化种植覆盖率仅有16%;因为技术不足,设备短缺而耽误干燥处理,导致将近10%以上的粮食损失;而且,国内油菜种植面积也在大幅度缩水。引起这种现象出现的主要原因是,生产加工中人工成本份额太大,几乎超过60%。诸如类似的一系列问题需要专门人才进行研究,找到合适的应对策略。为此,高校必须加强教学改革,提高学科实力,转变人才培养模式。
1.优化人才培养模式。整合和改造原有农业工程所涉及的专业,以“基础扎实、途径宽、素质高、实力强、适应性强”为准则,突破专业局限,打造农业人才“大工程”培养规划方案。优化培养规划,在已有农业工程的结构下,整合基于机械工程、环境与能源、电气与电子工程等专业的课程体系,整合教学内容,构建全新的专业平台。同时,在农业工程本科专业中,采取分型培养模式。陕西西北农林科技大学机械与电子工程学院在农业工程技术人才培养方面采用分型培养模式,如图1所示。它以培养研究型和应用型人才为目标,优化和整合课程体系,坚持理论实践相统一、教学科研相统一、课内课外相统一,尊重学生的主体性与自主性,提高他们“发现问题、提出问题、分析问题、解决问题”的能力,培养具备一定的创新、探索能力。教学团队建设以人才分类培养模式为主,打造“研究型”、“工程应用型”两种性质的教学组织,适应不同人才的培养需求。前一种教学组织的构成人员主要是专业的教授和副教授。在培养农业专业化人才机械操作能力的过程中,建立学生科研创新导师负责制,鼓励学生积极参与教师组织的科研活动。“工程应用型”教学组织主要由操作技能娴熟、理论基础渊博的教授、副教授和工程师构成,在农业机械化及自动化专业“工程应用型”人才办学中,坚持每个学生配置两个导师的模式。加强校企合作办学力度,与企业建立良好合作关系,聘请企业工程技术人员为副导师,通过以工程应用为核心的训练和实践体系,培养学生技术集成、技术移植与技术实施能力。鼓励支持学生到生产第一线进行毕业设计,让学生在“三下乡”和暑期社会实践活动中发现问题,积极参与到企业的生产实际中,去发现问题和解决问题。构建导师组和研究组织的体制。选择不同年龄与研究领域的教师组成导师组,由导师组成员与优秀的本科生和硕士生形成研究组,在教师与学生的共同配合下,提高学生的研究水平,增强科学素养和实际操作能力。
2.创新教学模式。为了培养符合农业现代化发展需求的人才,提高农业科研生产类专业人才的创新能力,第一,学校教育必须坚持以学生为本,具备一定的“参与权”和“选择权”。在实际教学活动中,必须充分发挥“传道、授业、解惑”的职能,坚持以培养学生创新精神与能力为主要教学方向,在教学活动的主要环节中融入创新教育理念与方法。第二,将教学重点集中在学生身上,尊重学生的主体地位。第三,将单纯的黑板式教学转变为以启发式、讨论式、研究式为主的教学形式,激发学生学习热情。第四,将理论学习为主转变为理论、科研、实践的综合性和平衡化为主,在教学过程中增加科研力度,调动学生自主创造热情,培养创新能力,这能让学生学有所用,以用促学,达到很好的教学效果。
3.注重学生动手能力和创新能力的培养。在学校教育活动中,注重通过专门的教学活动设计和具体的教学方式来提高实际教学效果,包括学生的自主学习能力、有效的思维模式、实际动手能力、创新能力、沟通能力、解决问题的能力等[3]。为了进一步提高学生科学研究能力,提高学生实际操作能力,培养他们成为具备创新精神与能力的人才,必须结合课程实验、课程设计、生产实习、毕业设计和课外创新等一系列活动,才能够实现教育目标,为我国农业工程事业的发展和农业现代化的充分发展做贡献。深入探索产、学、研结合的教育教学模式,加大高校与科研院校的合作力度,加深高校与企业的进一步联系。在为学生安排学校科研导师的同时,也应在企业内部为学生安排专门的企业导师,让企业优秀技术人员指导学生实际操作练习,使得学生能将理论知识应用到实际工作中,同时用实践丰富理论基础知识。另外,科研工作人员也应加强与企业间的联系,一起构建紧密合作型的研究开发中心,举办专门的技术创新活动竞赛,将农业工程专业人才的培养活动与企业发展、农业发展相联合,为社会主义建设事业的进步做出贡献。
四、结语
我国正处在传统农业向现代农业的转型时期,大量的创新型现代农业工程人才是不可或缺的。因此,一定要结合我国国情分析农业工程人才发展的社会需求,推进素质教育,创新人才培养模式,为我国现代农业的发展提供智力支持和科技支撑。
参考文献:
[1]张黎骅,赵超.新形势下农业工程类本科人才培养模式的探讨[J].中国农机化,2006,(5):109-111.
设施农业科学与工程专业作为一个新兴专业,涉及农学、工程、环境等多门学科,因此,在设置课程时,应充分考虑各学科间的相互渗透。但目前全国开设该专业的高等院校大多对人才培养方案基本处于探索阶段,潍坊学院在2003年第一次人才培养方案确定实施的情况下,经过2006年不断调整修订,但仍然存在课程设置相对不合理、实践环节与社会需求衔接不够紧密,原有专业课程模块需要重新调整等问题,人才培养方案改革势在必行。2010年,我们在走访毕业生和用人单位的基础上,借鉴中国农业大学、山东农业大学、西北农林科技大学等高校的特色,根据潍坊学院实际,注重改革方案的地域特色和方案实施的可行性,构建了新的特色人才培养方案[2]。
2构建和实施特色人才培养方案
课程是教学计划的最基本单元,是专业教学改革方案的具体落脚点。依据学科、社会和学生需求,根据专业培养目标要求,采取“纵向压缩,横向拓宽”的措施,建立理论教学和实验实践教学体系,突出了“厚基础、宽课程、长实践”特色,从而拓宽了专业基础,强化了实践应用能力[3]。
2.1课程设置实施方案
将学科建设、专业建设和课程建设有机结合,突出课程建设,积极推进课程体系改革。在原有人才培养方案的基础上,重新优化和构建“平台+模块”的课程体系总体框架,课程体系划分为三个平台,由通知教育课程平台(必修和选修)、学科基础与专业课程平台(必修和选修)、专业选修课程(限选和任选)平台,加大选修课比例,推行套餐式服务,充分发挥学校学科齐全、文理渗透、农工结合的综合性优势,鼓励学生跨院、跨专业选课,促进学生个性化发展、全面发展。通识教育课程:强化思想政治理论课的实践教学,增强思想政治理论课的教学效果;注重学生外语应用能力的训练和培养,坚持外语教学四年不断线,实行分级教学,建设自主学习的网络环境;坚持计算机全程教学与应用,强化计算机网络的教学与实践,提高学生的计算机应用能力;体育教学由竞技体育向健康体育转变,培养学生形成良好的健身习惯;重视艺术与人文教育,提高学生审美情趣和人文素养;严格公共选修课程的审核准入制度,加强过程管理,提高课程质量。学科基础与专业课程:根据该专业涉及农学、工程、环境三个学科的特点,改变了原培养计划中农学类课程所占比例较大,工程和环境类课程缺乏的局面,实现了农学、工程和环境三大学科的有机结合;精选课程,推行小课制,对农学类课程中与专业关系不够密切的课程进行了删减,对与学科专业关系密切必须保留课程的学时进行了压缩,使农学、工程、环境三类课程保持在一个合适的比例。
工程和环境类课程中增设了工程力学、画法几何、测量学、自动化控制原理等课程,生物类课程中压缩了植物学、植物生理学、微生物等的学时,将遗传学、分子生物学等课程由专业基础必修课调整为选修课。学科基础与专业选修课程:在专业限选课中,密切结合潍坊特色农业,浓缩、精选核心课程,科学设置设施农业科学和设施农业工程两个模块方向。设施农业科学方向包括设施种植和设施养殖两大内容,主要设置设施园艺学、设施植物保护学、水产养殖学、动物医学等核心课程;设施农业工程方向包括设施工程设计建造和设施工程环境调控两大内容,主要设置农业设施设计基础、设施农业工程环境学、设施农业工程工艺学等核心课程。在任选课的设置上,以提高学生专业基本素养和个性发展能力为目标,力求体现专业特色,丰富和深化学生专业知识,培养学生鲜明个性,新增设设施专用品种选育、工厂化育苗、农业废弃物资源利用、绿色食品生产与检测等课程。集中进行的实践课程:除军训和公益劳动外,集中进行的实践课程分为学科基础实践、专业基础实践、专业实践、专业综合实践和毕业实习及毕业论文,五个部分因课程设置不同每个部分对应1~3门课程,学科基础实践重在培养学生对专业的兴趣和认知能力,专业基础实践和专业实践重在培养学生理论联系实际的能力,专业综合实践重在提高学生综合运用知识的能力,毕业实习和毕业论文重在增强学生独立思考和解决问题的能力。调整后,集中进行的实践课程共达到33周,实验和实践课程在总学分的比重达到37.5%。经过调整,学科基础与专业必修课、限定选修课和任意选修课的比例达到5.2∶1.8∶1,这与我国试行学分制以来的各大著名高校的比例基本一致,既考虑了学科课程发展的需要,更尊重学生个性特征需要,促进了三元课程结构的形成,有利于具有较高技能和丰富个性人才的培养;实践课程学分得到提高,实验实践学分在总学分中比例增加,构建四学年“三四四”实验实践教学体系。
2.2课程设置实施特色
对课程设置进行了整合优化,将必修课与选修课有机结合,理论教学与实践教学有机结合。学生培养实行学年学分制,总学分为160学分,其中必修课程86学分,选修课程32学分,实践环节和其他共33学分。课程设置具有“厚、新、宽、活、长”的特点。“厚”主要是强化专业的公共课、基础课和专业基础课比重,如在基础课设置中就包括了微积分、线性代数、概率论、无机及分析化学、有机化学等课程,较一般的农学类和工程类专业的基础课设置有很大的不同,数学、化学的基础显著加强。“新”体现在专业课的设置上,结合潍坊是农业大市、寿光设施蔬菜发达和诸城畜产品产业化水平较高的实际,充分考虑设施农业发展的需求,在专业限选课上设置设施农业科学和设施农业工程两个方向,其中设施农业科学方向中同时设置设施种植和设施养殖的相关课程,这在全国其他高校中是没有的;设施农业工程方向中,除了设置农业设施工程环境学、农业设施设计与制造课程,还设置了设施植物栽培学等农学类课程,从而将农学、工程和环境等学科有机结合起来。“宽和活”体现在选修课的设置上,我们将选修课分为三大类:专业类、拓展类和前沿类。
专业类课程以巩固专业知识、提高学生应用能力为目的,如设施专用品种选育、工厂化育苗、饲料加工工艺学等课程;拓展类课程则以扩展学生的专业知识面,提高学生综合素质为主,如农业废弃物资源利用、绿色食品生产与检测等课程;前沿类课程可以使学生了解学科发展动态,对学生科研深造具有重要作用,如生物化学专题、分子生物学专题等。学生可根据自己的学习目的,自主选择相关课程,有助于充分发挥学生的专业积极性。“长”体现在长实验、长实践上。在实验课程的设置上,重点提高实验课程时数和质量,实验学时达476学时。分为“验证性-综合性-设计性-研究创新性”四层次实验课程,依次培养学生综合运用知识和解决问题能力、组织能力和自主实验能力以及创新能力;实践课程分为“学科基础实践-专业基础实践-专业实践-专业综合实践-毕业实习及毕业论文”五层次实践环节,层层递进,依次提高,特别是专业综合实践,在第7学期集中进行,此时专业课程已经学完,设置8周到寿光高科技园等校外合作基地进行专业综合实践,深入实践、到实际生产一线获取增长才干的机会。毕业实习及毕业论文(含科研训练)在第6~8学期结合教师科研课题开始进行,主要集中在第8学期。通过以上四年不间断的实践环节的培养和训练,可切实提高学生的实践动手能力,同时培养了学生适应社会,树立吃苦耐劳、团结协作的精神,把学生的应用创新能力培养落到实处。
3人才方案实施的可行性
(1)根据经济发展和社会需求,重新调整了课程设置,合理调整了专业课程,避免了课程重复、交叉等问题。增加了设施农业工程方向模块,重点开设温室设计与建造、温室自动环境调控技术、设施作物栽培、设施养殖等课程,真正体现了理农渗透、农工结合的宽口径特点。设施农业科学与工程专业面向全国招生,其他省份的学生可根据家乡地域的特点和经济发展的需要进行选择。
(2)结合潍坊设施农业现代化、国际化的区域优势,依托校外寿光高科技博览园、青州绿博园等联合教学基地,能够到现代化的生产一线得到实践操作和锻炼机会。
(3)实施素质教育,实行学年学分制,注重个性发展,让学生充分发挥自己的个性与潜能,鼓励学生跨系、跨专业选课。在教学过程中,学生可自由选修全校公共选修课和专业选修课来拓宽知识面。调整后的人才培养方案更加贴近农业发展的实际,更加有利于培养高层次应用型人才,具有很强的可操作性。
自1979年北京农业工程大学首办农业建筑与环境工程专业(以下简称为农建专业)以来,现在全国已有10余所大专院校设有该专业。1986年由国家教委主持审定的农林科本科专业中,农建专业被确定为一门正式专业。“农业生物环境与建筑”已明确作为国家一级学科—农业工程学科的一个重要分支学科。1988年5月和1991年6月分别在西北农业大学和浙江农业大学召开了全国农业建筑与环境工程专业教育改革学术会议,讨论认为专业的培养目标是培养农业与民用建筑以及农业生物环境工程的规划、设计、施工等方面的高级技术人材。专业的业务范围包括:农业生产性建筑;生物环境工程(利用工程措施为农业生物的生长、贮藏或加工提供适宜环境);农村民用建筑(住宅及公共建筑);村镇建设规划。10多年来,这个专业已给国家培养了大批合格人材,并对我国农业工程学科的发展作出了贡献。但是,它毕竟是一个新专业,还存在着一系列的重大间题梦急待研究解决。
1农建专业现存问题的分析争
1.1农建专业的发展方向要进一步明确最近,在专业和学科建设中出现了某些“离农”和脱离实际的倾向[13。这些倾向在专业名称、课程设置、科学研究等方面都有新反映。造成这种现象的原因主要是毕业生分配问题,臼口的业务主管部门问题和专业的多学科特点等问题。笔者认为,这些原因都是客观存在的,甚至给专业带来了相当多的困难,但是,在农建专业的办学方向上决不能动摇。农建专业扣学科的发展必须围绕而且一定要主动适应农业和农村经济建设的需要。农建专业只有在主动参与农业生产和农村经济建设的过程中才能不断完善,得到发展,才能具有生命力。如果把农建专业办成了类似于工民建的专业,那末它不但失去了竞争能力而且重要的是放弃了自己的阵地。农建专业办在农业院校,不但应该立足于农业和农村,而且正因为它还有众多的相关专业(例如畜牧,园艺、食品、农机、农经等)作依托,并与它们互相补充,互相促进,有机结合,所以农建专业完全有条件办出自己的特色。这样的专业才是农业经济建设所需要的。
1.2农建专业的地位和业务归口单位应该进一步明确,需要得到全社会的承认和支持农业工程是农业科学三大分支(农业生物学、农业经济学、农业工程学)之一。实践证明,发展大农业,不仅需要农业生物科学,而且必须采取有效而经济的工程措施。近十多年来,我国设施农业的兴起和发展以及对农业所起的重大促进作用就是明显的例证。现代农业的发展迫切要求农业生物技术与工程技术相结合。但是,由于我国按专业管理、部门所有的经济建设体系的环节不完善,业务部门往往忽视为农业服务的工科专业。例如,建设部门重视城市建设、工业建设而忽视农业建筑和农村建筑。农建专业是工科专业,但服务对象是农业和广大农村,专业又设在农业院校,归属农口,导致工口和农口都不够重视,也不真正管理。科研课题的来源、学术交流、精力上相互支持往往渠道不通,在办学上人力、物力、财力、信息、资料以及专业具体业务的联系都缺乏支持,造成学校孤军奋战的局面。同时带来另一个严重问题是毕业生的分配渠道不通。按照本专业的培养目标和学生的能力,本科毕业生主要的去向应该是农业生产性建筑的设计、施工或研究部门;农业、农垦、畜牧、水产等部门所属的建设规划、设计和施工部门;各级城乡建设部门。但不少接受毕业生的领导部门、计划部门和人事部门不了解农建专业,致使一部分毕业生学非所用、造成很大浪费,也给学校和地方的工作带来不少困难。大力发展设施农业进行工厂化生产,大、中城市的“菜篮子工程”,广大的农村建筑市场、村镇规划等多方面都非常急需农建专业的人才。所以,尽快建立主管农业工程业务的归口单位,确立农建专业在设施农业和“菜篮子工程”中的地位、疏通业务和毕业生分配渠道十分重要。农建专业也要在科学研究及其成果的推广和培养人材方面,大力解决农业生产中的实际间题,以使专业得到全社会的承认和支持。
1.3农建专业的学科特点具有边缘性和综合性,这种特点并没有被认识清楚不少人认为,有传统的建筑学或工民建专业,完全可以搞农业建筑;一部分农建专业办得模糊了特色,或办成了类似工民建的专业,或脱离当前实际办成了门路过窄的生物环境工程(或控制)专业。农业生产性建筑,包括畜禽舍建筑、保护地建筑、水产养殖建筑或果蔬及产品的贮藏保鲜建筑。它们的服务对象都是农业生物。因而必须提供农业生物所要求的适宜环境,它往往比只处理非生物体的工业建筑要复杂,建筑上的处理与设备上的措施亦必需与生物科学、生物技术有机地结合。这里体现了学科的边缘性质。在这种情况下,简单地向农业专家了解农业技术和工艺,然后用传统的工民建知识进行农业建筑的设计,不仅是远远不够的,而且若生搬硬套工业建筑的模式还会造成失误。例如工厂化养鸡,即便是在工艺和设备确定之后,许多按工业建筑设计的鸡舍还是难以满足非常密集养殖的鸡的温度、湿度、气体、防疫要求,不少鸡舍内存在着通风不良、环境条件差以及容易产生疫病的情况。对于保护地建筑,由于保护地建筑内热量及质量传递的复杂性以及围护结构的特殊性,直到现在,还没有一种能够较为精确地计算供热量和通风量的工程方法,并且在真正保证温室和大棚的环境条件的具体措施上也存在不少间题。除此而外,提供环境条件的各种设备还应该根据需要随时调整,以便使环境达到最优状态并节省设备和能源。我国的建筑学专业、工民建专业已有多年的历史,但基本上是以城市建筑和工业建筑为中心,对农业建筑不仅缺乏经验,而且从知识结构方面也不能较好适应。有一种观点认为住房就是为有生命的人设计的,所以畜禽舍也没什么特殊的。但他恰恰忽略了一个问题,即设计住房的人对居住是精通的或者是深入研究了人活动的需要,而设计畜禽舍的人可能不懂得畜禽,更何况人是有语言能力的,不适应时有自我调整的可能和能力,而密集养殖的畜禽在不适的情况下可能迅速死亡、或产生疫病导致全场覆没。应该看到,正如民用建筑和工业建筑一样,农业建筑有自身的特点和领域。从根本上来说,应当在建筑类专业成果的基础上和生物环境学的基础上深入研究生物要求的环境条件与建筑、设备、控制等工程技术之间的相互关系并进行方案的经济分析和比较,这是设计好农业建筑的保证。这里体现了农建专业应该综合应用农业、建筑、设备(供热、通风、降温、控制等)以及经济分析的知识的综合性质。目前,我们工作的弱点正是在工程技术与生物技术的结合方面,既缺乏理论,也缺乏经验,必须做大量深入细致的研究工作,这无疑应当是农建专业必须解决而且能够有所作为的一个重要领域。除上述之外,还应当考虑到农业建筑必须与农业经济相适应的特点。我国农业相对于工业,农村相对于城市,经济力量较弱。因此,对农业建筑的经济效益的要求较高。在设计农业建筑时,必须考虑到怎样使用有限的财力和因地制宜、就地取材、降低成本。不可能使用昂贵的建筑材料,也不能盲目地搞全过程的机械化和自动化或大量地消耗能源。
1.4农建专业跨多门传统学科的特点与课程安排之间的矛盾需要很好地解决农建专业学生需要掌握的知识涉及到好几个传统专业的领域,例如建筑学,工业与民用建筑、采暖通风与空气调节,农业生物环境,环境控制等。而四年的学习期间,总学时有限,所以在课程安排上矛盾较大。我们认为,跨多门传统学科的特点是农业工程学科的普遍特点,难以避免,但并不意味着在大学四年里要学习三、四个专业的课程,这不仅是不可能的,而且是不必要的。关键是应当根据专业的任务建立起自己的知识结构和调整课程内容,并且最后要看,在通过四年的学习之后毕业生是否具有真实的本领。在全国第一次农建专业研讨会上,北京农业工程大学周军、贾先斌同志的论文和研讨会最后的文件都在这方面提出了较为妥善的设想图。当然,对农建这样一个新专业,在课程设置和课程内容上应该进行更深入的研究,这正是教学改革的任务之一。
1.5科学研究工作薄弱,专业本身还不能主动适应大农业经济建设的需要在全国范围内,农建专业科研工作力量薄弱,专业中大部分教师是近几年毕业的青年教师,缺乏带头人。在工程学科与生物学科的结合上,人力方面没有形成整体力量,业务上困难较多。研究课题和经费的来源都存在着不少间题,研究所需的资料和信息渠道不通。其结果是研究的成果少,许多方面都是空白,与经济建设的需要不相适应。笔者认为,对农建专业来说,需要研究的问题很多,生产中的问题也很多,问题在于我们没有把工作做好。科研工作的被动局面也直接影响了农建专业的教学工作和教学质量的提高。除此而外,专业在课程结构、课程内容、教学方法、教材建设等方面还不能主动适应农业经济建设的需要,特别是在课程内容和教材建设两个问题上应仔细研究,尽快解决。
2促进农建专业教育和科研发展的对策
2.1提高对农建专业和学科地位的认识,端正办学方向是办好专业的根本农建专业的教职员工应该认清本专业的重任与特点,除应熟悉传统工程学科的理论和技术外,还应建立农业生产的意识、熟悉有关农业生物科学方面的知识,并努力把工程技术与生物技术结合起来,把现代化的工程理论和技术应用到农业生产中去,牢固地树立为农业、农村和广大农民服务的思想。业务主管部门特别是农业部门和城乡建设部门,学校的领导应该看到农建专业是一个具有广阔前景的新专业,它正在而且必将对农业生产的进一步发展起到重大作用,所以应该大力帮助专业解决困难,疏通渠道,在人力、物力、财力和毕业生分配等问题上给以大力支持。
2.2进一步加快和深化改革,主动适应大农业经济建设的需要
(1)农建专业应该根据各地农业生产发展水平的不同,因地制宜、因时制宜,利用本专业面宽、综合性强的特点,从实际情况出发,为农业和农村培养各种专门化的人才,特别是当前急需的人才。本专业的业务主要包括农业与民用建筑、农业生物环境工程(控制)两大部分,各校可以根据不同需要而有所侧重,或者可以允许学生自己有所侧重,随着农业生产水平和农村经济的发展,专业的主要方面可能更多地向农业生物环境工程方面发展,所以在这方面也应该做好充分的准备。
关键词:工程力学;农业工程;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)06-0135-02
工程力学课程包括理论力学和材料力学,是农业工程类专业重要的专业基础课程,具有理论计算性与工程实践性的双重特点。它在学生从基础知识学习过渡到专业知识学习过程中起到桥梁纽带作用,工程力学的课程改革无论对于培养学生,还是进行学科建设都颇具意义,为此我们采取了一系列教学改革尝试,旨在全面推进素质教育、提高教学质量。
一、工程力学教学现状与存在的问题
结合多年的教学经验,我们对教学内容、教学方法、教学技术等可能影响教学质量的诸多因素重新进行了剖析,挖掘教学环节中的不合理因素,为良好地完成教改任务,培养出高水平的专业技术人才奠定基础。
1.教学内容缺乏专业指向性和学时数量的不足对工程力学的教学影响。①现有的关于工程力学的教学内容大多基于工科类院校专业课程的需要而制定的,具有较强的工科专业指向性,教学内容没有体现专业的特色,书中的教学案例大多是工业机床、动力设备等,与农业工程相关的力学案例相当匮乏,在制定专业教学计划时,未能将相关知识融入到力学教学之中。另外,陈旧教学内容与前沿科学理论脱节,原有的力学课程体系的教学内容有待于随着学科的发展而及时调整和更新。②为培养学生的实际动手能力,各高校均采取了缩短理论学时,增加实践教学环节的教改方针,对于理论课教学而言,如何能在压缩教学学时的情况下,仍然保证充实的教学内容,一直是一线教师热议的一个课题。同样,农科类工程力学的教学也面临这样一个问题——理论学时数不断压缩,但教材和大纲要求的内容却未作大变动。在该情况下,若仍采用传统教学模式进行教学,而不加以改革,将难以确保教学质量。
2.课程本身的相对独立和课程内部理论与试验的脱节是影响教学质量的又一因素。各门力学课程及相关后续课程自行封闭、相互独立。以单门课程为中心,过分强调和偏重于单门力学课程的系统性和严密性,对各力学课程及相关后续课程之间相关知识的渗透、衔接、融合、贯通考虑不够,忽视了课程体系的整体性和综合性,造成了相互脱节和不必要的重复。
3.教学方式单一,教学水平陈旧落后。工程力学属经典理论课程,传统的教学方式是以教师讲、学生听为主的授课方式,对现代化教学手段、方式引入和应用不够,诸如计算机多媒体教学,远程网络教学、力学问题的计算机求解等先进的现代化教育技术尚未广泛普及和充分发挥作用。
二、优化教学模式,提高教学质量
1.精练内容,跟踪学科发展。农科类工程力学的主要任务是,为后续相关专业课程的学习奠定基础,同时能够解决农业工程中所涉及的基本力学问题,因此强调以基本原理、基本内容为授课重点,对于偏、难、怪等非常规问题不做深入探究,采取的主要措施有:①在教学过程中突出“三基”——基本理论、基本知识和基本技能。让学生掌握工程力学的基本概念,掌握分析和解决问题的基本方法,初步掌握运用所学知识,从实际工程问题提炼出力学模型的方法。在课堂讲授中淡化繁琐的数学推导与数字运算,强化定性分析,强化基于基本概念的直观判断,突出分析思路与分析方法。另外,对课程的内容进行审视,在确保每门课程的教学基本要求不降低的情况下,大幅度删除那些缺乏典型意义的枝节问题,对相互重复的必须保留的内容在各门课内进行调整和重组,从课程总体上优化调整内容。②以工程力学课程为载体,结合力学史和方法论,培养学生严密科学的思维方法、开放的分析和解决问题的能力,将传统内容与农业工程实际相结合以便于理解和掌握,如在理论力学教学中,结合插秧机的分插机构、旋耕机的旋耕刀片运动轨迹方程等农业工程中的经典案例进行分析,还可以分析农业机械机架的连续梁受力、框架受力等。
2.改革教学方法,提高学习兴趣。工程力学的授课学时数不断压缩,传统的板式授课方式在有限的学时内已经难以完成授课任务,因此新的教学手段不断被引入到课堂教学中来。采用启发式教学,调动学生的学习热情和积极性,促使学生积极思考,培养学生的工程思维方法,增强学生分析问题的能力。增加多媒体教学的新颖性,向学生展示工程实例,增加学生对本课程、本专业的感性认识和学习兴趣,扩大知识面。增加学生课外网络化教学,创建新的师生之间交流渠道,重点难点内容需要在教师引导下课上完成,而一些易了解的问题及大量工程实例可在课外网络化多媒体教学上实现,缓解学时少而引起的教学压力,给学生留出一定的思维空间,启发他们思考、研究、找出结论。通过课外网络化多媒体教学来加强课外学习指导,开展学习讨论、交流,活跃学生的学术思想,实现作业解答、问题答疑功能,使能力较差学生可以对课堂教学难点进行继续学习,能力较好学生对工程力学的前沿热点课题进行了解、学习。
3.改革考核方式,调动学习积极性。毋庸置疑,考核方式将直接影响着学生的学习劲头与学习方向。为此我们重新科学合理地制定了课程考核标准;建立了试题库,实施教考分离;还增加实践课程考核;口试、研究性文章也作为学生成绩的一部分。实践证明,该考核模式可以客观真实地反映学生对工程力学的理解掌握程度,也能够促进学生学习积极性,提高学生的学习热情。
4.搭建教学交流平台,提高教学水平。教师是教学的主体,力学课程的教学改革及教学质量的提高离不开教师的素质和水平的提高。本教研室成员均为力学课程理论、实验教学的一线教师,每位老师可以将各自的教学心得在教学研讨会上进行交流,互相学习,取长补短,共同进步,还可通过诸多途径向其他院校学习。同时还积极参与科学研究,提高教师对力学在解决工程问题的理解,进而指导教学。
三、加强实践教学,提高学生应用创新能力
工程力学源于生活,服务于生活。因此有必要将工程力学中涉及的力学知识与实际生产、生活相联系起来,增强学生的知识运用意识,另外适当增设了反映现代科技成果的内容简介,使学生的知识得以拓宽,启发学生的好奇心、兴趣,培养学生的创新精神。
1.将现代科技成果与生活素材引入课堂。生活永远是我们第一任老师,伟大的物理学家爱因斯坦说:“提出一个问题,往往比解决一个问题更重要。”科学的探究始于问题,教师从日常现象入手在教学时恰当地给学生造疑,找准盲点、迷惑点、引导学生通过观察、分析、讨论加深对概念的理解运用。如讲到质点动力学时,按照书中抽象的动力学微分方程进行推导,容易使学生陷入枯燥的理论的漩涡中而产生厌学心里,将“嫦娥一号”的奔月过程融入到质点动力学的讲解过程中,并做成形象的演示动画,不但可以增添学生的学习兴趣,还可以形象地表现质点动力学变化过程,将理论公式与感性认识关联起来,提高教学效果。再者,讲解合力矩定理时,可以方便地引入门轴作为研究案例,分析力的作用方向与作用点对门的旋转影响,说明合力对门轴之矩与各分力对门轴之矩的关系,这样有助于形象地理解合力矩定理。学习力学知识,是为了更好地去服务生活。因此在教学设计中可以编制一些实际的应用题,培养学生运用所学的知识去解决实际问题的能力。应尽量为学生进行创造实践提供机会,引导他们自觉地运用力学知识去解决实际生活中遇到的问题,从而培养工程意识。
2.加强实验和实践环节。仅仅通过理论课程的学习,而不结合工程背景,仍然难以对农业工程中机构和结构进行力学分析,因此适当增加理论力学实验学时,增加工程力学中计算机应用能力的培养,增设理论力学问题编程大作业,将有助于提高学生解决实际工程问题的能力。改进工程力学实验,在原有传统验证型实验基础上增加综合型、设计型、研究型实验,并与农业机械结合,把理论知识运用到实验中,突出本课程实践教学的特色。开放实验室,让学生自己提出问题,自己动手解决问题,探索未知领域。
关键词农林院校;植保专业;改革;培养模式
在我国农业发展的各个历史阶段,植物保护工作都发挥了重要的、不可替代的作用。尤其是改革开放以来,植保工作为粮食增产、农民增收和农业可持续发展做出了重要贡献。在新的形式之下创造了新的机遇,更提出了新的挑战。对植保工作者提出了更高的要求,不但需要懂得植保专业对植物病虫害防治的专业知识和专业技能,而且还要懂得运用生态学的观点,整体把握,制定环保、高效、全面、系统的防治策略,不能为了防虫而治虫,忽略了农业发展的生态效益,这不符合可持续发展的要求[1,2]。为此,要牢固树立“公共植保理念”和“绿色植保理念”,用新理念催生新思路,以新思路探索新举措,以新举措促进新发展,不断开创植物保护工作新局面[3]。
高等农业院校是培养农业类人才、促进农业发展的重要机构。仲恺农业工程学院经过专业重组,建立了由农学和植保2个专业组成的农学院,使本校的资源得到更加优化地配置,资源得到更充分地利用。在此背景之下,植保专业近年在各个方面均得到了长足的发展,为广东植保领域输送了大批人才。但近20年来,由于市场经济的发展,市场经济结构的调整,植物保护专业本科毕业生的就业形势发生了重大的变化,以农业部门、植保站为主要就业方向的传统就业单位需求由大变小,而非传统就业市场却在悄然兴起,本科教育由精英教育转变为大众教育,本科招生规模由萎缩转变为扩张,招生与就业的矛盾日益突出,特别是农业类毕业生面临的就业问题更加严峻。为了扩大学生知识面,提高学生专业技能,以便更好地适应就业市场,农业院校植保专业的方向设置,植保课程教学的课程体系、教学内容、教学方式、教学手段等都必须进行改革,以便更好地满足和适应新形势下农村经济改革和发展的需求。为此,根据仲恺农业工程学院的实际情况和植物保护专业的特点,对植保专业的方向进行延伸,并对课程的设置进行了改革探索。
1专业方向就近延伸
以往仲恺农业工程学校植保系培养的学生毕业后主要是到各地植保站和农业部门工作,就业方向比较固定,而且就业需求也比较大,一般不存在供过于求的情况,因此也没有必要再将专业进行细分。而且社会就业市场对仲恺农业工程学校植保系培养出来的学生的反映都比较满意,说明该校植物保护的课程设置和培养方案是可行的,符合当时的就业市场需求。
在大学教育从精英教育向大众教育发展和改革开放后中国特色社会主义市场经济制度的逐步完善的新形势下,传统专业农业类人才的需求逐渐饱和,毕业生面临的就业压力也逐渐加大。由于社会对人才的需求从本科水平向研究生水平更高级更专业人才转变,因此积极鼓励学生考研,一方面可以满足社会对高水平人才的需求,促进高科技的发展,另一方面也可以减轻毕业大潮所带来的就业压力。此外,本系在2000级专业方向设置上作出了调整,决定除保留一个传统的植物保护专业外,新增一个植物保护专业城市植物保护方向。
与传统植物保护专业相比,城市植物保护培养的目标有所改变,其目标在于培养具有城市植物保护科学的基本理论、基本知识和基本技能,能在城市园林绿化、高尔夫球场、公园及物业小区、文物及图书档案等部门或单位从事有害生物控制工作,具备城市植保技术与设计、推广与开发、经营与管理、教学与科研、植保企业经营管理等知识和技能的高级科学技术人才。通过专业方向的延伸,为城市绿化和卫生建设输送一批新型的专业技术人才,同时也拓宽了植保专业学生的就业面,为植保专业的学生提供了更多的就业选择。
自加入WTO至今,中国市场正在逐步开放,与世界各国商品贸易变得更加频繁,跨国的货物运输将会增多,对各类有害生物的检查把关也将面临新的挑战,各地海关港口及动植检等有关部门所肩负的任务会加重,对于这方面人才的需求将会有所增加。同时为了使植物保护专业的生命线延续地更长,更好地适应社会对人才的需求,这两年,经过多方面的调查研究和实地考察,学校申报了2个新的专业方向:植物保护专业生物安全方向和植物保护专业动植物检疫方向。
由于扩招受到各方面的影响,目前植物保护专业生物安全方向和动植物检疫方向仍然在积极准备和筹办之中,还没有招生指标。根据学校的具体情况,2010年将实行分步走的战略,先集中精力筹建植物保护专业动植物检疫方向,并向学校提出了申报。
2教学内容更新与重组
为了配合专业方向设置的调整,对植保和城市植保2个专业方向课程的设置作出新的调整。2个专业方向的课程设置在宏观上不做调整,只是在主干学科和主要课程的设置上做出相应调整。
在专业课程设置上,传统植物保护专业继续按原教学计划进行教学,只在专业选修课设置上做些调整。为使毕业生能够更快适应农药厂家和销售部门的工作,提高竞争力,增加了一门农药销售学。考虑到果、蔬、花卉植物种植面积在不断扩大,且病虫种类多,从2001级开始增加了一门必修课园艺植物栽培学。同时要求本系的教师,尤其是农业昆虫学和农业植物病理学的原有教师要根据生产实际不断调整授课内容,以往以稻、麦、玉米等为主要农作物生产的农业局面已逐渐变成由果树蔬菜、花卉苗木、园林草坪以及经济油料作物与之并存的新的农业格局的转变,不断提高课程实用价值。
对城市植保方向,专业基础课设置了园林植物栽培学,专业课程开设了城市植物病理学、城市昆虫学、草坪病虫害及其防治、资源微生物及其应用、昆虫饲养技术与应用和资源昆虫及利用等一些与专业方向有关联的新的课程。
在院系重组的大背景下,应充分利用教学资源,将果树、蔬菜、园林草坪、观赏花木等植物的病虫害等内容充实和完善到植保教材中,并逐渐成为其主要教学内容,并且要配有完整的实验实训指导、实物标本、图示、多媒体教学等,不断提高学生学习的积极性,增强学生动手能力和实践操作能力。
通过不断的教学实践和市场调查,在完善两专业方向设置的同时,积极做出调整,以为正在申报的植物保护动植物检疫方向课程的开设做好充分准备。
3实践教学的适时调整
实践教学是高校教学体系的重要组成部分,是培养学生综合能力的重要途径。搞好实践教学工作,首先要根据人才培养要求,对专业实践教学体系和运行机制进行总体筹划和设计,实现实践教学的整体优化。植物保护作为传统农业类专业要着眼市场经济和社会发展需要,坚持“能力本位”教育观念,在抓好通识教育的基础上,突出实践教学的地位,完善实践教学体系,深化实践教学改革,提高实践教学质量,着力培养高素质应用型人才。
根据学校制定的多元教学目标,及实践教学内容和环节的不同特点,采取多样化的教学方式,具体包括以下5个方面:①理论实践一体化模式。将理论教学与实践教学融为一体,在特定的专业教室或技术实训中心,讲中练,练中学,边讲边练,讲练结合,达到能力、素质同步培养的目的。②网络教学模式。围绕一定的教学目的,充分利用网络资源,采集生产或管理实践中的真实例子,加以典型化处理而形成特定的教学案例,以供学生分析、思考、讨论,有助于启发学生思维,提高分析问题和解决问题的能力,同时也可以提高学生自学的能力。③产、学、研结合模式。通过边生产、边教学、边科研,使实践教学更贴近社会、贴近市场、贴近生产,实现产、学、研一体化,有利于培养学生的实践能力和创造能力,增强学生的社会适应能力。④加大综合性、设计性实验的开设力度。目前各高校为培养实用型、创新型人才,都大力进行了实验教学改革,积极开设综合性实验,因为它能提高学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力,培养学生创新意识和创新能力,激发和调动学生学习的主动性和积极性,培养学生认真、严谨和科学的工作作风。综合性实验是对学生进行实验技能和方法的综合训练,其实验内容须满足下列条件之一:涉及本课程的多个知识点,涉及多门课程的多个知识点,多项实验内容的综合。针对综合性、设计性实验的特点,原来全系只开设1个综合性实验,现在要求每一门有实验课的必修课及重要的选修课都必需开设至少1个以上的综合性实验,使综合性、设计性实验的开出率达到90%以上。⑤积极推行开放性实验。特别是高年级学生,要积极鼓励他们根据课程设计要求,亲自设计实验,同时将实验时间延长,以使学生有自主选择权,自主完成实验过程,教师则可以进行必要的启发、引导和评价,充分体现以生为本的教学理念。在实施方式上,根据本专业实验室的条件和特点,选择了预约开放的方式,学生根据自己的实际情况,与实验教师协商,预约做实验的时间和项目内容。
实习教学是十分重要的实践教学环节。根据就业市场的改变和专业方向变动,也对实习教学进行了相应的改革。以前植物保护专业本科生是面向农业推广部门,所以生产实习安排在县级植保站,实习内容是病虫监测预报和大面积防治,时间为2个月,分2次进行。2003年,分析毕业生就业形势,考虑到广州省农业推广部门5年内对植保专业毕业生不会有大的需求,而考研和在农药行业就业则是毕业生的主要出路,决定将实习地点改在科研单位和农药生产厂家及销售部门,应实习单位的要求,将生产实习和毕业实习合并,并将时间延长到24周。
时代在不断变化,社会对人才的需求也在不断改变,培养出符合社会要求的具有专业知识和专业技能的人才,将是高等教育工作者义不容辞的责任。科教兴农要靠科技进步,科技进步必须依靠农业教育。社会需要高素质的农业科技植保人才,仲恺农业工程学院应继续坚持本校的办学宗旨,弘扬仲恺精神,突出仲恺的农、工办学特色,不断提高植保专业的竞争力,而延续植物保护专业的生命线,唯一的出路将在于教学改革,不断调整专业方向,对教学内容进行改革、重组,加强学生的专业知识和专业技能的训练,以提高学生的实践操作能力,同时,增强学生的社会实践经验,争取做到一毕业就能适应本专业相应的工作,提高竞争力[4,5]。
可持续农业是未来农业的发展方向,有害生物可持续控制是可持续农业生产的一个重要组成部分,植保科技人员在其中起着非常重要的作用。高等农业院校作为培养高素质植保专业复合型人才的阵地,随着生物技术、信息产业等新技术在植保中的应用,有害生物可持续控制面临新的机遇和挑战,合理构筑高等农业院校植保专业人才素质,将使植保工作提高到一个新的境界。
4参考文献
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[2] 肖国学,冯跃华,易勇.植物保护与农业可持续发展关系分析[J].广东农业科学,2009(7):143-145.
[3] 蒲崇建.对做好新时期植物保护工作的思考[J].植物保护,2009(23):24.
[4]樊东,赵奎军,张伟新.世纪植物保护专业人才培养模式的研究[J].高等农业教育,2002,(3)41-44.
[5] 李平.中学体育改革初探[J].新西部,2009(12):215.
3实践教学的适时调整
实践教学是高校教学体系的重要组成部分,是培养学生综合能力的重要途径。搞好实践教学工作,首先要根据人才培养要求,对专业实践教学体系和运行机制进行总体筹划和设计,实现实践教学的整体优化。植物保护作为传统农业类专业要着眼市场经济和社会发展需要,坚持“能力本位”教育观念,在抓好通识教育的基础上,突出实践教学的地位,完善实践教学体系,深化实践教学改革,提高实践教学质量,着力培养高素质应用型人才。
根据学校制定的多元教学目标,及实践教学内容和环节的不同特点,采取多样化的教学方式,具体包括以下5个方面:①理论实践一体化模式。将理论教学与实践教学融为一体,在特定的专业教室或技术实训中心,讲中练,练中学,边讲边练,讲练结合,达到能力、素质同步培养的目的。②网络教学模式。围绕一定的教学目的,充分利用网络资源,采集生产或管理实践中的真实例子,加以典型化处理而形成特定的教学案例,以供学生分析、思考、讨论,有助于启发学生思维,提高分析问题和解决问题的能力,同时也可以提高学生自学的能力。③产、学、研结合模式。通过边生产、边教学、边科研,使实践教学更贴近社会、贴近市场、贴近生产,实现产、学、研一体化,有利于培养学生的实践能力和创造能力,增强学生的社会适应能力。④加大综合性、设计性实验的开设力度。目前各高校为培养实用型、创新型人才,都大力进行了实验教学改革,积极开设综合性实验,因为它能提高学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力,培养学生创新意识和创新能力,激发和调动学生学习的主动性和积极性,培养学生认真、严谨和科学的工作作风。综合性实验是对学生进行实验技能和方法的综合训练,其实验内容须满足下列条件之一:涉及本课程的多个知识点,涉及多门课程的多个知识点,多项实验内容的综合。针对综合性、设计性实验的特点,原来全系只开设1个综合性实验,现在要求每一门有实验课的必修课及重要的选修课都必需开设至少1个以上的综合性实验,使综合性、设计性实验的开出率达到90%以上。⑤积极推行开放性实验。特别是高年级学生,要积极鼓励他们根据课程设计要求,亲自设计实验,同时将实验时间延长,以使学生有自主选择权,自主完成实验过程,教师则可以进行必要的启发、引导和评价,充分体现以生为本的教学理念。在实施方式上,根据本专业实验室的条件和特点,选择了预约开放的方式,学生根据自己的实际情况,与实验教师协商,预约做实验的时间和项目内容。
实习教学是十分重要的实践教学环节。根据就业市场的改变和专业方向变动,也对实习教学进行了相应的改革。以前植物保护专业本科生是面向农业推广部门,所以生产实习安排在县级植保站,实习内容是病虫监测预报和大面积防治,时间为2个月,分2次进行。2003年,分析毕业生就业形势,考虑到广州省农业推广部门5年内对植保专业毕业生不会有大的需求,而考研和在农药行业就业则是毕业生的主要出路,决定将实习地点改在科研单位和农药生产厂家及销售部门,应实习单位的要求,将生产实习和毕业实习合并,并将时间延长到24周。
时代在不断变化,社会对人才的需求也在不断改变,培养出符合社会要求的具有专业知识和专业技能的人才,将是高等教育工作者义不容辞的责任。科教兴农要靠科技进步,科技进步必须依靠农业教育。社会需要高素质的农业科技植保人才,仲恺农业工程学院应继续坚持本校的办学宗旨,弘扬仲恺精神,突出仲恺的农、工办学特色,不断提高植保专业的竞争力,而延续植物保护专业的生命线,唯一的出路将在于教学改革,不断调整专业方向,对教学内容进行改革、重组,加强学生的专业知识和专业技能的训练,以提高学生的实践操作能力,同时,增强学生的社会实践经验,争取做到一毕业就能适应本专业相应的工作,提高竞争力[4,5]。
可持续农业是未来农业的发展方向,有害生物可持续控制是可持续农业生产的一个重要组成部分,植保科技人员在其中起着非常重要的作用。高等农业院校作为培养高素质植保专业复合型人才的阵地,随着生物技术、信息产业等新技术在植保中的应用,有害生物可持续控制面临新的机遇和挑战,合理构筑高等农业院校植保专业人才素质,将使植保工作提高到一个新的境界。
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关键词:精准农业;研究进展;发展方向
中图分类号:S-0文献标识号:A文章编号:1001-4942(2013)09-0118-04
我国农业资源约束日益突出,农业生态环境退化加剧,化肥占农业生产成本25%以上,但利用率仅为30%~35%,远低于发达国家的50%~60%,不仅造成了经济上的巨大损失,更带来了严重的地下水污染和生态环境破坏。国内外研究表明,精准变量施肥可使多种作物平均增产8.2%~19.8%,降低总成本约15%,化肥施用量减少约20%~40%,土壤理化性质得到改善。因此,解决上述问题的最佳途径是大范围地推广应用按需变量施肥的精准农业和测土配方施肥技术。
1 精准农业及其在我国的实践与发展
精准农业[1~5]又称精细农业,它以信息技术为基础,根据田间每一操作单元的具体条件,定位、定时、定量地调整土壤和作物的各项管理措施,最大限度地优化各项农业投入的量、质和时机,以期获得最高产量和最大经济效益,同时兼顾农业生态环境,保护土地等农业自然资源。
精准农业技术是基于信息技术、生物技术和工程装备技术等一系列科学技术成果上发展起来的一种新型农业生产技术,由全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、网络化管理系统和培训系统等组成。其核心技术是“3S”(即RS、GIS、GPS)技术[6,7]及计算机自动控制技术。
遥感(RS)技术[8]的主要作用是农作物种植面积检测及产量估算、作物生长环境信息检测(包括土壤水分分布检测、水分亏缺检测、作物养分检测和病虫害检测)、灾害损失评估。地理信息系统(GIS)[9]是精细农业技术的核心。应用该系统可以将土地边界、土壤类型、地形地貌、灌溉系统、历年土壤测试结果、化肥和农药使用情况、历年产量等各种专题要素地图组合在一起,为农田管理提供数据查询和分析,绘制产量分布图,指导生产。应用全球定位系统(GPS)可以精确定位水、肥、土等作物生长环境和病、虫、草害的空间分布,辅助农业生产中的播种、灌溉、施肥、病虫害防治工作。另外,农机具上安装GPS系统还可以进行田间导航,实现变量作业。
我国在1994年就有学者进行精细农业的研究。国家“十五”科技战略重点将发展精准农业技术、提高农业生产水平作为重中之重,并首次在“863”计划中支持研究机构进行精准农业技术自主创新。目前一些地区已经将精细农业引入生产实践中,在北京、上海、黑龙江以及新疆一些地区建立起一批精细农业示范基地,并取得了可观的经济效益。
2 国内精准农业技术研究现状
从技术角度来看,完整的精细农业技术由土壤及作物信息获取、决策支持、处方生成、精准变量投入四个环节组成(图1)。信息获取技术、信息处理与分析技术、田间实施技术是精准农业不可或缺的组成部分,三者有机集成才能实现精准农业的目标。
图1 精准农业(PA/PF)技术组成
2.1 土壤及作物信息获取[10,11]
由全球卫星定位系统(GPS)获得的定位信息、遥感系统(RS)获得的遥感信息和基础、动态信息构成了农业生物环境监测数据信息。
2.1.1 土壤环境信息的获取 (1)土壤养分信息的获取:土壤养分的快速测量一直是精准农业信息采集的难题。目前主要的测量仪器一是基于光电分色等传统养分速测技术的土壤养分速测仪,其稳定性、操作性和测量精度虽然尚待改进,但对农田主要肥力因素的快速测量具有实用价值。如河南农业大学开发的YN型便携式土壤养分速测仪[12],相对误差为5%~10%,尽管每个项目测试所需时间仍在40~50 min,但较传统的实验室化学仪器分析在速度上提高了20倍。二是基于近红外(NIR)多光分析技术、极化偏振激光技术、离子选择场效应晶体管(ISFET)集成元件[13,14]的土壤营养元素快速测量仪器,相关研究己取得初步进展,有的已装置在移动作业机上支持快速信息采集。
(2)土壤水分信息的获取:土壤水分的测量是精细农业实施节水灌溉的基础。目前常用的水分测量方法有基于时域反射仪(TDR)原理的测量方法、基于中子法技术的测量方法、基于土壤水分张力的测量方法和基于电磁波原理的测量方法[15]。
(3)土壤电导率信息的获取:土壤电导率能不同程度地反映土壤中的盐分、水分、有机质含量、土壤质地结构和孔隙率等参数的大小[16,17]。有效获取土壤电导率值对于确定各种田间参数时空分布的差异具有重要意义。快速测量土壤电导率的方法有电流-电压四端法和基于电磁感应原理的测量方法。
(4)土壤pH值的获取:目前适合精细农业要求的pH值检测仪器主要有光纤pH值传感器和pH-ISFET电极[18~21]。光纤pH值传感器虽然易受环境干扰,但在精度和响应时间上基本能满足田间实时快速采集的需要。基于pH-ISFET电极的测量方法具有良好的精度和较短的响应时间,但易受温度影响,需要温度补偿,且电极的寿命较短。
(5)土壤耕作层深度和耕作阻力:圆锥指数CI(Cone Index)可以综合反映土壤机械物理性质,表征土壤耕作层深度和耕作阻力[22]。圆锥指数CI是用圆锥贯入仪(简称圆锥仪)来测定的。圆锥仪的研制工作不断发展,从手动贯入到机动贯入,从目测读数到电测记录,出现了多种多样的圆锥仪。
2.1.2 作物生长信息的获取 作物生长信息包括作物冠层生化参数(叶绿素含量、作物水分胁迫和营养缺素胁迫)、植物物理参数(如根茎原位形态、叶片面积指数)等。作物长势信息是调控作物生长、进行作物营养缺素诊断、分析和预测作物产量的重要基础和根据。主要方法有三种:一是从宏观角度利用RS遥感的多时相影像信息研究植被生长发育的节律特征[23]。二是在区域或田块的尺度上,近距离直接观测分析作物的长势信息。三是基于地物光谱特征间接测定作物养分和生化参数。
2.1.3 病虫草害信息的采集 病虫害和杂草是限制农作物产量和品质提高的重要因素,及时、准确、有效检测病虫害的发生时间、发生程度是采取治理措施的基础。目前,病虫草害信息的自动快速采集主要是基于计算机图像处理和模式识别技术,以研究植株的根、茎、冠层(叶、花、果实)等的形态特征作为诊断判读的目标。主要分析方法有光谱特征分析法、纹理特征分析法、形状特征分析法等[24~29]。
2.1.4 作物产量信息的获取 获取作物产量信息是实现作物生产过程中变量管理的重要依据。国际上已商品化的谷物联合收割机产量监视系统主要有美国CASE IH公司的AFS(advanced farming system )系统、英国AGCO公司的FieldStar系统、美国John-Deree公司的Greenstar系统、美国AgLeader公司PF(precision farming)系统及英国RDS公司的产量监测系统等[30]。这些系统具有功能较强的GIS综合功能,能自动完成产量监测和生成产量分布图。我国谷物产量测产系统的研究起步较晚,目前尚在研制中。
2.2 决策支持与处方生成
分析决策系统[31]主要包括地理信息系统(GIS)、作物生产函数或生长模型和决策系统三部分,决定变量施肥效果[14]。
地理信息系统(GIS)用于描述农田属性的空间差异和建立土壤数据、自然条件、作物苗情等空间信息数据库,进行空间属性数据的地理统计。它主要应用于离线的处方控制方式中,而在实时控制模式中没有使用的必要。
作物生产函数或生长模型是生物技术在农业实际生产中的应用。它将作物、气象和土壤等作为一个整体进行考虑,应用系统分析的原理和方法,综合农学领域内多个学科的理论和研究成果,对作物的生长发育与土壤环境的关系加以理论概括和数量分析,并建立起相应的数学模型。该模型描述了作物的生长过程及养分需求,是变量施肥决策的根本依据。
决策系统根据农业专家长期积累的经验和知识或GIS与作物生长模型的组合分析计算[11],这些存储在GIS系统中的数据信息经由作物生产管理辅助决策支持系统,最终生成具有针对性的优化了的投入决策及对策图,即进行时、空、量、质全方位的田间管理实施处方图,得到施肥的处方图(离线形式)或具体的施肥量(在线形式),并将其存入存储卡或者数据库中,供施肥作业使用。
2.3 变量投入技术
由配套农业设施设备(ICS农机装备和VRT变量投入设备)组成调控实施系统,经全球卫星定位系统GPS定位,在田间管理处方图的指导下实施精细控制,田间实施的关键技术是现代工程装备技术,是“硬件”,其核心技术是“机电一体化”。田间实施技术应用于农作物播种、施肥、化学农药喷洒、精准灌溉和联合收割机计产收获等各个环节中。
3 国内精准农业发展对策
3.1 宣传普及,提升对精准农业的认识
精准农业技术本身能带来可观的经济效益和社会生态效益,同时对提高农民收入、减少农民劳动强度、改善环境质量等有非常重要的作用。
精准农业技术的推广应用涉及精准农业技术本身的发展、农业机械化水平、农业技术培训、农民承担生产风险的能力等,其中农业技术培训是推广应用过程中的关键。由于农民获得信息的渠道有限,只有通过农业技术培训,农民才能认识到精准农业技术的优点并在技术培训过程中掌握这项技术,精准农业技术才能在生产实践中大范围地推广应用。
3.2 完善精准农业的配套技术
通过测土配方和相应的变量施肥技术,改变农民传统施肥观念,根据土地的肥力现状按需变量配合施用肥料,提高肥料利用率,减少面源污染,增产增收。
做好精准农业资料收集和信息标准化工作,应用3S技术建立农作物品种、栽培技术、病虫害防治等技术信息网络以及农业科研成果、新材料等科研信息网络,实现农业资源的社会化、产业化。
3.3 选准适合国情的精准农业项目
我国大部分地区尤其是较落后地区的农村承包地普遍处于碎片化状态,难以支撑起发展精准农业的要求,必须通过土地流转达到规模经营的效果。
另一方面,随着农村市场化和产业结构的调整,在垦区农场(如黑龙江大型农场、新疆建设兵团)和大面积作物生产平原区建立“精确施肥”技术示范工程,或联合一些高效益企业(烟草企业、中药材企业等)带动“精确施肥”的发展是结合中国国情发展精确施肥的有效途径。
4 结束语
精准农业的发展在我国尚处于起步阶段,面临诸多问题与困难。而且我国土地相对分散,技术落后,环保意识不强,在相当长的时期内仍然是小农经济占主导成分。因此建立一个集资源化、信息化、知识化、生态化于一体的全方位生态系统,走具有中国特色的精准农业发展之路,是我国农业发展的必然。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》中明确把农业精准作业与信息化作为农业领域科技发展的优先主题,精准农业对提高我国农业现代科技水平具有重要作用,具有广阔的发展前景。
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关键词 GIS;农业资源管理;农业环境评价;农业地理信息系统;应用
中图分类号 X825 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2015)17-0237-02
Application Progress of GIS in Agricultural Resources and Environment
WANG Chen
(College of Environmental Science and Engineering,Southwest Forestry University,Kunming Yunnan 650224)
Abstract The application of GIS in the field of agricultural resources and environment was summarized as agricultural resources management and agricultural environment assessment.Agricultural GIS should be constructed,including agricultural information management system,agricultural decision support system and agricultural production management system.A reference can be provided for the application of GIS in agriculture and construction of agricultural GIS.
Key words GIS;agricultural resources management;agricultural environment assessment;agricultural GIS;application
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是在计算机硬软件的支持下,获取、存储、管理、分析和利用空间和地理信息的高新技术[1]。农业系统是一个高度复杂的自然-社会综合体,系统内的农业资源与环境要素在时空上的复杂性和变异性极强,GIS技术凭借其特有的空间信息管理与数据处理分析功能成为了农业信息化及现代化强有力的分析和决策辅助工具。
在国外,20世纪70年代GIS技术就开始应用于农业领域。90年代以后,GIS在农业领域的应用不断深入和普及,国外GIS技术在农业的应用不仅范围广、程度深、水平高,而且将“3S”技术有机地结合在一起,发挥集成优势,及时有效地解决农业生产和管理中的实际问题。我国从20世纪80年代中期才开始将GIS技术应用于农业领域,尽管与国外相比起步略晚,但部分研究成果已应用于农业生产,取得了很好的经济效益[2]。
1 GIS技术在农业资源管理中的应用
1.1 农业区划
GIS技术是开展农业气候资源分析与区划的重要手段,利用GIS数据库可以对多尺度、多源的农业资源数据进行采集和管理,利用GIS的空间分析功能可以将现有的资源、经济数据库和遥感影像获取的信息在GIS软件中进行叠加分析,运用GIS软件中提供的各种评判方法和模型,可进行不同区划方案的动态模拟与评价,制作农业区划图,以更加直观的形式展示区划结果。中国气象局预测减灾司于2000年组织江西省等7个省(市)气象局联合开发了“农业气候资源和区划信息系统”,用于制作农业气候区划[3]。当前GIS技术在农业区划方面的应用已日益成熟,国内学者将GIS的空间叠加分析功能与传统区划方法相结合,广泛应用于枸杞、烤烟、猕猴桃、火龙果、葡萄、荔枝等经济作物的农业区划工作中,为当地农业生产决策提供可靠的依据。
1.2 农业土地质量评价
利用GIS技术能够将地形、土壤性状、土地利用、环境变量等方面的空间和属性数据进行整合,通过建立各种数学模型,利用空间分析功能分析运算,进行农业土地质量的多因素综合评价,为土地利用、规划、管理提供决策依据。国外从20世纪70年代开始利用GIS技术进行土地质量评价,国外学者主要是将GIS技术与模糊逻辑技术[4]、神经网络方法[5]、遗传算法等人工智能方法结合[6],进行农业土地质量评价。GIS在我国农业土地评价中的应用起步较晚,20世纪90年代才开始大量利用GIS技术进行评价,主要用于耕地地力评价[7]、农地适宜性评价[8]、耕地生产潜力评价等[9]。部分学者利用GIS的路径分析、缓冲分析等功能提取区位条件因素[10],丰富了评价指标,使评价体系更加科学合理。
1.3 农作物估产
利用GIS和RS对作物区遥感影像进行处理分析,可获取粮食产区播种面积、作物类型及作物生长态势和环境变化等信息。在充分分析各影响因素对作物的相互作用关系后,利用GIS的模型功能,构建不同条件下(土壤、气候、环境条件)作物生长模型和多种估产模式,估算出大面积的作物产量,并提供数字化、图像化的农情。国内外农作物估产研究的重点有两方面,一是利用GIS技术辅助确定农作物的种植面积[11],另一个是利用遥感影像提取的归一化差分植被指数[12]、光谱植被指数[13]、收获指数[14]、温度植被角度指数等指数在GIS中与气候或地理要素进行叠加分析[15]。
1.4 土壤养分管理
在大面积的生产管理中,土壤养分的空间变异性和气候变化的不一致性等问题给平衡施肥、合理施肥带来很大的困难。GIS在土壤养分管理方面的应用主要是利用GIS技术对农田土壤进行调查、采样,结合地统计学知识进行区域农田土壤养分空间变异特征分析[16-17],在此基础上进行土壤养分管理分区[18-19],并可结合气候变化、预测系统等构建施肥推荐系统,为施肥决策和管理提供服务[20]。
2 GIS技术在农业环境评价中的应用
2.1 农业灾害评价与预测
GIS技术为农业灾害评价与预测提供了新的手段,在GIS技术支持下,将获取的灾情信息与地面现实信息有机结合,能够实现对区域内灾害发生的基本规律、时空分布特征的综合分析评价[21]。另外,通过构建灾害风险模型可进行灾害风险评估与区划[22],并利用空间插值功能对灾害发展趋势进行预测[23],如对旱灾、涝灾、作物病虫害等农业灾害的预测预报,可为防灾减灾提供分析对策。以GIS为二次开发平台,集成人工智能技术、决策支持系统等开发构建的农业灾害预测防治专家系统[24],让农业灾害防治工作变得简单易行。
2.2 农业面源污染分析
农业面源污染具有分散性、空间异质性等特征,GIS技术凭借其强大的空间信息管理、空间分析、可视化等功能,成为了研究面源污染的有效手段。利用GIS技术可以对农业面源污染的时空分异性进行分析,直观地反映其时空动态变化情况[25-26],与其他模型集成还可进行农业面源污染排放量的预测[27]。以GIS作为二次开发平台,建立农业面源污染信息系统[28],更能实现信息、管理、分析和预测。
2.3 农业生态环境评价
农业生态环境评价是对某一区域的农业生态环境状况的优劣进行定性和定量的描述,在GIS中可实现生态环境信息的快速获取及空间数据的分析处理,利用GIS模型功能建立农业生态环境评价模型[29],评价区域内农业生态环境的现状[30],分析其动态变化和发展趋势[31],为决策和管理提供依据,实现农业资源的可持续利用和农业环境的保护。
3 农业地理信息系统的建设展望
随着GIS技术的不断成熟,其在农业资源与环境领域的应用已越来越广泛和深入,建立综合的农业地理信息系统愈加必要,将“3S”(GPS、GIS、RS)技术和农业专家系统充分集成,构建具有人工智能的空间决策系统将是未来的发展方向。农业地理信息系统应该将“3S”、通信网络、计算机、自动化等技术与农学、气象与气候学、土壤学、地理学等基础学科紧密结合,形成一个可对农作物、气候、土壤等信息进行定期获取、动态分析和诊断预测,并提出耕作措施及管理方案的系统。
未来的农业地理信息系统应该包括农业信息管理系统、农业决策支持系统、农业生产管理系统3个部分。农业信息管理系统是基础,统一采集和管理农业资源与环境的空间数据和基础信息,实现查询、更新、可视化等功能,并为农业决策支持系统提供数据支撑。农业决策支持系统是核心,对农业信息管理系统提供的数据进行整合,利用系统的分析、评价、评估和预测功能,为相关农业管理决策提供技术支持。如进行农业区划、农地适宜性评价、农业估产、农业生态环境监测、农业灾害预测与防治等工作。农业生产管理系统是重点,在农业决策支持系统提供的决策支持的基础上,结合专家系统,进行科学的农业生产管理,实现种植、施肥、灌溉等农业生产管理的精确化、专业化。如进行农作物种植作物类型和模式确定、精准农业变量施肥管理、灌区水资源优化配给等农田管理。
4 结语
中国是农业大国,农业在国民经济中起着举足轻重的作用,信息农业是农业现代化的重要发展方向之一。GIS技术是农业信息化及现代化过程中有力的技术支持,进一步深入开展其在农业资源与环境领域的应用研究非常必要,开发农业地理信息系统也将成为其研究的重中之重,它将指导农业生产、促进农业现代化、推动农业的高产丰收。
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