為“智慧農(nóng)業(yè)”育“智慧人才”
——我校智慧農(nóng)業(yè)科教創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)人才培養(yǎng)側(cè)記

6 月的山東濟(jì)寧汶上縣，一場(chǎng)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)“智慧麥作技術(shù)” 現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)正在這里舉行。 數(shù)字化麥田分布、麥情遙感立體監(jiān)測(cè)、種肥水藥智能決策、耕種管收精確作業(yè)、 智慧麥作管理平臺(tái)等核心技術(shù)在上千畝金燦燦的麥田輪番上演。 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2023 級(jí)博士生胡金釗參與研制的智能測(cè)產(chǎn)收獲機(jī)“大顯身手”。 胡金釗輕輕按下遙控器上的啟動(dòng)鍵， 無(wú)人駕駛收割機(jī)就沿著規(guī)劃好的路線駛進(jìn)金黃的麥浪中，把一茬茬小麥“收入囊中”，并精確地繪制出田間產(chǎn)量空間分布圖。

胡金釗博士所在的南京農(nóng)業(yè)大學(xué)智慧農(nóng)業(yè)科教創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)由該校曹衛(wèi)星教授、朱艷教授領(lǐng)銜。 20 多年來(lái)，團(tuán)隊(duì)面向國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略需求， 將中國(guó)延續(xù)幾千年的傳統(tǒng)精耕細(xì)作改造提升為現(xiàn)代高新科技與經(jīng)典農(nóng)學(xué)交叉融合的全新“智慧農(nóng)業(yè)”。 農(nóng)業(yè)智能裝備、農(nóng)田機(jī)器人、農(nóng)作云平臺(tái)等智能化未來(lái)“農(nóng)具”相繼“誕生”，一大批服務(wù)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)建設(shè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的“智慧人才”也在團(tuán)隊(duì)中茁壯成長(zhǎng)。

精確“栽培”學(xué)生，同精確栽培作物一樣關(guān)鍵

“我們下地能開智能農(nóng)機(jī)，上天能飛無(wú)人機(jī)。 ”博士生王偲媛正參與國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目“糧食作物生產(chǎn)力監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)機(jī)理與方法”。 她通過團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的作物生長(zhǎng)模型， 動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)全國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)不同層次的作物產(chǎn)量潛力和產(chǎn)量差， 定量評(píng)估水稻種植產(chǎn)生的碳排放和成本收益， 為我國(guó)水稻種植布局優(yōu)化和增產(chǎn)減排增益的技術(shù)措施制定提供決策依據(jù)?！爸腔坜r(nóng)業(yè)的從業(yè)者不僅要具備扎實(shí)的農(nóng)業(yè)知識(shí)，還需有良好的數(shù)字化素養(yǎng)。 但現(xiàn)有農(nóng)村勞動(dòng)力無(wú)法滿足這些需求， 培養(yǎng)一批優(yōu)秀的智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)者與接班人迫在眉睫！ ”朱艷說(shuō)。

“因?yàn)閭鹘y(tǒng)管理方式的不科學(xué)， 造成生產(chǎn)資料浪費(fèi)、生產(chǎn)成本增加、環(huán)境污染嚴(yán)重……老師，這該怎么辦？ ”2017 年本科入學(xué)的康敏，曾帶著暑期社會(huì)實(shí)踐中的困惑去請(qǐng)教朱艷教授。

“播種前種植方案的精細(xì)設(shè)計(jì)，種植期間的作物長(zhǎng)勢(shì)精確診斷， 收獲前的作物生產(chǎn)力精準(zhǔn)預(yù)測(cè)都很重要啊。 哪些農(nóng)作物缺少肥料，哪些農(nóng)作物需要噴藥，無(wú)人機(jī)、智能裝備都能帶著我們精心配制的‘處方’去田間精確作業(yè)。 就像醫(yī)院做體檢一樣，我們可以根據(jù)作物光譜與長(zhǎng)勢(shì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過農(nóng)業(yè)智能裝備將‘種、肥、水、藥’精準(zhǔn)送到每一塊需要的農(nóng)田里。 ”朱艷老師的一番話在康敏心中播下了智慧農(nóng)業(yè)的“種子”。

碩博階段， 康敏一心從事氣候變化背景下作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)算法的構(gòu)建，積極參與服務(wù)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，參加共青團(tuán)江蘇省委“青禾”科技志愿服務(wù)，通過作物模型結(jié)合氣象、土壤和品種信息，為農(nóng)戶提供適宜播栽方案，進(jìn)一步利用作物遙感技術(shù)為農(nóng)戶田塊做長(zhǎng)勢(shì)診斷，并提供變量施肥方案。

“我們鼓勵(lì)學(xué)生通過游學(xué)制、 導(dǎo)師制、 社會(huì)實(shí)踐、SRT 項(xiàng)目、畢業(yè)實(shí)習(xí)等方式積極參與科學(xué)研究，促進(jìn)學(xué)生自主深度學(xué)習(xí)，建構(gòu)知識(shí)體系，形成多維能力，讓他們更深入地了解科研過程， 培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和解決實(shí)際問題的能力。 ”朱艷說(shuō)?！吧蠈W(xué)時(shí)朱老師就教導(dǎo)我們，智慧農(nóng)業(yè)是保障糧食安全、建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)的有力支撐。 ”現(xiàn)任南京農(nóng)業(yè)大學(xué)肖瀏駿副教授一直深耕農(nóng)作系統(tǒng)模擬與智能決策領(lǐng)域，在導(dǎo)師朱艷教授的指導(dǎo)下，碩博期間參與實(shí)現(xiàn)了我國(guó)自主研發(fā)模型 CropGrow 與國(guó)際作物系統(tǒng)模擬平臺(tái)的無(wú)縫對(duì)接和遠(yuǎn)程共享， 提升了我國(guó)在國(guó)際農(nóng)作系統(tǒng)模擬領(lǐng)域的影響力。

“精確栽培學(xué)生，同精確栽培作物一樣關(guān)鍵”，曹衛(wèi)星表示：“我們鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)教師探索開展研究性教學(xué)，結(jié)合個(gè)人科研方向強(qiáng)化特色教學(xué)， 將教師的科研成果融入到知識(shí)傳授過程中。 同時(shí)在教學(xué)過程中將 ‘發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題’的科研素養(yǎng)融入到教學(xué)內(nèi)容體系中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。 ”

首創(chuàng)！ “智慧農(nóng)業(yè)”本碩博貫通拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

針對(duì)傳統(tǒng)人才培養(yǎng)體系中的本碩博“碎片化”不連貫的問題，近年來(lái)，團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)全國(guó)“智慧農(nóng)業(yè)”本碩博貫通拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。 整合教育資源，協(xié)同安排課程，統(tǒng)籌科研實(shí)踐考評(píng)，本科生以“思、學(xué)、研、做”為核心，碩士生以科教融匯和產(chǎn)教融合為特征，博士生培養(yǎng)則強(qiáng)化面向國(guó)家需求的科研創(chuàng)新， 從而貫通本碩博三段的教育培養(yǎng)模式，大批知農(nóng)愛農(nóng)的新型“智慧人才”從團(tuán)隊(duì)走出。

本科期間的劉兵展現(xiàn)出對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的濃厚興趣， 導(dǎo)師朱艷教授結(jié)合其在數(shù)據(jù)分析與模擬方面的能力及其具備的農(nóng)學(xué)知識(shí)背景， 為劉兵量身設(shè)計(jì)了極端氣候時(shí)空分布特征方面的本科實(shí)習(xí)課題， 鼓勵(lì)他從事智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)的研究。

“碩博連讀期間，老師們不斷鼓勵(lì)我開展系統(tǒng)性創(chuàng)新性研究。 ”通過導(dǎo)師的引薦，劉兵獲得去美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的機(jī)會(huì)。 其間，劉兵多次參與國(guó)際農(nóng)業(yè)模型比較與改進(jìn)協(xié)作組相關(guān)的項(xiàng)目研究，相繼在《自然氣候變化》（Nature Climate Change）等高水平期刊發(fā)表論文 4 篇。 博士畢業(yè)之后，劉兵繼續(xù)在博士后研究中提升科研水平， 相關(guān)成果在 《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上發(fā)表，并入選“2017 年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)重大進(jìn)展”。 如今的劉兵，收獲教授、博導(dǎo)、國(guó)家級(jí)青年人才、國(guó)家農(nóng)業(yè)科技重大攻關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等多個(gè)身份， 在團(tuán)隊(duì)多年的貫通式培養(yǎng)下， 已順利成長(zhǎng)為南農(nóng)智慧農(nóng)業(yè)科教創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)中的后起之秀。

隨著科技的不斷發(fā)展， 團(tuán)隊(duì)愈發(fā)意識(shí)到學(xué)科交叉融合發(fā)展的重要性。 朱艷教授主張將教學(xué)領(lǐng)域由農(nóng)業(yè)向外拓展，跨學(xué)科豐富知識(shí)體系，將人工智能、工程技術(shù)等與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域深度融合， 發(fā)揮智慧農(nóng)業(yè)交叉學(xué)科的優(yōu)勢(shì)， 依托國(guó)家信息農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中心等國(guó)家和部省科研平臺(tái)，組建一支高水平智慧農(nóng)業(yè)科教團(tuán)隊(duì)。

在傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)將信息技術(shù)、工程技術(shù)、 裝備技術(shù)等多學(xué)科交叉融合構(gòu)建面向未來(lái)農(nóng)業(yè)的新型專業(yè)，將其他學(xué)科的知識(shí)與傳統(tǒng)農(nóng)學(xué)學(xué)科進(jìn)行整合，構(gòu)建形成了具有智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)特色的課程結(jié)構(gòu)體系。

劉小軍教授表示， 目前智慧農(nóng)業(yè)團(tuán)隊(duì)已為學(xué)生開設(shè)農(nóng)業(yè)人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)、農(nóng)業(yè)遙感原理與技術(shù)、農(nóng)業(yè)傳感器與智能裝備等不同學(xué)科背景的交叉融合課程。 其中，“智慧農(nóng)業(yè)”課程群是南農(nóng)校級(jí)示范性基層教學(xué)組織，“信息農(nóng)業(yè)技術(shù)” 是江蘇省一流本科課程和精品在線課程，“基于無(wú)人機(jī)影像的田塊自動(dòng)識(shí)別技術(shù)”入選江蘇省研究生優(yōu)秀教學(xué)案例。 作為全國(guó)高校唯一被選中的新農(nóng)科代表， 智慧農(nóng)業(yè)團(tuán)隊(duì)受邀參加了教育部“六卓越一拔尖”計(jì)劃 2.0 啟動(dòng)大會(huì)上的新農(nóng)科展覽。

最近， 南農(nóng)智慧農(nóng)業(yè)本科專業(yè)被評(píng)為全國(guó)排名第一，學(xué)科支撐為 A+（軟科）。 2024 年，團(tuán)隊(duì)即將依托南京農(nóng)業(yè)大學(xué)金善寶書院全面啟動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)類拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的全新模式。

向未來(lái)，“慧”聚全球糧食安全新力量

20 多年來(lái)，團(tuán)隊(duì)師生不僅心系國(guó)家糧食安全，更聚焦全球減貧、世界農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展事業(yè)，推動(dòng)建設(shè)人類命運(yùn)共同體，為“世界零饑餓”提供“南農(nóng)智慧方案”。

“全球溫度每升高 1℃， 小麥產(chǎn)量將平均降低5.7%，這也意味著全球每年將損失近 4000 萬(wàn)噸小麥”。2016 年， 團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)際相關(guān)單位在氣候變化領(lǐng)域頂尖雜志《自然氣候變化》（Nature Climate Change）上發(fā)表研究成果。 “精確”是智慧農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)最大的區(qū)別。全球范圍內(nèi)， 關(guān)于溫度升高對(duì)小麥作物生產(chǎn)潛在效應(yīng)的定量評(píng)估模型有 30 多種，且存在較大差異。 哪一個(gè)才可信?在國(guó)際農(nóng)業(yè)模型比較和改進(jìn)(AgMIP)國(guó)際合作項(xiàng)目框架下， 團(tuán)隊(duì)聯(lián)合 18 個(gè)國(guó)家 47 所高校和科研機(jī)構(gòu)的科學(xué)家， 在全球選取多個(gè)生態(tài)點(diǎn)開展了較為系統(tǒng)的模擬研究與驗(yàn)證， 對(duì)溫度升高下小麥產(chǎn)量的預(yù)測(cè)結(jié)果置信區(qū)間達(dá)到了 95%。

“目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建成了水稻、小麥等重要糧食作物生長(zhǎng)與生產(chǎn)力模擬系統(tǒng)， 并被國(guó)內(nèi)外科學(xué)家用來(lái)評(píng)估氣候變化效應(yīng)。 ”劉兵正是該文的第一作者，“這些產(chǎn)量風(fēng)險(xiǎn)激增地區(qū)多屬于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)區(qū)域， 氣候變化的不利影響將進(jìn)一步加劇這些區(qū)域的糧食安全問題。 ”研究成果為世界糧食安全敲響了警鐘。

團(tuán)隊(duì)“智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新型人才國(guó)際合作培養(yǎng)項(xiàng)目”已于 2022 年獲國(guó)家留學(xué)基金委立項(xiàng)資助。 其間，團(tuán)隊(duì)通過“一帶一路”國(guó)際智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新院、“中國(guó)—肯尼亞作物分子生物學(xué)‘一帶一路’聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”等國(guó)際合作平臺(tái)，為“一帶一路”沿線國(guó)家和地區(qū)培養(yǎng)智慧農(nóng)業(yè)人才。

巴基斯坦是南農(nóng)留學(xué)生人數(shù)最多的國(guó)家。 截至目前，南農(nóng)智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)已培養(yǎng)出 7 名巴基斯坦籍博士。 2021 年畢業(yè)的阿里博士，現(xiàn)為費(fèi)薩拉巴德農(nóng)業(yè)大學(xué)助理教授，作為巴方核心成員與團(tuán)隊(duì)程濤教授聯(lián)合主持了科技部“一帶一路”創(chuàng)新人才交流外國(guó)專家項(xiàng)目，共同推動(dòng)中國(guó)智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用產(chǎn)品在海外的集成推廣與示范應(yīng)用。 在阿里的“紐帶”作用下，南農(nóng)與巴方大學(xué)的科技人才合作交流機(jī)制正在逐步形成。

3 項(xiàng)國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，6 部學(xué)術(shù)專著，70 多項(xiàng)發(fā)明專利，119 名博士研究生、279 名碩士研究生，團(tuán)隊(duì)一邊出成果，一邊育人才。 20 多年來(lái)，南農(nóng)智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)逐步成為智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新成果產(chǎn)出和新型人才輸出的重要基地。

“當(dāng)前在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域仍然有不少‘卡脖子’問題，南農(nóng)正謀劃整合全校相關(guān)研究領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)力量， 推動(dòng)組建智慧農(nóng)業(yè)學(xué)院，進(jìn)一步深化拓展產(chǎn)教融合、科教融匯， 為加快發(fā)展我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和培育農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力提供新引擎。 ”朱艷說(shuō)。

（趙燁燁 張羽）