区块链和农业交叉学科课程体系

分类：农业工程论文发表 时间：2022-02-09 10:26 关注：(1)

    近年来，随着区块链技术在数字货币、产品溯源等领域的应用不断加深，企业对区块链技术人才，特别是“区块链+行业”交叉学科人才需求逐渐增多，而社会上区块链技术人才缺乏全面的培训体系。基于此，课题组以农业为研究对象，通过分析区块链技术相关课程研究背景和国内外区块链课程体系建设情况，结合本地产业需求，从总体思路、培养目标、课程设计、课程思政四个方面出发，利用区块链作为底层技术，构建了基于“区块链+农业”交叉学科课程体系，为培养交叉学科人才奠定基础。

　　关键词：区块链；农业；交叉学科；课程体系

　　1研究背景

　　近年来，区块链作为新一代数字信息技术的代表，与量子信息、人工智能、物联网等科技应用一同引领“第四次工业革命”。2019年，习近平同志在主持中央政治局第十八次学习时强调，要探索“区块链+”在民生领域的应用，积极推动区块链技术在教育、就业、养老、精准脱贫、医疗健康、商品防伪、食品安全、公益、社会救助等领域的应用。2020年，江西省人民政府发布的《江西省数字经济发展三年行动计划（2020—2022年）》强调，抢抓区块链发展机遇，强化顶层设计，加快研究制定区块链指导意见[1]。虽然区块链技术逐渐在各行业凸显价值，但是目前区块链技术人才培养和发展缺乏系统的成长路线。截至目前，全国已有多所本科院校开设区块链技术专业，2019年，成都信息工程大学成功申报全国首个的“区块链工程”本科专业，为抓住发展机遇，江西软件职业技术大学于2019年率先在全国开设首个区块链学院，将区块链技术与软件工程、信息安全等专业结合。近年来，一方面区块链技术在各领域应用发展迅速，而另一方面区块链相关人才却严重短缺，无法满足企业用人需求。因此，各高等院校应该抓住机遇，产教结合，积极申报区块链技术专业，开设区块链跨学科课程体系，为培养交叉学科领域人才打好基础。

　　2国内外研究现状

　　国外对区块链技术研究较早，2013年，麻省理工学院[2]就推出“数字货币研究”课程。2014年，纽约大学推出“比特币和加密货币”课程，随后，“数字货币入门”课出现在普林斯顿大学课堂上。但是，这些大学相关课程主要讲授区块链技术在数字货币金融领域应用，未涉及农业领域。我国第一个开设区块链相关课程的学校是中央财经大学，早在2016年7月，中央财经大学和世纪互联共同启动了区块链合作项目，设立了国内第一个基于区块链的校企联合实验室。2020年5月，清华大学创办了x-lab，为具有区块链技术的创业者提供更好的服务和平台，把握最新的创业动态；清华…x-lab…联合链块学院，为入驻团队提供了区块链行业与应用班课程。浙江大学成立区块链研究中心，开设“区块链与数字货币”课程[3]。但是这些课程主要研究区块链原理以及在金融领域应用，对于区块链在农业领域应用的课程较少，并且专业课程设置缺乏实际应用场景，产教结合不够紧密，无法学以致用。罗鹏程[4]分析高职院校工业机器人技术课程改革对策，李晋江等[5]主要介绍基于区块链技术的计算机类课程体系构建，探讨相关基础课程之间的关联性和逻辑性。张凯等[6]把区块链技术由面向计算机专业课程转向全校通识类课程，结合学校电力能源特色，融合课程思政理念，探索区块链新工科教育课程体系建设。郭晓雨等[7]介绍了如何构建审计学专业课程体系，目的是培养具备审计和区块链技术交叉学科领域人才。邱佳[8]…探索区块链和“人工智能+X”相结合课程，根据区块链与“人工智能+X”的发展目标，提出具体实施途径与方法。虽然研究人员已对区块链相关课程体系建设有所探究，部分高校也开设了区块链技术相关课程，但是，目前区块链课程体系尚未成熟，多以理论研究、数字货币等金融领域为主，应用场景单一，不利于培养区块链在其他领域的应用型人才。长期以来，农产品质量安全溯源是一个痛点问题，而区块链技术不可篡改的特性正好可以解决这一问题，可将农产品从生产、运输、销售全流程上链，打造可信的农产品质量安全溯源体系。随着区块链技术在农业领域应用日益成熟，对“区块链+农业”交叉学科人才需求日益增长，培养相关专业人才，建设“区块链+农业”课程体系刻不容缓。

　　3产教融合，精准对接本地行业需求

　　产教融合，意味着课程设置要与产业结合，特别是与本地产业融合。吉安特色农产品主要有井冈蜜柚、泰和乌鸡、遂川狗牯脑，针对农产品质量安全溯源难问题，可利用区块链技术解决，而且政府未来将会对“区块链+农业”在资金、人力、政策上给予倾斜，从统计局官网获悉，2020年全市农林牧渔业产值为459.7亿元，占全市GDP比重21.2%，农业经济是本地经济重要组成部分。采用区块链技术不仅能降低产品交易成本，而且能够追踪农产品全流程信息，保证农产品质量安全。近年来，借助“互联网+农业”浪潮，农业信息化取得一定进展，但是农业数据依然分散，无法有效整合。因此，需要一个平台整合农业数据，打破长期以来的数据壁垒问题。而区块链技术正是构建该数据平台的技术基础架构。农业领域除溯源问题，生产者与需求方的信息也存在不透明的问题。此外，利用区块链技术，结合大数据分析，建立农户、商家信用体系，并将农民、加工商、仓储商、零售商、消费者和监管机构等一系列全流程数据统一管理，使系统更加透明便利。2020年吉安市人民政府发布《吉安市区块链技术应用和产业发展三年行动计划（2020—2022年）》[9]，鼓励本地高校开设区块链相关课程，优先推动区块链技术在井冈蜜柚、泰和乌鸡、遂川狗牯脑等上应用，培养“区块链+农业”交叉学科人才。

　　4“区块链+农业”交叉课程体系建设思路

　　4.1总体思路

　　根据本地企业的用人需求及产业结构的调整，确定了“区块链+农业”交叉体系课程主要以服务本地区块链产业为宗旨，充分利用企业资源，共同组成区块链技术服务专业产学研用建设指导委员会，形成校企深度合作长效运行机制。与本地区块链行业企业实施校企共建专业，协同共育人才。基于智慧职教、学堂在线等网络学习平台资源，实施课程改革、人才培养模式改革。打造专业教学团队，探索技能人才培养新模式。从地方特色产业出发，如井冈蜜柚、泰和乌鸡、遂川狗牯脑等，以实际需求为导向，建设具有实践意义的“区块链+农业”交叉课程体系。

　　4.2培养目标

　　通过对本地行业、兄弟院校调研以及召开产研学会议，确定了“区块链+农业”交叉课程人才培养目标，首先要掌握区块链、农业交叉应用领域专业技能，其次要快速学习行业知识，最后回归到提升认知能力、学习能力、创新能力、沟通能力四大基础素质上来。1）掌握行业专业技能。作为交叉学科人才培养目标，在专业技能上不仅要掌握Go语言设计、智能合约算法设计、网络安全应用等区块链专业技能，还需要掌握农作物生产流程、农作物质量安全监测等农业类知识技能，甚至要了解农业信息化、区块链在农业领域应用。这样才能更全面地掌握专业基础技能，为后期区块链应用打牢基础。2）快速学习行业知识。区块链技术发展日新月异，要紧跟时代前沿，阅读最新相关领域顶尖期刊文章，积极参与行业会议，深入一线企业，与行业人士沟通，了解行业发展动态，保持课程的前瞻性、知识的时效性。3）提升四大基础素质。“区块链+农业”交叉课程体系目标是提高学生对行业的认知能力，自我提高的学习能力，与行业人士的沟通能力，开拓新方法解决问题的创新能力，最终追求的不仅仅是学生收获专业知识技能，还要提升自我素质。

　　4.3交叉课程体系设计

　　“区块链+农业”交叉课程体系不仅包含公共基础课，而且有专业知识课、实践技能实训课，交叉课程主要设置在专业类课程。区块链技术底层知识涉及计算机类课程，通常使用Go语言编程实现区块链节点之间信息传播，利用分布式技术和共识算法以实现分布式记账功能，此外，区块链技术的保密性涉及网络安全技术中加密算法。农业类除了基本的作物生产技术、农业信息技术、农产品质量安全与检测外，还要增加针对特殊应用场景、与企业合作开发特色课程。1）Go语言程序设计。区块链技术本质上是一种分布式技术，而Go…语言具有高效编译速度和并发特性，非常适合分布式场景开发，因此，Go语言常被作为编程设计语言。开发本课程主要是学习Go语言的历史特性、环境搭建、并发机制等编程语法，能使用Go语言解决基本的问题。2）区块链概论。区块链概论课程主要了解比特币历史，比特币内部原理和参数，运行机制；了解区块链技术概念，掌握区块链技术特点，区块链系统运行方式，区块链的共识机制；区块链发展阶段，未来的发展方向等开放性内容的讨论。3）分布式技术和共识算法。区块链技术本质上是一种分布式系统，如果各区块链节点对某件事要达成共识，那么要采用共识算法完成。本课程需要掌握区块链技术常用的共识算法，比如PoW、PoS、DPoS、PoA等算法的具体实现原理。此外，还需掌握分布式系统的部署、架构，分布式系统通信协议。4）网络安全技术及应用。由于区块链技术具有保密特性，因此还需要了解网络安全知识，本门课程介绍密码学发展历史、概念，对称加密算法、非对称加密RSA算法、公钥与私钥理解、密钥的保存与管理等密码学知识。5）作物生产技术。作物生产技术课程主要介绍农作物（水稻、蜜柚、狗牯脑等）的生长发育规律，学习农作物生产计划制定、播种育苗、田间管理。课程以项目为载体，通过学中做、做中学，能在实际工作中进行农业高产高效生产。6）农业信息技术。本课程介绍农业信息技术系统、农业模拟模型、虚拟农业、专家系统、农业生产计算机测控技术知识，未来能够进行遥感系统、地理信息系统、全球定位系统原理应用，推广使用新品种、新技术，制定新的技术标准，建立技术培训体系。7）农产品质量安全与检测。介绍农产品质量安全基本常识，熟悉导致农产品质量安全的主要因素，了解农产品质量安全法以及管理条例、农产品抽样、农产品检测方法和农产品生产基地的选择。课程采用项目化为教学载体，实施翻转课堂，以学生为中心的教学手段达到教学目的。8）企业合作开发课程。针对特殊应用场景需求，比如吉安特色农产品，如泰和乌鸡、井冈蜜柚、遂川狗牯脑等，共同开发“区块链+泰和乌鸡”“区块链+井冈蜜柚”“区块链+遂川狗牯脑”等特色课程。

　　4.4课程思政教育，弘扬工匠精神

　　课程思政教育是老师在教学过程中要把立德树人、德育优先作为目标，同时融入理想信念和社会主义核心价值观[10]。将思政教育融入“区块链+农业”课程体系当中，培养学生的工匠精神。在讲述区块链发展史时，可引导学生关注区块链前沿技术发展现状，找出科技发展差距，提高学生的爱国情操。在讲述区块链算法时，加入科学家们艰苦卓绝的奋斗事迹，比如“杂交水稻之父”袁隆平为解决世界饥荒问题，长期奋斗在一线。

　　5总结

　　近年来，区块链技术的不断发展，应用领域逐渐扩大，与金融、农业、医疗、教育等领域结合更深入，催生产业新变革。目前，全国很多高校、科研院所在抢占区块链学科发展高地，组建区块链学院，积极申报区块链专业，打造区块链技术相关课程。课题组结合当地特色产业（井冈蜜柚、泰和乌鸡、遂川狗牯脑）需求，利用自身产业优势，将区块链技术应用在农业领域，构建“区块链+农业”交叉课程体系，培养交叉学科人才，助推本地产业发展壮大，助力乡村振兴战略。

　　作者:陈小强 黄敏超