桑運川，呂成緒，沈明霞

（南京農業(yè)大學工學院，江蘇 南京 210031）

我國是農業(yè)大國，農業(yè)的發(fā)展對我們國家的發(fā)展影響重大?？萍嫉倪M步是農業(yè)發(fā)展的第一推動力量，農業(yè)的每一步發(fā)展都對科技應用提出更高的要求。如今，我國的農業(yè)已經邁入現代化、規(guī)?；椭悄芑l(fā)展階段。隨著計算機技術、網絡技術、信息技術、自動化技術飛速發(fā)展，新科技必然向農業(yè)滲透和轉化。在這樣的背景下，高等農業(yè)院校設立自動化專業(yè)，主要突出以農業(yè)生產為主的控制技術和信息技術，自動化專業(yè)在農業(yè)大學有獨特的專業(yè)特色與發(fā)展前景，人才培養(yǎng)目標有自己的特色。

1 農業(yè)不再是“老土”行業(yè)，農業(yè)將成為高科技行業(yè)

農業(yè)的歷史，已有上萬年，沒有任何一個行業(yè)的存在史比農業(yè)更悠久。也因此，農業(yè)在世人眼里，是非常傳統(tǒng)的行業(yè)，離現代化、高科技等詞匯甚遠。其實，未來的農業(yè)是真正的高科技行業(yè)。農業(yè)的近代史及未來發(fā)展，亦如其它行業(yè)般，一路升級。未來的農業(yè)領域，不只是能看到大型收割機、農業(yè)用直升機，還有最先進的農業(yè)科技，包括能連結至云端進行分析、改善農作物產量的感測器，以及能分擔勞力的機器人。農業(yè)生產不再需要駕駛拖拉機去耕地，而是通過分析數據，智能化種田完成。

無人機、機器人、分子科學、云端服務，以及氣候變遷背后的巨量資料分析，將是農民們茶余飯后的話題。透過GPS與地圖科技的進展，管理區(qū)域內的農地灌溉輛、施肥量，并精細到每一株作物。利用土壤肥沃度的感測器，探測土壤顆粒中的化學/礦物質成分比重。放飛無人機、在施肥與噴藥設備中安裝作物感測器，收集來自空氣與土地的資料，把濕度感測器推入土壤。利用寬頻連結技術，就算是在偏遠地區(qū)，農民們也能通過衛(wèi)星，連上網絡處理越來越大量的數據。農場上收集到的資料傳送至遠處的服務機構，讓顧問或農作物專家進行分析，指導農場種植。超大型的收割機具備智能感測器，能監(jiān)測收割到的玉米或干草重量，并估算出產量與收割面積。

未來的農民將變得很有趣、很好玩、很有成就感。機器人準備大舉進軍農耕領域，較小型的無人操作機器為24小時的農耕開啟了大門。因為不需要人力，不必睡覺的機器能讓農民坐享豐收之樂。在傳統(tǒng)農業(yè)，靠天吃飯或許是農民們難以擺脫的宿命，但藉由最新的農業(yè)科技，農民可以當個快樂的農夫。李克強總理在考察楊凌農業(yè)高新區(qū)時，寄語說：農業(yè)要插上翅膀，飛向世界！農業(yè)，是最傳統(tǒng)的行業(yè)，如果給農業(yè)插上科技的翅膀，農業(yè)將迸發(fā)巨大能量。

2 “互聯網+農業(yè)”時代農業(yè)院校自動化專業(yè)建設研究與探索

自動化專業(yè)在高等農業(yè)教育中占有重要的地位。如今全球化迅速發(fā)展，我國農業(yè)面對激烈的國際競爭，為自動化教育的發(fā)展提供了新的機遇，也提出了更高的要求。隨著我國高等教育進入大眾化教育階段，作為寬口徑的自動化學科專業(yè)，已發(fā)展成為最龐大的學科專業(yè)之一。社會在變革，經濟在發(fā)展，技術在進步，這些都對現行教育提出新的挑戰(zhàn)。自動化學科必須主動適應這種變化發(fā)展的需要，在適應中發(fā)展自身并推動社會發(fā)展。

“互聯網+農業(yè)”時代智慧農業(yè)的提出賦予了自動化學科全新的內涵。智慧農業(yè)通過生產領域的智能化、經營領域的差異性以及服務領域的全方位信息服務，推動農業(yè)產業(yè)鏈改造升級；實現農業(yè)精細化、高效化與綠色化，保障農產品安全、農業(yè)競爭力提升和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。農業(yè)從傳統(tǒng)到現代，最終會發(fā)展到運用物聯網、云計算、精準技術的智慧農業(yè)階段，實現最佳的資源利用和最少的成本投入，達到農作物生產、運輸和銷售的智能化管理。自動化專業(yè)不僅要研究農業(yè)中電能的生產、輸送、分配和利用，而且包括農用技術裝備中電工電子技術有關的設計、開發(fā)、管理及應用。

“互聯網+農業(yè)”時代為自動化專業(yè)建設提供了發(fā)展空間和機遇。自動化專業(yè)以其口徑寬、面向廣和需求多的特色，成為促進農業(yè)現代化建設的重要學科專業(yè)之一。我國農業(yè)發(fā)展面臨著資源與市場的雙重約束，迫切需要轉變發(fā)展方式。我國發(fā)展現代農業(yè)將以“精細農業(yè)”、“虛擬農業(yè)”、“智能農業(yè)”和“網絡農業(yè)”等內容為切入點，組織實施“數字農業(yè)科技行動”，突破一批關鍵技術。它將有助于推動我國農業(yè)從依靠經驗為主的傳統(tǒng)產業(yè)，轉變?yōu)橐揽扛咝录夹g的現代產業(yè)；有助于農業(yè)生產由粗放型向集約化轉變；有助于推動農業(yè)和農村經濟結構戰(zhàn)略性調整。這為農業(yè)院校自動化專業(yè)的發(fā)展提供了更為廣闊的空間和更高的要求。

3 農業(yè)院校自動化專業(yè)課程安排體現“互聯網+農業(yè)”特色

農業(yè)大學中的理工科與綜合性院校、工科院校中的相近專業(yè)相比，人才培養(yǎng)存在差異，具有自己的特色與優(yōu)勢。自動化專業(yè)畢業(yè)生作為工科的人才，要具有較強的工程意識，具備設計能力、技術應用能力以及創(chuàng)新能力。

學科導論告訴學生這個專業(yè)將來干什么。針對自動化專業(yè)大學新生對自己所學專業(yè)認知模糊，容易產生專業(yè)迷茫，容易失去自我學習發(fā)展的主動性等問題，在大一為學生開設“自動化專業(yè)導論”課程，由四個專業(yè)課教師來承擔，主要講述自動化專業(yè)課程體系，以及自控原理、傳感器、PLC及單片機等主干課程的發(fā)展前沿，通過課程學習使新生對專業(yè)有一個整體和明確的了解，使之能夠明確學習目的，提高學習興趣，增強學習信心，做好專業(yè)技能培養(yǎng)和學習規(guī)劃。作為專業(yè)導論課，這門課程的教材和教學內容的處理需要遵循兩個原則：專業(yè)性和教育引導性。課程對于農業(yè)院校自動化學科發(fā)展方向和自動化在農業(yè)領域的應用予以闡述。把握時代熱點，開設人工智能導論、機器人控制技術等相關課程。人工智能導論課程主要介紹人工智能的基本概念和研究方法，重點講述計算機視覺、規(guī)劃與行動、多Agent系統(tǒng)、語音識別、專家系統(tǒng)和機器學習等算法及其在農業(yè)領域的應用，使得學生對人工智能的發(fā)展概況、基本原理和應用領域有初步了解，對主要技術及應用有一定掌握，啟發(fā)學生對人工智能的興趣，培養(yǎng)知識創(chuàng)新和技術創(chuàng)新能力。

機器人控制技術課程作為對學生所學控制理論、電路理論、電子技術、機械動力學、傳感器技術、運動控制等課程知識的綜合升華，以采摘、噴霧等農業(yè)機器人為背景，主要涉及機器人的基本結構、機器人運動學和動力學建模、機器人的空間軌跡規(guī)劃和機器人的位姿控制實現方法。

隨著農業(yè)和農村經濟結構戰(zhàn)略性調整，農業(yè)生產將出現多學科、多專業(yè)的綜合應用與聯合攻關的新趨勢。農業(yè)院校自動化專業(yè)在形成自己完整體系的同時，不斷地向眾多門類的自然學科滲透，例如土壤學、農業(yè)化學、遙感技術、信息通訊、生物環(huán)境、能源工程等。設施農業(yè)、精準農業(yè)、工廠化禽畜業(yè)等都對自動化提出了很高的要求。如何緊跟時代發(fā)展，調整和改造我國目前的農業(yè)自動化學科，是一項復雜而又艱巨的任務。

4 “互聯網+農業(yè)”時代農業(yè)院校自動化專業(yè)實踐教學

SRT（大學生科研訓練計劃）項目圍繞農業(yè)，體現自身農業(yè)院校特色。大學生科研訓練計劃是專為在校大學生設計的一種項目資助計劃，鼓勵和支持大學生在導師指導下以團隊形式完成科研項目，對提高大學生科研素養(yǎng)，培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力起到了積極作用。農業(yè)院校自動化專業(yè)在SRT立項過程中，就注重機器人視覺技術、人工智能技術、物聯網技術、大數據融合技術等高科技技術應用于農業(yè)生產中。體現科技引領現代農業(yè)產業(yè)體系，引導學生認識到科技在農業(yè)產業(yè)橫向拓展和縱向一體化發(fā)展中的引領作用。如基于C51單片機的旋耕機自動調平系統(tǒng)設計、高光譜成像和圖像處理技術的水稻紋枯病早期檢測技術研究、農用車故障遠程診斷系統(tǒng)的設計與實現、溫室土壤自動滴灌施肥閉環(huán)式控制系統(tǒng)、蘋果內外部多品質同步檢測方法及裝置、蘑菇采摘機器人機械結構設計及控制技術研究等等。

引導大學生參加科技競賽，選與農業(yè)有關的課題。南京農業(yè)大學工學院積極組織學生參加“東方紅”杯全國大學生智能農業(yè)裝備創(chuàng)新大賽，在已成功舉辦的兩屆比賽中，“面向農情信息采集的小型四足柔性機器人”獲得A類特等獎；“禽蛋品質檢測流水線系統(tǒng)”、“果園多通道紅外對靶風送霧化器設計”、“便攜式稻種發(fā)芽率檢測儀”獲得A類一等獎；“即熟型3D食品打印機”、“基于機器視覺的蔬菜黃葉分揀機器人”、“基于FPGA的母豬產前行為識別系統(tǒng)”、“基于靜電離心霧化技術與路徑規(guī)劃算法的精量施藥無人機”、“大棚便攜式除草機”、“智能精量播種控制及漏播監(jiān)測系統(tǒng)”等獲得A類二等獎；“田間行走機器人”獲得B類一等獎；“果園自動對靶施藥機器人競技”獲B類二等獎；“溫室微環(huán)境巡檢機器人”獲C類二等獎。

大學生社會實踐，立足農業(yè)服務農業(yè)。利用暑期實踐，組織安排自動化專業(yè)學生深入農業(yè)相關企業(yè)開展調研，了解農業(yè)方面對自動化的實際需求，明確當前自動化設備在農業(yè)中的應用現狀，發(fā)現存在問題，運用自己的專業(yè)知識，提出個人解決方案。如針對大豐上海農場農業(yè)裝備自動化程度調研、鹽城拖拉機廠自動化流水線調研等。

校外實驗實習基地選擇兼顧自動化專業(yè)與農業(yè)特色。南京農業(yè)大學工學院目前簽約的校外實習基地有鹽城大豐上海農場、海豐米業(yè)、大豐鼎盛農業(yè)有限公司等。通過參觀、使用大型農業(yè)機械進行聯合收割、滅茬、施肥等作業(yè)情況，理解現代農業(yè)生產對農業(yè)裝備自動化的需求和使用情況，明確對農業(yè)特色自動化專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。

老師的科研課題，注重專業(yè)與農業(yè)的結合。南京農業(yè)大學工學院汪小旵教授團隊主要從事設施溫室物聯網管控技術和設施農業(yè)機械兩個方面的研究。沈明霞教授領銜的科研團隊圍繞農業(yè)信息采集、傳輸、處理、發(fā)布和反饋控制等共性技術展開科學研究，凝練出設施養(yǎng)殖自動化、設施種植智能化以及農產品質量快速智能檢測3個重點科研方向，是一支多學科交叉的信息農業(yè)高素質研發(fā)與推廣團隊。尹文慶教授團隊的主要研究方向有：種植與收獲機械設計理論，農業(yè)生物及環(huán)境測控技術。圍繞農業(yè)生產需求，重點針對旱地作物自動移栽機、谷物聯合收獲機、農業(yè)生物及環(huán)境三維重構的基礎理論、關鍵與前沿技術進行研究。這些研究豐富了自動化專業(yè)的知識體系，拓展了自動化專業(yè)的研究領域。

5 “互聯網+農業(yè)”時代農業(yè)院校自動化專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)崗位具有了高大上的特點

隨著農業(yè)現代化的發(fā)展，智能農業(yè)徹底顛覆了“鋤禾日當午，汗滴禾下土”的傳統(tǒng)觀念，農業(yè)領域發(fā)展成為高大上的產業(yè)。農業(yè)互聯網將從“空間、時間、成本、安全、個性化”五個角度全面改變農業(yè)面貌，“互聯網+農業(yè)”將大幅推動了智慧農業(yè)的進程。農業(yè)機器人可以提高勞動生產率，解決勞動力的不足改善農業(yè)生產環(huán)境，防止農藥、化肥等對人體的傷害提高作業(yè)質量。無人機技術在農業(yè)發(fā)面的應用標志著我國農業(yè)走向高科技的農業(yè)時代，如無人機應用于農業(yè)植保方面，克服了農作物株高和密度的限制。信息化實現農業(yè)生產全過程的信息感知、智能決策、自動控制和精準管理，農業(yè)生產要素的配置更加合理化、農業(yè)從業(yè)者的服務更有針對性、農業(yè)生產經營的管理更加科學化。農業(yè)概念已經不是傳統(tǒng)意義上的種植業(yè)或農林牧副漁，而是集合農業(yè)生產業(yè)、加工制造產業(yè)及生活服務產業(yè)。自動化在農業(yè)領域有廣闊前景。

中國新農人，讓農業(yè)變得更具魅力?！靶罗r人”是在互聯網和電商時代崛起的新農民群體。與中國傳統(tǒng)農民不同，他們?yōu)榱藙?chuàng)業(yè)理想而投身到農業(yè)行業(yè)之中，并進行科學化、系統(tǒng)化的生產創(chuàng)業(yè)活動。主動選擇土地，卻不再被土地束縛；同樣面朝黃土背朝天，卻不再充滿悲情。他們用新理念、新技術，講訴土地的故事，也演繹著中國農業(yè)現代化的希望。他們?yōu)閭鹘y(tǒng)農業(yè)轉型注入了新的元素和能量，成為引領新農民、發(fā)展新農村、托起新農業(yè)的一支新的生力軍。自動化學科是一門多學科交叉的高技術學科，有利于培養(yǎng)寬口徑、多面手、綜合復合型人才，正好適應農業(yè)領域多學科交叉的特點。高等農業(yè)教育肩負著發(fā)展農業(yè)科技、培養(yǎng)人才的使命，農業(yè)院校畢業(yè)生將在未來在農業(yè)領域施展才華建功立業(yè)。

自動化專業(yè)在吸收國際先進的教育理念、模式、體系的同時，根據我國國民經濟和社會發(fā)展對自動化專業(yè)的人才需求，瞄準現代農業(yè)的發(fā)展趨勢，制定了科學合理的人才培養(yǎng)方案，積極實施包括課程體系、教學體系、教材體系、實踐教學體系的專業(yè)體系建設。