農業信息處理與分析課程的教學改革與實踐

劉颯

摘要：本文介紹了“農業信息處理與分析”研究生課程的教學改革與實踐，探討了培養農業信息化時代高水平人才的研究生課堂教學的途徑，教學內容注重知識的基礎性和前沿性相結合、深入性和廣度性相結合，教學過程采取師生互主型、理論和技術結合型、MOOC時空拓展型的教學模式。

關鍵詞：農業信息化；研究生課程；教育改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）19-0165-02

一、引言

以大數據、云計算、物聯網為基礎的高度信息化時代的到來，對農業院校如何培養農業信息化時代的高水平人才提出了挑戰。傳統農業已經向具有典型信息化特征的智慧農業、精準農業和大數據農業轉變，信息化農業不僅能夠直接提高農業生產和管理的效率、提高農產品銷售和管理的效率，而且還能夠通過農業現場和農產品銷售過程的信息和數據的采集、挖掘、處理、分析、建模，對未來農業生產和農產品銷售進行預測。海量的農業信息能夠成為推動農業生產發展、提高農業生產效率和促進農產品銷售的重要力量[1]。高等教育中的研究生教育是培養社會需要的高水平人才的重要途徑，而研究生的課堂教學是整個研究生培養的重要環節，是提高研究生學習質量的關鍵，也是培養研究生創新能力的基本方式[2]。信息化農業時代的到來，必定對農業院校的研究生培養提出更高的要求，農業院校的研究生課堂教學改革已經開始實施[3]。但是，由于信息技術迅猛地發展，特別是大數據時代的快速到來，使得農業院校在信息化農業人才培養上落后于信息技術的發展[4]。筆者長期從事“農業信息處理與分析”研究生課程的教學，為適應農業信息化發展的需要，利用有限的課程學時，著力培養具有扎實基礎、寬廣視野的應用人才，探索性地對這門研究生課程的教學進行了改革。本文介紹了課程的教學改革與實踐。

二、教學內容的精細設計

“農業信息處理與分析”是北京農學院計算機與信息工程專業開設的36學時的研究生專業課。課程的性質是以如何取得農業科技信息和如何分析、處理農業信息為中心，對農業科技信息基本知識、科技信息來源、農業科技信息搜集方法、農業科技信息資料整理，以及農業科技信息資料處理與分析等內容進行了深入淺出的闡述，使學生具有初步的農業信息處理與分析的專業理論基礎和實踐應用能力。

信息化農業的發展，使得計算機科學、信息與計算科學、統計學、經濟學、生命科學、環境科學、農學等領域相互交叉滲透。即使對于計算機與信息技術領域而言，也要涉及到信息數據的采集、信息數據的管理、信息數據的分析、信息數據的應用等許多相關知識。此外，信息技術也展現出了日新月異地快速發展。因此，這就要求農業信息化時代的高水平人才既具有扎實的專業基礎知識，又具有寬廣的學科視野，以及了解學科發展的前沿領域。

針對農業信息化時代對高水平人才的要求，“農業信息處理與分析”課程在教學內容上進行了精細設計，使得教學內容注重知識的基礎性和前沿性相結合、深入性和廣度性相結合。深入地講解了農業信息的數據處理方法和圖像處理方法，以及常用的分析方法，使學生了解和掌握基礎的處理和分析的方法。此外，結合現在信息化農業發展的前沿領域，例如，農作物生長狀況的實時監測、種子的識別、農作物病蟲害的識別、射頻識別技術等研究領域，以及結合先進的圖像處理理論和圖像處理技術領域的科研成果，為學生講解了農業信息自動處理的方法，圖像處理技術在農業中的應用，數字圖像處理基礎理論、數字圖像的增強處理及特征提取，空間域增強處理、圖像銳化處理和彩色圖像增強處理等方法。例如，筆者利用“昆蟲的圖像識別技術”的科研課題為實例[5]，講解圖像處理的基礎知識和圖像處理的方法，并介紹在實際進行圖像處理和信息分析時，如何利用所學知識分析問題和解決問題。這些教學內容使學生了解了信息技術在農業中應用的前沿領域，同時也使學生學到了目前在信息處理和分析中先進的圖像處理的知識，開闊了學生的學科視野。

三、教學過程的精心設計

“農業信息處理與分析”課程不僅要求給學生傳授農業信息處理和分析的知識，還要求培養學生在這一領域的實際工作能力。因此，在教學過程的編排上，安排了50%的實踐教學，從而實現理論和技術相結合的教學模式。在實踐教學中，要求學生應用所學的農業信息處理與分析的基礎知識，實際完成一份農業信息數據的處理和分析報告，并開發一個農業信息自動處理的軟件。實踐教學內容包括信息檢索實踐、問卷設計實踐、數據處理工具的使用、Matlab的使用、農業信息分析實踐，以及農業信息處理與分析報告的寫作實踐。

“農業信息處理與分析”課程的教學中還存在以下三個主要的問題，第一，課程既需要在課堂上面授式地進行基礎性和前沿性相結合、深入性和廣度性相結合的知識傳授，又需要進行技術實踐的教學，因此，36個學時的教學時間就顯得非常的少。如何在短的課堂學時教學中，最大限度地完成全部教學計劃，以保證學生在短時間內扎實學會大量的知識并且熟練掌握技術技能？第二，學生需要在短時間內學習大量知識，其結果是學生在課堂的學習過程中很難完全理解學習的內容。第三，同時上課的研究生有本科是計算機專業和非計算機專業的學生，如何兼顧不同層次的學生。

為了解決上述三個問題，“農業信息處理與分析”課程中引入了MOOC的教學模式。采用課上面授和課下通過MOOC自學的雙重教學模式，課上講解重點和難點，課下學生通過MOOC教學平臺了解知識的具體應用以及掌握處理和分析工具的學習，并參與互動。MOOC的教學平臺上有豐富的學習資源，提供各個層面的教學內容，學生可以根據自己需要的學習內容自主地學習，還可以按照課程順序由淺入深地自主學習，從而解決了分層次教學難的問題。MOOC的教學模式非常好地拓展了學習的時空，也極大地改變了人們學習的時空觀。

“農業信息處理與分析”課程的教學中自始至終貫穿著師生互主型的教學模式。課堂知識的傳授以教師為主，認真精細地準備教學內容，深入淺出地講解基礎知識，通過教師的科研成果促進教學。實踐以學生為主，充分發揮學生應用知識分析問題和解決實際問題的能力，真正掌握一門農業信息處理和分析的技術和方法并會應用，這是教師的職責，是利用它們的經驗輔助指導學生。MOOC教學階段，教師和學生都是主體，共同探討問題，互相學習，加深對理論知識的深入了解，更加熟練地應用技術解決實際問題。

四、結論

農業信息化時代正在到來，在有限的研究生課堂教學中，如何培養信息化農業的高水平人才，成為一個需要探索的課題。本文介紹了“農業信息處理與分析”研究生課程的教學改革與實踐，探討了培養農業信息化時代高水平人才的研究生課堂教學的途徑，教學內容注重知識的基礎性和前沿性相結合、深入性和廣度性相結合，教學過程采取師生互主型、理論和技術結合型、MOOC時空拓展型的教學模式。

參考文獻：

[1]孫忠富，杜克明，鄭飛翔，尹首一.大數據在智慧農業中研究與應用展望[J].中國農業科技導報，2013，15（6）：63-71.

[2]閆艷，陳坤華，胡斌梁.培養研究生創新能力的課堂教學問題探討[J].當代教育理論與實踐，2016，8（6）：98-100.

[3]郭偉，張翼飛，楊克軍.農學專業學位研究生課程教學中案例教學法的應用[J].高等農業教育，2016，（1）：93-95.

[4]宋長青，高明秀，周虎.高等農業院校農業大數據研究現狀及發展思路[J].中國農業教育，2014，（5）：16-20.

[5]Sa Liu，Yan Yang，Shibin Lian，Xiaodong Zhu，Lequan Min. Study on Recognition of Jujube Insect by Computer Vision[J].Proceedings of 2012 IEEE International Conference on Information Science and Technology，2012，579-582.

Teaching Reform and Practice in the Course of "Agriculture Information Processing and Analyzing"

LIU Sa

（School of Computer and Information Engineering，Beijing University of Agriculture，Beijing 102206，China）

Abstract：This paper reports the teaching reform and practice of the postgraduate course of "Agriculture Information Processing and Analysis". It discusses an approach to educate high level graduate students for the agricultural information age. The teaching content focuses on the combination of fundamental and advanced knowledge as well as the depth and breadth of knowledge. The teaching method focuses on teacher-student main role，the combination of theory and practice as well as the expansion of time and space by MOOC.

Key words：agricultural information；postgraduate education；educational reform