胡海根?李光輝?曾松偉?周德全

摘要：以浙江農(nóng)林大學(xué)為例，結(jié)合學(xué)校的學(xué)科布局、科研特色及成功案例，就電子信息類專業(yè)的人才培養(yǎng)模式、課程體系改革以及實踐教學(xué)模式等方面進(jìn)行了探討。為適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，依托學(xué)校強(qiáng)大的農(nóng)林學(xué)科背景，因時、因地制宜對電子信息類專業(yè)課程體系進(jìn)行改革、設(shè)立與其優(yōu)勢學(xué)科相適應(yīng)的專業(yè)方向，突出以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的電子信息技術(shù)，逐漸培育農(nóng)林大學(xué)特有的電子信息類專業(yè)特色。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；電子類專業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)

作者簡介：胡海根（1977-），男，江西豐城人，浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院，講師；李光輝（1970-），男，湖南資興人，浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院，教授。（浙江?臨安?311300）

基金項目：本文系浙江農(nóng)林大學(xué)教改項目（YB1125，ZC1128）、浙江農(nóng)林大學(xué)“電路分析”精品課程（201014）、浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院“課程建設(shè)專項”的研究成果。

中圖分類號：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）20-0051-02

隨著電子科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科技水平迅速提高，諸如精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品無損檢測技術(shù)以及從數(shù)字農(nóng)業(yè)到感知農(nóng)業(yè)等，無不從廣度和深度上體現(xiàn)了電子信息技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。為此，如何依托農(nóng)林大學(xué)強(qiáng)大的農(nóng)林學(xué)科特色背景，更好地滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展對電子信息科技人才的需求，培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)型和智力技能型人才，是高等農(nóng)林院校電子信息類專業(yè)面臨的一個緊迫問題。本文主要以浙江農(nóng)林大學(xué)電子信息工程專業(yè)為例，探討浙江農(nóng)林大學(xué)（以下簡稱“我?！保╇娮有畔㈩悓I(yè)增設(shè)嵌入式系統(tǒng)專業(yè)方向、并加強(qiáng)其課程體系改革的問題。

一、農(nóng)林院校的特色

農(nóng)林院校大多以農(nóng)業(yè)和生物科學(xué)作為它的獨特專長。林業(yè)科學(xué)、植物科學(xué)、食品科學(xué)、生物科學(xué)以及園林園藝等學(xué)科，是近現(xiàn)代以來形成的比較明顯優(yōu)勢的特色學(xué)科。[1]而作為“非主流”的其他學(xué)科，則是各高校出于對自身發(fā)展的考慮，調(diào)整了自身的發(fā)展思路，把學(xué)科建設(shè)延伸到理工、經(jīng)濟(jì)、管理以及人文社科等門類。例如，浙江農(nóng)林大學(xué)經(jīng)過五十幾年的建設(shè)與發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)成為一所以農(nóng)林為特色，理學(xué)、工學(xué)、文學(xué)、管理學(xué)、農(nóng)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、醫(yī)學(xué)、藝術(shù)學(xué)等學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的省屬綜合性重點建設(shè)大學(xué)。其他“非主流”學(xué)科則自然成為了“配角”，服務(wù)于傳統(tǒng)的優(yōu)勢學(xué)科。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)科交叉融合發(fā)展非常迅猛，“非主流”學(xué)科，特別是電子信息技術(shù)的作用日益顯現(xiàn)，例如：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中GPS、GIS、實時信息的采集處理等都是以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ)的；工廠化農(nóng)業(yè)中的信息采集處理及控制也離不開電子信息技術(shù)的應(yīng)用。這為電子信息技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間，同時也為電子信息類專業(yè)課程體系建設(shè)提出了挑戰(zhàn)。例如，電子信息類專業(yè)現(xiàn)有的課程體系大多承襲于傳統(tǒng)工科院校的相關(guān)專業(yè)，與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的需求嚴(yán)重脫節(jié)，沒有很好地依托農(nóng)林大學(xué)自身強(qiáng)大的學(xué)科特色背景。

二、電子技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景

1.基于物聯(lián)網(wǎng)的“感知農(nóng)業(yè)”

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生活的需要，人們利用WLAN、Wi-Fi、Wi-Max、WSN、UWB、ZigBee、Blue Tooth、RFID等智能傳感信息設(shè)備實現(xiàn)了物物相連，并由此催生無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)能按約定的異構(gòu)互聯(lián)協(xié)議，把農(nóng)業(yè)資源、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、流通、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督、農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等各環(huán)節(jié)與互聯(lián)網(wǎng)相連，并進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化生產(chǎn)、識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的目的。例如：浙江農(nóng)林大學(xué)參與的綠野千傳（GreenOrbs）則是諸類成功的應(yīng)用案例。

2.基于實時控制的設(shè)施農(nóng)業(yè)及其裝備

隨著人民生活水平的提高，對設(shè)施種植、設(shè)施養(yǎng)殖的農(nóng)產(chǎn)品的需求量在不斷增加，為設(shè)施農(nóng)業(yè)的大發(fā)展提供了廣闊市場，如：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實時控制系統(tǒng)主要用于灌溉、耕作作業(yè)、果實收獲、畜牧生產(chǎn)過程自動控制（包括農(nóng)業(yè)機(jī)器人），農(nóng)產(chǎn)品加工自動化控制及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工廠化（智能溫室）；畜牧生產(chǎn)的自動控制可優(yōu)化飼料配方，自動調(diào)節(jié)動物生產(chǎn)環(huán)境。

3.基于農(nóng)林產(chǎn)品的檢測技術(shù)及其儀器儀表

農(nóng)產(chǎn)品是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，農(nóng)產(chǎn)品安全不僅關(guān)系到人體健康，更是關(guān)系國計民生的重大問題。近年來，農(nóng)林產(chǎn)品的品質(zhì)與安全越來越受到各級政府的高度重視，各類檢測技術(shù)及其儀器儀表不斷涌現(xiàn)出來，如：木材檢測技術(shù)、水果無損檢測技術(shù)等。

三、電子類專業(yè)應(yīng)體現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展特點

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（modern agriculture）是相對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)而言，是廣泛應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代工業(yè)提供的生產(chǎn)資料和科學(xué)管理方法進(jìn)行的社會化農(nóng)業(yè)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)主要依賴資源的投入，而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)則日益依賴不斷發(fā)展的新技術(shù)投入。新技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的先導(dǎo)和發(fā)展動力，這包括生物技術(shù)、信息技術(shù)、耕作技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)等農(nóng)業(yè)高新技術(shù)，這些技術(shù)使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)成為技術(shù)高度密集的產(chǎn)業(yè)。新技術(shù)的應(yīng)用，使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的增長方式由單純地依靠資源的外延開發(fā)，轉(zhuǎn)到主要依靠提高資源利用率和持續(xù)發(fā)展能力的方向上來。[2]目前我國正從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，在實現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)束縛的進(jìn)程中，農(nóng)業(yè)電子信息技術(shù)起著不可替代的作用。

為此，作為農(nóng)林高校的電子信息類專業(yè)，必須適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展特點，突出以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的電子信息技術(shù)，依托農(nóng)林大學(xué)強(qiáng)大的農(nóng)林學(xué)科背景，在培育電子信息科技人才方面必然會獨具特色。

四、依托農(nóng)林高校的學(xué)科特色，制定與其優(yōu)勢學(xué)科相適應(yīng)的專業(yè)方向與培養(yǎng)方案

目前，大多數(shù)農(nóng)林高校的電子信息類專業(yè)培養(yǎng)計劃幾乎沿襲工科高校的相關(guān)專業(yè)，在培養(yǎng)方案、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面與工科院校的基本一致，沒有充分依托農(nóng)林高校的學(xué)科特色制定相應(yīng)的教學(xué)計劃與培養(yǎng)方案，往往造成學(xué)生就業(yè)困難與農(nóng)業(yè)電子信息技術(shù)人才短缺的尷尬境地。一方面，農(nóng)林院校的電子信息類專業(yè)學(xué)生就業(yè)先天受到“歧視”，無法與工科院校的同類專業(yè)“同臺競技”；另一方面，造成與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對電子信息技術(shù)人才的需求嚴(yán)重脫節(jié)。為解決這一現(xiàn)狀，農(nóng)林高校電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)計劃應(yīng)適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域需要，筆者結(jié)合我校的學(xué)科特色，認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面制定人才培養(yǎng)方案。

1.以科研創(chuàng)建培養(yǎng)特色，探索多學(xué)科交叉的復(fù)合型人才培養(yǎng)模式

“多學(xué)科交叉融合是創(chuàng)新的源泉，推動了科學(xué)研究的重大突破與高新技術(shù)的產(chǎn)生?！边@是在廣東科協(xié)論壇第十四期專題報告會上，中國科學(xué)院院士、中科院植物研究所研究員匡廷云作了“學(xué)科交叉在科學(xué)研究中的作用”的專題報告，以生命科學(xué)的發(fā)展為例闡述了多學(xué)科結(jié)合的重要性。2011年，由我校和清華大學(xué)牽頭，包括香港科技大學(xué)、美國伊利諾伊理工大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)等9所高校共同參與建設(shè)的“低碳與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)合實驗室”就是多學(xué)科交叉融合的一個成功案例。在開展碳匯研究中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效解決大范圍布設(shè)測量、異步與同步共融、連續(xù)觀測統(tǒng)計、人類難及區(qū)域、少人工或無人工等碳匯計量和監(jiān)測中影響數(shù)據(jù)科學(xué)、精確等方面的問題。

聯(lián)合實驗室的建立，標(biāo)志著林學(xué)、生態(tài)學(xué)與電子信息技術(shù)的有效交叉融合，這也是我?？蒲械奶厣?。眾所周知，教學(xué)和科研有著相輔相成的關(guān)系，科研與教學(xué)并進(jìn)、以科研帶動教學(xué)，有利于實現(xiàn)現(xiàn)代教育理論所提倡的研究性教與學(xué)，使研究性教與學(xué)變得切實可行。例如，特別是讓學(xué)生參與科研課題、開設(shè)科研方向的選修課等形式，可使畢業(yè)生在科研方向上具有明顯的競爭優(yōu)勢。營造良好的育人環(huán)境，把相關(guān)的農(nóng)學(xué)、林學(xué)知識和信息技術(shù)教育融入到人才培養(yǎng)的全過程，把電子信息技術(shù)與農(nóng)林學(xué)科背景有機(jī)結(jié)合起來，落實到教學(xué)的各環(huán)節(jié)，通過學(xué)科交叉融合，實現(xiàn)課程的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)大學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提高。我校從2008年就開始啟動基于林業(yè)領(lǐng)域知識的信息技術(shù)應(yīng)用特色人才培養(yǎng)模式，探索“林業(yè)信息化定制班”培養(yǎng)方案，以培養(yǎng)即懂林業(yè)業(yè)務(wù)又懂電子信息技術(shù)的復(fù)合型人才為目標(biāo)，受到浙江省各地林業(yè)局的熱烈歡迎，定制班的建立即能解決當(dāng)前的人才急需，又為學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)造了有利條件。

同時，注重交叉學(xué)科特色，在專業(yè)教師隊伍專業(yè)背景選擇、課程體系設(shè)置、研究方向選定等方面要注重交叉學(xué)科的比例。

2.進(jìn)行課程體系改革，增設(shè)嵌入式系統(tǒng)方向

近年來，隨著智能農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、感知農(nóng)業(yè)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)由于其體積小、重量輕、成本低、功耗小，其功能可以滿足不同用戶的要求，嵌入式系統(tǒng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)可以將計算機(jī)自動控制技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)等高新技術(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)現(xiàn)代化的“智能農(nóng)業(yè)”、“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”和可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)。甚至，在物聯(lián)網(wǎng)這一綜合性技術(shù)中，嵌入式系統(tǒng)起著主導(dǎo)作用，因為無論是智能傳感器，無線網(wǎng)絡(luò)還是計算機(jī)技術(shù)中信息顯示和處理都包含了大量嵌入式技術(shù)和應(yīng)用。[3]為此，嵌入式系統(tǒng)將成為農(nóng)林院校進(jìn)行電子信息類專業(yè)課程體系改革的重要方向。

嵌入式系統(tǒng)從學(xué)科上，涉及電子科學(xué)與技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、微電子學(xué)等眾多領(lǐng)域；在系統(tǒng)的架構(gòu)上涉及數(shù)字電路、模擬電路、嵌入式微處理器、嵌入式操作系統(tǒng)及底層驅(qū)動等技術(shù)，因此，靠一兩門課程難以講授其方方面面。[4]而目前，以我校電子信息工程專業(yè)為例，僅開設(shè)了“高級C語言程序設(shè)計”“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)”“微機(jī)及接口技術(shù)”“嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用”以及“DSP技術(shù)及應(yīng)用”等嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)課程，完全是偏硬件的一些課程，在課程體系上還不能構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)方向的有效支撐。嵌入式系統(tǒng)本身是一個軟硬件系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)的是軟硬件系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計。因此過分強(qiáng)調(diào)硬件系統(tǒng)或是軟件系統(tǒng)都有失偏頗。為此必須進(jìn)行課程體系改革，在課程內(nèi)容的安排上不僅僅要考慮傳統(tǒng)的硬件系統(tǒng)知識，同時還須安排大量的嵌入式軟件系統(tǒng)的內(nèi)容，包括嵌入式系統(tǒng)高級C 語言、嵌入式操作系統(tǒng)以及嵌入式程序設(shè)計等內(nèi)容。

3.探索積極有效的實踐性教學(xué)模式，激勵個性化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新精神

工程實踐能力應(yīng)是應(yīng)用性較強(qiáng)的電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)。在教學(xué)內(nèi)容和實施措施方面，適當(dāng)考慮多樣性和靈活性，針對學(xué)生的實際動手能力，將實驗、實訓(xùn)課程分為三個環(huán)節(jié)。例如，第一為基本訓(xùn)練環(huán)節(jié)；第二為綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)；第三為自由選題環(huán)節(jié)。第一和第二環(huán)節(jié)主要針對大部分學(xué)生，幫助他們完成課程的學(xué)習(xí)，掌握基本的理論知識。第三環(huán)節(jié)主要針對有興趣繼續(xù)往深度和難度發(fā)展的同學(xué)，由學(xué)生自由選題，鼓勵學(xué)生根據(jù)自身水平和興趣選擇適合的訓(xùn)練方式、數(shù)量和難度，自主安排學(xué)習(xí)進(jìn)程，使自己得到充分的發(fā)展和提高。同時，積極利用大學(xué)生學(xué)科競賽、“大學(xué)生科技創(chuàng)新項目”、“開放實驗性項目”以及教師科研項目等課外實踐教學(xué)平臺，鼓勵學(xué)生積極參與進(jìn)來。例如，根據(jù)“全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽”及生產(chǎn)科研單位對大學(xué)生技能與工藝知識的需求，通過各種手段加強(qiáng)學(xué)生在電路設(shè)計、制作、調(diào)試與工藝方面的能力培養(yǎng)，在必要時開設(shè)相應(yīng)專題輔導(dǎo)班。總之，運(yùn)用各種有效手段和措施，充分發(fā)掘和培養(yǎng)同學(xué)的綜合能力及創(chuàng)新精神，培養(yǎng)出一批品學(xué)兼優(yōu)的尖子學(xué)生。

4.近年來所取得的成績與效果

經(jīng)過浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院近年來的實施與不斷實踐，學(xué)生的課外創(chuàng)新活動成果豐碩。例如：五年來，大學(xué)生學(xué)科競賽共獲得國家二等獎以上者9項，其中，包括在全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)計劃金獎1項，全國機(jī)器人大賽一等獎1項，全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”課外科技作品競賽二等獎1項，全國電子設(shè)計競賽二等獎2項，ACM程序設(shè)計全國邀請賽二等獎1項，全國嵌入式設(shè)計大賽二等獎1項，全國文科計算機(jī)設(shè)計大賽二等獎1項，全國機(jī)器人大賽二等獎1項，全國電子專業(yè)人才技能與設(shè)計大賽二等獎2項。另外獲得省級特等獎1項、省級一等獎5項，省級二等獎12項。

學(xué)生參與教師的科研項目也取得了令人矚目的成績。例如：如何在不破壞木材的前提下檢測出木材內(nèi)部情況，以更好保護(hù)木質(zhì)古建筑？浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院的李光輝教授指導(dǎo)孫林飛、劉凱等在校本科生研發(fā)的“木材無損檢測儀”，解決了這一木材研究領(lǐng)域的難題，并成功地申請了國家發(fā)明專利。2010年8月，他們帶著發(fā)明的木材無損檢測儀，為故宮和天安門的木柱和木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑，成功地進(jìn)行了檢測，效果非常理想。

五、結(jié)語

以浙江農(nóng)林大學(xué)為例，分析了農(nóng)林院校的學(xué)科特色以及在大農(nóng)業(yè)背景下電子信息技術(shù)的應(yīng)用前景，探索了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的電子信息結(jié)合點，并結(jié)合我校的學(xué)科布局、科研特色及成功案例，從人才培養(yǎng)模式、課程體系改革以及實踐教學(xué)模式等方面闡述了我校電子信息類專業(yè)今后的建設(shè)方向。為適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展特點，突出以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的電子信息技術(shù)，依托我校強(qiáng)大的農(nóng)林學(xué)科背景，逐漸培育我校特有的電子信息類專業(yè)特色。

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（責(zé)任編輯：宋秀麗）