劉同海，張航，趙新海，李守曉，郝志斌，楊雪，孟玉環(huán)

《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》研究生課程教學(xué)案例內(nèi)容建設(shè)探索

劉同海，張航，趙新海，李守曉，郝志斌，楊雪，孟玉環(huán)

（天津農(nóng)學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，天津 300384）

針對(duì)復(fù)雜的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系，如何加深研究生對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本原理和概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，案例教學(xué)尤為重要。結(jié)合農(nóng)業(yè)工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》研究生課程教學(xué)改革，以科研反哺教學(xué)，圍繞《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，梳理并凝練了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸及控制技術(shù)教學(xué)案例，包括藍(lán)莓設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能控制、智能灌溉物聯(lián)網(wǎng)裝備集成、畜牧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)育繁智能監(jiān)控系統(tǒng)和食用菌物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)等。形成了課堂理論教學(xué)+網(wǎng)絡(luò)在線演示+現(xiàn)場(chǎng)操作等分階段、多層次、重應(yīng)用、動(dòng)手操作的教學(xué)新模式，采用了項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)、啟發(fā)式、討論式、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)式等教學(xué)方法。經(jīng)實(shí)踐，其案例教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式與方法達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；案例教學(xué)；教學(xué)新模式

農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)十大應(yīng)用領(lǐng)域之一，尤其在現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)的興起后，無(wú)論是設(shè)施農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)還是農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)，都要有以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)信息技術(shù)提供支撐。實(shí)際上，面向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)人才，具有非常廣泛的社會(huì)和產(chǎn)業(yè)需求。有關(guān)資料表明，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“十二五”計(jì)劃期間，智能農(nóng)業(yè)的各類專業(yè)人才缺口在1 000萬(wàn)左右，其中至少5%為互聯(lián)網(wǎng)乃至物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用人才[1]。

針對(duì)農(nóng)業(yè)類院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)專業(yè)及方向的教學(xué)目標(biāo)，天津農(nóng)學(xué)院開(kāi)設(shè)了《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》相關(guān)課程，該課程主要為實(shí)踐類課程，授課對(duì)象為農(nóng)業(yè)工程、農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程和農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化專業(yè)的碩士研究生。本門(mén)課程在內(nèi)容上，涉及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念和內(nèi)涵、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)展等內(nèi)容，具體包括農(nóng)業(yè)水體信息傳感技術(shù)、土壤墑情傳感技術(shù)、農(nóng)業(yè)環(huán)境信息傳感技術(shù)、農(nóng)業(yè)動(dòng)植物生理信息傳感技術(shù)、農(nóng)業(yè)個(gè)體標(biāo)識(shí)技術(shù)、農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)、農(nóng)業(yè)導(dǎo)航技術(shù)等感知技術(shù)，還包括農(nóng)業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)業(yè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等傳輸技術(shù)，以及涉及農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、農(nóng)業(yè)云計(jì)算、預(yù)測(cè)預(yù)警、農(nóng)業(yè)智能控制、農(nóng)業(yè)智能決策、農(nóng)業(yè)智能診斷和農(nóng)業(yè)視覺(jué)信息處理等農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)和信息處理技術(shù)。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面，既有大田種植物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、設(shè)施園藝物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，又有農(nóng)產(chǎn)品追溯追蹤等應(yīng)用[2-3]。可見(jiàn)，無(wú)論從技術(shù)層面，還是從應(yīng)用領(lǐng)域?qū)用?，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包含的內(nèi)容面面俱到，其學(xué)習(xí)難度可想而知。

面對(duì)復(fù)雜的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系，如何加深學(xué)生尤其是研究生對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本原理和概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，成為本課程從授課方式到授課內(nèi)容的先導(dǎo)問(wèn)題。目前，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中，已開(kāi)展了一些教學(xué)模式改革措施，如將慕課技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程教學(xué)中[4]，但還存在一些問(wèn)題，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)類課程實(shí)踐教學(xué)薄弱等[5]。在案例教學(xué)中，案例建設(shè)的質(zhì)量直接決定案例實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量，有些教學(xué)案例存在質(zhì)量或與教學(xué)目標(biāo)的銜接等問(wèn)題[6]，此外，還應(yīng)注重案例教學(xué)方法的興趣性和多元性[7]。

圍繞這些問(wèn)題，基于作者多年對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探索經(jīng)驗(yàn)，以科研反哺教學(xué)為導(dǎo)向，構(gòu)建以案例教學(xué)輔助農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)理論知識(shí)的理解，以案例推動(dòng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容和架構(gòu)體系值得思考和嘗試。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)課程案例教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容

《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容的確定是圍繞“面向農(nóng)業(yè)應(yīng)用，突出自身特色，學(xué)科交叉融合，注重理論實(shí)踐，適應(yīng)長(zhǎng)遠(yuǎn)需求”的特色專業(yè)人才培育思路；圍繞培養(yǎng)面向現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、流通等領(lǐng)域，培養(yǎng)具備物聯(lián)網(wǎng)理論知識(shí)，掌握信息采集與智能處理技術(shù)，熟練解決農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的信息技術(shù)應(yīng)用問(wèn)題，能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理及相關(guān)部門(mén)或單位從事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)管理維護(hù)、應(yīng)用推廣等工作的應(yīng)用型工程技術(shù)人才專業(yè)定位和培養(yǎng)目標(biāo)。

基于《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》課程的授課內(nèi)容，既有傳感器、數(shù)據(jù)采集及傳感網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)、控制器等，又有模型處理與分析等內(nèi)容，本文對(duì)《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》的授課內(nèi)容進(jìn)行梳理，經(jīng)論證最終確定本課程主要講授農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)最新的傳感器數(shù)據(jù)采集技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)組建及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、農(nóng)業(yè)環(huán)境及研究對(duì)象數(shù)據(jù)處理技術(shù)和設(shè)施種植（養(yǎng)殖）設(shè)施裝備控制技術(shù)等知識(shí)要點(diǎn)。根據(jù)近年來(lái)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的科研成果，形成其對(duì)應(yīng)的理論及案例教學(xué)內(nèi)容，主要有物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸及控制技術(shù)案例教學(xué)，藍(lán)莓設(shè)施生產(chǎn)智能控制、智能灌溉物聯(lián)網(wǎng)案例教學(xué)，畜牧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)智能育繁監(jiān)控系統(tǒng)案例教學(xué)和食用菌物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)案例教學(xué)，具體內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排見(jiàn)表1。

表1 《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》案例教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排

2 案例教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

基于近幾年農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用研究成果，結(jié)合《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》教學(xué)大綱要求，凝練出農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及在藍(lán)莓設(shè)施生產(chǎn)、畜牧養(yǎng)殖、食用菌種植等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用4個(gè)典型教學(xué)案例。依托天津市農(nóng)業(yè)信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、天津市農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)裝備及技術(shù)科教興農(nóng)創(chuàng)新示范基地、天津市惠康種豬育種有限公司、天津顯碩科技有限公司、重慶市畜牧科學(xué)院等產(chǎn)學(xué)研合作單位，開(kāi)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)案例現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸及控制技術(shù)案例教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

結(jié)合農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，在本案例中設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和控制等模塊的教學(xué)案例，具體包括電路設(shè)計(jì)案例、無(wú)線傳感網(wǎng)組建和優(yōu)化案例、網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)案例、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)案例等。

本實(shí)訓(xùn)案例基于當(dāng)前比較流行的數(shù)據(jù)采集模塊，引導(dǎo)學(xué)生從理論和實(shí)踐方面理解數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程、原理和方法，并結(jié)合使用溫度、煙霧、光敏等各類傳感器，測(cè)量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)多源數(shù)據(jù)的采集。

在智能控制與反饋案例中，采用西門(mén)子可編程控制器S7-200進(jìn)行溫室溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。硬件方面采用CPU型號(hào)為224XP的S7-200、熱電偶和溫度模塊EM235。熱電偶作為溫度的采集元件，采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)EM235處理后就可把數(shù)據(jù)送入PLC中進(jìn)行處理。PLC的程序中采用了PID算法，得到一個(gè)實(shí)數(shù)，把該實(shí)數(shù)按比例算成一個(gè)整數(shù)，把該整數(shù)作為一個(gè)脈沖，脈沖寬度為t，把該脈沖信號(hào)加給電熱器或風(fēng)扇，達(dá)到控制室內(nèi)溫度的目的。采用PID控制器參數(shù)整定的方法對(duì)溫度進(jìn)行控制，使溫度較快達(dá)到預(yù)期目標(biāo)值。通過(guò)案例教學(xué)，使學(xué)生掌握S7-200PLCCPU與EM235的基本原理，掌握軟件STEP 7 Micro/WIN的使用方法，掌握S7-200PLC中兩種PID編程方法：梯形圖法、PID指令向?qū)Х?，?shí)現(xiàn)基于PLC的溫度控制。

2.2 藍(lán)莓設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能控制、智能灌溉物聯(lián)網(wǎng)裝備集成平臺(tái)案例教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

本案例結(jié)合農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)卷簾機(jī)智能控制案例、光溫智能控制案例、智能灌溉案例、云存儲(chǔ)案例、手機(jī)遠(yuǎn)程控制及APP等案例建設(shè)。通過(guò)案例教學(xué)，使學(xué)生學(xué)習(xí)掌握設(shè)施農(nóng)業(yè)種植物聯(lián)網(wǎng)綜合系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要過(guò)程，學(xué)習(xí)解決農(nóng)業(yè)實(shí)際具體問(wèn)題。在前面感知層、傳輸層、處理層、應(yīng)用層等各層綜合實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上，按照本案例軟硬件平臺(tái)及功能設(shè)置，按照3～5人1小組，分組嘗試搭建設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集平臺(tái)及開(kāi)發(fā)手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制軟件平臺(tái)。

本案例的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)溫濕度傳感器、光照傳感器采集藍(lán)莓生產(chǎn)設(shè)施大棚內(nèi)外空氣的濕度、溫度、光照等數(shù)據(jù)；通過(guò)土壤水分傳感器采集土壤墑情數(shù)據(jù)；通過(guò)水質(zhì)pH值傳感器采集水質(zhì)酸堿度數(shù)據(jù)，采取有線和無(wú)線結(jié)合的方式，采集傳輸數(shù)據(jù)；改進(jìn)現(xiàn)有大棚卷簾機(jī)設(shè)備開(kāi)關(guān)，根據(jù)設(shè)施大棚內(nèi)的濕度、溫度、光照等數(shù)據(jù)及藍(lán)莓生長(zhǎng)環(huán)境，采用手動(dòng)、遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉大棚卷簾機(jī)設(shè)備；通過(guò)傳感器測(cè)定用于灌溉水源的pH值水質(zhì)數(shù)據(jù)，若pH值偏高，自動(dòng)啟動(dòng)灌溉水水質(zhì)改良設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)指標(biāo)，符合條件后，根據(jù)土壤墑情，開(kāi)啟調(diào)控水泵等滴灌設(shè)備，實(shí)現(xiàn)藍(lán)莓設(shè)施生產(chǎn)水質(zhì)改良、灌溉智能管理。

其系統(tǒng)劃分為4個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與挖掘、人機(jī)界面，系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 藍(lán)莓設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能控制系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.3 畜牧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)智能育繁監(jiān)控系統(tǒng)案例教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

本案例主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有畜牧養(yǎng)殖自動(dòng)化精準(zhǔn)環(huán)境控制子系統(tǒng)、數(shù)字化精準(zhǔn)飼喂子系統(tǒng)、疫病監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)子系統(tǒng)、智能化繁殖育種子系統(tǒng)。通過(guò)案例學(xué)生可學(xué)習(xí)掌握畜牧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的主要過(guò)程；學(xué)習(xí)解決養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)需求分析、硬件設(shè)備搭建和軟件系統(tǒng)調(diào)試問(wèn)題。在熟悉各功能模塊的基礎(chǔ)上，按照本案例軟硬件平臺(tái)及功能，以5人為1個(gè)小組，開(kāi)發(fā)畜牧智慧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、大數(shù)據(jù)分析和云服務(wù)的集成平臺(tái)。

畜牧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)采用各種自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程控制的生產(chǎn)設(shè)備，包括了感知層、傳輸層和應(yīng)用層3個(gè)層次的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)架構(gòu)，如圖2所示。

感知層主要是對(duì)畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)周圍的環(huán)境信息進(jìn)行探測(cè)、識(shí)別、定位、跟蹤和監(jiān)控，主要由信息檢測(cè)系統(tǒng)和采集系統(tǒng)組成，其中傳感器、RFID及二維碼承擔(dān)自動(dòng)識(shí)別及管理的任務(wù)。傳輸層的功能是利用IPv6、4G、WSN（Wireless sensor networks）等技術(shù)連接智能設(shè)備和控制系統(tǒng)。應(yīng)用層主要由畜牧養(yǎng)殖信息云處理、物聯(lián)網(wǎng)信息感知、云服務(wù)等系統(tǒng)組成，完成數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、接口、運(yùn)維、管理工作，支持平臺(tái)開(kāi)放性、海量存儲(chǔ)性和大規(guī)模計(jì)算性能。

2.4 食用菌物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)案例教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

本案例以食用菌設(shè)施栽培智能化測(cè)控系統(tǒng)為內(nèi)容，學(xué)習(xí)掌握設(shè)施農(nóng)業(yè)種植物聯(lián)網(wǎng)綜合系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要過(guò)程；學(xué)習(xí)解決農(nóng)業(yè)實(shí)際具體問(wèn)題。在前面感知層、傳輸層、處理層、應(yīng)用層等各層綜合實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上，按照本案例軟硬件平臺(tái)及功能，以5人為1小組，分組嘗試搭建設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集平臺(tái)和開(kāi)發(fā)食用菌設(shè)施栽培智能化測(cè)控系統(tǒng)（Web版）。

本案例所列舉的食用菌物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)[8]，包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、執(zhí)行模塊、食用菌栽培測(cè)控通信裝置和食用菌設(shè)施栽培主控單元，環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)攝像頭和執(zhí)行模塊均與食用菌栽培測(cè)控通信裝置相連，食用菌栽培測(cè)控通信裝置通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋與食用菌設(shè)施栽培主控單元相連，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 食用菌物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)架構(gòu)

3 《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》課程案例教學(xué)方法設(shè)計(jì)

《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》課程教學(xué)，在教學(xué)模式上實(shí)行課堂與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合，分課堂理論教學(xué)+網(wǎng)絡(luò)在線演示+現(xiàn)場(chǎng)操作3個(gè)階段，按照農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)各技術(shù)分支交叉加模塊的新模式，采用項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)、啟發(fā)式、討論式、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)式等教學(xué)方法。具體改革設(shè)計(jì)為，利用校內(nèi)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成理論技術(shù)知識(shí)點(diǎn)的第一階段學(xué)習(xí)，以及基于網(wǎng)絡(luò)在線的數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制等模塊與相關(guān)案例知識(shí)點(diǎn)及技術(shù)討論、虛擬環(huán)境下動(dòng)手操作的第二階段的學(xué)習(xí)。在寧河天津惠康種豬育種有限公司、武清藍(lán)莓種植基地、北辰食用菌基地等企業(yè)開(kāi)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、云存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)處理等具體應(yīng)用案例的第三階段現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)式動(dòng)手操作學(xué)習(xí)。

4 結(jié)論

針對(duì)農(nóng)業(yè)工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》研究生課程教學(xué)改革，本文以科研反哺教學(xué)，圍繞《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，梳理并凝練了4個(gè)《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》教學(xué)案例。

（1）從電路設(shè)計(jì)、無(wú)線傳感網(wǎng)組網(wǎng)到網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與控制等，設(shè)計(jì)并建設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸及控制技術(shù)教學(xué)案例。結(jié)合農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)、畜牧養(yǎng)殖、食用菌種植中的實(shí)際應(yīng)用，在科研示范成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并建設(shè)了藍(lán)莓設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能控制、智能灌溉物聯(lián)網(wǎng)裝備集成平臺(tái)教學(xué)案例、畜牧養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)物智能感知系統(tǒng)教學(xué)案例和食用菌物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)教學(xué) 案例。

（2）本文設(shè)計(jì)了研究生《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》課程案例教學(xué)方法，形成了課堂理論教學(xué)+在線演示+現(xiàn)場(chǎng)操作3環(huán)節(jié)，分支交叉、多層次、多模塊、重應(yīng)用的教學(xué)新模式。

（3）經(jīng)對(duì)2016、2017和2018級(jí)農(nóng)業(yè)工程專業(yè)碩士研究生3年的教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證，案例教學(xué)加深了學(xué)生對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)理論知識(shí)的理解。熟知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，可有效提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)、無(wú)線傳感網(wǎng)、控制、農(nóng)業(yè)生物及環(huán)境數(shù)據(jù)采集、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)智能處理算法等農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)踐技能。同時(shí)，通過(guò)案例教學(xué)，也使學(xué)生掌握了解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的方法。整體上看，案例教學(xué)內(nèi)容及效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

[1] 馬長(zhǎng)勝，蔡蓉蓉，王繼水. “中國(guó)制造2025”背景下的高職院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)[J]. 教育與職業(yè)，2016（21）：99-101.

[2] 李道亮. 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論[M]. 北京：科學(xué)出版社，2012.

[3] 何勇，聶鵬程，劉飛. 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京：科學(xué)出版社，2016.

[4] 郭鵬，李乃祥，劉同海. 慕課給農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科教學(xué)帶來(lái)的啟示[J]. 天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，22（4）：54-56.

[5] 杜寧，車楠，楊慧晶. 案例導(dǎo)向的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)方法探究[J]. 黑龍江教育（高教研究與評(píng)估），2015（4）：48-49.

[6] 李寒梅. 案例教學(xué)在教師教育課堂教學(xué)中的觀察與啟示[J]. 中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013（6）：70-72.

[7] ?unapuu E. Teaching and promoting smart internet of things solutions using the serious-game approach[J]. Fusion of Smart，Multimedia and Computer Gaming Technologies，2015，84：73-90.

[8] 趙新海，張英亮，李穎，等. 基于Android的食用菌設(shè)施栽培智能測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，25（3）：84-86.

Content construction for postgraduate course of agricultural IOT technology based on case teaching

LIU Tong-hai, ZHANG Hang, ZHAO Xin-hai, LI Shou-xiao, HAO Zhi-bin, YANG Xue, MENG Yu-huan

（College of Computer and Information Engineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China）

In view of the complex knowledge system on agricultural Internet of Things, case teaching playsthe especially important role in deepening the graduate students’ understanding of the basic principles and concepts of agricultural Internet of Things technology, and cultivatingstudents’ ability to analyze and solve practical problems. Combined with the teaching reform of “Agricultural Internet of Things Technology” set up by the agricultural engineering postgraduate program, this paper focusedon the teaching objectives and content of the “Agricultural Internet of Things Technology” course, and collected and analysed four teaching samples, including the data collection, transmission of the Internet of Things and control technology, blueberry facility agricultural production intelligent control, intelligent irrigation IoT equipment integration platform, animal husbandry IoT intelligent sensing system and edible fungus IoT environmental control system. A new teaching mode of multi-stage, multi-level and emphasizing practical operation was formed with “classroom theory teaching + online demonstration + field operation” as the main form. Teaching methods such as project task-driven, heuristic, discussion, and on-site instruction wereadopted. Through practice, theteaching content, teaching modes and teaching methodsof case teacing have achieved the expected teaching goals.

agricultural IOT technology; case teaching; new teaching mode

1008-5394（2020）03-0102-05

10.19640/j.cnki.jtau.2020.03.024

P641.131；S152.72

B

2019-06-02

教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（201802060001）；天津市科技發(fā)展戰(zhàn)略研究計(jì)劃（18ZLZXZF00010）；天津農(nóng)學(xué)院研究生培養(yǎng)質(zhì)量提升項(xiàng)目（2017YAL009）；天津農(nóng)學(xué)院教改項(xiàng)目（2018-B-23）；天津農(nóng)學(xué)院重大教改招標(biāo)課題（2017-B-03）

劉同海（1977-），男，教授，博士，主要從事農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及人工智能方面的研究。E-mail：liutonghai@tjau.edu.cn。

責(zé)任編輯：張愛(ài)婷