現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)課程教學(xué)與實踐應(yīng)用研究

馮雷，何勇，史舟，王若青，郭亞芳，沈明衛(wèi)

摘要：如何講授信息技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論知識及其在農(nóng)業(yè)實踐成果，培養(yǎng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)復(fù)合型人才，是涉農(nóng)類高等院校面臨的一個重要課題。利用浙江大學(xué)多學(xué)科綜合和交叉平臺，從教材、理論教學(xué)、實驗儀器、實驗項目和校外實踐基地建設(shè)等方面進行了一系列的探索，形成了以精品課程為核心，規(guī)劃教材和資源網(wǎng)站開發(fā)等為基礎(chǔ)，實驗設(shè)備研發(fā)和創(chuàng)新性實驗開設(shè)為支撐，校內(nèi)外綜合基地為實踐平臺的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)課程體系，對提高教學(xué)效果、改善教學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生了極其重要的作用。本文主要介紹了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)教學(xué)改革的思路以及改革所取得的成果與經(jīng)驗，努力尋求適合高校學(xué)生的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：教學(xué)；改革；農(nóng)業(yè)；信息技術(shù)

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）09-0151-02

信息技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要特征[1]。隨著農(nóng)業(yè)信息新技術(shù)的不斷發(fā)展與成功應(yīng)用，社會急需既掌握信息技術(shù)基本知識，又通曉農(nóng)業(yè)實際應(yīng)用需求的農(nóng)業(yè)信息化復(fù)合型人才?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)類課程是近十年來新發(fā)展起來的，涉及機械、電子、信息和生命科學(xué)多學(xué)科領(lǐng)域[2]，要求學(xué)生具有較寬的知識面，同時更注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。其課程體系的建設(shè)對培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)所需要的各種信息類人才具有重要的地位和作用。如何在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)教育中，突出創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的素質(zhì)培養(yǎng)這一主題，是涉農(nóng)類高校面臨的一個重要課題。

為此，筆者利用所在綜合性大學(xué)和交叉中心的平臺優(yōu)勢，率先進行了信息農(nóng)業(yè)課程新教學(xué)體系的改革。從課程教學(xué)體系著手，在教材、理論教學(xué)、實驗儀器、實驗項目和實習(xí)基地建設(shè)等方面開展了一系列改革和創(chuàng)新。經(jīng)過近十年的實踐，取得了顯著的成效：《精細農(nóng)業(yè)》成為國家精品課程；主編出版了國家級規(guī)劃教材《精細農(nóng)業(yè)》以及面向21世紀課程教材《農(nóng)業(yè)資源信息系統(tǒng)》等；自主創(chuàng)新開發(fā)了8種國際先進水平的教學(xué)儀器設(shè)備和6種教學(xué)軟件系統(tǒng)；開設(shè)了一系列創(chuàng)新性、綜合性教學(xué)實驗；建立了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)教學(xué)實習(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)新性人才的培養(yǎng)探索了新路。

一、研究思路與課程建設(shè)

“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力”。本項目的研究思路是：培養(yǎng)“綜合型、研究型、創(chuàng)新型”高素質(zhì)人才，實施“加強基礎(chǔ)、拓寬面向、注重素質(zhì)、培養(yǎng)能力、因材施教、爭創(chuàng)一流”的教學(xué)改革基本方針，推行知識、能力、素質(zhì)并重的人才培養(yǎng)新模式，將農(nóng)業(yè)信息技術(shù)課程建設(shè)定位于能體現(xiàn)學(xué)校倡導(dǎo)的新的教育理念的高水平、高質(zhì)量的示范性課程。由此確定的農(nóng)業(yè)信息相關(guān)課程體系建設(shè)目標是：成為國內(nèi)一流研究型精品課程，體現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向和趨勢。

借助浙江大學(xué)多學(xué)科交叉的優(yōu)勢，由農(nóng)業(yè)、工程、信息、計算機、傳感技術(shù)等多學(xué)科方向的骨干學(xué)者為主體，成立了浙江大學(xué)數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息化交叉中心，組成了一支以國家教學(xué)名師領(lǐng)銜、多學(xué)科綜合交叉的創(chuàng)新性教師隊伍，為培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)所需要的信息技術(shù)人才建立了平臺。

利用此平臺，以課程內(nèi)容改革推動課程建設(shè)，針對傳統(tǒng)專業(yè)課知識陳舊的問題，通過開設(shè)新課程和更新補充原有教學(xué)內(nèi)容，建立符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)要求的課程體系。通過整合教學(xué)內(nèi)容，重組課程結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了能使學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)得到協(xié)調(diào)發(fā)展的課程體系，充分體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)所具有的空間信息處理技術(shù)、現(xiàn)代電子信息工程技術(shù)和生物科學(xué)的交叉融合的特征，創(chuàng)立了一套以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為重點，課內(nèi)與課外、理論與實踐、教學(xué)與科研生產(chǎn)相結(jié)合，突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)的信息農(nóng)業(yè)課程教學(xué)體系。

二、教材與教學(xué)資源建設(shè)

精細農(nóng)業(yè)，也稱精準農(nóng)業(yè)，是上世紀九十年代從發(fā)達國家興起的，為促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，以高科技的全球定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)為核心，應(yīng)用高科技信息技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的理論與實踐應(yīng)用[3-6]。精細農(nóng)業(yè)的實踐表明，實施精細農(nóng)業(yè)不僅具有重要的經(jīng)濟效益，而且具有顯著的社會效益和生態(tài)效益。國外許多大學(xué)已經(jīng)將精細農(nóng)業(yè)課程列為農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)和其它相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。我國許多高校都將精細農(nóng)業(yè)課程列為農(nóng)業(yè)工程類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修或選修課，或作為相關(guān)專業(yè)的全校性選修課，并在碩士和博士的培養(yǎng)計劃中也開設(shè)了該門課程。為介紹目前國內(nèi)外各具特色的精細農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，筆者主編出版了普通高等教育“十五”和“十一五”國家級規(guī)劃教材《精細農(nóng)業(yè)》。該教材是我國精細農(nóng)業(yè)方面唯一的統(tǒng)編教材，并開發(fā)了相關(guān)課程的計算機多媒體教學(xué)課程資源網(wǎng)站[7]。

為學(xué)生更多了解信息農(nóng)業(yè)學(xué)科發(fā)展趨勢，掌握作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)基礎(chǔ)的多種信息技術(shù)，開發(fā)了多個課程及農(nóng)業(yè)信息技術(shù)學(xué)習(xí)資源網(wǎng)站，便于學(xué)生進一步了解農(nóng)業(yè)信息技術(shù)和精細農(nóng)業(yè)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀及相應(yīng)的技術(shù)和產(chǎn)品，便于國內(nèi)外同行的交流。

三、創(chuàng)新性教學(xué)設(shè)備研發(fā)與實驗設(shè)計

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息技術(shù)是新開設(shè)的前沿性、多學(xué)科交叉的農(nóng)業(yè)實踐與管理類系列課程，是現(xiàn)代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中形成的結(jié)晶，包含了最新的信息技術(shù)和計算機技術(shù)的成果。目前國內(nèi)還缺少現(xiàn)成的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)教學(xué)實驗儀器、設(shè)備和配套軟件，國外的許多儀器設(shè)備價格昂貴，可選擇的硬件和軟件相應(yīng)比較少。

在浙江大學(xué)數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)信息交叉中心和近300平方米的“精細農(nóng)業(yè)”實驗室和“農(nóng)業(yè)遙感”實驗室中，自主開發(fā)了多種國際領(lǐng)先水平的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息采集與處理的教學(xué)儀器設(shè)備和軟件，設(shè)備具有結(jié)構(gòu)新穎、攜帶方便、檢測實時快速、精度高，并有顯示、儲存、定位和信息傳輸?shù)裙δ?。?yīng)用上述自制儀器設(shè)備，設(shè)計并實踐了一系列綜合性創(chuàng)新性實驗[8-9]，深受學(xué)生的歡迎。

為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，引導(dǎo)學(xué)生進行自主、探究式學(xué)習(xí)，在精準農(nóng)業(yè)等農(nóng)業(yè)信息和自動化技術(shù)類課程教學(xué)中應(yīng)用了LEGO Mindstorms組件作為實驗教具[10]，研制了智能化可編程農(nóng)機作業(yè)模擬系統(tǒng)。多組學(xué)生在圖形化編程環(huán)境下，使用此系統(tǒng)構(gòu)建小型智能農(nóng)業(yè)機械模型，通過構(gòu)件組裝、軟件編程、功能調(diào)試、效果評估的基礎(chǔ)實驗訓(xùn)練，培養(yǎng)了并逐步提高學(xué)生觀察和分析實驗現(xiàn)象的能力及理論聯(lián)系實際的能力，讓學(xué)生經(jīng)過實驗的觀察、測量和分析，加深對現(xiàn)代信息農(nóng)業(yè)裝備的某些概念、規(guī)律和理論的理解，同時培養(yǎng)學(xué)生嚴肅認真的工作作風(fēng)、實事求是的科學(xué)態(tài)度。結(jié)果表明，學(xué)生對這個試驗項目的效果很滿意。因為它不僅為學(xué)生提供了解決問題的技巧，提高了他們的編程和機械設(shè)計等相關(guān)技能，同時有益于學(xué)生間形成團隊協(xié)作的良好氛圍。

在完成課程要求的基本實驗外，學(xué)生還實踐了利用實驗課程所學(xué)知識為社會服務(wù)的綜合應(yīng)用活動。例如在學(xué)生完成GPS定向與測繪實驗后，安排他們用所學(xué)知識為浙江臺州市椒江區(qū)、溫州市標準化農(nóng)田測試和分布、杭州西湖區(qū)標準農(nóng)田和古跡、水庫電子地圖制作。整個實踐活動由教師指導(dǎo)，學(xué)生自己動手完成，強調(diào)了農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的實用性。

四、校內(nèi)外綜合實習(xí)基地建設(shè)與探索

物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，己成為信息與通信前沿高技術(shù)研究的焦點和制高點之一，將為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村信息化帶來新的契機。2010年，在浙江大學(xué)紫金港校區(qū)和長興縣實習(xí)基地，建立了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化溫室監(jiān)控示范區(qū)，用傳感器對植物栽培的水分、養(yǎng)分、溫度、濕度信息進行獲取，然后通過無線傳輸?shù)娇刂剖业挠嬎銠C系統(tǒng)，按照精準方式進行肥水灌溉，實現(xiàn)了用于田園環(huán)境信息監(jiān)測以及自動灌溉控制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

針對農(nóng)業(yè)信息的服務(wù)對象和服務(wù)內(nèi)容眾多的特點，在浙江杭州蕭山區(qū)等七個農(nóng)業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用單位建立了浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)教學(xué)實習(xí)與科研示范綜合基地，培養(yǎng)了學(xué)生的知識應(yīng)用能力，創(chuàng)造了更多的實習(xí)鍛煉機會，開闊了他們的視野，增加了他們的學(xué)習(xí)興趣，以及全面了解了信息技術(shù)在社會主義新農(nóng)業(yè)建設(shè)中的作用和地位。

五、結(jié)論與展望

項目開展以來，在浙江大學(xué)所有農(nóng)業(yè)與生物系統(tǒng)工程類和農(nóng)業(yè)資源類本科生及浙江大學(xué)本科生，農(nóng)業(yè)工程類和農(nóng)業(yè)資源類碩士生和博士生中實踐，取得了很好的效果。核心課程《精細農(nóng)業(yè)》獲得國家精品課程，并建成了具有特色的教學(xué)實驗開放平臺。主干課程《全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)》成為浙江大學(xué)通識課程。農(nóng)業(yè)信息技術(shù)復(fù)合型人才培養(yǎng)的改革與實踐，有力地提高了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)復(fù)合型人才培養(yǎng)體系改革與探索，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中涉及教學(xué)內(nèi)容、教材與教學(xué)資源建設(shè)、實驗與實踐活動、教師培養(yǎng)等多方面的因素。目前農(nóng)業(yè)信息技術(shù)教學(xué)改革還有待繼續(xù)深入，相關(guān)培養(yǎng)體系的研究和實踐對于農(nóng)業(yè)資源與工程學(xué)科建設(shè)具有重要價值，應(yīng)該得到廣泛的重視和支持。

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