農業信息采集與處理技術的本科教學框架

孫偉　馮向萍　李全勝

【摘要】物聯網與大數據環境下的涉農高校信息技術本科教育面臨著巨大挑戰，《農業信息采集與處理技術》課程尚無可遵循的成熟教學體系。面向本科生教學需求，初步設計了課程教學框架，把教學內容劃分為15講和5個綜合實驗。實踐證明，本框架能夠有效滿足大數據時代本科生農業信息采集與處理技術教學需求。

【關鍵詞】農業信息技術 信息采集 信息處理 教學框架

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）10-0224-01

在物聯網各類應用領域中，農業是關乎人類健康與發展的核心內容之一。農業信息采集與處理技術涵蓋了物聯網的感知層和應用層需求，是物聯網的入口和出口。《農業信息采集與處理技術》課程涉及機械、電子、信息和生命科學多學科領域，其教學框架和知識組成是培養適應現代化農業所需的各種信息類人才的重要基礎，有助于在現代農業信息技術教育中突出創新型、復合型人才的素質培養這一主題。

1.國內外研究進展

農業信息采集與處理技術是農業信息技術的核心內容之一，國內外教育機構針對信息技術在農業領域的有效應用開展了大量卓有成效的教學研究工作。

美國Illinois大學農業與生物工程系開設《精細農業》，處于世界領先地位，浙江大學借鑒這一教學體系，利用其綜合性大學的平臺優勢，率先開展了信息農業課程新教學體系的改革，在教材、理論教學、實驗儀器、實驗項目和實習基地建設等方面開展了一系列改革和創新。揚州大學從培養學生的求知興趣、實踐能力與挖掘學生的創新潛力出發對《農業信息技術》和《數字農業》進行了系列改革，構建了“知識、能力與技能”三位一體的課程標準體系。

目前，國內外教學團隊均側重于開設比較綜合的農業信息技術相關課程，力求涵蓋農業信息技術的全部環節，旨在使學生全面了解農業信息技術的方方面面，而缺乏專門針對農業信息采集與處理這兩個核心環節進行重點和精煉的教學，勢必存在“大而不精、廣而不深”等問題。

2.課程框架設計

新疆農業大學農業信息化教學研究團隊長期以來一直致力于解決農業信息化過程中的關鍵科學理論問題和核心技術應用難題，積累了與本課程密切相關的理論與技術基礎，已為物聯網工程本科專業開設了《農業信息采集與處理技術》課程，開發完善了適用于本科生教學的PPT課件、講義、教學大綱、考試大綱、教學參考資料、案例庫、試題庫、作業習題及答案庫等相關教學材料，課程教學框架如圖1所示。

基于農業信息技術的整體架構，教學框架重點突出了農業信息測采集與處理兩個關鍵環節。基于此，把教學內容劃分為15講：（1）農業信息技術；（2）數據采集與處理的一般流程；（3）農田氣候和土壤信息采集與處理；（4）設施農業與農業感官智能分析；（5）地理空間的數學基礎；（6）衛星傳感器技術和遙感基礎理論；（7）遙感數據預處理技術；（8）遙感圖像信息提取；（9）農業衛星導航定位技術；（10）地理信息系統基礎理論；（11）空間數據模型與數據管理；（12）時空數據分析的基礎理論與方法；（13）時空數據分析的高級理論與方法；（14）農作物模型模擬技術；（15）農業專家系統。同時，對應于理論教學中的重點和難點，配套了5個綜合實驗：遙感圖像預處理、遙感圖像分類與判別、基于遙感的農業生態環境監測、基于GIS的農業信息分析和基于統計的農作物模型模擬。

在本課程的教學框架下，有助于學生掌握天-空-地范圍內布設的主流傳感器采集農業數據的原理、技術方法和應用模式，熟悉具有海量、多源異構、高速傳輸等特征的農業數據的清洗加工、分類、融合、入庫等信息匯集與整合關鍵技術和方法，掌握農業大數據分析與處理模型、技術與方法，加強學生的數據思維和計算思維能力，把握大數據時代農業信息采集與處理技術的最新方向和發展趨勢，為學生走向工作崗位積累扎實的理論和方法功底。

《農業信息采集與處理技術》課程教學框架中，農業信息采集涉及傳感器、遙感、導航定位等多源、多層次、多尺度的農業資源監測技術，農業信息處理的實質內容則是農業資源環境大數據的分析、挖掘和知識發現技術。而且，本課程教學框架的設計有效彌補了目前國內尚無這門課程的專門教材這一不足，經過對本科生的深入教學實踐和信息技術的不斷發展，本課程教學框架也需進一步發展和深化。

參考文獻：

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