吳軍輝 ，劉江龍 ，沈 崢

（同濟(jì)大學(xué)，上海 200092）

1 農(nóng)業(yè)交叉的研究背景

習(xí)近平總書記在二十大報告中就“加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國”作出戰(zhàn)略部署，高素質(zhì)專業(yè)化的農(nóng)業(yè)型人才是推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的充分條件，并強(qiáng)調(diào)應(yīng)強(qiáng)化農(nóng)業(yè)科技和裝備支撐，確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。隨著社會科技與經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，農(nóng)業(yè)在我國的地位逐漸由第一產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型為一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的新型農(nóng)業(yè)。近年來，發(fā)達(dá)國家均把農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新作為國家戰(zhàn)略重點(diǎn)。美國推出一系列重大研究計劃，如iPlant、植物（動物）基因組研究計劃、食物-能源-水相互作用戰(zhàn)略等，并將整體思維和系統(tǒng)認(rèn)知分析、新一代傳感器、數(shù)據(jù)科學(xué)與信息、基因組學(xué)與精確育種、微生物列為未來五大突破性技術(shù)[1]；歐盟正在制定歐洲地平線計劃（2021—2027年），制定未來歐洲農(nóng)業(yè)發(fā)展方向農(nóng)業(yè)4.0。為適應(yīng)世界范圍內(nèi)新的科技革命，新經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)變革以及未來社會所面臨的復(fù)雜問題，許多不同的學(xué)科之間，或者過去完全無關(guān)的學(xué)科之間，愈發(fā)需要進(jìn)行交叉與融合。學(xué)科間的交叉與合并是當(dāng)今國際科技教育發(fā)展的一個重要特征和方向[2]。專業(yè)化、技術(shù)化人才教育模式已無法滿足教育的新需求，主動適應(yīng)生產(chǎn)新模式，擁抱新科技產(chǎn)業(yè)變革，是新農(nóng)科的必經(jīng)之路。

現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)正呈現(xiàn)綜合趨勢，而非高度分化，寬闊的學(xué)科領(lǐng)域正在被各學(xué)科間的理論、技術(shù)、方法、知識、手段等交叉滲透[3]。我國的種子庫、畜禽幼苗、農(nóng)業(yè)自動化等方面與農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍然存在一定差距，應(yīng)建立起合適的農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科研究體系和人才儲備，以在合適的時期發(fā)揮其合適的作用。在推進(jìn)新農(nóng)科“三部曲”發(fā)展的時代背景下，高校對于智慧農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的研究對其發(fā)展而言，既有關(guān)鍵機(jī)遇又存在重大挑戰(zhàn)[4]。大學(xué)生是改革創(chuàng)新的生力軍，專業(yè)是現(xiàn)代高等教育的主體與基礎(chǔ)，將各種專業(yè)圍繞起來發(fā)展的基礎(chǔ)就是高等學(xué)校。其中占高等教育主體地位的工學(xué)專業(yè)將在不同形態(tài)下與多專業(yè)交叉融合，必將為高等學(xué)校的事業(yè)發(fā)展提供引導(dǎo)與示范作用，全球高等教育下的多專業(yè)融合教育也將形成趨勢。

2 農(nóng)業(yè)學(xué)科交叉體系

在學(xué)科交叉或者跨學(xué)科的定義問題上，國外許多學(xué)者都曾提出過概念和觀點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）曾在20世紀(jì)60年代末70年代初發(fā)起了名為“對高?？鐚W(xué)科教學(xué)和研究活動的調(diào)查”的研究，對跨學(xué)科（Interdisciplinary）、多學(xué)科（Multidisciplinary）、超學(xué)科（Trans-disciplinary）等進(jìn)行闡述。最終認(rèn)為學(xué)科交叉不是對多個學(xué)科的簡單并置，而是指將兩個或更多學(xué)科的知識和思維模式整合起來解釋現(xiàn)象、解決問題甚至進(jìn)行創(chuàng)造[5]。

在我國，對于交叉學(xué)科，不同學(xué)者的見解也有所不同，但始終沒有一個標(biāo)準(zhǔn)定型的定義，這也是為什么大多數(shù)學(xué)者在研究交叉學(xué)科時，都會先從定義和區(qū)分兩個方面入手。目前我國學(xué)術(shù)界對交叉學(xué)科或跨學(xué)科的界定存在著兩種類型：單一式定義與擴(kuò)展式定義。兩者的理論、觀點(diǎn)雖然表現(xiàn)形式不同，內(nèi)容也不盡相同，但其主旨卻基本一致，主要包括三方面，即新學(xué)科或?qū)W科群、跨學(xué)科研究或跨學(xué)科教育活動、跨學(xué)科學(xué)。

從農(nóng)業(yè)學(xué)科的發(fā)展歷程上看，19世紀(jì)中后期生物學(xué)、土壤學(xué)、化學(xué)、遺傳學(xué)、生理學(xué)等學(xué)科的實驗方法和研究開始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)[6]，從那時起傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)學(xué)科逐漸認(rèn)識到與其他學(xué)科的知識融合與匯聚的重要性。隨著20世紀(jì)動力機(jī)械的推廣進(jìn)而帶動農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)開始與機(jī)械科學(xué)等進(jìn)行交叉融合。20世紀(jì)80年代利用溫室大棚、新型生產(chǎn)設(shè)備、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)工程等搭配環(huán)境調(diào)控手段實現(xiàn)作物終年生產(chǎn)的設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。隨著21世紀(jì)人工智能、生物技術(shù)、動植物基因等技術(shù)的高速發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了農(nóng)業(yè)與各學(xué)科間的有機(jī)銜接。2018年教育部組建了“新農(nóng)科建設(shè)協(xié)作組”，2019年教育部舉行了三次新農(nóng)業(yè)學(xué)科建設(shè)座談會，以推動新農(nóng)科的發(fā)展。在國家自然科學(xué)基金委員會設(shè)立交叉學(xué)科部后，交叉學(xué)科在2021年成為我國14個學(xué)科類別中的一員，交叉學(xué)科與傳統(tǒng)學(xué)科擁有同樣的發(fā)展空間和權(quán)力，農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科體系依托該學(xué)科得到了高效轉(zhuǎn)型。

3 農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科研究特點(diǎn)

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)以人力參與度高、耗時耗力為生產(chǎn)特點(diǎn)，以土地碎片化、人員各自經(jīng)營、批發(fā)商統(tǒng)購為經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)。同時，因規(guī)?；芾硪约跋嚓P(guān)的監(jiān)管不到位，導(dǎo)致雖可以精耕細(xì)作，但是不利于長期發(fā)展。農(nóng)業(yè)未來終究是高度自動化的，雖然目前難于立刻將學(xué)術(shù)成果落地，但對于未來發(fā)展的預(yù)判能力，也應(yīng)是交叉學(xué)科研究的一個重要衡量指標(biāo)。在新農(nóng)科的發(fā)展背景下農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科具有綜合性、創(chuàng)新性以及多維度研究的可能性三大特點(diǎn)。

綜合性體現(xiàn)為對農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科專業(yè)人才綜合能力有較強(qiáng)要求，將農(nóng)業(yè)作為一個經(jīng)濟(jì)學(xué)范疇來看，它的應(yīng)用范圍是極其廣泛的，對于任何一種現(xiàn)有的技術(shù)都可以快速進(jìn)行運(yùn)用和試點(diǎn)。通過將傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)等學(xué)科與當(dāng)下熱門研究方向如人工智能、生物技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器人工程等技術(shù)融合能帶來無限可能，農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的發(fā)展是傳承經(jīng)典學(xué)科精華、交叉融合發(fā)展的生動實踐。

農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的出現(xiàn)本身就是一種創(chuàng)新，農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展必然會帶來新的創(chuàng)新點(diǎn)和結(jié)合點(diǎn)，如信息化、數(shù)據(jù)化的發(fā)展必將為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)帶來發(fā)展。單一學(xué)科顛覆性技術(shù)的構(gòu)建難度大，但在農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的研究下，不同學(xué)科不同維度的碰撞交流能有效激發(fā)更多科技創(chuàng)新成果，甚至創(chuàng)造全新的知識體系。

農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的多維度研究可能性體現(xiàn)在多個方面，AI技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，如病蟲害識別、智能探測土壤、農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人等為農(nóng)業(yè)提高產(chǎn)出和效率作出巨大貢獻(xiàn)。2022年基于飛槳深度學(xué)習(xí)平臺的虛擬數(shù)字人百度AI“度曉曉”的爆火為我國農(nóng)業(yè)智能化帶來升級，其整合了多模態(tài)交互、3D建模、語言識別、自然語言處理等技術(shù)。利用計算機(jī)視覺等技術(shù)使得“度曉曉”具有病蟲害識別、瓜成熟度辨識以及自動識別蔬菜生長狀態(tài)和克重等功能，使農(nóng)業(yè)智能化的暢想正在變?yōu)楝F(xiàn)實。生物種植技術(shù)通過基因重組等方法改良作物的生物學(xué)性狀，從而提高作物的抗蟲性和抗藥性，如為抵抗馬鈴薯甲蟲而研發(fā)的新型馬鈴薯品種，其能分泌一種晶體蛋白物質(zhì)，能有效保護(hù)馬鈴薯從而提高產(chǎn)量。大數(shù)據(jù)挖掘在農(nóng)業(yè)和農(nóng)村地區(qū)具有巨大潛力，數(shù)據(jù)挖掘、分布式數(shù)據(jù)處理、大規(guī)模并行處理（MPP）數(shù)據(jù)庫、云計算平臺、Internet和可擴(kuò)展存儲系統(tǒng)等技術(shù)能有效依托大量的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)對農(nóng)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行大數(shù)據(jù)管理，提高農(nóng)產(chǎn)品供給及市場的匹配度。

4 設(shè)施農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的聯(lián)系

設(shè)施農(nóng)業(yè)涉及生物科技、環(huán)境工程、材料等多學(xué)科領(lǐng)域，其本身就是農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的一種成功應(yīng)用及體現(xiàn)，也是新農(nóng)科建設(shè)的一大進(jìn)步。目前，國內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化呈現(xiàn)快速增長趨勢。自20世紀(jì)80年代以來，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)高速發(fā)展至今，設(shè)施農(nóng)業(yè)面積已然居世界首位，多數(shù)省份地區(qū)已經(jīng)成為設(shè)施農(nóng)業(yè)集聚區(qū)與優(yōu)勢區(qū)，按照地理位置的不同可以把我國分為華北、東北、華東、華南、西南、西北六大設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)[7]。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、結(jié)構(gòu)單一、受自然天氣影響大等弊端已無法滿足當(dāng)代社會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，農(nóng)業(yè)機(jī)械化是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、經(jīng)濟(jì)效益以及改善生產(chǎn)經(jīng)營條件的有效途徑。

發(fā)達(dá)國家建設(shè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)無一不是先實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。美國能依賴全國不到2%的人口實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)揮著重要作用，早在20世紀(jì)40年代美國就領(lǐng)先世界各國實現(xiàn)了糧食生產(chǎn)機(jī)械化。據(jù)統(tǒng)計，2021年美國農(nóng)業(yè)人口占總?cè)丝诘?.3%，平均每個農(nóng)業(yè)勞動力可供76人消費(fèi)，人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值為82 016美元，是我國農(nóng)業(yè)從業(yè)人員人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的16倍。日本專門設(shè)立“農(nóng)業(yè)改革基金”用于引進(jìn)新技術(shù)和購置農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，同時將農(nóng)機(jī)化作為一項系統(tǒng)工程，建有國家農(nóng)機(jī)研究所、農(nóng)業(yè)綜合研究院、各大學(xué)的農(nóng)學(xué)院等。我國可借鑒農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家以科研先行策略來推動農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，而加強(qiáng)科研體系是發(fā)展實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的前提，設(shè)施農(nóng)業(yè)正是在科技的不斷進(jìn)步下得到快速發(fā)展。

隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國農(nóng)業(yè)正在朝著機(jī)械化、自動化、智能化方向發(fā)展。設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械大體可以分為耕作類機(jī)械、施肥與灌溉類機(jī)械等。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計，2021年我國農(nóng)作物耕種收綜合機(jī)械化率高達(dá)72.03%，近10年提高了15個百分點(diǎn)，設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)機(jī)械化率高達(dá)42.05%，加載著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的拖拉機(jī)、收割機(jī)超60萬臺，植保無人機(jī)保有量97 931架，作業(yè)面積超過14億畝次[8]。僅黑龍江在2021年采用大疆無人機(jī)進(jìn)行播撒總作業(yè)面積已超1億畝次，近50%水稻肥料采用無人機(jī)播撒。農(nóng)業(yè)機(jī)械化的快速發(fā)展，極大地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的提高和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)。通過農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備代替人力勞動，極大地提高了產(chǎn)值及生產(chǎn)效率。農(nóng)業(yè)機(jī)械化在一定程度上推動了農(nóng)業(yè)科技成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，而設(shè)施農(nóng)業(yè)的持續(xù)推進(jìn)對我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的建設(shè)有著十分重要的作用。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展能有效提高我國農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，助推農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。

同濟(jì)大學(xué)早于1997年便組建了一支多學(xué)科團(tuán)隊，進(jìn)軍設(shè)施農(nóng)業(yè)。并于2013年獲科技部、教育部審批成立新農(nóng)村發(fā)展研究院，旨在發(fā)揮同濟(jì)大學(xué)理工科綜合性大學(xué)優(yōu)勢，利用學(xué)校農(nóng)業(yè)工程、環(huán)境、自動控制、計算機(jī)、經(jīng)濟(jì)與管理等學(xué)科資源，打造具有同濟(jì)特色的非農(nóng)綜合性大學(xué)服務(wù)“三農(nóng)”新模式。目前學(xué)生來自環(huán)境、控制、計算機(jī)和機(jī)械等多個方向，以智慧設(shè)施農(nóng)業(yè)和農(nóng)村綠色環(huán)境為研究方向。其中，智慧設(shè)施農(nóng)業(yè)重點(diǎn)研發(fā)適合我國國情的低成本、高可靠性設(shè)施智慧控制系統(tǒng)，并根據(jù)設(shè)施作物生長發(fā)育特點(diǎn)，實現(xiàn)智慧監(jiān)控一體化。農(nóng)村綠色環(huán)境重點(diǎn)是治理農(nóng)業(yè)污染，以各種農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物為依托，為農(nóng)村社區(qū)提供綜合能源。

現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)迫切需要多學(xué)科交叉融合的農(nóng)業(yè)工程人才為智能化農(nóng)業(yè)助力?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展不僅需要設(shè)施農(nóng)業(yè)方面的人才，同時還需要在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)上與自動控制技術(shù)、軟件工程、電子信息等學(xué)科交叉融合形成的新型農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科下培養(yǎng)的綜合性創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)人才。

5 農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的人才培養(yǎng)啟示

通過調(diào)研我國農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的建設(shè)體系特點(diǎn)以及借鑒美國、日本農(nóng)業(yè)發(fā)展策略，并對標(biāo)我國設(shè)施農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展成果，可知中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展已然呈現(xiàn)多學(xué)科交叉融合的特征，即需要大量既熟悉現(xiàn)代農(nóng)業(yè)知識與科學(xué)技術(shù)又掌握現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、人工智能、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械專業(yè)知識的人才。

我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化率10年提升15個百分點(diǎn)，農(nóng)業(yè)智能AI“度曉曉”的問世無不表明農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展已是必然趨勢，為此迫切需要具有多學(xué)科交叉融合背景的新農(nóng)科農(nóng)業(yè)工程人才，在新農(nóng)科背景下農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)該轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘、現(xiàn)代智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)智能檢測等方面的多維度技術(shù)人才培養(yǎng)，融合一二三產(chǎn)業(yè)扎實解決新時代“三農(nóng)”問題。農(nóng)業(yè)科研院所、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對電子信息類專業(yè)的畢業(yè)生所掌握的技術(shù)手段也提出了新的要求，迫切需要既懂農(nóng)業(yè)技術(shù)理論和應(yīng)用又能用電子信息技術(shù)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面問題的農(nóng)業(yè)信息化人才[9]。

當(dāng)今社會人類面臨的農(nóng)業(yè)問題與挑戰(zhàn)，依靠單一學(xué)科已難以解決，往往需要多學(xué)科交叉共同完成，設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展為農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科帶來了成功的示例。因此，關(guān)于農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的人才培養(yǎng)，一方面，高校應(yīng)運(yùn)用跨學(xué)科推進(jìn)交叉科研與交叉人才培養(yǎng)，結(jié)合國家重大戰(zhàn)略需求將計算機(jī)視覺、大數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等大數(shù)據(jù)研究方法融入農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中，旨在破解我國科技難關(guān)等農(nóng)業(yè)“卡脖子”領(lǐng)域，以此推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展；另一方面，高校需結(jié)合自身院校綜合性、多學(xué)科性的學(xué)科構(gòu)建體系，關(guān)注學(xué)科之間的聯(lián)系，并將特色學(xué)科與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)學(xué)科進(jìn)行相融交叉，從而創(chuàng)新農(nóng)業(yè)學(xué)科研究，將新思維、新方法以及新工具賦予傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)學(xué)科。

農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的人才培育目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是以農(nóng)業(yè)技術(shù)理論和方法為指導(dǎo)來培養(yǎng)適應(yīng)農(nóng)業(yè)實際需要的人才。培養(yǎng)的學(xué)生須具備一定的計算機(jī)科學(xué)、控制科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)知識，具有農(nóng)業(yè)工程及其他相關(guān)專業(yè)的理論知識，具有良好的獲取、分析和處理能力。

6 結(jié)束語

分析農(nóng)業(yè)學(xué)科交叉體系及其研究特點(diǎn)，并以新農(nóng)科背景下設(shè)施農(nóng)業(yè)為例，分析其快速發(fā)展的原因以及農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的先進(jìn)性，為農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的人才培養(yǎng)帶來啟示。隨著我國新農(nóng)科建設(shè)的快速發(fā)展，復(fù)合型多學(xué)科背景的農(nóng)業(yè)人才對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展不可或缺。對該類人才的培養(yǎng)在于農(nóng)業(yè)科技需求與高等教育人才培養(yǎng)的融合[10]。對此，高校對農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的發(fā)展應(yīng)發(fā)揮自身院校專業(yè)特色起到輻射帶動作用，著力推進(jìn)文理融合、理工交叉，通過整合多學(xué)科之間的知識、思路以及研究方法，構(gòu)建新型的綜合性解決框架，從而促進(jìn)多學(xué)科知識融合與發(fā)展，在交叉融合中改造提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，形成獨(dú)具特色的農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科。