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作者:赵鹰 来源:科学时报 发布时间:2009-2-17 3:11:52
应义斌:农业工程学科应尽快转向基于科学的工程教育

    应义斌 国家教学名师、浙江大学求是特聘教授、博导,现任浙江大学生物系统工程与食品科学学院常务副院长,浙江大学现代农业装备与自动化研究所所长。主要从事农产品和食品无损检测及安全溯源技术与装备、智能化农业装备等方面的科研和教学工作。

日前,浙江大学生物系统工程与食品科学学院常务副院长应义斌接受记者采访时表示,在我国农业现代化的过程中,需要有超前的眼光来发展农业与生物系统工程学科,这不仅有利于缩小在中外学术水平上的差距,更重要的是有利于培养基于生物科学并服务于农业与生物系统领域的农业与生物系统工程师,以满足未来社会的需求。
 
农业机械化:20世纪最伟大的工程技术成就之一
 
据应义斌介绍,在早期,北美农业领域的工程技术问题通常是由能工巧匠或其他职业工程师来解决的,如机械工程师、土木工程师或电气工程师等。直到1905年,被誉为“农业工程之父”的戴维森(Davidson)教授才首次开设了农业工程专业课程,但农业工程作为一个工程学科还是从1907年美国农业工程师协会(简写为ASAE)成立后才开始被大家所认识。
 
在ASAE成立之初和以后相当长的一段时间里,农业工程师们所面临的最大挑战就是满足提高农业生产率、推进农业机械化的需求。而唯一的出路就是通过新技术、新装备的应用,提高农民的劳动生产率。因此,当时ASAE提出的协会目标就是促进工程科学技术在农业中的应用,提高农业劳动生产率。
 
从那时起,美国的农业工程师们根据这一目标,开发了大量能够节约劳动力的农业机械、农业建筑物、灌溉与排水系统和农产品加工装备与技术等。这些农业工程新技术和新装备的发明,为美国现代化农业的发展作出了重大贡献。
 
应义斌认为,在这样的成就中,美国农业工程师的贡献是有目共睹的。在2000年由美国国家工程院牵头,《国家工程师周刊》、美国工程师联合会协同27个职业工程师协会合作完成的“二十世纪20项最伟大的工程技术成就”的评选中,农业机械化被评为20世纪20项最伟大的工程技术成就的第7位。
 
拓宽创新:讨论酝酿近五十年
 
长期以来,工程学科通常可分为两类。一类是基于科学的工程学科;另一类是基于应用的工程学科。从教育来说,基于应用的工程学科通常比基于科学的工程学科要更专一和面向解决生产实际问题。实际上,机械工程、电气工程和化学工程等学科在19世纪初期建立的时候,也是以解决生产实际问题为主攻目标。但是,后来随着物理学和化学等理学学科的发展与工程科学的建立,这些学科才完成了从基于应用的工程学科向基于科学的工程学科的转变。
 
早在1937年,美国俄亥俄州立大学的里德(Reed)教授就首先对农业工程的学科性质提出了质疑,他指出:“农业工程之所以与其他工程学科有区别,就因为它是生物的工程,它是一门独一无二的基于生物细胞中的能量转换和能量传递的工程学科。如果我们农业工程界在这一点上能达成共识,将会为我们农业工程师开创一个更加广阔的发展空间。”然而,当时的绝大多数农业工程师协会的会员都没有看到作这种变革的必要性。
 
直到20世纪60年代初,美国的农业机械化基本实现,人们对农业工程学科的兴趣有所下降的时候,部分学者才开始认识到了机械工程、电气工程和化学工程等学科的这种改变的重要性。
 
1960年,美国北卡罗来纳州立大学的农业工程系系主任G. W. Gills教授在美国孟菲斯举行的ASAE冬季会议上又一次提出:“物理学与生物学过程的数学关系是我们建立高级农业工程系统的基础,我们农业工程学科与其他工程学科的区别就在于我们是基于生物科学的工程学科。”但是,那些在企业工作的会员们对此的热情仍然不高。
 
不过,里德教授播下的种子在美国大学的教室里还是于20世纪60年代后期生根发芽。首先是1965年,北卡罗来纳州立大学的农业工程系改名为生物与农业工程系;1966年密西西比州立大学的农业工程系改名为农业与生物工程系;同年,罗格斯大学的农业工程系也改名为农业与生物工程系;1969年密西西比州立大学的农业与生物工程系率先在美国设立了以生物科学为基础的生物工程本科专业,这一新专业培养学生应用生物科学知识解决农业、环境和生物系统等各个领域的工程问题。
 
但是,除了这三所大学以外,当时美国的其他大学几乎没有什么实质性的举措,因为当时几乎所有的州立大学均设有农业工程系,且招收博士生、硕士生和本科生,生源也非常充足,社会对农业工程师的需求还比较大,大家还没有什么危机感。而且,农业工程产业界也不支持拓展农业工程学科的业务范围。
 
学科发展:必须适应社会和科技发展
 
应义斌介绍,关于农业工程学科拓展的问题被正式提到北美农业工程界的议事日程是在20世纪80年代中期。为了寻求解决农业工程学科发展中所碰到的新问题,1987年10月在俄亥俄州立大学召开了北美农业工程系系主任联席会议,来自美国和加拿大37个农工系的系主任参加了会议,会议详细讨论了北美农业工程学科所面临的严峻形势,但对应采取的方法,由于代表们对学科改革方案的意见不同,会议没有达成广泛的共识。
 
不过,在接下来的3年时间,由于农业工程学科发展的情况仍然没有改观。形势越来越清楚地表明,农业工程学科必须作一些改变,也有越来越多的人相信对学科改革已经不可避免,必须使农业工程学科从一门基于应用的工程学科向一门基于科学的工程学科转变。
 
根据这些情况,1990年4月,北美农业工程系系主任联席会议又一次召开,会议最后形成了一个在当时看来是非常勇敢的声明,会议代表共同声明,他们代表各自所在的系认同并采纳应该将农业工程学科拓宽为更宽的农业与生物系统工程学科或农业与生物工程学科的提议。紧接着在1990年6月召开的ASAE年会上,又组织了一次北美农业工程系系主任论坛,此次论坛以压倒性多数通过一份题为《农业工程学科的未来展望》的报告。
 
到了后来,在ASAE内部,很多会员也在竭力推进这一改革,最终在2005年,经过ASAE广大会员投票决定,美国农业工程师协会改名为美国农业与生物工程师协会(简写为ASABE)。
 
应义斌表示,通过这些改变,极大地拓展了农业工程学科的内涵和外延,并赋予了崭新的活力,大大增强了专业的适应性和竞争力,使美国农业工程学科的本科教育扭转了原来的低迷状态,生源数量和质量明显提高,而且毕业生的就业情况也非常好,就业领域也非常宽广。
 
借鉴意义:未雨绸缪方能夺得先机
 
不论是农业工程学科还是其他工程学科的发展,应义斌认为,要想可持续发展,都应该有理学学科作为学科背景。因此,农业工程学科应该尽快完成从基于应用的工程学科向基于科学的工程学科的转变。
 
就目前我国的情况来看,应义斌认为,我国的农业机械化水平还相对较低,农业工程学科的传统研究领域要满足我国社会、经济发展的实际需要和赶上发达国家的技术水平,仍然有一段很长的路要走,这些传统研究领域在未来相当长的时间里,仍然是我国农业工程师的主要研究领域。但是,作为农业工程学科的长远发展目标,我们必须要有一些前瞻性的考虑,充分关注国际农业工程学科的发展动态,未雨绸缪,以便为我国农业工程学科的长期可持续发展创造条件。
 
应义斌建议,可以考虑先将农业工程一级学科拓宽为农业与生物系统工程一级学科,并设立生物系统工程二级学科,进行一些有益的探索。具体建议包括以下4个方面:
 
一是密切关注国际农业工程学科发展的重点方向和前沿方向。根据国际农业工程学科的发展动态,充分把握我国社会经济与科学技术发展的客观需求和农业工程学科自身发展的需要,明确我国农业工程学科的重点发展方向和前沿方向,为我国农业工程学科的长期可持续发展创造条件。
 
二是加快明确农业工程学科的学科基础。学科发展的历史证明,任何一个工程学科要想可持续发展,都应该向基于理学学科的工程学科转变,农业工程学科也不能例外。借鉴北美农业工程学科曾经步入萧条期的历史教训,为了避免重蹈覆辙,成立专门小组,充分论证农业工程学科进行这种转变的必要性和可行性。如果条件成熟应尽早考虑将农业工程学科从基于农业应用的工程学科改造成一个基于理学学科(生物科学)的工程学科。
 
三是充分论证拓展农业工程学科的必要性和可行性。成立专门小组,研究北美与周边国家农业工程学科向农业与生物系统工程学科转变后的发展情况,在突出我国特色的前提下,论证将农业工程一级学科拓展为农业与生物系统工程或农业与生物工程学科的可行性,以便为农业工程学科的可持续发展争取更好的发展环境。
 
四是真正凸显农业工程人才培养和科学研究的多学科交叉特色。加快改善农业工程学科的师资队伍结构和改革现有农业工程类本科专业的课程体系,增加生物学、化学类和农学类课程,以便更好地体现农业工程师的特点和优势。
 
《科学时报》 (2009-2-17 B4 视点)
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