农业信息处理与分析课程的教学改革与实践

刘飒

摘要：本文介绍了“农业信息处理与分析”研究生课程的教学改革与实践，探讨了培养农业信息化时代高水平人才的研究生课堂教学的途径，教学内容注重知识的基础性和前沿性相结合、深入性和广度性相结合，教学过程采取师生互主型、理论和技术结合型、MOOC时空拓展型的教学模式。

关键词：农业信息化；研究生课程；教育改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）19-0165-02

一、引言

以大数据、云计算、物联网为基础的高度信息化时代的到来，对农业院校如何培养农业信息化时代的高水平人才提出了挑战。传统农业已经向具有典型信息化特征的智慧农业、精准农业和大数据农业转变，信息化农业不仅能够直接提高农业生产和管理的效率、提高农产品销售和管理的效率，而且还能够通过农业现场和农产品销售过程的信息和数据的采集、挖掘、处理、分析、建模，对未来农业生产和农产品销售进行预测。海量的农业信息能够成为推动农业生产发展、提高农业生产效率和促进农产品销售的重要力量[1]。高等教育中的研究生教育是培养社会需要的高水平人才的重要途径，而研究生的课堂教学是整个研究生培养的重要环节，是提高研究生学习质量的关键，也是培养研究生创新能力的基本方式[2]。信息化农业时代的到来，必定对农业院校的研究生培养提出更高的要求，农业院校的研究生课堂教学改革已经开始实施[3]。但是，由于信息技术迅猛地发展，特别是大数据时代的快速到来，使得农业院校在信息化农业人才培养上落后于信息技术的发展[4]。筆者长期从事“农业信息处理与分析”研究生课程的教学，为适应农业信息化发展的需要，利用有限的课程学时，着力培养具有扎实基础、宽广视野的应用人才，探索性地对这门研究生课程的教学进行了改革。本文介绍了课程的教学改革与实践。

二、教学内容的精细设计

“农业信息处理与分析”是北京农学院计算机与信息工程专业开设的36学时的研究生专业课。课程的性质是以如何取得农业科技信息和如何分析、处理农业信息为中心，对农业科技信息基本知识、科技信息来源、农业科技信息搜集方法、农业科技信息资料整理，以及农业科技信息资料处理与分析等内容进行了深入浅出的阐述，使学生具有初步的农业信息处理与分析的专业理论基础和实践应用能力。

信息化农业的发展，使得计算机科学、信息与计算科学、统计学、经济学、生命科学、环境科学、农学等领域相互交叉渗透。即使对于计算机与信息技术领域而言，也要涉及到信息数据的采集、信息数据的管理、信息数据的分析、信息数据的应用等许多相关知识。此外，信息技术也展现出了日新月异地快速发展。因此，这就要求农业信息化时代的高水平人才既具有扎实的专业基础知识，又具有宽广的学科视野，以及了解学科发展的前沿领域。

针对农业信息化时代对高水平人才的要求，“农业信息处理与分析”课程在教学内容上进行了精细设计，使得教学内容注重知识的基础性和前沿性相结合、深入性和广度性相结合。深入地讲解了农业信息的数据处理方法和图像处理方法，以及常用的分析方法，使学生了解和掌握基础的处理和分析的方法。此外，结合现在信息化农业发展的前沿领域，例如，农作物生长状况的实时监测、种子的识别、农作物病虫害的识别、射频识别技术等研究领域，以及结合先进的图像处理理论和图像处理技术领域的科研成果，为学生讲解了农业信息自动处理的方法，图像处理技术在农业中的应用，数字图像处理基础理论、数字图像的增强处理及特征提取，空间域增强处理、图像锐化处理和彩色图像增强处理等方法。例如，笔者利用“昆虫的图像识别技术”的科研课题为实例[5]，讲解图像处理的基础知识和图像处理的方法，并介绍在实际进行图像处理和信息分析时，如何利用所学知识分析问题和解决问题。这些教学内容使学生了解了信息技术在农业中应用的前沿领域，同时也使学生学到了目前在信息处理和分析中先进的图像处理的知识，开阔了学生的学科视野。

三、教学过程的精心设计

“农业信息处理与分析”课程不仅要求给学生传授农业信息处理和分析的知识，还要求培养学生在这一领域的实际工作能力。因此，在教学过程的编排上，安排了50%的实践教学，从而实现理论和技术相结合的教学模式。在实践教学中，要求学生应用所学的农业信息处理与分析的基础知识，实际完成一份农业信息数据的处理和分析报告，并开发一个农业信息自动处理的软件。实践教学内容包括信息检索实践、问卷设计实践、数据处理工具的使用、Matlab的使用、农业信息分析实践，以及农业信息处理与分析报告的写作实践。

“农业信息处理与分析”课程的教学中还存在以下三个主要的问题，第一，课程既需要在课堂上面授式地进行基础性和前沿性相结合、深入性和广度性相结合的知识传授，又需要进行技术实践的教学，因此，36个学时的教学时间就显得非常的少。如何在短的课堂学时教学中，最大限度地完成全部教学计划，以保证学生在短时间内扎实学会大量的知识并且熟练掌握技术技能？第二，学生需要在短时间内学习大量知识，其结果是学生在课堂的学习过程中很难完全理解学习的内容。第三，同时上课的研究生有本科是计算机专业和非计算机专业的学生，如何兼顾不同层次的学生。

为了解决上述三个问题，“农业信息处理与分析”课程中引入了MOOC的教学模式。采用课上面授和课下通过MOOC自学的双重教学模式，课上讲解重点和难点，课下学生通过MOOC教学平台了解知识的具体应用以及掌握处理和分析工具的学习，并参与互动。MOOC的教学平台上有丰富的学习资源，提供各个层面的教学内容，学生可以根据自己需要的学习内容自主地学习，还可以按照课程顺序由浅入深地自主学习，从而解决了分层次教学难的问题。MOOC的教学模式非常好地拓展了学习的时空，也极大地改变了人们学习的时空观。

“农业信息处理与分析”课程的教学中自始至终贯穿着师生互主型的教学模式。课堂知识的传授以教师为主，认真精细地准备教学内容，深入浅出地讲解基础知识，通过教师的科研成果促进教学。实践以学生为主，充分发挥学生应用知识分析问题和解决实际问题的能力，真正掌握一门农业信息处理和分析的技术和方法并会应用，这是教师的职责，是利用它们的经验辅助指导学生。MOOC教学阶段，教师和学生都是主体，共同探讨问题，互相学习，加深对理论知识的深入了解，更加熟练地应用技术解决实际问题。

四、結论

农业信息化时代正在到来，在有限的研究生课堂教学中，如何培养信息化农业的高水平人才，成为一个需要探索的课题。本文介绍了“农业信息处理与分析”研究生课程的教学改革与实践，探讨了培养农业信息化时代高水平人才的研究生课堂教学的途径，教学内容注重知识的基础性和前沿性相结合、深入性和广度性相结合，教学过程采取师生互主型、理论和技术结合型、MOOC时空拓展型的教学模式。

参考文献：

[1]孙忠富，杜克明，郑飞翔，尹首一.大数据在智慧农业中研究与应用展望[J].中国农业科技导报，2013，15（6）：63-71.

[2]闫艳，陈坤华，胡斌梁.培养研究生创新能力的课堂教学问题探讨[J].当代教育理论与实践，2016，8（6）：98-100.

[3]郭伟，张翼飞，杨克军.农学专业学位研究生课程教学中案例教学法的应用[J].高等农业教育，2016，（1）：93-95.

[4]宋长青，高明秀，周虎.高等农业院校农业大数据研究现状及发展思路[J].中国农业教育，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