现代农业信息技术课程教学与实践应用研究

冯雷，何勇，史舟，王若青，郭亚芳，沈明卫

摘要：如何讲授信息技术领域的基础理论知识及其在农业实践成果，培养现代农业信息技术复合型人才，是涉农类高等院校面临的一个重要课题。利用浙江大学多学科综合和交叉平台，从教材、理论教学、实验仪器、实验项目和校外实践基地建设等方面进行了一系列的探索，形成了以精品课程为核心，规划教材和资源网站开发等为基础，实验设备研发和创新性实验开设为支撑，校内外综合基地为实践平台的农业信息技术课程体系，对提高教学效果、改善教学质量产生了极其重要的作用。本文主要介绍了现代农业信息技术教学改革的思路以及改革所取得的成果与经验，努力寻求适合高校学生的现代农业信息技术教学模式。

关键词：教学；改革；农业；信息技术

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0151-02

信息技术是现代农业的重要特征[1]。随着农业信息新技术的不断发展与成功应用，社会急需既掌握信息技术基本知识，又通晓农业实际应用需求的农业信息化复合型人才。现代农业信息技术类课程是近十年来新发展起来的，涉及机械、电子、信息和生命科学多学科领域[2]，要求学生具有较宽的知识面，同时更注重学生创新能力的培养。其课程体系的建设对培养适应现代化农业所需要的各种信息类人才具有重要的地位和作用。如何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，是涉农类高校面临的一个重要课题。

为此，笔者利用所在综合性大学和交叉中心的平台优势，率先进行了信息农业课程新教学体系的改革。从课程教学体系着手，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。经过近十年的实践，取得了显著的成效：《精细农业》成为国家精品课程；主编出版了国家级规划教材《精细农业》以及面向21世纪课程教材《农业资源信息系统》等；自主创新开发了8种国际先进水平的教学仪器设备和6种教学软件系统；开设了一系列创新性、综合性教学实验；建立了农业信息技术教学实习与科研示范综合基地，为全国现代农业信息技术复合创新性人才的培养探索了新路。

一、研究思路与课程建设

“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力”。本项目的研究思路是：培养“综合型、研究型、创新型”高素质人才，实施“加强基础、拓宽面向、注重素质、培养能力、因材施教、争创一流”的教学改革基本方针，推行知识、能力、素质并重的人才培养新模式，将农业信息技术课程建设定位于能体现学校倡导的新的教育理念的高水平、高质量的示范性课程。由此确定的农业信息相关课程体系建设目标是：成为国内一流研究型精品课程，体现传统农业向现代农业发展的方向和趋势。

借助浙江大学多学科交叉的优势，由农业、工程、信息、计算机、传感技术等多学科方向的骨干学者为主体，成立了浙江大学数字农业与农村信息化交叉中心，组成了一支以国家教学名师领衔、多学科综合交叉的创新性教师队伍，为培养适应现代化农业所需要的信息技术人才建立了平台。

利用此平台，以课程内容改革推动课程建设，针对传统专业课知识陈旧的问题，通过开设新课程和更新补充原有教学内容，建立符合现代农业信息技术要求的课程体系。通过整合教学内容，重组课程结构，构建了能使学生的知识、能力和素质得到协调发展的课程体系，充分体现了农业信息技术所具有的空间信息处理技术、现代电子信息工程技术和生物科学的交叉融合的特征，创立了一套以引导学生自主学习为重点，课内与课外、理论与实践、教学与科研生产相结合，突出创新能力培养的信息农业课程教学体系。

二、教材与教学资源建设

精细农业，也称精准农业，是上世纪九十年代从发达国家兴起的，为促进农业的可持续发展，以高科技的全球定位技术、地理信息系统、遥感技术为核心，应用高科技信息技术改造传统农业的理论与实践应用[3-6]。精细农业的实践表明，实施精细农业不仅具有重要的经济效益，而且具有显著的社会效益和生态效益。国外许多大学已经将精细农业课程列为农业工程类专业和其它相关专业的专业基础必修课。我国许多高校都将精细农业课程列为农业工程类各专业的专业基础必修或选修课，或作为相关专业的全校性选修课，并在硕士和博士的培养计划中也开设了该门课程。为介绍目前国内外各具特色的精细农业发展模式，笔者主编出版了普通高等教育“十五”和“十一五”国家级规划教材《精细农业》。该教材是我国精细农业方面唯一的统编教材，并开发了相关课程的计算机多媒体教学课程资源网站[7]。

为学生更多了解信息农业学科发展趋势，掌握作为现代农业信息技术基础的多种信息技术，开发了多个课程及农业信息技术学习资源网站，便于学生进一步了解农业信息技术和精细农业的研究和发展现状及相应的技术和产品，便于国内外同行的交流。

三、创新性教学设备研发与实验设计

现代农业信息技术是新开设的前沿性、多学科交叉的农业实践与管理类系列课程，是现代信息技术在农业生产实践中形成的结晶，包含了最新的信息技术和计算机技术的成果。目前国内还缺少现成的农业信息技术教学实验仪器、设备和配套软件，国外的许多仪器设备价格昂贵，可选择的硬件和软件相应比较少。

在浙江大学数字农业与农业信息交叉中心和近300平方米的“精细农业”实验室和“农业遥感”实验室中，自主开发了多种国际领先水平的现代农业信息采集与处理的教学仪器设备和软件，设备具有结构新颖、携带方便、检测实时快速、精度高，并有显示、储存、定位和信息传输等功能。应用上述自制仪器设备，设计并实践了一系列综合性创新性实验[8-9]，深受学生的欢迎。

为培养学生的创新能力，引导学生进行自主、探究式学习，在精准农业等农业信息和自动化技术类课程教学中应用了LEGO Mindstorms组件作为实验教具[10]，研制了智能化可编程农机作业模拟系统。多组学生在图形化编程环境下，使用此系统构建小型智能农业机械模型，通过构件组装、软件编程、功能调试、效果评估的基础实验训练，培养了并逐步提高学生观察和分析实验现象的能力及理论联系实际的能力，让学生经过实验的观察、测量和分析，加深对现代信息农业装备的某些概念、规律和理论的理解，同时培养学生严肃认真的工作作风、实事求是的科学态度。结果表明，学生对这个试验项目的效果很满意。因为它不仅为学生提供了解决问题的技巧，提高了他们的编程和机械设计等相关技能，同时有益于学生间形成团队协作的良好氛围。

在完成课程要求的基本实验外，学生还实践了利用实验课程所学知识为社会服务的综合应用活动。例如在学生完成GPS定向与测绘实验后，安排他们用所学知识为浙江台州市椒江区、温州市标准化农田测试和分布、杭州西湖区标准农田和古迹、水库电子地图制作。整个实践活动由教师指导，学生自己动手完成，强调了农业信息技术的实用性。

四、校内外综合实习基地建设与探索

物联网和无线传感器网络技术，己成为信息与通信前沿高技术研究的焦点和制高点之一，将为农业和农村信息化带来新的契机。2010年，在浙江大学紫金港校区和长兴县实习基地，建立了基于物联网技术的智能化温室监控示范区，用传感器对植物栽培的水分、养分、温度、湿度信息进行获取，然后通过无线传输到控制室的计算机系统，按照精准方式进行肥水灌溉，实现了用于田园环境信息监测以及自动灌溉控制的无线传感器网络系统。

针对农业信息的服务对象和服务内容众多的特点，在浙江杭州萧山区等七个农业信息技术应用单位建立了浙江大学农业信息技术教学实习与科研示范综合基地，培养了学生的知识应用能力，创造了更多的实习锻炼机会，开阔了他们的视野，增加了他们的学习兴趣，以及全面了解了信息技术在社会主义新农业建设中的作用和地位。

五、结论与展望

项目开展以来，在浙江大学所有农业与生物系统工程类和农业资源类本科生及浙江大学本科生，农业工程类和农业资源类硕士生和博士生中实践，取得了很好的效果。核心课程《精细农业》获得国家精品课程，并建成了具有特色的教学实验开放平台。主干课程《全球定位系统和地理信息系统》成为浙江大学通识课程。农业信息技术复合型人才培养的改革与实践，有力地提高了人才培养的质量。

农业信息技术复合型人才培养体系改革与探索，是一个复杂的系统工程，其中涉及教学内容、教材与教学资源建设、实验与实践活动、教师培养等多方面的因素。目前农业信息技术教学改革还有待继续深入，相关培养体系的研究和实践对于农业资源与工程学科建设具有重要价值，应该得到广泛的重视和支持。

参考文献：

[1]王人潮，史舟，等.农业信息科学与农业信息技术[M].浙江大学出版社，2003：1-3.

[2]王人潮，黄敬峰，史舟.信息技术在农业中的应用及其发展战略[J].浙江农业学报，2001，13（1）：1-7.

[3]Naiqian Zhang，Maohua Wang，Ning Wang.Precision agriculture-a worldwide overview[J].Computers and Electronics in Agriculture，2002，36（2）：113-132.

[4]John Stafford.Implementing Precision Agriculture in the 21st Century[J].Journal of Agricultural Engineering Research，2000，76（3）：267-275.

[5]Alex McBratney，Brett Whelan，Tihomir Ancev.Future Directions of Precision Agriculture[J].Precision Agriculture，2004，6（1）：7-23.

[6]汪懋华.“精细农业”的发展与工程科技创新[J].农业工程学报，1999，15（1）：1-8.

[7]何勇，冯雷，方慧.突出创新能力培养，探索精细农业课程教学体系[M].整合培养?摇追求卓越-浙江大学本科教育改革与实践（上册）.杭州：浙江大学出版社，2007：246-253.

[8]郭亚芳，冯水娟，何勇.加强实践教学环节?摇推进创新人才培养[J].农机化研究，2004，（4）：254-256.