《农业专家系统》课程教学大纲

《农业专家系统》课程教学大纲课程编号：0804081课程总学时/学分：36/2（其中理论36学时，实验0学时）课程类别：专业任选课一、教学目的和任务农业专家系统是以管理科学、数学方法、系统论为理论基础，以计算机技术为手段，针对半结构化的决策问题，辅助中、高层决策人员进行决策的一种人机系统。农业专家系统分为传统决策支持系统（模型计算和知识推理相结合）和新决策支持系统（数据仓库、联机分析处理和数据挖掘相结合），两类决策支持系统相结合的综合决策支持系统以及基于Internet网络环境的决策支持系统将是农业专家系统系统的发展方向。本课程在系统地介绍农业专家系统的基本概念、系统结构、系统功能的基础上，通过现代农业生产管理决策实例剖析农业决策支持系统的复杂决策过程，便于学生认识和掌握农业专家系统，也为将来进一步设计农业数据库、农业模型库、农业知识库及开发农业决策支持系统打下良好的基础。二、教学基本要求充分利用多媒体等现代教学手段，形象生动地展示、使课程直观化，复杂过程系统化、简单化，提高课堂教学质量。在讲授知识的同时，还应不断注重传授辩证唯物主义思维方式和科学的学习方法，增强学生的自学能力；采用多种教学手段，既要重视课堂教学，也要重视课后复习和阶段性、期末的总复习。特别是总复习是促进学生建立机体机能整体性观点；培养学生自学能力，分析、概括和推理能力的必经阶段，教师应做好辅导工作。适当组织一些讨论、答疑或课程论文。教师应随时注意学生的意见和要求，及时调整教学内容和进度，改进教学方法和手段。三、教学内容及学时分配第一章农业专家系统概述（2学时）第一节农业专家系统的产生一、农业专家系统的产生背景二、管理信息系统三、管理科学和运筹学第二节农业专家系统与相关技术的关系一、农业专家系统与预测的关系二、农业专家系统与管理科学、运筹学的关系三、农业专家系统与MIS的关系四、农业专家系统与ES的关系第三节农业专家系统的发展一、专家系统二、智能农业专家系统三、群农业专家系统四、战略农业专家系统五、分布式农业专家系统第四节数据仓库与农业专家系统一、新型农业专家系统——数据仓库和联机分析处理二、综合农业专家系统三、基于数据仓库的农业专家系统四、网络环境的综合农业专家系统教学要求：了解农业专家系统产生的背景及发展趋势，数据仓库与农业专家系统；理解农业专家系统与相关技术的关系；掌握农业专家系统与MIS、ES的关系。教学重点：农业专家系统与MIS、ES的关系。教学难点：网络环境的综合农业专家系统。第二章农业专家系统的基本概念（3学时）第一节结构化、半结构化和非结构化问题一、概述二、决策问题的性质和层次第二节决策支持与农业专家系统定义一、决策支持特征二、决策支持分类三、决策风格四、农业专家系统的定义第三节农业专家系统概念模式一、系统分析二、专用农业专家系统三、农业专家系统工具四、农业专家系统生成器五、累接设计六、ROMC分析方法教学要求：了解农业专家系统的概念模式；理解结构化、半结构化和非结构化问题；掌握农业专家系统的定义，决策支持的特征和分类。教学重点：1.农业专家系统的定义；2.决策支持的特征和分类；教学难点：结构化、半结构化和非结构化问题。第三章农业专家系统的构造与系统结构（6学时）第一节引言一、农业专家系统基本部件二、目标三、功能第二节农业专家系统的人机界面和问题处理系统一、人机界面二、问题处理系统三、自然语言理解第三节四库系统一、数据库系统二、模型库系统三、知识库系统四、方法库系统第四节农业专家系统的系统结构一、三角式结构二、串联结构三、熔合式结构四、以数据库为中心的结构五、四库三功能的系统结构六、智能农业专家系统结构第五节农业专家系统的体系结构与分析一、农业专家系统体系的分析二、环境特征三、系统的部件四、资源五、环境和资源的关系教学要求：了解农业专家系统的系统结构，农业专家系统体系结构与分析；掌握农业专家系统的构件及功能，农业专家系统的四库系统。教学重点：1.农业专家系统的构件及功能；2.农业专家系统的四库系统。教学难点：农业专家系统的系统结构。第四章数据库及其管理系统（6学时）第一节基本概念一、数据库系统的定义及特点二、农业专家系统数据系统的设计特点第二节数据的组织与描述一、实体模型二、数据模型三、数据模型的设计第三节农业专家系统的数据库设计一、数据库的概念设计二、数据库的逻辑设计三、数据库的物理设计四、数据库系统语言第四节农业专家系统数据库技术的发展一、数据库与知识库的结合方式二、数据库技术支持模型库三、农业专家系统中数据库单元设计四、农业专家系统数据库的发展分析第五节多媒体数据库一、多媒体数据库的特点与功能二、多媒体数据库及其管理系统的关键技术三、数据模型技术教学要求：了解农业专家系统数据库技术的发展；掌握基本概念，农业专家系统的数据库的设计，多媒体数据库的特点及功能。教学重点：1.农业专家系统的数据库的设计；2.多媒体数据库的特点及功能。教学难点：多媒体数据库及其管理系统的关键技术。第五章数据挖掘与知识发现（5学时）第一节数据挖掘技术的产生和发展一、数字（信息）量的成长趋势二、数据库技术的演化三、数据挖掘技术的由来四、产生的问题五、数据挖掘技术的演变第二节数据挖掘技术的基本概念一、数据挖掘的定义二、数据挖掘的过程及分类三、数据挖掘的技术支柱和知识类型四、基于数据仓库的数据挖掘技术第三节常用的数据挖掘方法一、分类法二、决策树法三、神经网络法四、粗（糙）集方法五、概念树方法六、遗传算法七、模糊论方法八、统计分析方法九、可视化技术十、其他第四节数据挖掘的任务一、关联模式二、泛化模式三、聚类模式四、分类模式五、时间序列模式六、回归模式第五节数据挖掘面临的问题与挑战一、巨量和高维数据的有效处理二、数据噪声与空值处理三、提高模式的可理解度问题四、解决数据的动态变化与知识的更新维护问题五、系统集成与“人—系统”交互的改进六、复杂数据及数据库的处理教学要求：了解数据挖掘技术的产生和发展，数据挖掘面临的问题；掌握9种数据挖掘的方法。教学重点：1.数据挖掘的定义；2.常用的数据挖掘方法。教学难点：数据挖掘的任务。第六章模型库及其管理系统（5学时）第一节模型与模型库的基本概念一、模型概念二、模型特点三、模型群和模型体系四、模型库第二节模型生成技术一、传统建模方法及其缺陷二、模型生成技术三、模型生成技术的一般步骤四、模型动态生成第三节模型管理技术一、模型管理系统二、模型管理技术的发展过程三、模型管理系统的主要研究内容第四节农业专家系统中模型管理的人工智能方法一、一阶谓词逻辑表示模型的一种方法二、知识库支持模型的一个实例第五节模型管理与数据管理的结合一、引言二、模型管理与数据管理的结合三、第四代模型管理系统的结构教学要求：了解模型生成技术及步骤，农业专家系统中模型管理的人工智能方法，模型管理与数据管理的结合；掌握模型及模型库的基本概念，模型生成技术的一般步骤，一阶谓词逻辑表示法。教学重点：1.模型及模型库的基本概念；2.模型生成技术的一般步骤。教学难点：一阶谓词逻辑表示法。第七章知识库及其管理系统（5学时）第一节基本概念一、知识二、知识的分类三、知识的属性四、推理方法五、知识库第二节知识表示一、一阶谓词逻辑法二、语义网络表示法三、产生式规则表示法四、柜架表示法第三节知识库的建立一、农业专家系统知识库的特点二、设计知识库系统的原则三、知识库的开发步骤第四节问题处理及求解系统一、PPS在农业专家系统中的地位二、问题处理系统的分类三、PPS的工作过程四、问题处理系统的功能五、问题分析的基本方法六、求解途径第五节推理机一、基本概念二、自动机三、形式语言教学要求：理解问题处理及求解系统；了解知识库的开发方法及设计原则；掌握知识库的基本概念、知识的分类及属性，知识库的建立。教学重点：1.知识的分类及属性；2.知识库的建立。教学难点：问题处理及求解系统。第八章农业专家系统在农业上的应用评价（4学时）第一节国外农业专家系统应用评价一、水稻、小麦栽培管理农业专家系统二、大豆、棉花栽培管理农业专家系统第二节国内农业专家系统应用评价一、水稻、小麦栽培管理农业专家系统二、大豆、棉花栽培管理农业专家系统教学要求：掌握农业专家系统评价方法，同时对尚未开发出的专家系统有深入认识，能对其各特点有自己的认识。教学重点：农业专家系统评价方法。教学难点：对尚未开发出的专家系统有深入认识。四、推荐教材及参考书目[1]高洪深.《决策支持系统—理论•方法•案例》.清华大学出版社，2005[2]陈文伟.