為“智慧農業(yè)”育“智慧人才”
——我校智慧農業(yè)科教創(chuàng)新團隊人才培養(yǎng)側記

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

胡金釗博士所在的南京農業(yè)大學智慧農業(yè)科教創(chuàng)新團隊由該校曹衛(wèi)星教授、朱艷教授領銜。 20 多年來，團隊面向國家糧食安全戰(zhàn)略需求， 將中國延續(xù)幾千年的傳統(tǒng)精耕細作改造提升為現(xiàn)代高新科技與經典農學交叉融合的全新“智慧農業(yè)”。 農業(yè)智能裝備、農田機器人、農作云平臺等智能化未來“農具”相繼“誕生”，一大批服務農業(yè)強國建設和現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的“智慧人才”也在團隊中茁壯成長。

精確“栽培”學生，同精確栽培作物一樣關鍵

“我們下地能開智能農機，上天能飛無人機。 ”博士生王偲媛正參與國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體項目“糧食作物生產力監(jiān)測預測機理與方法”。 她通過團隊自主研發(fā)的作物生長模型， 動態(tài)預測全國水稻主產區(qū)不同層次的作物產量潛力和產量差， 定量評估水稻種植產生的碳排放和成本收益， 為我國水稻種植布局優(yōu)化和增產減排增益的技術措施制定提供決策依據?！爸腔坜r業(yè)的從業(yè)者不僅要具備扎實的農業(yè)知識，還需有良好的數(shù)字化素養(yǎng)。 但現(xiàn)有農村勞動力無法滿足這些需求， 培養(yǎng)一批優(yōu)秀的智慧農業(yè)建設者與接班人迫在眉睫！ ”朱艷說。

“因為傳統(tǒng)管理方式的不科學， 造成生產資料浪費、生產成本增加、環(huán)境污染嚴重……老師，這該怎么辦？ ”2017 年本科入學的康敏，曾帶著暑期社會實踐中的困惑去請教朱艷教授。

“播種前種植方案的精細設計，種植期間的作物長勢精確診斷， 收獲前的作物生產力精準預測都很重要啊。 哪些農作物缺少肥料，哪些農作物需要噴藥，無人機、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，我們可以根據作物光譜與長勢的監(jiān)測結果，通過農業(yè)智能裝備將‘種、肥、水、藥’精準送到每一塊需要的農田里。 ”朱艷老師的一番話在康敏心中播下了智慧農業(yè)的“種子”。

碩博階段， 康敏一心從事氣候變化背景下作物產量預測算法的構建，積極參與服務當?shù)氐霓r業(yè)生產，參加共青團江蘇省委“青禾”科技志愿服務，通過作物模型結合氣象、土壤和品種信息，為農戶提供適宜播栽方案，進一步利用作物遙感技術為農戶田塊做長勢診斷，并提供變量施肥方案。

“我們鼓勵學生通過游學制、 導師制、 社會實踐、SRT 項目、畢業(yè)實習等方式積極參與科學研究，促進學生自主深度學習，建構知識體系，形成多維能力，讓他們更深入地了解科研過程， 培養(yǎng)學生的團隊合作精神和解決實際問題的能力。 ”朱艷說?！吧蠈W時朱老師就教導我們，智慧農業(yè)是保障糧食安全、建設農業(yè)強國的有力支撐。 ”現(xiàn)任南京農業(yè)大學肖瀏駿副教授一直深耕農作系統(tǒng)模擬與智能決策領域，在導師朱艷教授的指導下，碩博期間參與實現(xiàn)了我國自主研發(fā)模型 CropGrow 與國際作物系統(tǒng)模擬平臺的無縫對接和遠程共享， 提升了我國在國際農作系統(tǒng)模擬領域的影響力。

“精確栽培學生，同精確栽培作物一樣關鍵”，曹衛(wèi)星表示：“我們鼓勵團隊教師探索開展研究性教學，結合個人科研方向強化特色教學， 將教師的科研成果融入到知識傳授過程中。 同時在教學過程中將 ‘發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題’的科研素養(yǎng)融入到教學內容體系中，讓學生學會如何提出問題、設計實驗、分析數(shù)據，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。 ”

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

針對傳統(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，團隊首創(chuàng)全國“智慧農業(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)籌科研實踐考評，本科生以“思、學、研、做”為核心，碩士生以科教融匯和產教融合為特征，博士生培養(yǎng)則強化面向國家需求的科研創(chuàng)新， 從而貫通本碩博三段的教育培養(yǎng)模式，大批知農愛農的新型“智慧人才”從團隊走出。

本科期間的劉兵展現(xiàn)出對計算機科學的濃厚興趣， 導師朱艷教授結合其在數(shù)據分析與模擬方面的能力及其具備的農學知識背景， 為劉兵量身設計了極端氣候時空分布特征方面的本科實習課題， 鼓勵他從事智慧農業(yè)相關的研究。

“碩博連讀期間，老師們不斷鼓勵我開展系統(tǒng)性創(chuàng)新性研究。 ”通過導師的引薦，劉兵獲得去美國佛羅里達大學聯(lián)合培養(yǎng)的機會。 其間，劉兵多次參與國際農業(yè)模型比較與改進協(xié)作組相關的項目研究，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， 相關成果在 《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發(fā)表，并入選“2017 年中國農業(yè)科學重大進展”。 如今的劉兵，收獲教授、博導、國家級青年人才、國家農業(yè)科技重大攻關項目負責人等多個身份， 在團隊多年的貫通式培養(yǎng)下， 已順利成長為南農智慧農業(yè)科教創(chuàng)新團隊中的后起之秀。

隨著科技的不斷發(fā)展， 團隊愈發(fā)意識到學科交叉融合發(fā)展的重要性。 朱艷教授主張將教學領域由農業(yè)向外拓展，跨學科豐富知識體系，將人工智能、工程技術等與農業(yè)領域深度融合， 發(fā)揮智慧農業(yè)交叉學科的優(yōu)勢， 依托國家信息農業(yè)工程技術中心等國家和部省科研平臺，組建一支高水平智慧農業(yè)科教團隊。

在傳統(tǒng)農學專業(yè)基礎上，團隊將信息技術、工程技術、 裝備技術等多學科交叉融合構建面向未來農業(yè)的新型專業(yè)，將其他學科的知識與傳統(tǒng)農學學科進行整合，構建形成了具有智慧農業(yè)專業(yè)特色的課程結構體系。

劉小軍教授表示， 目前智慧農業(yè)團隊已為學生開設農業(yè)人工智能與機器學習、農業(yè)遙感原理與技術、農業(yè)傳感器與智能裝備等不同學科背景的交叉融合課程。 其中，“智慧農業(yè)”課程群是南農校級示范性基層教學組織，“信息農業(yè)技術” 是江蘇省一流本科課程和精品在線課程，“基于無人機影像的田塊自動識別技術”入選江蘇省研究生優(yōu)秀教學案例。 作為全國高校唯一被選中的新農科代表， 智慧農業(yè)團隊受邀參加了教育部“六卓越一拔尖”計劃 2.0 啟動大會上的新農科展覽。

最近， 南農智慧農業(yè)本科專業(yè)被評為全國排名第一，學科支撐為 A+（軟科）。 2024 年，團隊即將依托南京農業(yè)大學金善寶書院全面啟動智慧農業(yè)類拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的全新模式。

向未來，“慧”聚全球糧食安全新力量

20 多年來，團隊師生不僅心系國家糧食安全，更聚焦全球減貧、世界農業(yè)可持續(xù)發(fā)展事業(yè)，推動建設人類命運共同體，為“世界零饑餓”提供“南農智慧方案”。

“全球溫度每升高 1℃， 小麥產量將平均降低5.7%，這也意味著全球每年將損失近 4000 萬噸小麥”。2016 年， 團隊聯(lián)合國際相關單位在氣候變化領域頂尖雜志《自然氣候變化》（Nature Climate Change）上發(fā)表研究成果。 “精確”是智慧農業(yè)與傳統(tǒng)農業(yè)最大的區(qū)別。全球范圍內， 關于溫度升高對小麥作物生產潛在效應的定量評估模型有 30 多種，且存在較大差異。 哪一個才可信?在國際農業(yè)模型比較和改進(AgMIP)國際合作項目框架下， 團隊聯(lián)合 18 個國家 47 所高校和科研機構的科學家， 在全球選取多個生態(tài)點開展了較為系統(tǒng)的模擬研究與驗證， 對溫度升高下小麥產量的預測結果置信區(qū)間達到了 95%。

“目前，團隊已經建成了水稻、小麥等重要糧食作物生長與生產力模擬系統(tǒng)， 并被國內外科學家用來評估氣候變化效應。 ”劉兵正是該文的第一作者，“這些產量風險激增地區(qū)多屬于經濟欠發(fā)達區(qū)域， 氣候變化的不利影響將進一步加劇這些區(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。

團隊“智慧農業(yè)創(chuàng)新型人才國際合作培養(yǎng)項目”已于 2022 年獲國家留學基金委立項資助。 其間，團隊通過“一帶一路”國際智慧農業(yè)產業(yè)科技創(chuàng)新院、“中國—肯尼亞作物分子生物學‘一帶一路’聯(lián)合實驗室”等國際合作平臺，為“一帶一路”沿線國家和地區(qū)培養(yǎng)智慧農業(yè)人才。

巴基斯坦是南農留學生人數(shù)最多的國家。 截至目前，南農智慧農業(yè)創(chuàng)新團隊已培養(yǎng)出 7 名巴基斯坦籍博士。 2021 年畢業(yè)的阿里博士，現(xiàn)為費薩拉巴德農業(yè)大學助理教授，作為巴方核心成員與團隊程濤教授聯(lián)合主持了科技部“一帶一路”創(chuàng)新人才交流外國專家項目，共同推動中國智慧農業(yè)關鍵技術與應用產品在海外的集成推廣與示范應用。 在阿里的“紐帶”作用下，南農與巴方大學的科技人才合作交流機制正在逐步形成。

3 項國家科技進步二等獎，6 部學術專著，70 多項發(fā)明專利，119 名博士研究生、279 名碩士研究生，團隊一邊出成果，一邊育人才。 20 多年來，南農智慧農業(yè)創(chuàng)新團隊逐步成為智慧農業(yè)創(chuàng)新成果產出和新型人才輸出的重要基地。

“當前在智慧農業(yè)領域仍然有不少‘卡脖子’問題，南農正謀劃整合全校相關研究領域的優(yōu)勢力量， 推動組建智慧農業(yè)學院，進一步深化拓展產教融合、科教融匯， 為加快發(fā)展我國現(xiàn)代農業(yè)和培育農業(yè)新質生產力提供新引擎。 ”朱艷說。

（趙燁燁 張羽）