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新工科背景下OBE模式智能农机类专业应用型人才培养实践探索论文

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2026-05-08 13:52:42    来源:    作者:xuling

摘要:在农业数智化转型变革和教育强国战略背景下,针对新工科智能农机类专业应用型人才培养,提出基于成果导向教育理念(Outcome Based Education,OBE)的培养模式改革和探索。

  摘要:在农业数智化转型变革和教育强国战略背景下,针对新工科智能农机类专业应用型人才培养,提出基于成果导向教育理念(Outcome Based Education,OBE)的培养模式改革和探索。通过建立动态化就业导向培养体系,探索“以赛促教”,构建多元化考核体系,促进产教融合、加强校企合作等教学实践新举措,探索激发学生学习兴趣,增强学生工程实践能力的新模式,以实现提高应用型人才培养质量的目标。

  关键词:智能农机;OBE理念;多元化考核;应用型人才培养

  1.引言

  2025年1月19日中共中央、国务院印发了《教育强国建设规划纲要(2024-2035年)》,提出加快建设现代职业教育体系,塑造多元办学、产教融合新形态,到2035年将我国建设成教育强国,总体实现教育现代化的目标[1]。2025年8月,国务院在发布的《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》中指出,将农业列为重点领域之一,强调加快农业数智化转型,大力发展智能农机、农业无人机、机器人等装备,强化平台化管理[2]。中国智能农机的市场规模从2020年的12亿元增长至2024年的118亿元,期内年均复合增长率达77.08%,预测2025年中国智能农机市场规模将达到224亿元[3]。推进农业强国建设,必须以新质生产力为引领,以新农科建设为抓手,促进人工智能赋能农业现代化,加快培养面向未来新型兼具数智素质与农业发展的跨学科复合型高层次人才[4]。因此,应用型大学应积极探索新工科智能农机类人才培养的改革与实践,以适应国家战略需求和科技进步对人才培养提出的新要求。随着人工智能技术、智能制造技术、计算机技术、电子技术等新兴技术的迅猛发展,智能农业装备类专业融合了机械工程、电子信息、自动控制、农业科学等多学科知识,向着现代化、机电一体化、数字化、动态化、智能化发展,致力于培养能够从事农业装备设计研发、智能化控制、生产系统规划与管理等工作的高级工程技术人才[5-7],这给应用型本科院校新工科专业发展带来了机遇与挑战,要求在专业设置、教师团队、教学内容、学习方式等方面都要进行重大变革。

  OBE教育理念强调以成果作为价值导向,要求将学生作为教育的中心,教学设计中心倾向于学生的学习体验和学习结果,注重对学生的实际应用能力和创造力的培养[8]。新工科教育改革的重点任务是制定体现学生主体作用的人才培养新理念,将教学内容与实践经历相结合,了解企业最新生产动态及人才需求,紧跟工程领域前沿的发展趋势[9]。基于OBE理念,以“以学生为中心”的课程体系设计需要引入更多实践环节和创新项目,有助于学生更好地掌握实际应用技能,提高实践能力,从而有效提升专业人才培养质量。

  2.传统农机类专业人才培养存在的问题及分析

  随着我国在工业4.0背景下智能装备科技飞速发展和对人才的需求不断增加,农业现代化已成为我国农业发展的重要方向。面对新时代对农业机械化和智能化人才的新要求,如何培养出既具备扎实理论知识又具备较强实践能力的应用型人才,成为高校教育改革的重要课题和人才培养难题[10]。传统本科高校农机类专业人才培养存在以下几个方面的痛点。

  2.1教学模式单一,学习目标不明确,学生缺乏学习主动性

  一是传统教学以教师讲授为主,教学方式往往以理论为主,缺乏实践操作,学生习惯被动接收课程信息,“填鸭式”教学使课堂气氛沉闷枯燥;二是教师大多采用多媒体教学,存在信息量过大、课件画面更新快的弊端,学生思维节奏跟不上,来不及做笔记,知识“消化不良”。

  2.2理论与实践教学比例不平衡

  一是实践课程学生实际动手操作时间有限,影响实践能力的培养;二是实验教学内容侧重于验证性实验,学生缺乏自主思考和创新空间,难以激发学习兴趣和培养创新思维及解决实际问题的能力。

  2.3课程考核评定不合理

  一是传统考核模式形式单一,期末卷面成绩权重过高,导致学生只重视期末考试,忽视过程学习;二是平时成绩评定缺乏量化标准,学生对平时学习不重视,容易出现作业抄袭、缺课、实验不重视等情况;三是创新能力评估缺乏量化标准,学生设计能力薄弱。

  2.4人才培养与就业需求脱节

  一是现有智能农机装备培养体系与企业产业结构的严重不匹配,制约高校优质创新人才培养。二是教学与实际应用场景脱节,工程实践能力与产业需求脱节、实践教学难以高质量开展。

  3.OBE模式下智能农机类专业针对性人才培养改革新举措

  3.1建立“以学生为中心、以就业为导向”的动态化就业导向人才培养路径

  建立“以学生为中心、以就业为导向”的动态化就业导向人才培养路径。首先,针对智能农机类专业新生开展入学教育、专业认知教育并为其解读专业人才培养方案,让学生对专业所学课程建立初步的了解;开展针对学生的个人进行初步职业测评,了解并掌握学生的家庭情况、对专业的了解情况、专业的感兴趣程度、就业意向等方面的重要信息。其次,针对测评结果开展大学生职业生涯规划和择业指导,制定大学生职业生涯规划书,使学生初步建立个人职业生涯规划和职业意向,依据学生的个人职业生涯规划路线和目标,进行导师老师(学业指导、企业指导、就业导师及辅导员)双向选择,并开展个性化的学业指导。还有,通过个性化的学业指导后定期开展就业和学业指导情况调查,针对指导过程中有就业意向选择变化的学生,进行方向动态调整,形成动态人才培养机制。在清晰的职业方向驱动指引下,促进学生学习动力,通过学习自驱力提高自主性及学习效率。

  3.2探索“以赛促教”成果为导向的能力提升路径

  围绕工科专业构建“以赛促教”的教学创新,主要师生能力提升路径。如图1所示,首先,构建系统的专业赛事体系。根据学校应用型本科新工科人才培养目标,紧靠学校学生竞赛通知、教育部竞赛目录及专业办学特色,组建学科交叉指导教师团队,遴选通用赛(如“中国国际大学生创新创业大赛”、“挑战杯”等大赛)和工科细分赛(智能制造类、计算机类等多类别赛事),优化竞赛体系与专业课程融合,动员学生积极参加,组织教师专项指导。


  其次,形成有效的长效机制建设。建立长效竞赛梯队,营造可持续创新能力学习氛围,达成以赛促教、反哺教学,提升“双师型”教学团队质量,构建“赛-项-教-研”协同链,促进学科交叉教学团队建设,实现“学赛结合、以赛强学”,培养创新型工程人才。另外,在“人工智能(AI)+高等教育”教学应用创新背景下,通过引入AI元素创新竞赛形式和内容,使学生结合智能制造技术与智能装备设计,在AI辅助下自己学习并设计智能控制系统,例如,在中国大学生计算机设计大赛中,针对草莓采摘机器人视觉系统优化,聚焦动态遮挡适应和多目标抓取规划算法,实现“草莓检测-大小判别-抓取点四元数坐标获取”的全流程感知功能。还有在智能农业装备创新大赛中,组织学生设计智能农药喷洒无人机的运行状态监测系统,通过结合AI数据分析与传感器技术的实时监测和报警系统,能够实时采集设备运行数据,实现AI算法分析设备健康状态,并在异常情况下及时发出警报。这不仅让学生掌握智能农业装备技术,还可以拓展计算机编程和AI应用学科交叉知识,激发学生创新思维,促进自学能力和跨学科综合应用能力。

  3.3基于OBE教学“以成果为导向”理念,构建多元化课程考核评价方法

  基于OBE教学“以成果导向”理念,以《农业智能传感与检测》课程为例,构建多元化课程考核评价方法。如图2所示,多元化课程考核方法将理实一体化教学,通过将专业核心课程总成绩分成理论教学成绩占比50%和实践教学成绩占比50%,并通过团队教师的研讨,科学地将理论和实践两部分教学评定又细分为平时考核成绩占比20%、过程性评价成绩占比30%、总结性考核成绩占比50%,综合线上学习与线下课堂的表现、课内学习和课外拓展、理论学习和实践学习、项目设计和技能竞赛等。其中,平时成绩占比20%,教师对学生学习全过程如课堂提问、课堂学生小组讨论、随堂测验和课程报告进行过程评价,小组讨论的成绩包括学生自评、同伴互评和教师评价,并记录各项环节成绩,获得一个从过程性评价到结果的综合评价。总结性评价由期末考试组成,占总成绩50%。落实该考核评价方法,可以有效实现多环节、多维度考查学生学习投入情况、学习成果和差异化能力。

  3.4推进“校企合作、产教融合”,建立“双师型”教学团队,加强学生综合能力培养

  3.4.1建设“校企合作、产教融合”,校企共建以企业人才需求为导向的实训平台。如图3所示,首先,通过学习国内成功的应用型本科高校的发展经验,汇聚智能制造、智慧农业、信息技术专业群力量,校企共建面向高原特色现代农业的智能农机高层次技能人才实践基地,结合滇西高原特色农业相关的行业、云南地区的智能制造技术企业,调查了解相关企业的人才需求及企业技术发展情况。大理剑川狮河木雕有限公司木雕数控加工、漾濞核桃加工、宾川沃柑和葡萄采摘等,云内动力股份有限公司、昆明得一航空科技有限公司、云南昆奕机械制造有限公司、云南昆船第一机械有限公司、大理西电实业有限责任公司等共建产教融合实习基地,建立学校与企业合作办学的人才培养新模式,并在合作基础上联合建设以社会需求为导向的实训共享平台。校企联合共建的实训平台能够为学生提供真实的企业工作环境和项目实践机会,使学生在实际操作中掌握专业技能,提高解决实际问题的能力。例如,智能农业装备技术专业学生可以在与企业共建的实训平台上参与大口径管道全位置柔性轨道智能焊接机器人设计和加工生产的“滇中引水”工程合作项目,学生在剑川狮河木雕有限公司的智能制造企业导师指导下,设置加工参数,选择合适刀具,进行车削、铣削、钻孔等多种加工操作,以达到高精度的尺寸公差和表面粗糙度要求。通过智能焊接机器人加工生产,提高学生智能机床高精度加工能力,掌握精密加工工艺和技巧,接触到行业内最新的技术和工具,积累项目经验,为就业后技术项目能力打下坚实基础。

  3.4.2在校企合作的基础上,通过校企联动提升青年教师的专业技术能力,开展企业实践和项目合作的形式,协同建立“双师型”教师团队;依托现代职业教育的“企业学徒制”人才培养新模式,聘用企业优秀专业技术人员为学校实践和实习的企业导师,指导学生企业实习和企业就业岗前培训。通过“双师型”学业导师和企业导师在实习和毕业设计等方面监督和指导,共同建设联合创新实验室,开展技能训练、学科竞赛、技术研发、科研项目及就业创业等项目实践,促进学生综合能力的提升。例如,校企共同合作指导大学生创新训练计划项目,包括:开发AI智烘-绿色能源驱动的鲜贡菜低碳干燥系统项目、蓝莓智能选装一体机设计项目、基于YOLO深度学习网络的葡萄生长期监测系统研究、基于无人机高光谱遥感影像的湿地植被分类识别研究等均获批立项。在学科竞赛方面,学生在中国大学生机械工程创新创意大赛、智能制造赛等都获得过国家一等奖,学校每年组织电路与电子设计大赛,通过智能农机装备硬件装配、数字电路仿真设计、智能化农用机器人系统设计等,使学生参与、互动、协作完成实验,充分激发学生主观能动性与创新活力。最终,建立形成学生+教师+高校+企业联合培养人才培养新模式,促进多学科交叉融合,提高新工科农机类创新人才工程实践创新能力,为滇西区域经济发展培养智慧农业、智能制造学科交叉的高技能人才。

  4.结语

  基于OBE理念进行应用型本科智能农机类人才培养新模式的实践与探索,重点在于“以学生为中心、以就业为导向”,提升学生的内驱力和主动性;课程建设融合多元设计,提升育人成效;实践教学“以赛促教”增强学生综合应用能力,构建并完善学校办学特色的多元化考核办法和体系;推进校企深度合作,打造“双师型”教学团队,在促进教学与产业协同发展等方面进行探索和实践。实践证明OBE教学新模式显著提升了智能农机类专业学生的学习兴趣与主动性,有效增强了学生的实践能力、综合应用能力。后续教学实践探索中将继续加强教师队伍建设,完善校企协同育人机制,建成具有创新性和实践性的教学体系,为智能农机领域应用型人才培养提供可行路径,为我国农业现代化发展提供专业人才保障。


 参考文献:

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