数字农业技术基础课程网络教学平台研究
自20世纪90年代以来,随着全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、地理信息系统(Geographic Information System,GIS) 、 遥 感 技 术(Remote Sensing,RS)、 变量处理设备 (Variable-Rate Technologies,VRT)和决策支持系统 (Decision Support System,DSS)等的发展,数字农业作为基于信息高科技的集约化农业问世了,并成为农业可持续发展的热门领域。数字农业以最大限度地提高水、肥和农药的利用效率,增加产量,减少对环境污染为目的,因而被认为是现代化农业发展的必然趋势。世界先进国家分别在农业工程类专业和农业类专业的本科生中开设了这门课程,成为重要的农业类基础课。我国教育部计算机基础课程教学指导委员会在教学基本要求中指:出数字农业技术基础是农、林、水产类专业计算机基础教学中的必修课,是农业类学科的学生学习和掌握数字农业技术的入门课程。
1 农业院校计算机公共课目前存在的问题
当前大学计算机基础、程序设计基础为学生必修课程,各校在课程设置中基本采用 “1+X+Y”的方案,即:大学计算机基础 +若干必修/选修课程+若干门农业计算机应用必修课程,然而数字农业基础课程难以落实,主要原因有以下两方面:
(1)课程体系有待完善。目前虽然教育部计算机基础课程教学指导委员会”的 “教学基本要求”中提出了课程体系和指导方案,但是面对宏观指导,在课程具体实施过程中举步维艰,没有符合不同专业设置的科学的个性化方案;缺乏难易程度合理、综合性好、适用性高的参考资料和教材。
(2)客观条件限制发展。数字农业技术课程涵盖的内容十分丰富,学生在计算机技术方面的基础参差不齐,以目前高校对大学计算机公共课程的学时设置,如果没有教学手段和方式等方面有创新性的突破,很难在限定学时内完成相应的教学目标。
2 数字农业技术基础课程平台建设研究的必然性
(1)数字农业的发展迫切需要具有数字农业基础的专业性人才。数字农业是当今世界农业发展的新潮流,是未来农业发展的雏形,缺乏具有数字农业技术专业素养的人才是该领域发展的主要瓶颈。数字农业基础课程的个性化开设可以为社会培养输送大量的具备农业专业知识、具备数字农业理论和应用能力的人才,满足我国数字农业发展的需要。
(2)客观条件对数字农业基础的制约需要先进网络教学平台支持。在数字技术基础课程知识含量丰富理、理论性强,而学生对计算机技能掌握的程度和能力千差万别,同时计算机公共课程受到学时的限制,导致难于完成教学目标,为学生提供辅助课堂教学的网络教学系统成为数字农业基础课程建的设迫切要求。
网络信息时代的到来,数字校园建设颇见规模,使得基于网络的教学平台建设成为可能。校园无线网络的建设,为学生随时随地通过移动学习成为必然趋势,因此研制完整、高效、先进、灵活、安全、可靠的数字化教学环境是大势所趋。
(3)数字农业基础教学目标的实现需要密切结合实验环节。数字农业基础实验课程通过实验方法和实验技能的基础训练,可以培养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,加深对数字农业技术的概念、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。
3 系统研究与构建
整个系统分为四个模块,即理论教学模块、实验教学模块、用户管理模块和辅助教学模块,均在客户端执行一定的操作以共同协作完成学习与教学任务。
3.1 硬件结构设计
考虑到在大量用户访问的情况下对服务器系统的冲击,采用多服务器分布式结构模式 (如附图所示)。采取Web文件服务和数据服务以及多媒体服务分布于网络的多台服务器的方法,实现降低对单一服务器的冲击。
其中Web服务器负责向用户的Web浏览器发送Web页面以及相关的多媒体信息的链接。数据服务器负责向Web服务器提供系统运行数据 (包括各种资源链接),以及存放辅助教学的相关文件资源,同时也存放了学生在实验过程中上传的实验文件。多媒体服务器在客户端发出多媒体请求后向学生的客户端发送相应的多媒体数据流。
3.2 系统实现
系统实现环境:客户端采用Windows 2000+IE5.0;数据服务器采用SQL server 2000数据库系统,Web服务器端采用IIS5.0,多媒体服务器采用Real-Network公司的HelixServer;程序开发利用ASP.net技术;网页制作使用工具为Microsoft Visual 和FrontPage2000相结合。此外,还在Microsoft Visual 环境中运用Visual 语言开发制作了独立的数据过滤系统和评定系统等。