从遥感测田到AI种地:院士张福锁与他的田间革命

文| 吕虹 ;实习生 蒋佳瑜

张福锁过着一种与大部分高校教授不一样的生活。 
这位来自中国农业大学的院士,离开北京、离开校园,长久地居住在云南、河北、内蒙古等地的村庄里。和农民同吃同住同劳动,在田间寻找科研项目,在乡村完成教学课程。
在云南大理古生村,张福锁一年内驻村时间曾超过了280天。
16年前,我国首个科技小院由他牵头建立;16年后,科技小院已两次被写入中央一号文件,成为遍布全国各地、涵盖农业各个领域的科技小院网络。2025全国两会期间,南都记者采访了全国人大代表、中国工程院院士、中国农业大学教授、科技小院创始人张福锁。
作为一名从陕西农村长大的科学家,多年来,张福锁看到农业领域科研与生产需求脱节、科技人员与农民脱节、人才培养与社会需求脱节等突出问题。采访中他直言,当前高校在服务高水平科技自立自强上,最大的瓶颈短板就是“脱离了主战场”,“如果不解决这些问题,大学就成了象牙塔,科技、人才也不能发挥出应有的作用。”
“大学必须要进入国民经济主战场!”两个多小时的交流中,年过六旬的院士反复强调这一点。
全国人大代表、中国工程院院士、中国农业大学教授、科技小院创始人张福锁。
人才培养
从“象牙塔”到“主战场”
我们的教育和科技创新,一定要进入产业!我经常说年轻人要多到生产一线去,到国家(农业)的主战场去。” 在张福锁看来,AI时代高校办学育人理念的革新迫在眉睫,急需开创多元化的教育新路径。学校教育早已不能局限于纯粹课堂知识讲授,“走出校园”“产教融合”更是大势所趋。唯有引导大学生放眼看社会,在多元丰富的社会化教育场景中参与各类实践活动,在解决真实世界的问题中感悟知识内涵,方能真正落实推动教育科技人才一体化改革。
事实上,产教融合始终是国家教育政策的风向标。
教育部高等教育司副司长武世兴在2024年12月时曾指出,将通过推进组织模式创新,建设未来技术学院、现代产业学院、特色化示范性软件学院等特色学院,对教学资源和师资进行重组、重构。同时,加快培养转移转化领域的专业人才,尽快把创新成果转化为现实生产力。
张福锁带领的科技小院正坚实地走在部委政策落地的一线。他常对师生说,科技小院不仅是技术推广站,更是教育、科技、人才三位一体的创新平台。诚如斯言,从这里开始,许许多多的农业专家和农学生,走出实验室、走出校园,把农业科技带到了田间地头。自2009年首个科技小院在河北曲周成立以来,小院模式已从1.0版本的“脱贫攻坚帮扶”迭代至3.0版本的“乡村振兴综合服务”。截至2023年,张福锁所在的中国农业大学已经在全国24个省区市的91个县市区旗建立了139个科技小院。据不完全统计,科技小院先后引进创新了284项农业绿色生产技术,推广应用技术的农田面积累计5.66亿亩,节本增收累计达700多亿元。
“中国高等教育的最大问题是脱离主战场。” 在中国农业大学的主楼发布厅,采访中张福锁直言,要助力高水平科技自立自强,高校就必须将学科设置与“主战场”需求深度绑定。“创新最大的动力不是来自实验室,不是来自书本,而是来自实践中的真实需求!”张福锁的话掷地有声,“大学如果不进入国民经济主战场,还在象牙塔里面做所谓的教育,将来就被淘汰了,没有用处!”
我们现在大学办学的很多教育场景是有问题的,比如把学生关在学校,为了安全问题,甚至都不想让出校门。”谈到当前高等教育人才培养的痛点和短板,张福锁言辞犀利一针见血。他坦言,高校若过于依赖僵化的课堂育人路径,实际上会极大压抑青年蓬勃的创造力,“生活都没有新鲜感,哪里谈得上创新思维?”而只有进入真实场景,才能激发创新动力。
他继续以参与到科技小院师生们的真实反馈来剖析,“为什么我们学生到科技小院马上就不一样,因为他看到了不同的面孔,看到他原来不知道的场景,没想到农民这么渴望技术,技术对农民这么重要,农民有那么多问题。只要稍微动动脑筋,就可以给他们解决,证明自己有能力!窝在象牙塔里可没有这场景。”
AI浪潮冲击下
高校学科调整的“危”与“机”
事实上,随着AI近两年在教育领域的强势介入,无疑已给高校学科专业设置带来重塑性变革。
早在2023年人社部就有数据预测,以AI为引领的战略性新兴产业人才缺口达 2000万人,而高校相关专业毕业生适配率仅45%。这意味着,高校培养出来的人才在数量和质量上都无法满足产业发展的需求。加之学科交叉培养机制的缺失,更使得复合型人才占比不足 15%。
在当今科技发展的大趋势下,许多重大问题的解决都需要跨学科的知识和技能。例如,创新转化规律研究和转化人才培养的缺乏,使成果转化的瓶颈问题一直没有得到有效突破,科技创新“关键变量”无法有效转化为新质生产力“最大增量”。
而张福锁推行的科技小院实践,天然要求学科交叉。以云南大理古生村为例,驻村团队不仅解决了洱海面源污染问题,还引入文旅经济、庭院经济等新业态,推动“五大振兴”协同发展。“农业绿色发展涉及土壤、栽培、农机、生态甚至人文政策,单一学科无法应对复杂挑战。”张福锁指出,科技小院的经验证明,只有打破学科壁垒,构建“自然科学+工程技术+社会科学”的交叉体系,才能真正支撑农业现代化。
张福锁举例介绍,他们在河北曲周推广的“绿色吨半粮”模式(亩产粮食1.5吨以上),通过无人农机、遥感监测、智能水肥等技术集成,实现亩产增收40%,“一亩地农民能够多增收795元”。“这不是某个学科的功劳,而是农学、工程、信息等多学科协同的结果。”张福锁说。
他同时也直言当前部分高校专业学科设置过于僵化刻板,与产业需求严重脱节,并在交流中提及AI技术在农业学科的嵌入与融合。
张福锁以切身教学观察向南都记者介绍,AI技术用于创新农业应用已经成为现实。“现在技术太强大了,像是遥感测绘、数字孪生这类技术,加之全国土地农村土地划权,每家的地块在数据库里一目了然。”张福锁介绍,在测土配方施肥领域,传统方法需耗时数年验证,而其团队通过近地面遥感或者数字化技术,可以直接进行地面诊断,使用大数据及AI模型快速生成优化方案。他还以在海南三亚的“榴莲小院”举例,其驻地团队利用AI分析了全球榴莲的种植数据,为所服务的一片2万多亩的规模化榴莲园客户提供了高价值的农技方案。
“实际上,我们一些细分专业已经开始尝试将数据库投喂到农业专业AI的应用中,去跑模型去训练模型,这样专业才能做得更好。”张福锁还透露,目前其领导的学术团队已成立专门小组投入相关工作,“比如几个博士生组队,有做公共平台,有做专业农林应用类AI创新的,这是我们计划要做的事。”张福锁表示,AI技术未来必然成为推动农业绿色转型创新的主体技术。
记者了解到,张福锁所在的中国农大当前已围绕AI for Science、AI for Agriculture谋划战略性布局,构建综合性交叉平台,加紧形成学校在人工智能领域的特色优势。目前,学校已拥有“神农”“丰登”“孺子牛”等大模型,在人工智能与教育教学、科技创新深度融合方面不断取得新的工作成效。
打通高校学科设置堵点
农业绿色发展交叉创新学科列入急需专业
去年,一波高校专业学科调整的“洗牌潮”引发社会广泛关注。除去人工智能猛烈冲击的外因,高校一级学科融合面临的严峻挑战更是深层次内因。这一高校学科设置的“肠梗阻”背景为何,又应作何解?
谈及此,张福锁言辞犀利地指出,部分已落后于时代形势发展却无法完全舍弃的二级学科,正是当前革新路上的“壁垒”。“谁都不愿意扔掉自己的学科,觉得发展了几十年不容易,老先生打了基础,所以你砍掉一个学科很难,但是又没办法在不扔掉壁垒的情况下,做出更好的融合。” 他认为,这种“二级学科细化、一级学科虚化”的格局,正在阻碍技术创新与产业升级。今年两会上,张福锁就围绕自身所在的农业学科提出建议,呼吁将“农业绿色发展交叉创新学科”列入国家急需专业学科。
2021年8月,农业农村部、国家发展改革委、科技部等六部门联合制定了《“十四五”全国农业绿色发展规划》,明确指出农业绿色发展是一项系统工程,需要加强协调、密切配合,推动资源、资金、人才、技术等要素向农业绿色发展的重点领域和区域聚集,发挥集合效应,提升农业发展质量。
“当前,农业绿色发展领域在学科建设和人才培养方面仍存在诸多问题,亟待解决。”在张福锁看来,传统学科设置已经难以适应新时代农业绿色发展的新需求。具体表现在:缺乏多学科交叉和跨学科创新,难以系统解决农业绿色发展全产业链问题;高校和科研机构的科研方向与农业绿色发展的实际需求存在偏差,产学研协同创新机制不完善;各高校在农业绿色发展学科建设上相对独立,缺乏深度合作与交流。
他以农业院校为例分析称,资环学院、农学院、园艺学院等传统院系划分,已无法适应我国绿色农业转型的全产业链需求。“作物生产与动物养殖本应循环共生,但现在却被割裂;食品加工专业不问消费需求,导致资源浪费。”多轮问答中,张福锁的观点核心明确,即高校必须将学科设置与“主战场”需求深度绑定,要让学科发展始终与国民经济同频共振。
此外,当前各大高校的专业分类亦不能满足产业发展现状。“农业绿色发展是人与社会、人与自然的关系,在这一关系中天然就需要融入人文、政策与经济。”张福锁举例解释,当前农业类高校将专业与学院分类为资环学院、农学院、园艺学院、植保学院等,但当前农业绿色发展实际是要从农业绿色投入品的角度进行探索,例如绿色肥料、绿色农药等,然而这一相关专业在目前各农业类高校的专业设置中属于缺失状态。
“没有农业绿色发展就没有粮食安全保障”,张福锁认为,当前,我国农业绿色转型必须打破现有农业院校学科分隔的壁垒和堵点。他呼吁将“农业绿色发展交叉创新学科”列入国家急需专业学科,目标就是要构建涵盖农业资源与环境、作物学、生物学、环境科学与工程、农业工程、计算机科学与技术、农业经济管理等多学科的课程体系,培养交叉创新复合型人才。
“我们经常说,要让青春在乡村振兴中绽放光彩。其实这不仅是号召,更是方法论。”张福锁院士最后强调,无论是科技小院模式推广,还是高等教育改革,核心都是“人”的变革。对农业院校来说,育人归根结底就是要培养一批“懂农业、爱农村、爱农民”的复合型新农人。在AI新技术浪潮席卷而来时,也唯有扎根大地、拥抱交叉、敢于破局,才能回答好“强国建设,教育何为”的时代命题。
头图来源:中国工程院院士馆官网

(文:AI前哨站)

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