面向研究生的農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)課程結(jié)構(gòu)設(shè)計

孫偉 古麗米拉 李全勝

【摘要】農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的核心環(huán)節(jié)，尚無可遵循的成熟教學(xué)體系。本研究面向研究生高層次人才培養(yǎng)需求，設(shè)計了課程結(jié)構(gòu)和知識框架，涵蓋11個教學(xué)專題和8個綜合性實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐證明，本研究能夠有效滿足大數(shù)據(jù)時代研究生農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)教學(xué)需求。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè)信息技術(shù) ?信息獲取 ?信息處理 ?課程結(jié)構(gòu)

【基金項(xiàng)目】本文為新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項(xiàng)目《農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)》階段性研究成果。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）09-0003-01

農(nóng)業(yè)是人類健康與發(fā)展的永恒主題，《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030年）》的重大項(xiàng)目之一是開展農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測，需要“建設(shè)和完善遙感、固定觀測和移動監(jiān)測等一體化的農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測體系，建設(shè)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境大數(shù)據(jù)中心，推動農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)共建共享”。其中，農(nóng)業(yè)信息獲取涉及傳感器（溫度、濕度、PH值、光、CO2等）、遙感、導(dǎo)航定位、網(wǎng)絡(luò)信息檢索等多源、多層次、多尺度的農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測技術(shù)，農(nóng)業(yè)信息處理的實(shí)質(zhì)內(nèi)容則是農(nóng)業(yè)資源環(huán)境大數(shù)據(jù)的分析、挖掘和知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)。

《農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)》課程的教學(xué)研究至關(guān)重要，是有效培養(yǎng)適應(yīng)社會和時代發(fā)展需要的復(fù)合型高層次人才的基礎(chǔ)，也是涉農(nóng)高校信息技術(shù)研究生教育面臨的一個關(guān)鍵教學(xué)研究問題。

1.國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

近年來，國內(nèi)外教育機(jī)構(gòu)針對信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的有效應(yīng)用開展了大量卓有成效的教學(xué)研究工作。

國外具有典型代表性的是美國Illinois大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程系開設(shè)的《精細(xì)農(nóng)業(yè)》，處于世界領(lǐng)先地位，其課程體系設(shè)計涵蓋了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的多個方面，而且以融入最新信息技術(shù)為優(yōu)勢和特色，是國內(nèi)外高校借鑒的重點(diǎn)。

國內(nèi)具有代表性的是浙江大學(xué)開設(shè)的《精細(xì)農(nóng)業(yè)》課程，是我國信息農(nóng)業(yè)課程教學(xué)體系改革的先導(dǎo)力量，較為突出的教學(xué)成果是：《精細(xì)農(nóng)業(yè)》成為國家精品課程;出版的國家級規(guī)劃教材《精細(xì)農(nóng)業(yè)》以及面向21世紀(jì)課程教材《農(nóng)業(yè)資源信息系統(tǒng)》等，在江蘇大學(xué)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)等10多所院校采用;自主創(chuàng)新開發(fā)了8種國際先進(jìn)水平的教學(xué)儀器設(shè)備和6種教學(xué)軟件系統(tǒng)，在國內(nèi)多所大學(xué)實(shí)際使用;開設(shè)了一系列創(chuàng)新性、綜合性教學(xué)實(shí)驗(yàn);建立了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)教學(xué)實(shí)習(xí)與科研示范綜合基地，為全國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新性人才培養(yǎng)探索了新的思路和途徑。此外，揚(yáng)州大學(xué)、西南大學(xué)和石河子大學(xué)等高校也陸續(xù)開設(shè)了《農(nóng)業(yè)信息技術(shù)》相關(guān)課程，都具有其地方特色。

綜上所述，現(xiàn)階段國內(nèi)外教學(xué)團(tuán)隊(duì)均側(cè)重于開設(shè)比較綜合的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)課程，往往是力求全面涵蓋農(nóng)業(yè)信息的采集、傳輸、存儲、處理和綜合應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)，體現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的整體內(nèi)容和全局知識框架，而且多是針對本科生學(xué)習(xí)階段開設(shè)，旨在引導(dǎo)學(xué)生了解農(nóng)業(yè)信息技術(shù)全方位知識，卻鮮有專門針對研究生教育階段的專業(yè)學(xué)習(xí)而開設(shè)農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)方面的深度課程。

2.課程結(jié)構(gòu)設(shè)計

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)信息化教學(xué)研究團(tuán)隊(duì)專門面向涉農(nóng)高校的農(nóng)學(xué)、計算機(jī)、信息管理和物聯(lián)網(wǎng)工程等相關(guān)專業(yè)的研究生開設(shè)《農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)》課程。一方面，是對目前農(nóng)業(yè)信息技術(shù)相關(guān)課程進(jìn)行局部深化和優(yōu)化，突出物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)環(huán)境下農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的來源和分析，聚焦于農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的兩個環(huán)節(jié)：采集技術(shù)和處理技術(shù)，體現(xiàn)知識體系的“精、深、透”的原則;另一方面，是突出研究生教學(xué)特點(diǎn)和目標(biāo)，以解決科學(xué)問題為導(dǎo)向，加大知識覆蓋面，加深知識難度，加強(qiáng)知識新穎性，不斷重構(gòu)和凝練《農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)》的知識體系和教學(xué)內(nèi)容，如圖1所示。

基于農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的整體架構(gòu)，本課程重點(diǎn)突出了農(nóng)業(yè)信息采集與處理這兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，逐步形成了適用于研究生教學(xué)的4類教學(xué)資源：（1）理論教學(xué)資料，包括教學(xué)大綱（11個章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容、基本要求和重點(diǎn)難點(diǎn)，每一章節(jié)對應(yīng)于圖1中某一課程內(nèi)容）、PPT課件、考試大綱和教學(xué)參考資料等;（2）課外閱讀文獻(xiàn)庫;（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書;（4）核心專題案例庫。對應(yīng)于理論教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本課程配套了8個綜合性實(shí)驗(yàn)：農(nóng)田現(xiàn)場信息采集與處理、遙感圖像預(yù)處理、遙感圖像分類與判別、基于遙感的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)檢索、基于GIS的農(nóng)業(yè)信息分析、農(nóng)業(yè)信息光譜分析實(shí)驗(yàn)和基于統(tǒng)計的農(nóng)作物模型模擬。

圖1 《農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)》課程結(jié)構(gòu)

針對研究生培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)科點(diǎn)建設(shè)目標(biāo)，基于長期積累的豐富的科學(xué)數(shù)據(jù)資源和項(xiàng)目案例資源，例如，已獲取了覆蓋烏魯木齊地區(qū)國產(chǎn)“高分一號”遙感影像，可為農(nóng)田信息遙感監(jiān)測實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù);擁有某地區(qū)農(nóng)田傳感器數(shù)據(jù)，可為農(nóng)田現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)提供支撐;掌握了新疆森林資源數(shù)據(jù)，可為農(nóng)林資源空間格局分析提供支持，我們充分利用了新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)擁有的自治區(qū)級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心“農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”、校級創(chuàng)新中心“農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心”、農(nóng)業(yè)信息檢索實(shí)驗(yàn)室等豐富的教學(xué)科研環(huán)境，進(jìn)而有效引導(dǎo)研究生深入掌握天—空—地范圍（遙感、GPS和農(nóng)田現(xiàn)場）內(nèi)布設(shè)的主流傳感器獲取農(nóng)業(yè)信息的原理、技術(shù)與方法，掌握網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和科技文獻(xiàn)中蘊(yùn)含的農(nóng)業(yè)信息檢索與發(fā)現(xiàn)的核心技術(shù)與方法，掌握基于光譜分析技術(shù)和機(jī)器視覺技術(shù)的農(nóng)業(yè)信息獲取與處理方法，掌握基于射頻標(biāo)識RFID的農(nóng)產(chǎn)品與動物標(biāo)識信息采集方法，掌握農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)時空分析與處理模型與方法。

3.結(jié)論與展望

面向研究生開設(shè)的《農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)》課程結(jié)構(gòu)設(shè)計涵蓋了農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容，蘊(yùn)含了領(lǐng)域知識前沿、難點(diǎn)問題和研究熱點(diǎn)資源，有助于加強(qiáng)研究生的數(shù)據(jù)思維、計算思維和實(shí)踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用各學(xué)科知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的科學(xué)研究素養(yǎng)。而且，有效彌補(bǔ)了目前尚無農(nóng)業(yè)信息獲取與處理技術(shù)研究生教材這一不足。隨著深入教學(xué)實(shí)踐和信息技術(shù)的最新進(jìn)展，本課程結(jié)構(gòu)也需進(jìn)一步優(yōu)化和深化。

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