农业信息技术课程教学大纲（本科）

农业信息技术课程教学大纲（AgriculturalInformationTechnology）一、课程基本信息课程编号：14184307课程类别：专业选修课适用专业：农学专业、种子科学与工程专业学分：2.5总学时：48其中理论学时：32,实验学时：16先修课程：VisualBasic语言程序设计后续课程：无课程简介：本课程通过教学，系统阐述现代信息技术在农业生产活动中的意义与作用，加深学生对有关农业信息技术知识的了解，提升学生能力素质，并通过系列实验，培养和提增学生农业信息技术应用技能。本课程在总结和归纳农业信息技术相关研究进展的基础上，结合我国农业实际，系统讲授农业数据库、农业管理信息系统、农业专家系统、农业模拟模型、虚拟植物与虚拟农业、农业机器视觉技术、农业遥感技术、农业地理信息系统、农业决策支持系统、农业信息服务系统、精确农业技术等内容，为学生从事相关研究与生产管理工作提供理论和实践参考。主要教学方法与手段：本课程坚持“所见即所得”原则，将课堂教学与实验教学融合推进，其中课堂教学注重对基本知识和理论体系的阐述与分析，并融入系统演示、软件鉴赏等环节，实验教学突出与课堂教学内容的关联，强调综合知识和能力的活化应用，问题导向，任务引领，由学生个体或团队完成。选用教材：曹卫星.农业信息学（第1版）［M］.北京：中国农业出版社，2005必读书目：1•李军.农业信息技术（第1版）［M］.北京：科学出版社，20062,王人潮,农业信息科学与农业信息技术（第1版）［M］.北京：中国农业出版社，2003.［美］施奈德.VisualBasic程序设计（第9版）［M］.北京：清华大学出版社，2014.软件开发技术联盟.VisualBasic开发实战（第1版）［M］.北京：清华大学出版社，2013.农业信息技术理论与实践相关期刊等。二、课程总目标：本课程目的在于通过课堂教学与实验教学，使学生了解农业信息技术的地位与作用、基本内涵、主要研究内容及发展趋势，理解农业信息技术体系的相关具体技术特点、功用与生产应用状况，熟悉农业模拟模型、农业决策支持系统、农业地理信息系统等核心关键技术，能围绕农业现代化发展目标，结合农业生产实际，进行具体问题深入分析与提供技术解决方案，培养学生运用信息化方法与技术分析解决问题的思维与能力。三、课程教学内容与教学要求1.教学内容与学时分配课程总学时：48其中讲授学时：32实验（上机）学时：16序号教学章节名称学时分配-序号教学章节名称学时分配讲课实验讲课实验1第一章农业信息学基础310第十章农业信息服务系统22第二章农业数据库及管理信息系统311第十一章精确农业技术33第三章农业专家系统312实验一GPS使用与量测34第四章农业模拟模型313实验二农业建模与程序实现35第五章虚拟植物与虚拟农业214实验三农业决策支持系统设计36第六章农'业机器视觉技术315实验四农业决策支持系统程序实现47第七章农业遥感技术316实验五农业决策支持系统交流演示38第八章农业地理信息系统39第九章农业决策支持系统4合计32162.教学要求：《农业信息技术》是农学、种子科学与工程专业本科生的专业课。本课程的主要任务是使学生全面了解农业信息技术的地位作用、特征特性与应用领域，掌握较为丰富深厚的农业信息技术理论及GPS应用、农业建模与软件开发等技能，达到学用融合、知识-能力-技能协同增进的目的。本课程的教学要求为：（1）理解农业数据库、农业管理信息系统、农业模拟模型、虚拟农业、决策支持系统、专家系统、农业信息服务系统等的概念、特征与功能及研制过程与方法。（2）了解精确农业的概念与特征、支持技术及实施过程。（3）理解遥感、地理信息系统、全球定位系统与机器视觉等技术农业应用的原理与方法。（4）掌握GPS应用和农业建模方法，以及综合运用农业决策支持系统知识与程序设计语言，进行农业决策支持系统的设计、程序实现，并进行交流演示与撰写心得体会。第一章农业信息学基础（3学时）教学目标：通过学习，了解农业信息技术发展概况、演进历程与地位作用，熟悉农业信息学的定义、特征与关键技术组成，为信息技术农业应用奠定知识基础。教学内容：第一节农业信息学的形成一、农业信息学的发展背景二、农业信息学的形成过程第二节农业信息学的定义、内涵与特征一、农业信息学的定义及其内涵二、农业信息学的基本特征第三节农业信息学研究的关键技术第四节农业信息学的作用与应用一、农业信息学的地位与作用二、农业信息学的应用实践教学要求：1.了解农业信息学发展背景与形成过程，掌握农业信息学的定义、内涵与基本特征。.理解农业信息学研究所涉及的关键技术。.了解农业信息学的地位与作用及应用实践。重点难点：农业信息学的基本特征。第二章农业数据库及管理信息系统（3学时）教学目标：学习农业数据库和农业管理信息系统的概念，认识不同类型农业数据库与管理信息系统的特征特性，初步掌握农业数据库系统与管理信息系统的开发原理与研制方法。教学内容：第一节农业数据库的概念与特征一、数据库的概念与结构二、农业数据库系统的特征第二节农业管理信息系统的概念与特征一、管理信息系统的概念与结构二、农业管理信息系统的特征第三节农业数据库系统与管理信息系统的研制与应用一、农业数据库的研制二、农业管理信息系统的研制三、农业数据库系统与管理信息系统的应用教学要求：L理解农业数据库及农业管理信息系统的概念与特征及发展趋势。2,理解农业数据库及管理信息系统的研制过程以及其农业应用。重点难点：农业数据库、农业管理信息系统的研制。第三章农业专家系统（3学时）教学目标：学习农业专家系统的概念与应用领域，明晓其特征与相应功能，初步熟悉系统开发的流程。教学内容：第一节农业专家系统的概念、特征与功能一、农业专家系统的概念二、农业专家系统的特征三、农业专家系统的结构与功能第二节农业专家系统的研制与应用一、农业专家系统的开发流程与关键技术二、农业专家系统的应用教学要求：1.了解专家系统、农业专家系统的概念，理解农业专家系统的特征与功能。2.理解农业专家系统的研制过程及其应用。重点难点：农业专家系统开发的关键技术。第四章农业模拟模型（3学时）教学目标：学习农业模拟模型的概念、特征、功能与意义，明晓农业系统模拟的原理与技术，并初步掌握农业模拟模型的研制方法。教学内容：第一节农业模拟模型的概念、特征与功能一、农业模拟模型的概念和类型二、农业模拟模型的特征三、农业模拟模型的作用与功能第二节农业系统模拟的原理与技术一、农业系统模拟的原理与方法二、农业系统模拟的技术第三节农业模拟模型的研制步骤一、模型选择与系统定义二、资料获取与算法构建三、模块设计与模型实现四、模型检验与改进第四节农业模拟模型基本算法构建一、作物阶段发育与器官建成的模拟二、作物物质生产与积累的模拟三、作物养分与水分效应的模拟第五节农业模拟模型的应用一、农业模拟模型的应用领域二、农业模拟模型的生产应用教学要求：L理解农业模拟模型的概念、特征、作用与功能，了解模拟模型的类型及各自特点。2.理解农业系统模拟的原理、方法与技术。3.理解农业模拟模型基本算法及农业模拟模型的研制步骤。重点难点：农业系统模拟的原理、方法与技术。第五章虚拟植物与虚拟农业（2学时）教学目标：通过学习，认识可视化技术农业应用的意义与作用，明晰虚拟植物的构建方法与农业应用领域。教学内容：第一节虚拟植物的概念与意义一、虚拟植物的概念与特征二、虚拟植物的意义与作用第二节虚拟植物的构建方法一、基础数据采集途径与方法二、植物拓扑结构与器官形态的模拟三、结构-功能模型的构建四、可视化方法与技术第三节虚拟现实与虚拟农业一、虚拟现实的定义及其特征特性二、虚拟农业研发实践教学要求：1.理解虚拟植物的意义、概念及其特征，了解虚拟植物的构建方法。.了解虚拟现实与虚拟农业的内涵及其应用。重点难点：可视化方法与技术。第六章农业机器视觉技术（3学时）教学目标：学习机器人农业应用现状，认识机器视觉的基本原理与开发方法、步骤。教学内容：第一节机器视觉研发进展一、机器人农业应用现状二、机器视觉基本原理第二节农业视觉图像的获取一、图像采集二、图像预处理第三节视觉图像特征的提取一、特征表示方法二、特征提取方法三、特征优化方法第四节视觉信息的模式识别一、模式识别方法二、模式识别步骤第五节农业机器视觉技术的应用教学要求：1.了解机器视觉的基本原理。.理解农业视觉图像的获取、特征的提取与模式识别方法与步骤。.了解机器视觉技术农业应用的领域及其关键技术。重点难点：农业视觉图像的获取与特征提取方法。第七章农业遥感技术（3学时）教学目标：学习农业遥感的定义与作用，认识遥感技术农业应用的原理方法与发展前景。教学内容：第一节农业遥感的定义与作用一、农业遥感的定义二、农业遥感的作用第二节农业遥感原理一、电磁波和电磁波谱二、地物波谱特征三、彩色合成原理四、最佳时相的选择第三节农业遥感方法一、植被指数模型二、近地遥感方法三、卫星与超低空遥感方法第四节农业遥感应用教学要求：1.了解农业遥感的定义、作用、特性及发展现状与趋势。.理解农业遥感原理与方法。.掌握地物光谱特征的概念、内涵及测定方法，以及农业遥感的应用领域。重点难点：农业遥感原理与方法。第八章农业地理信息系统（3学时）教学目标：认识地理信息系统的概念、特征、构成与功能，初步熟悉地理信息系统空间分析等技术，知晓地理信息系统技术农业应用的领域及开发要领。教学内容：第一节地理信息系统的概念与特征一、地理信息系统的概念二、地理信息系统的特征第二节地理信息系统的构成与功能一、地理信息系统的构成二、地理信息系统的功能第三节农业地理信息系统的研制与应用一、农业地理信息系统的研制二、地理信息系统技术农业应用教学要求：1.了解地理信息系统的概念与特征、构成与功能。.理解地理信息系统农业应用的领域及其研制流程。重点难点：地理信息系统空间分析功能与二次开发技术。第九章农业决策支持系统（4学时）教学目标：认识决策支持系统的概念、特征与功能，熟悉与掌握决策支持系统开发技术，并结合课程系列实验，将所学知识应用于研发实践。教学内容：第一节决策支持系统的概念、特征与功能一、决策支持系统开发与应用现状二、决策支持系统的基本概念第二节农业决策支持系统的类型与结构一、农业决策支持系统的类型二、农业决策支持系统的结构第三节农业决策支持系统的开发技术一、农业决策支持系统开发关键技术二、农业决策支持系统的设计与开发第四节系统应用与案例分析教学要求：1.了解决策支持系统的产生与发展、概念、特征与功能。,了解农业决策支持系统的类型与结构。.理解与掌握农业决策支持系统开发的关键技术、设计与开发及其应用。重点难点：农业决策支持系统开发技术。第十章农业信息服务系统（2学时）教学目标：认识农业资源信息服务、教育、等内涵，初步熟悉农业信息网络开发技术。教学内容：第一节农业资源信息服务一、农业资源信息发布二、气象资料生成第二节农业教育服务一、智能学习二、远程教学第三节农业一、专家咨询二、服务教学要求：1.了解农业资源信息服务的领域、发布方式。.理解农业教育、农业咨询等农业资源信息服务的方式与内容。重点难点：农业信息网络开发技术。第十一章精确农业技术（3学时）教学目标：学习精确农业的概念与特征，明晓精确农业技术实施过程，认识发展精确农业技术对于推进农业现代化建设的意义与作用。教学内容：第一节精确农业的概念与特征一、精确农业的概念二、精确农业的特征第二节精确农业支持技术一、3s技术二、决策支持技术三、可变量投入系统四、智能机械装备技术第三节精确农业技术实施过程一、数据采集与分析二、处方生成三、控制实施第四节技术应用与案例分析教学要求：1.理解精确农业的概念与特征、支持技术。.理解与掌握精确农业的实施的前提条件与过程。.了解精确农业的应用领域与意义作用。重点难点：处方生成与控制实施相关技术。3、实验实验一GPS使用与量测实验内容：分组量测文汇路校区、绿地、试验农田面积和相关地物经纬度、海拔等。实验学时：3学时实验性质：验证性实验实验目的：初步了解GPS工作原理；掌握GPS定位仪的使用方法，并进行实地测量；掌握应用经纬度与空间距离换算方法计算目标对象的面积。实验二农业建模与程序实现实验内容：用VB编程软件，针对斯坦福（Stanford）方程，进行氮肥精确运筹程序实现。实验学时：3学时实验性质：验证性实验实验目的：初步了解农业建模原理；掌握用VB等编程软件实现农业决策的方法。实验三农业决策支持系统设计实验内容：农业决策支持系统的程序设计（开发主题自拟，但须与农业相关）。实验学时：3学时实验性质：设计性实验实验目的：加深对计算机农业应用的认识；掌握农业决策支持系统设计的原理与方法；熟悉农业决策支持系统的设计流程；培养创新思维与实践应用能力。实验四农业决策支持系统程序实现实验内容：农业决策支持系统的代码编写与程序实现、调试、运行。实验学时：4学时实验性质：设计性实验实验目的：进一步熟悉VB等软件编程环境及其原理与方法；提高编程能力，实现系统目标，增强专业技能。实验五农业决策支持系统交流演示实验内容：农业决策支持系统的交流演示及撰写心得体会。实验学时：3学时实验性质：设计性实验