农业4.0背景下基于学科形态的农业工程学科建设研究

王亚娜 金玉成 戴韵卿 毛罕平

摘要：农业4.0的新背景下，农业工程学科依赖于农学、工程、生物、信息等的互相渗透与融合，基于农业工程学科知识形态，探索学科组织形态和活动形态：建立“农业工程+X”的知识组织新模式，构建跨学院深融合的资源统筹平台，构建对接需求链的有组织科研模式，内培外引构建跨学科创新团队，依托学术氛围深度赋能学科成员，从根源上撬动学科建设的底层逻辑，为农业工程学科发展注入生机与活力。江苏大学通过建立农业工程学科特区，提高学科知识的协同生产力，形成强大的农业装备创新链，建立项目牵引的团队驱动模式等实现农业工程学科高质量发展。

关键词：农业工程学科；知识形态；组织形态；活动形态；交叉融合

中图分类号：G640  文献标识码：A  文章编号：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

農业工程学科以农业系统为研究对象，研究农业生物、环境变化等的互作规律，以先进的工程和工业手段促进农业生物的繁育、生长、转化和利用［1］。随着我国农业生产规模的快速扩大、农业劳动力的日益短缺、农业生态环境保护的逐渐加强，对大型化、高效化、智能化农业机械的需求迅速增长。习近平总书记于2018年明确指示“大力推进农业机械化、智能化，给农业现代化插上科技的翅膀”。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二GA996三五年远景目标的建议》中提出要“建设智慧农业”［2］。农业农村部《关于落实党中央国务院2023年全面推进乡村振兴重点工作部署的实施意见》中指出，加快推进农业关键核心技术攻关，在智能化养殖渔场、北斗智能监测终端及辅助驾驶系统集成应用、智能化推荐施肥系统、智能灌溉等前沿技术领域取得突破［3］。高度智能化将是未来农业的重要特征。就农业智能化转型来看，我国很多智慧农业技术仍处于试验示范阶段，智能农机装备核心零部件仍落后于美国、德国等发达国家，中国迈入农业4.0仍需要长期的历史过程［4］。

农业工程学科的发展是推动我国由传统农业向现代农业跨越的核心与关键，因此迫切需要加快推进农业工程学科建设，使学科顺应时代发展潮流对学科提出的智能制造、信息技术、人工智能等要求，将学科深度融入我国农业转型升级进程，突破若干重大关键和共性技术，创制一批高端农业装备，从根本上改变国产农业技术落后、与农业现代化建设不相适应的被动局面。但是目前农业工程学科发展中存在“知识协同进化生产力不强，缺乏人工智能、大数据等技术领域的人才队伍，农业传感器、大功率拖拉机电控液压提升等技术瓶颈尚未突破”等问题，破解农业工程学科发展的上述瓶颈问题，激发学科发展活力和内生动力，才能实现农业工程学科的可持续发展，从而为加快实现农业农村现代化提供有力支撑。

学科作为一种知识分类手段，是知识组织体系和学术组织建制的反映［5］。本文在农业4.0的新背景下，基于农业工程学科知识形态，探索学科组织形态和活动形态，以期撬动学科发展的底层逻辑，为学科发展注入生机与活力。

1 农业4.0背景下农业工程学科知识形态的交叉融合性

“知识形态”是指学科代表着一定的“知识体系”［6］，包括学科自身及专业、课程知识体系等，学科发展的广度和深度由知识体系决定。学科的研究方向和研究领域会随着社会经济环境的变化、科学技术自身的发展不断地更新［7］。随着物联网技术、人工智能技术以及航天航空技术等科学技术的进步，农业工程也逐渐向人与自然高度和谐的智慧农业方向发展［8， 9］。跨学科指的是超越一个已知学科的边界，进行涉及两个或两个以上学科的实践活动［10］。在农业4.0背景下，随着农业科学与信息科学的不断联姻，农业工程学科知识形态发生变化，其外延在不断拓展，有着百年历史的农业工程学科，内涵从原来简单的工程技术在农业上的应用，发展到强烈依赖农学、工程、生物、信息等的互相渗透与融合［11］。李平等［12］对农机装备研究文献进行计量分析，研究结果表明，从学科属性看，国内研究呈明显学科交叉特点，研究方向包括农业经济、农业工程、工业经济、作物、控制工程、计算机、植保、环境、化学工程等。师丽娟等［1］的研究表明，到21世纪中叶，农业工程学科即可能完成从傳统农业工程到现代生物系统工程的革命期并迎来转型。

2 农业4.0背景下“农业工程+X”的学科组织形态新模式

“组织形态”指知识体系的建构与完善需要有相应制度、规范保障，从而可以有序、规范知识的再构与重组［6］。

在农业工程学科知识形态外延不断扩展的环境下，其社会知识生产模式将由传统知识生产模式I型向知识生产模式II型转变。知识生产的范畴、机构、主体将摆脱传统的单一学院模式，在一个更广阔、跨学科的社会和经济情景中进行［13］，知识创新方式逐渐迈向多学科交叉融合的合作创新模式［14］。知识集群越来越成为高校学科交叉融合的创新组织模式，也是高校形成学科交叉生态的理想样态［15］。农业工程学科在学科交叉中得到再生和发展，如浙江大学农业工程一级学科，与浙江大学的信息电子、医学工程、生物学等学科交叉合作，获得了广阔的发展前景［8］。赵哲［16］在地方医科大学学科建设研究中，提出建设以某种医学学科为建设主体，与其紧密相关的跨院系、跨学科团队和贯穿学科创新链全过程的团队为两翼，以工科、理科等不同知识辅助力作为支撑的“一体、两翼、三支撑”的“复合式”学科组织化结构。

2.1 构建“农业工程+X”的知识组织模式

农业工程学科建设的交叉融合和跨界整合，需要强调农业工程、控制科学与工程、计算机科学与技术、环境科学与工程、农学、应用生物科学、管理科学与工程等的深度融合，建立以农业工程学科知识综合化，控制科学与工程、机械工程等主干学科知识实体化交叉融合的“农业工程+X”的知识组织新模式（图1），打造学科生态链，促进理工结合、工工交叉、工文渗透，形成动态融合与彼此补充的知识系统；同时，以学科交叉所带来的复合型应用知识升级为导向，建立“农业工程+X”的新知识生产力及其生产关系，以乡村振兴、中国制造2025等为载体，开展农艺、农业机械、自动化、信息技术、材料、制造全创新链的学科研究，推动以农业工程学科为中心的交叉融合学科集群发展，建成协同有序的农业工程学科知识再生产机制。

2.2 构建跨院系深融合的资源统筹平台

受国家学科目录变化等因素影响，农业工程学科可能隶属于多个二级学院，学科横向分布零散，一方面不利于学科方向的凝练，另一方面复杂的隶属关系不利于优势资源的有效统筹，束缚了学科的集中发力，限制了学科综合实力的提升；此外，学院与学院之间的壁垒，跨专业、跨院系的学术活动难以有效组织，学科之间的真交叉、深融合受到了极大束缚，跨学科知识协同生产力偏低，既不利于重大科研项目的联合攻关，降低了学科服务产业需求的能力，也造成资源重复投入，降低学科建设效率，建立跨院系的资源统筹平台，学校将资源下发至该组织机构予以统筹，化解人才、资源等复杂隶属关系带来的矛盾。

同时，为了弥合不同学科的知识属性“源发性”裂痕，建立由不同学科成员共同参与农业工程学科建设的动力系统，促进不同学科知识供给合力的形成。基于“农业工程+X”的知识组织新模式，构建促进不同学院或学科的教师紧密协作和常态化交流的组织机构或支撑平台等，组织开展交叉学科研究交流。行动者在社会行动过程中受到制度约束，同时又会被制度赋能［17］，建立不同学科之间、学科内部之间的资源共享、学科共建机制等，提高学科的管理能力和责任意识。

3 农业4.0背景下“择需—择优—赋能”式学科活动形态

“活动形态”是促进学科有效组织和生产知识的活动方式。学科发展过程中对政策产生内生性要求，在学科活动形态中谋求政策对学科建设的关键问题的解决之路［6］。

3.1 构建对接需求的有组织科研模式

高校作为知识生产的主要载体，以学科逻辑与社会需求为出发点推动学科发展与组织创新［18］，即学科内部矛盾的不断演变和社会需求等外在因素的牵引和拉动，推动学科向前发展。

农业工程学科只有与农业产业相对接，建立积极的互动机制，才能凸显学科优势，产出高水平成果，提升学校声誉，吸引更多的高层次人才和优质资源，增强学科的自我发展能力，实现学科建设的良性循环。学科建设成果服务于经济建设，为产业发展提供人才保证和技术支撑，有助于产业技术的创新和产品的更新换代，促进产业升级，为社会发展带来直接的经济效益。所以在农业工程学科建设中，建立面向粮食安全、中国制造2025等国家及行业产业需求的跟踪分析机制，了解国家重大需求和行业前沿。《“十四五”全国农业机械化发展规划》指出，大马力高端智能农机装备和丘陵山区适用小型机械这“一大一小”是目前我国农业机械的短板所在［19］，300马力以上大型农机装备全部依赖进口，国外对我国的卡脖子形势极为严峻，传统农机设计理论和方法面临困境，急需用智能化的理念和新设计方法改变现状。建立以需求为导向的创新要素，开展有组织科研，将过去学术的自由性改变为学术的规划性、引导性，实现攻关式、目标导向的科研形式变革。

3.2 内培外引构建跨学科创新团队

基于本质层的专业逻辑、组织层的协同治理逻辑以及目标层的创新逻辑，择优建立跨学科创新团队。关注成员之间知识的适度差异，学术背景的差异能够为团队创新带来多样化的信息和知识；打破研究领域、学科归属、院系等壁垒，围绕农业装备土壤—作物—机械系统互作规律与协同仿真、农业装备过程控制、智慧管控机理等应用基础，农机先进材料和制造技术、先进传感技术、新能源农业装备驱动等农业装备共性技术，以及薄弱环节重点农业装备及关键技术、智慧农业装备等研究需求，打造一批拥有研究优势的交叉科研团队，提升科研团队的融合思维能力；实行“柔性化”团队制度，采用长短聘期相结合、固定聘期与项目合同期限相结合的灵活的人员聘用方式，推行人才流动不调动，以国家重点研发计划等国家重大重点项目等为载体，通过与农机行业龙头企业、知名高校等强强联合，打造国内一流的研究团队；对团队实行规划、评价、考核，构建团队和人员流动机制，实行动态管理，对投入建设的团队，通过逐步调整其研究方向、跨学科融合，并明确融合的时间节点，实行目标管理，形成强大的农业装备创新链。

3.3 依托学术氛围赋能学科成员

Kanter［20］的结构赋能理论指出，工作环境和社会因素影响员工的工作行为，结构赋能可以确保员工获得完成工作所需的信息、资源等支出，在實现组织目标时更具效率和效果。创造易于农业工程学科交叉融合发展的工作环境，完善学术权力为主、行政权力为辅的学科运行权力观，通过“农业工程+X”的学科联席会制度，提升学科成员的参与度、沟通度；加强学科、学院和学校职能部门的联动，常态化组织学术活动，如大型学术会议、小型学术研讨会、学术沙龙等，以此鼓励学科成员间的跨学科对话，提升不同学科、不同学院教师的包容度和信任度。深度总结标杆型创新型团队的成功经验，凝练出科学合理的团队模式进行复制、推广。

4 江苏大学推进农业工程学建设的改革实践

学科的知识形态、组织形态、活动形态在高校学科建设具有不同地位，发挥不同作用，构成了高校学科发展的有机整体。江苏大学农业工程学科建设按照学科建设三种形态展开系统思维，以“知识形态”为“原点”，组织形态为“载体”，构建有效的“活动形态”，通过顶层设计、资源驱动、特区政策等，从根源上撬动学科建设的底层逻辑（图2），为农业工程学科发展注入生机与活力。

4.1 建立学科特区，提高学科知识的协同生产力

成立农业工程学科特区，利用特区平台，打破现有学院组织壁垒，有效统筹和协调相关学院、学科。一方面，以学科群为依托，本着“农业工程+X”的学科交叉宗旨，促进学校内部的跨学科交叉与知识系统的融合，发挥多学科综合优势和规模效应，形成强大的学科创新支撑。另一方面，通过集中优质资源到学科特区协调，使各团队配置更多资源，集中力量解决行业关键核心技术；学科特区根据相关学院情况，重点支持一个或几个团队，不断提升教师原始创新能力和解决实际问题能力，在跨学科科学研究的同时带动研究方向调整，培植和发展新的交叉复合型研究方向。

采用“岗位津贴+业绩奖励+成果奖上奖”的团队激励政策，吸引优秀人才，调动教师积极性，形成强大的农业工程创新链；建立适应于多学科交叉、协同创新、政产学研用推融合的管理体制和运行机制，实现“基础研究—装备研发—产业化”无缝融合体制。

4.2 建立项目牵引的团队驱动模式

1）  融入国家战略，强化项目顶层设计。立足国家战略需求，按照大需求、大目标、高引领的原则，制定项目指南，做好顶层设计，面向农机先进材料和制造技术、先进传感技术、农业装备电驱动等共性技术，薄弱环节农业装备、智慧农业装备、无人农机系统等设立项目。成立由国际、国内知名专家和校内相关研究方向带头人组成的学术委员会，全程参与项目指南的审定、项目评审。

2）  组建“四协同”科研团队，赋能技术攻关。建立“以重大任务为牵引”的项目任务团队，要求2～3年完成省部级一等奖以上重大成果或省级以上首台套重大装备。以项目为牵引，组建国际协同、校校协同、校企协同、校内协同的“四协同”多学科融合“大团队”，集聚从自动化、信息技术、材料、制造全创新链的科技人员，突破原有知识瓶颈，形成国内一流的研究团队。

3）  按照“成果导向、目标管理、经费支持”的方式，借助“大项目”“大团队”，攻克农业装备应用基础、共性技术、薄弱环节及智慧农业装备技术，培育“大成果”。

5 江苏大学农业工程学科建设成效

江苏大学农业工程学科通过政策引导，有组织、有目标的科研活动等，激发了更多科研力量加入农业工程学科研究，为学科注入新的发展动能，突破多学科融合的高新技术、行业关键技术多项，如：与材料科学交叉融合，通过创新犁体热处理技术，创制出兼具高硬度、高耐磨性及优良强韧性匹配的新型高速犁关键入土部件，解决了传统农业机械用钢难以实现优良强韧性匹配的瓶颈；与人工智能交叉融合，研发无人收割机、无人打浆机、无人插秧机、无人植保机等多种无人化农机装备；与信息技术、大数据技术等多学科交叉融合，研制无人农机通用控制平台，建立农机作业的远程信息化管控平台，实现农机装备的远程监测和远程调度。近3年，农业工程学科产出了一系列标志性成果：获评国家技术发明二等奖1项，省部级一等奖7项；“绿色高效温室装备与环境智慧管控技术”入选“中国智能制造十大科技进展”、2021“科创中国”先导技术榜单；获批国家自然科学基金重大、重点项目3项；新增国家级人才3人；发表行业顶级期刊论文65篇；授权国际PCT专利29件等。

6 結语

本文以学科的知识形态为依据，辨识和破解农业4.0背景下农业工程学科建设中存在的问题，明确农业工程学科建设的组织形态和活动形态，提出农业工程学科建设的系列规范，提高学科建设的科学性和有效性：建立“农业工程+X”的知识组织新模式，构建跨院系深融合的资源统筹平台，构建对接需求链的有组织科研模式，内培外引构建跨学科创新团队，营造积极活跃的学术氛围。以江苏大学农业工程学科建设为例，总结其实现农业工程学科高质量发展的实践经验，以期为农业工程学科发展提供借鉴。

1） 建立农业工程学科特区。一方面，顺应知识创新方式迈向多学科交叉融合的创新模式，构建“农业工程+X”的知识组织模式，开展农业工程全创新链研究，建成协同有序的农业工程学科知识再生产机制。另一方面，构建跨院系深融合的学科特区资源统筹平台，通过农业工程学科联席制度、农业工程学科建设专项经费、学科内部学科之间资源共享等方式加强对人、财、物的统筹。

2）  建立项目牵引的团队驱动模式。按照“择需—择优—赋能”式学科活动形态，融入国家战略制定农业工程学科科研项目指南，开展有组织科研，攻克农业装备应用基础、共性技术、薄弱环节及智慧农业装备技术；按照“内培外引”的策略，组建国际协同、校校协同、校企协同、校内协同的“四协同”多学科融合“大团队”，形成了国内一流的研究团队，赋能项目技术攻关；按照“成果导向、目标管理、经费支持”的方式，借助“大项目”“大团队”，培育“大成果”。

参 考 文 献

［1］师丽娟， 杨敏丽. 中国农业工程学科之演化与转型［J］. 中国农业大学学报（社会科学版）， 2015， 32（5）： 120-127.Shi Lijuan， Yang Minli. Research on the evolution and transition of agricultural engineering discipline in China ［J］. Journal of China Agricultural University （Social Sciences）， 2015， 32（5）： 120-127.

［2］新华社. 中华人民共和国中央人民政府.中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二GA996三五年远景目标的建议［EB/OL］. http：//www.gov.cn/zhengce/2020-11/03/content_5556991.htm， 2020-11-03.

［3］农业农村部. 关于落实党中央国务院2023年全面推进乡村振兴重点工作部署的实施意见［EB/OL］. http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2023-02/22/content_5742671.htm， 2023-02-03.

［4］罗锡文， 廖娟， 臧英， 等. 我国农业生产的发展方向： 从机械化到智慧化［J］. 中国工程科学， 2022， 24（1）： 46-54.Luo Xiwen， Liao Juan， Zang Ying， et al. Development from mechanized to smart agricultural production in China ［J］. Strategic Study of CAE， 2022， 24（1）： 46-54.

［5］安涛， 周进. 学科与跨学科： 教育学发展的双重逻辑［J］. 教育理论与实践， 2019， 39（4）： 3-6.An Tao， Zhou Jin. Discipline and interdisciplinary： Dual logic of pedagogy development ［J］. Theory and Practice of Education， 2019， 39（4）： 3-6.

［6］康翠萍. 高校学科建设的三种形态及其政策建构［J］. 高等教育研究， 2015， 36（11）： 37-41.Kang Cuiping. The three patterns and the policy construction of discipline development in universities ［J］. Journal of Higher Education， 2015， 36（11）： 37-41.

［7］赵文波， 应义斌. 综合性大学农业工程学科发展的机遇与挑战［J］. 农业工程学报， 2003（1）： 11-15.Zhao Wenbo， Ying Yibin. Opportunities and challenges of agricultural engineering at comprehensive universities ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2003（1）： 11-15.

［8］王应宽. 北斗导航融合精准农业助力新疆现代农业发展［J］. 农业工程技术， 2019， 39（36）： 6-7.

［9］周志艳， 明锐， 臧禹， 等. 中国农业航空发展现状及对策建议［J］. 农业工程学报， 2017， 33（20）： 1-13.Zhou Zhiyan， Ming Rui， Zang Yu， et al. Development status and countermeasures of agricultural aviation in China ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2017， 33（20）： 1-13.

［10］杜俊民. 試论学科与跨学科的统一［J］. 科学技术与辩证法， 2000（4）： 56-59.

［11］应义斌， 泮进明， 徐惠荣， 等. 关于中国农业工程类专业建设和人才培养的若干思考［J］. 农业工程学报， 2021， 37（10）： 284-292.Ying Yibin， Pan Jinming， Xu Huirong， et al. Some thoughts on the agricultural engineering discipline construction and talent cultivation in China ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2021， 37（10）： 284-292.

［12］李平， 伍海君， 王维薇. 农机装备业发展研究热点动态演进规律与趋势分析［J］. 中国农机化学报， 2021， 42（3）： 113-121.Li Ping， Wu Haijun， Wang Weiwei. Dynamic evolution and trend analysis of agricultural machinery equipment industrys research ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization， 2021， 42（3）： 113-121.

［13］李正， 吴钰滢， 焦磊. 新知识生产模式下跨学科博士研究生培养模式研究［J］. 高等工程教育研究， 2023（1）： 164-171.Li Zheng， Wu Yuying， Jiao Lei. Research on interdisciplinary doctoral training mode under the new mode of knowledge production ［J］. Research in Higher Education of Engineering， 2023（1）： 164-171.

［14］［英］吉本斯. 知识生产的新模式［M］. 陈洪捷， 沈文钦， 译. 北京： 北京大学出版社， 2011.

［15］陈亮. 高校学科集群发展的冲突样态与合作路向——基于冲突理论的视角［J］. 南京社会科学， 2022（8）： 134-142.Chen Liang. Conflict patterns and cooperation directions in the development of university discipline clusters ［J］. Nanjing Journal of Social Sciences， 2022（8）： 134-142.

［16］赵哲. 知识与组织视域下的大学学科建设困境及有效治理——以地方医科大学为例［J］. 现代教育管理， 2021（9）： 27-34.Zhao Zhe. The dilemma and effective governance of university discipline construction from the perspective of knowledge and organization ［J］. Modern Education Management， 2021（9）： 27-34.

［17］王占军. 学科制度、学科身份与跨学科学术工作［J］. 大学与学科， 2022， 3（1）： 14-25.

［18］ 周光礼. 大学校院两级运行的制度逻辑：国际经验与中国探索［J］. 高等教育研究， 2019（8）： 27-35.

［19］农业农村部. “十四五”全国农业机械化发展规划［EB/OL］. http：//www.gov.cn/xinwen/2022-01/06/content_5666673.htm， 2022-01-06.

［20］Kanter R M. Power failure in management circuit ［J］. Harvard Business Review， 1979， 57（4）： 65-75.

基金项目：江苏省高校哲学社会科学研究专项（2021SJB1093）；教育部人文社科研究项目规划基金项目（23YJA880052）；江苏大学高等教育规划发展研究课题（G202111）

第一作者：王亚娜，女，1981年生，河北唐山人，博士，副研究员；研究方向为高等教育管理。E-mail： 409700207@qq.com

通讯作者：毛罕平，男，1961年生，浙江宁波人，博士，教授；研究方向为农业工程。E-mail： maohp@ujs.edu.cn