农业信息采集与处理技术的本科教学框架

孙伟　冯向萍　李全胜

【摘要】物联网与大数据环境下的涉农高校信息技术本科教育面临着巨大挑战，《农业信息采集与处理技术》课程尚无可遵循的成熟教学体系。面向本科生教学需求，初步设计了课程教学框架，把教学内容划分为15讲和5个综合实验。实践证明，本框架能够有效满足大数据时代本科生农业信息采集与处理技术教学需求。

【关键词】农业信息技术 信息采集 信息处理 教学框架

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0224-01

在物联网各类应用领域中，农业是关乎人类健康与发展的核心内容之一。农业信息采集与处理技术涵盖了物联网的感知层和应用层需求，是物联网的入口和出口。《农业信息采集与处理技术》课程涉及机械、电子、信息和生命科学多学科领域，其教学框架和知识组成是培养适应现代化农业所需的各种信息类人才的重要基础，有助于在现代农业信息技术教育中突出创新型、复合型人才的素质培养这一主题。

1.國内外研究进展

农业信息采集与处理技术是农业信息技术的核心内容之一，国内外教育机构针对信息技术在农业领域的有效应用开展了大量卓有成效的教学研究工作。

美国Illinois大学农业与生物工程系开设《精细农业》，处于世界领先地位，浙江大学借鉴这一教学体系，利用其综合性大学的平台优势，率先开展了信息农业课程新教学体系的改革，在教材、理论教学、实验仪器、实验项目和实习基地建设等方面开展了一系列改革和创新。扬州大学从培养学生的求知兴趣、实践能力与挖掘学生的创新潜力出发对《农业信息技术》和《数字农业》进行了系列改革，构建了“知识、能力与技能”三位一体的课程标准体系。

目前，国内外教学团队均侧重于开设比较综合的农业信息技术相关课程，力求涵盖农业信息技术的全部环节，旨在使学生全面了解农业信息技术的方方面面，而缺乏专门针对农业信息采集与处理这两个核心环节进行重点和精炼的教学，势必存在“大而不精、广而不深”等问题。

2.课程框架设计

新疆农业大学农业信息化教学研究团队长期以来一直致力于解决农业信息化过程中的关键科学理论问题和核心技术应用难题，积累了与本课程密切相关的理论与技术基础，已为物联网工程本科专业开设了《农业信息采集与处理技术》课程，开发完善了适用于本科生教学的PPT课件、讲义、教学大纲、考试大纲、教学参考资料、案例库、试题库、作业习题及答案库等相关教学材料，课程教学框架如图1所示。

基于农业信息技术的整体架构，教学框架重点突出了农业信息测采集与处理两个关键环节。基于此，把教学内容划分为15讲：（1）农业信息技术；（2）数据采集与处理的一般流程；（3）农田气候和土壤信息采集与处理；（4）设施农业与农业感官智能分析；（5）地理空间的数学基础；（6）卫星传感器技术和遥感基础理论；（7）遥感数据预处理技术；（8）遥感图像信息提取；（9）农业卫星导航定位技术；（10）地理信息系统基础理论；（11）空间数据模型与数据管理；（12）时空数据分析的基础理论与方法；（13）时空数据分析的高级理论与方法；（14）农作物模型模拟技术；（15）农业专家系统。同时，对应于理论教学中的重点和难点，配套了5个综合实验：遥感图像预处理、遥感图像分类与判别、基于遥感的农业生态环境监测、基于GIS的农业信息分析和基于统计的农作物模型模拟。

在本课程的教学框架下，有助于学生掌握天-空-地范围内布设的主流传感器采集农业数据的原理、技术方法和应用模式，熟悉具有海量、多源异构、高速传输等特征的农业数据的清洗加工、分类、融合、入库等信息汇集与整合关键技术和方法，掌握农业大数据分析与处理模型、技术与方法，加强学生的数据思维和计算思维能力，把握大数据时代农业信息采集与处理技术的最新方向和发展趋势，为学生走向工作岗位积累扎实的理论和方法功底。

《农业信息采集与处理技术》课程教学框架中，农业信息采集涉及传感器、遥感、导航定位等多源、多层次、多尺度的农业资源监测技术，农业信息处理的实质内容则是农业资源环境大数据的分析、挖掘和知识发现技术。而且，本课程教学框架的设计有效弥补了目前国内尚无这门课程的专门教材这一不足，经过对本科生的深入教学实践和信息技术的不断发展，本课程教学框架也需进一步发展和深化。

参考文献：

[1]高辉，孙成明，谭昌伟. 农业信息技术课程教学改革与实践[J]. 安徽农学通报（上半月刊），2010，21：168-169+150.

[2]余建桥，梁颖. 现代农业信息技术课程教学改革的探索与实践[J]. 西南师范大学学报（自然科学版），2012，03：162-165.

[3]刁明，蒋桂英，王江丽. 《农业信息技术》课程教学改革探析[J]. 中国校外教育，2014，06：6-8.