第二章农业生产信息化技术
第一节农业专家系统
农业专家系统是把人工智能的专家系统技术应用于农业领域的一项高新技术，目前正在成为我国农业信息技术应用发展的热点。农业专家系统技术对推动我国农业发展和促进农业现代化作用显著，同时它也适应了运用信息技术服务于国民经济这一大的发展趋势，因此，受到了各方面的欢迎。
一、概述
农业专家系统是专家系统在农业上的一种应用，它开始于 20世纪70年代末，经过20多年的发展，其应用已遍及农作物生长的各个阶段，包括产前预测、施肥管理、植物保护、节水灌溉等各个领域。随着信息技术的不断进步与发展，农业专家系统和其他智能化信息技术的集成应用于农业生产和管理已经成为必然的趋势。
(一)农业专家系统的概念
斯坦福大学的费根鲍姆(Edward Feigenbaum)教授，专家系统研究的先导者之一，这样定义专家系统：“……一个使用知识和推理过程来解决那些需要杰出的专业人员才能解决的智能程序。在这一层次上解决问题所必需的知识，加上推理过程，可以认为是从事该领域的专家水平的模拟”。就是说，专家系统就是一个用计算机来模拟(Emulate)人类专家进行决策。
专家系统各项技术应用到了农业领域，就形成了农业专家系统。所谓的农业专家系统，也可以叫做农业智能系统，是农业信息技术的一项重要技术。它是运用人工智能专家系统技术，结合农业特点发展起来的一门高新技术。具体来说，就是利用人工智能技术，总结和汇集各层次、各方面的农业专家长期积累的宝贵经验，以及通过试验获得的各种资料和数据，总结和汇集农技推广人员和农民群众的长期实践经验，针对具体的自然条件和生态环境，用相应的信息技术开发的各种能从理论和实践相结合的科学地指导农业生产，以实现高产、优质、低耗、高效目标的计算机智能软件。运用农业专家系统，让使用者输入自己的要求和设定相关的条件，通过系统的分析和计算后，将结果“告诉”给用户，让用户从中选择最佳方案，科学地进行生产，以达到降低成本，提高效益的目的。这一过程犹如聘请了无数个农艺师、农技干部来指导农业生产，并且得到的结果是综合他
们各自技术的最佳方案。
(二)农业专家系统的结构和功能特点
专家系统是人工智能的一个分支，主要目的是要使计算机在各个领域中起人类专家的作用。它是一种智能程序子系统，内部具有大量专家水平的领域知识和经验，能利用仅人类专家可用的知识和解决问题的方法来解决该领域的问题。它是一种计算机程序，可以用专家的水平(有时超过专家)完成一般的、模仿人类的解题策略，并与这个问题所特有的大量实际知识和经验知识结合起来。一般专家系统有3个特点，即：启发性，能运用专家的知识和经验进行推理和判断；透明性，能解决本身的推理过程，能回答用户提出的问题；灵活性，能不断地增长知识，修改原有的知识。
农业专家系统由农业专家知识库(农业知识集合)、农业知识数据库(反映系统的内外状态)以及推理判断程序(规定选用知识的策略与方式)等部分为核心，一般由知识库、数据库、推理机、解释部分、人机交互接口部分5部分组成。农业专家系统的工作方式可简单地归结为：运用知识，进行推理。
常见的农业专家系统的系统结构如图2-l所示：
其中各部分的功能如下：
(1)农业专家知识库。
用于存放农业领域专家所拥有的各种农业生产知识。在系统中它独立于其他各部分，这是农业专家系统结构的一个重要特征。这个知识库存放知识的方式是
由知识表示的策略决定的。
(2)推理机构。是控制整个农业专家系统进行工作、求解问题的机构，又称为推理机、控制机构或问题求解器。
(3)解释机构。专用于向用户解释“为什么”，“怎样”之类的发问。它的功能的强弱反映了相应的专家系统的透明性和可信任程度。
(4)人机交互接口。又叫用户界面，即用户与相应的农业专家系统进行联系的部分。一般用来进行数据、信息或命令的输入，结果的输出和信息的显示等。它们与用户的交往可以是文字、声音、图像、图形、动画、音像等。可以说这一部分是衡量系统性能的重要指标之一，一个好的农业专家系统通常需要人机交互接口友好方便，画面图文并茂，内容形象生动。
(5)农业知识数据库。存放着系统的有关数据，例如可以是系统运行中用户输入的数据，中间推理得到的结果及最终结果等。
具体地说，农业专家系统是运用人工智能知识工程的知识表示、推理、知识获取等技术，总结和汇集农业领域的知识和技术，农业专家长期积累的大量宝贵经验，以及通过试验获得的各种资料数据及数学模型等，建造的各种农业“电脑专家”计算机软件系统，由于具有智能化进行分析推理，独立的知识库增加和修改知识十分方便，开发工具使用户不必了解计算机程序语言，并有解释说明功能等，是通常的计算机程序系统难以比拟的。
农业专家系统与通常意义上的专家系统一样把知识和系统中其他部分分离开，强调的是知识而不是方法，这主要是目前的专家系统知识相对比较缺乏，并且只有当人类专家拥有丰富的知识时，才可以解决大量的问题，所以知识在农业专家系统中具有非常重要的地位。因此专家系统也可以称为基于知识的系统(Knowledge-based Systems)。一般说来，一个农业专家系统应该具备以下一些共同功能特点。
(1)知识的汇集。一个农业专家系统汇集了农业领域多位专家的经验和知识及他们协作解决重大问题的能力。因此，农业专家系统应表现出更渊博的知识、更丰富的经验和更强的指导农业生产的工作能力，而且能够高效率、准确、迅速和不知疲倦地上作。
(2)启发性推理。农业专家系统运用农业专家的农业生产经验和农业技术知识
进行启发式推理，对问题作出判断和决策，以期达到良好的效果。
(3)推理和解释的透明性。用户无需了解推理过程，就能从农业专家系统获得问题的结论，而且推理过程对用户是透明的。农业专家系统的解释器可以回答用户关于“系统是怎样得出这一结论”和“为什么会提出这样的问题”之类的询问，此专家系统是如何实现这些问题的解释对用户也是透明的。
(4)知识更新。农业专家系统能够不断地获取农业领域知识，增加新的知识，修改原有知识。机器学习就是系统积累知识以改善其性能的重要方法。
由此可见，建造一个农业专家系统的过程可以称为“知识工程”，它是把软件工程的思想应用于设计基于知识的系统。一个典型的农业专家系统的开发，主要依靠知识工程师(Knowledge Engineer)与人类的农业专家或农技人员交流获取知识，知识工程师将获取的知识编制代码到知识库，然后相关的农业专家对系统进行评估，将意见反馈给知识工程师。如此往复，直到开发出完善的农业专家系统(图2-2)。知识工程包括下面几个方面。
①从农业专家那里获取系统所用的知识(即知识获取)。
②选择合适的知识表示形式(即知识表示)。
③进行软件设计。
④以合适的语言实现。
总之，农业专家系统是使用农业领域的实际专家天天使用的农业知识来求解农业生产中所遇到的问题，而不是用那些从计算机科学或数学中导出的与领域关系不大的方法来求解问题。通常，它适合于完成那些没有公认的理论和方法、数据不精确或信息不完整、人类专家短缺或专门知识十分昂贵的诊断、解释、监控、
预测、规划和设计等任务。
(三)农业专家系统的开发工具
农业专家系统首先是一种专家系统，因此一般通用的专家系统的各个开发工具都适用于农业专家系统的开发与实现。所谓专家系统开发工具，是一种具有某种约束的程序设计环境，它可以使专家系统的开发工作变得更加方便。专家系统开发工具作为专家系统的发展和延伸为建立不同领域的专家系统提供了设计环境。为建造专家系统，采用合适的开发工具可以极大的简化开发难度，提高建造速度，并且可以保证专家系统的推理性能。初学者或者对计算机并不精通的人员也可以利用专家系统的开发工具来设计自己实际工作中所需要的专家系统，而不必用某种程序语言来一条条地编写程序，这样既节约了许多人力，又大大加快了专家系统的开发进程，同时也降低了学习专家系统技术的人员入门的“门槛” (避免了学习高深的编程技术)。
目前，大多数专家系统都是使用开发工具来建造。按照专家系统开发工具的功能来讲，主要分为两类：一类用于建造专家系统，称为建造工具，或称专家系统生成工具；另外一类称为辅助工具，用来改善专家系统的性能。对于前者还可以细分为四类：通用人工智能语言、专家系统外壳(骨架系统)、通用知识工程语言和专家系统开发环境。
1．通用人工智能语言
是开发专家系统的最基本工具，典型的有符号处理语言 LISP，逻辑语言PROLOG，这两种语言它都是专门为人工智能设计的。当然也不排除常规语言如C，PASCAL，BASIC等。用通用人工智能语言来编写专家系统，设计者可以有较大的自由度，可以自己设计自己需要的知识表示模式和推理方法等，可塑性很大，当然开发工作量大得多。
2．专家系统外壳(Shell)
系统外壳也称为骨架系统，是一个成功的专家系统删除知识库中特定领域的知识留下来的框架系统。它给用户提供了一些友好的接口，利用原有专家系统成功的知识表达方式，推理机制，知识库结构以及解释机构等，只要有类似的需要解决的问题，只要把问题的特定知识填入知识库，就可以建造另外一个专家系统，用起来十分方便。这种骨架系统应用的针对性很强，只用来开发类似领域的专家
系统，这种开发工具局限性较大，灵活性也比较差。如EMYCIN，就是非常成功的例子，它就是MYCIN医疗诊断专家系统去除医疗诊断知识而得到的骨架系统。 3．通用知识工程语言
它是专门用于构造和调试专家系统的通用程序设计语言，比基本人工智能语言如LIPS，PROLOG方便，但比骨架系统灵活。只要这类语言中规定的知识表示模式适用于表达具体领域知识，那么在具体实现专家系统时，将节省许多工作量。常见的有：
(1)OPS(Official Production System)是著名的通用型语言工具，从OPSl 到OPS5、OPS5+、OPS5e、OPS83，已经历了许多版本的修改。为OPS是用LISP语言实现的，主要采用基于规则的知识表示和正向推理。
(2)KEE(Knowledge Engineering Environment)也是著名的通用语言工具，是Intellicorp公司于1984年开发的。
(3)ROSIE(Rule-Oriented System for Implementing Expertise)是Rand公司于1981年开发的，用InterLISP和C语言实现的。1982年，Rand公司推出了它的另一个专家系统工具 ROSS，主要特点是基于规则和面向对象。
(4)ART(Automatic Reasoning Tool)是美国Inference公司于1984年推出的一种通用语言工具，它是采用LISP语言和C语言实现的。
(5)CLIPS(C Language Integrated Production System)是自20世纪80年代中期以来使用广泛的通用语言工具，是美国航空航天管理局(NASA)于1985年推出的，它可以在许多机器上运行，已广泛用于开发各类专家系统和知识处理系统。 4．专家系统开发环境
专家系统开发环境是以一种或多种工具和方法为核心，加上与之配套的各种辅助工具和界面环境的完整的集成系统。近几年来，专家系统的规模越来越大，出现了数量达数千条乃至数万条规模，知识层次包括元知识、经验性知识、原理性知识和常识性知识等几个层次的专家系统，因此，超大规模知识库的组织和管理变得突出起来。不同的知识表示系统之间以及人工智能技术与数据库等传统主流技术之间的系统集成技术引起了人们的高度重视。把数据库、逻辑推理、模块化技术、面向对象程序设计方法、支持智能体通信以及多媒体用户界面等先进技术集成到一个智能系统开发工具中，已成为专家系统和智能系统开发工具的主要
发展方向。
美国Inference公司于1993年推出的ART＊Enterprise是一种集成化的智能应用软件开发工具，它具有面向对象、多种数据库管理、基于事例的推理(Case-bascd Reasoning)和多媒体用户界面(GUI with Multimedia)等特点。对于金融业、汽车工业、电子工业、钢铁工业、航空航天部门、通信部门、计算机设计与制造业等的信息咨询与决策、故障诊断、设计规划已有广泛的应用。
5．系统辅助工具
系统辅助工具主要用于帮助建造高质量的知识库和调试专家系统。
知识获取工具和知识库管理与维护工具是最重要的辅助工具。知识获取工具有自动知识获取工具、知识库编辑工具、面向问题求解方法的知识获取工具、面向特定知识生成技术的知识获取工具、面向特定问题领域的知识获取工具以及基于特定语言的知识获取工具等类型。其中，自动知识获取工具采用机器学习方法来进行知识获取，例如，EXPERTEASY通过归纳学习能自动生成问题领域的求解规则。知识库编辑工具能把专家领域知识加工、编辑到知识库中，这样的编辑工具有TEIRE- SIAS编辑器。知识库管理与维护工具能检查输入知识的一些常见错误，自动维护知识库中知识的一致性和完备性。这些工具不仅能帮助知识工程师加快建造专家系统的速度，还能保证和提高知识库的质量，调试和改进专家系统。
在农业领域，开发出一套实用的专家系统既花费时间(如获取知识)又花费精力(如编写推理程序等)，虽然有通用的专家系统开发工具的帮助，简化了许多工作，但由于农业领域的特殊性，在实际的开发和维护中依然存在着许多困难。例如，一个在北方使用的小麦专家系统，在南方使用就会出问题。这是由于南方和北方的气候等条件的不同，数据和知识自然会有不同，因此这对农业专家系统的开发和使用提出了更高的要求，即降低系统其他组成部分对知识库的相关性，简单来说，就是开发出的农业专家系统的知识库相对独立，允许知识库为空，这样就增加了此专家系统的可扩展性，适应农业领域复杂条件多，不确定因素事先无法估计这一特点。用上例具体来说，我们可以运用北方小麦的专家系统的推理过程，而将原有的知识库清空，转而填入有关南方小麦特性的知识，这样我们只需要获取知识这一步骤，推理过程就可以节省了。这样的农业专家系统给用户以选择的权利，使开发不同种类的农业专家系统成为可能。
二、产前决策专家系统技术
常言说“民以食为天”，这充分说明了农业在人类生活中的重要地位。事实上，一个国家农业发展的状况及水平不仅直接关系到人们的物质生活，也与国民经济的发展及社会的进步息息相关。随着我国加入世界贸易组织进程的加快和市场经济的发展，农业产业化的潮流已势不可挡。在这种背景下，我国农业必然要从过去的计划农业走向市场农业，农业的发展不再是“产前、产中、产后”，“产、供、销”，“贸、工、农”的割裂局面，而是一体化的发展模式。面对变幻莫测的市场，产前的决策对于农业生产起着至关重要的作用。通过良好的产前决策过程，使广大农户做好品种选择、播期、播种密度等产前准备，才能生产出适销对路的农产品，这样才能使广大农业生产人员从容应对市场的严峻挑战，为实现“数量农业”向“效益农业”跨越，提高农产品的附加值，在市场竞争中立于不败之地。由此可见产前决策是农业适应市场变化的前提，在生产中起着不可替代的作用。
传统意义上，农业产前决策系统通常是咨询有关问题的专家，或者凭借多年的生产销售经验判断。近年来，由于信息技术在农业生产领域的飞速发展，系统方法应用领域的拓宽、作物生理生态研究成果的不断积累，以及电子计算机由单一的科学计算向智能化、网络化和多媒体的飞跃，出现了一种以作物生理生态的内在机理为依据，以外在环境和市场变化规律为条件，以系统方法、控制论和电子计算机作为手段和工具的农业产前决策专家系统技术。这种技术通过人机对话，能以问答的形式解决农业生产前期所遇到的实际问题。它的出现和应用是农业信息技术和农业专家系统在农业上应用的一个重大突破。
(一)农业产前决策专家系统的发展进程
农业产前决策专家系统是在农业信息系统、作物模拟模型和农业专家系统的基础上发展起来的。
早在20世纪60年代，随着数据库技术的问世，农业信息系统也随之发展。一般来说，农业信息系统是由农业数据库和数据库管理程序构成，这种系统具有数据的查询、检索、修改和删除等功能。因此，在这基础上发展的农业决策支持系统仅是数据的支持，而决策过程还需人们加以干预。在对作物的模拟方面，还是用数值模拟的方法揭示大气——植物——土壤之间的关系及环境对作物生长、发育的影响，并通过可控因子 (施肥、灌溉)来调节作物的生长、发育的进程，在
特定的气候条件下，预测作物的产量。因此，这些模型为研究作物生长发育的动态变化规律以及环境、栽培技术对作物生长发育的影响提供了有用的工具。作物模拟模型的研制表明了农业科学开始进入计算机的信息时代。由作物模拟模型构造的农业产前决策系统可解决农业决策过程中的半结构化问题。
20世纪80年代末到90年代初，农业产前决策系统引起了世界发达国家的关注，并分别以不同的出发点研制所在领域的农业决策支持系统，使农业产前决策系统又有了进一步的发展，形成了以知识库系统或以专家系统支持的智能化的农业产前决策支持系统。由此农业产前决策专家系统技术日臻成熟。
近年来，随着地理信息系统(GIS)的广泛应用，农业专家系统的知识积累和学习有了更广泛的途径，这样一来，专家系统和地理信息系统的结合促使农业产前决策支持系统的研制向更深层次的方向发展。这些产前决策支持系统技术的涌现促进了农业现代化的发展。
(二)农业产前决策专家系统类型
农业产前决策专家系统存在着决策层次的问题。农业产前决策专家系统有的面向高层领导决策部门，有的面向中层管理部门，有的面向基层生产部门，无论面向哪个决策层次的农业产前决策专家系统，其任务均是为各层次的农业策略的制定和科学管理起到辅助决策的作用。
针对农业中的基层管理的农业产前决策专家系统一般可分为田间尺度、农场尺度和区域尺度3种类型。
1．田间尺度
田间尺度的农业产前决策专家系统，是在作物模拟模型的基础上研究田间单一作物状态，通过选种、播期、播种密度等因素的决策，预测在不同气候和土壤条件下作物的生长、发育和产量。这类系统一般不考虑田间作业的制约和种植制度，而偏重于农作物生产管理的决策。
这类产前决策专家系统能帮助决策者和粮食贸易商估计作物的产量，为制定粮食进出口贸易决策提供依据。同时，可针对不同年景为农民采取相应的栽培管理措施提供科学的决策。
2．农场尺度
农场尺度的农业产前决策专家系统是分析农场的复杂情况、帮助农场管理者
制定计划、合理安排劳动力以及农场资源的组合配置等作出科学决策的辅助工具。在农场管理决策支持系统中不仅要考虑作物生产管理的决策，还需考虑田间作业劳动力的需求、农业机械的类型、耕作制度和农场各田块间的相互作用等。
该系统中的农场知识包含有农场的总面积、种植面积、作物类型、品种名称、田块数量、土壤类型、肥料类型、灌溉需求、劳动力、农机具名称、拖拉机的型号、作业名称及开始和完成时间以及生产费用等信息。整个系统由信息管理系统、作业模拟系统、专家系统和产量评估系统4部分组成。信息管理系统是产前决策系统的智能前端，它收集了农场、作物、田块、机械、劳力、其他能源和与作物相联系的不同作业的信息。信息管理系统具有信息的修改、增加、删除等功能。作业模拟系统的功能是模拟田间作业，以日为时间步长对农场所有田块的整个生长季进行模拟，并产生3种报告：工作报告、不工作报告和摘要报告。作业模拟系统由2种知识构成：农场或区域知识、模拟过程的知识。农场或区域知识包括天气、土壤水分的特性、不同土壤条件下各种作物生长所需求的灌溉量、每天田间作业的工作时数等，这些知识是以数据库的方式存储的。模拟过程的知识是用某些程序语言的谓词和子句所写的执行实际模拟的知识。
这类系统能对各种资源的组合进行测试，诸如农业机械的能力、作物配置、不同气候年景下作物管理的策略和劳力资源的安排。此外，它也能估计整个农场或个别田块的作物产量、毛收益和净利等。因此，它是农场主们制定生产计划和农场管理的一个辅助决策工具。
总之，在此类农业产前决策专家系统中，人工智能技术是用来组织、显示和控制模拟系统状态的知识，并分析模拟的结果，向用户作出管理的推荐。
3．区域尺度
GIS是20世纪60年代发展起来的地理学研究的新技术，是地理学、系统学、信息科学和计算机科学相结合的产物。GIS是以地理空间数据库为基础，以地图为信息载体，采用地理学模型分析地表事物之间规律性的、动态的空间关系的计算机系统。由于GIS具有空间分析和数学规划最优的功能，并对区域自然资源的管理、评价和决策起到了重要的作用，所以近年来，国际上的农业决策支持系统，尤其是产前决策系统的研制逐渐转向与GIS相结合，构筑区域尺度的农业决策专家系统。
通常意义上的这种类别的农业产前决策专家系统应用范围涉及到土地利用、作物管理、水土保持结构、对策选择等方面。系统运行所用到的因子有土地利用、地形、土壤类型、社会和经济等。由此可见，这类系统一般是由地理信息系统(GIS)，各类环境模型和专家系统(ES)组成。这里的GIS是专门为农业的地理条件和土壤条件的评价而设计的；环境模型一般是对外在条件因素(如：气候、水分等)的模拟；专家系统由知识库、事实库和推理机组成，并采用反向链的推理策略。专家系统的知识库贮存着格式化的农作物的品种选择、播种密度、播期等经验性的规则等。
(三)典型实例
自20世纪70年代开始农业产前决策专家系统研究以来，迄今已成果累累。在国外，美国将棉花生长模拟模型GOSSYM与专家系统COMAX结合形成的棉花生产管理系统GOSSYM- COMAX已在该国推广应用，作为棉花产前决策的一种手段，已取得了较好的经济效益。美国夏威夷大学IB-SNAT推出的农业技术转让决策支持系统DSSAT，澳大利亚的北方小麦生产管理决策支持系统WHEATMAN和棉花农艺计算机管理系统 OZCOT在产前、产中的决策中也发挥了很好的作用。
近年来，我国作物产前决策支持系统研究大有后来居上之势。江苏省农业科学院的高亮之等人研制的作物计算机模拟优化决策系统CC-SODS已在生产决策中发挥作用。江西农业大学戚昌瀚等开发的水稻生长日历模拟模型的调控决策支持系统RI-COS可为水稻技术措施指标化提供依据。此外，还有内蒙古农牧学院刘克礼等研制的春玉米优化栽培管理咨询系统MOC-MCS，北京市农林科学院的诸德辉等人开发的小麦管理专家系统ESWCM，北京农业大学建成的农业气候资源信息系统AC-RIS及该校肖荧南等建立的棉花生产决策系统DECOCA，中国农业科学院棉花研究所的董占山和北京农业大学合作建立的棉花生产管理模拟与决策系统CPMSS／LGSM，董占山等人在 GOSSYM基础上建立的棉花管理专家系统CMES等。这些系统在农作物的产前估计，决策支持上起了非常重要的作用，达到了良好的效果。
三、施肥管理专家系统技术
施肥是农作物生产过程中的关键一环，肥料的成本在农业生产的投入中占很大的比例。如何在保证农产品高产、丰产的前提下，减少施肥量，降低农业生产
成本，是我们建设社会新农村，提高农民收入，加速农业产业化进程所必须解决的问题。
近年来，联合国开发计划署针对我国的实际情况大力推广了一种最新科学施肥技术——平衡施肥技术。其主要内容：一是建立现代化的土壤肥料测试分析系统；二是建立可以同时考虑土壤、肥料、作物三者之间关系以及环境影响的施肥模型和计算机指导的专家施肥系统；三是通过编制施肥推荐图，将复杂的、科学性强的平衡施肥技术变为直接的、简单易懂的施肥方法；四是建立测土——配方——生产——供肥——施肥技术指导一条龙服务的供肥系统。基于这样的思想，现在人们把专家系统技术和平衡施肥技术相结合，形成了施肥管理专家系统技术。
(一)概述
我国是农业大国，耕地面积大，土壤类型多样，肥力差异明显；每户农民经营的地块面积较小，经营管理水平不同造成基层土壤分类单元相同的地块间肥力差异加大，进一步增加测土配方施肥的难度。测土配方施肥以测定土壤有效养分含量为前提，然而就目前广大农村经济现状而言，无论是常规测定还是速测分析土样的费用，都是以户为单元的农民难以接受的，加之测土施肥服务体系缺乏经济利益驱动机制，因此，尽管测土配方施肥技术深受农民欢迎，但真正实现难度较大。
施肥管理专家系统主要为基层肥料销售部门、复混肥厂和各级农业服务体系、广大农村农业生产者等研制，目的是以其为技术服务桥梁，在向农民销售肥料或在从事农业生产时，通过专家系统逐一分析每块耕地的需肥情况，最后得出当年配方施肥方案，即通过科技手段免费为农民服务而帮助用户促销肥料产品，合理施肥，从而实现对广大农户进行配方施肥的技术服务，同时将科学施肥知识潜移默化地传授给农民和肥料经销者，并帮助销售部门逐渐建立区域性肥料销售市场，提高企业整体科技形象，是信息技术有利国家、有利企业、有利农民、有利环境和有利科研事业的典范，有效地促进了生态工程的产业化。
这种专家系统研制的基本思想是在对一定区域土壤有效养分测定和肥料田间试验结果掌握的基础上，不针对一家一户的地块进行实际土壤测定，而是通过将农民对自己地块了解的信息进行专业化综合和提高，得出该地块当年半定量配方施肥方案。对于有土壤养分测定值的地块能够定量预测施肥量。
(二)功能原理和结构
施肥管理专家系统在设计原则上要求全国或在某一区域范围内通用，不同施肥类型区参数系统不同，面向一定区域(如县、市)的专家系统应与G15技术结合以实现不同空间单元的施肥量预测。系统应突出专业性和科学性；力求简单、实用，使农民易于接受；需要用户输人的信息必须是含义十分明确的、用户能够提供的、可定性或定量给出的信息。考虑到农民文化程度的差异，一般应用多媒体技术以实现声、图、像、动画和文字的有机组合，加速系统的推广和应用。
在一些特殊的地区，例如目前还没有提供足够的施肥特征参数提供使用的区域，建立施肥管理专家系统所用的模型一般以常规模型方法为主，随着区域施肥特征参数的不断获得和完善，系统经过学习，最终将建立以符合该区域土壤特性和农业生产特点的施肥管理专家系统，并实现不同尺度空间单元施肥量的预测。
专家系统的研究，主要从系统功能设置、系统构建、知识获取、软件架构开发、示范应用等方面人手。由于农业生产的复杂性和多样性，如土壤养分状况的区域性差异、作物品种需肥特性差异、肥料品种特性差异等，都给农业生产的科学决策带来一定的难度。随计算机技术发展，计算机硬件和软件性能都得到显著的提高，使计算机的综合处理能力也得到大幅度提高，为我们运用计算机开发施肥专家系统提供了必要的技术支撑。施肥管理专家系统，是指导农民科学、合理施用肥料的专家系统，是农业领导进行农业生产宏观决策管理的工具，是农技人员指导农业生产的帮手。
施肥管理专家系统功能是根据土肥专家经验、知识和专家系统本身的特点，确定该系统具有如下功能：①土壤性状与肥料特性查询。②根据咨询地土壤情况，提出合理施肥方案，如需施用氮、磷、钾化肥数量，将会得到亩产量、化肥成本、经济收入与化肥产投比等。③根据用户目标产量，提出建议施肥方案。④根据施用化肥的数量，预估农作物产量。⑤修改与删除原有知识、经验，增添新的知识、经验。
此类专家系统结构首先根据指导农作物施肥的要求，确定农作物施肥专家系统的结构，主要包括技术支撑知识库、咨询决策模块、人机交互界面、数据库和知识获取。①知识库。知识库由推理规则库、运算规则库及基础知识数据三部分组成。②咨询决策模块。咨询决策模块采用根据用户提供的各个指标开始的逆向
推理策略。③人机交互接口。人机交互接口具体包括：一是背景数据采集，咨询决策是建立在向用户提问索取参数的基础上进行的。因此，专家系统则通过人机交互界面，由用户回答必要的参数。二是咨询决策结果输出，在人机交互接口中，安排有显示输入和打印输出两种最终结果的给出方式，并可根据用户意愿将咨询结果保存于数据库。④数据库。数据库存放用户咨询时输入的数据，以及推理过程中得到的中间结果及最终咨询结果。⑤知识获取。知识获取主要用于经授权的计算机用户获取知识系统及扩充、维护、更新知识系统数据库。一般情况下，施肥管理专家系统结构图如图2-3。
(三)技术的应用与成果
近年来，随着施肥专家系统技术在我国农业生产领域的不断成熟，在广大农业利‘技工作者的不懈努力下，一些农业生产地区陆续开发出厂一系列符合本地区土壤特征的施肥管理专家系统，在农业生产：中发挥着越来越大的作用。一是通过施肥管理专家系统的应用，广大农业生产工作者可以对本地区近年来种植制度、肥料投入结构、产量效应及土壤养分状况的变化关系进行综合分析评判，从而提出本地区近一段时期内的土肥工作方略，使耕地质量建设制度化、重要农作物施肥技术标准化，确保实现生产环境无害化与耕地质量和产品品质的稳定提高。二是推广科学施肥，降本增效，通过运用诸如小麦、玉米、水稻施肥专家系统对一定区域内作物的肥料施用进行科学指导，使农民在减少肥料投入成本的基础上，提高产量，增加效益。同时也减轻对土壤面源污染，特别是减轻对地下水的氮污
染。三是开拓应用，促进农业可持续发展。在未来还可以利用现有的施肥管理专家系统为基础，将施肥专家系统进一步升级，使其有机地植入相应地区的农业生产、管理、决策信息系统，并在应用中进一步加以完善，以发挥更大的经济效益与社会效益。
安徽省农业科学院等有关部门在20世纪80年代开发出的砂姜黑土小麦施肥专家系统在安徽、河南两地进行了应用和实地验匪，收到了良好的效果。该成果在淮北平原十多个县进行了大范围推广，并对农户进行了广泛的宣传和示范工作，使这项技术的应用获得了极大地成功。据不完全统计，截至1990年，此施肥管理专家系统累计推广1 800多万亩，增产粮食3．5亿多于克，节约化肥20多万吨，取得了良好的社会和经济效益。
四、病虫害防治专家系统技术
在农作物成长过程中，病虫草害发生是不可避免的。对病虫草害及时、有效的防治是保证农作物正常生长发育，获取高产的重要因素。研制和利用计算机专家系统对农作物的病虫草害发生的预测预报、正确识别、诊断以及采取有效的防治措施具有重要的作用。
(一)概述
病虫害是农业生产的大敌，每年给农业生产带来巨大的损失。据有关部门相关数据表明我国油菜菌核病年均总发病面积达260多万公顷，占全国栽培面积的70％。据农业部1986年统计，仪水稻纹枯病一项全国年损失稻谷60亿千克。我国又是世界农药生产大国与使用大国，目前农药年产量高达40万吨，居世界第二位。滥用化学农药引起的农药残留、环境污染、生态破坏已成为世界性难题。连远在极地的企鹅、海豹、北极熊体内都已检测到了农药残留。欧盟以保护环境和人们健康为由，于2000年、2002年接连发布指令，对各种农药的使用要求、安全评估程序做了详细而严格的规定，使得加入WTO后我国价廉物美的农产品遇到了前所未有的绿色壁垒。2002年我国农产品出口屡遭退货与索赔，损失惨重。如果停止使用农药，农作物将严重减产，使用又带来令人头痛不已的种种问题。
随着信息时代的到来，应用信息技术来发展现代农业已经成为世界农业发展的一大热点。专家系统作为信息技术的一项组成部分，自20世纪60年代伴随着人工智能的发展而发展，至今已有近半个世纪了。利用专家系统辅助防治植物的
病虫害为农作物病虫害与农药滥用问题的解决带来了曙光。植物病害防治专家系统主要指依据人工智能原理和利用专家系统技术开发的，针对病虫害发生的时期、发生部位、症状等特点的模仿人类植保专家的思维，进行病虫害的诊断和科学管理的智能系统。
世界最早开发的农业专家系统就是有关病虫害防治专家系统，即1978年美国伊利诺斯大学开发的大豆病虫害诊断专家系统PLANT／ds，在那以后有关病虫害防治的专家系统的研究在世界范围开始飞速发展起来。我国在20世纪80年代，对于动植物病虫害防治专家系统的研究已经开始。时至今日，农业病虫害防治专家系统无论在数量还是质量上均有较大提高，开发的系统涉及病虫草害防治的多个方面，并在生产应用上已取得较好的经济、社会效益。
总之，开发农业病虫害防治专家系统代替专家指导病虫害防治是一项投资少、见效快的高新技术，将成为中国农业发展和现代化的一个重要工具，在中国农业生产管理中必将有着广阔的发展前景。
(二)系统结构与功能
病虫害防治专家诊断系统的主要特征是大规模并行处理、信息的分布式存储、直接输入范例、全局集体作用，可通过计算机从范例中提取有关知识，把专家求解实际问题的知识、经验及推理，通过计算机来表达。基本系统主要包括4个部分：病理病害形态特征参数、数据接口、推理机制和输出形态特征的诊断结果。在一般的系统中，选取某一种或几种农作物作为实验对象，采用数码照相机和数码摄像机对实验对象拍摄，把图像或相应的描述文本输入计算机，利用相应的病虫害防治专家系统进行处理。一般系统首先对图像和文本进行处理分析，得到相应的特征信息，然后通过推理机制进行决策，获得病虫鼠害形态特征的诊断结果，得出相应的措施以指导田间管理。一个典型的基于图像和文字描述的病虫害防治专家系统的基本工作流程如图2-4所示。
通常的此类专家系统具有良好的人机界面，可针对用户在生产中遇到的实际问题以人机对话的形式引导用户输入相关的信息，系统通过推理机制，对信息进
行处理，并将决策结果输出到界面L。这种专家系统主要包括专家决策系统、信息浏览系统和智能决策。此类专家决策系统知识库是专家系统的核心部分，其中知识库的框架包括各种病虫害的特征及预防和防治知识，这些知识的描述语句精练，规则库尽量压缩，突出人机对话和根据用户输入信息进行诊断与决策的功能，把诊断结果的详细信息存放在知识库中，通过连接图像库供浏览后确认。知识库不仅可单独供查询信息，还可供调阅、诊断、决策其详细结果，节省决策模块的空间。
在具体使用病虫害防治专家系统时，通常是输入的症状条目越多，诊断决策就会越可靠，但由于条目过多而繁琐，不利于用户操作，而又因病害种类不同，有的是在叶片、根部、茎部等某个限定部位发病，也有些则表现在根、茎、叶及花果等多部位同时发病。为此，在系统设计时一般采用了从用户观察到的任意发病部位切入，并将症状描述输入控制在最典型的有限几个条目内的方法，当用户输入相应的条目后，程序会自动进入验证模块，通过系统的解释窗口和媒体视窗提供相关的背景资料，包括发病部位的详细症状、发病适宜的土壤、肥水及气象条件或侵染规律等，供用户仔细对照确认。再通过推理得出诊断结论和防治方法，否则可重新返回到输入症状的画面。为此，在系统设计与开发阶段设计者收集了大量的有关水稻病虫鼠害知识，包括发病症状、发病条件、原因及防治方法等。其方法是先将病症归为一类，以此为基础进行病害的诊断；再将发生的条件、原因及防治方法归为一类，作为信息查询和验证的对象。一个典型的病虫鼠害诊断专家系统连接流程图如图 2-5所示。
在开发某种农作物的病虫害防治专家系统时，要根据系统开发的实际，一般采取面向对象的知识表达法，对作物病虫害知识进行整理：首先识别问题领域中的对象，然后把具有相似属性和操作对象并为一类，形成低层次；自低层向上逐步归纳抽象，对具有公共属性的低层类抽取其共性成父类，层层抽取，直到无共性为止；最后形成问题领域的知识库模型。以一种作物的病害防治专家系统的开发为例，在这一阶段首先根据症状的发病部位的共性分为根部、茎部、叶部、果实四大类，在四大类中再分别根据类中各对象的症状共性，如有病斑或病斑的部位、颜色等加以分类。这样逐步归纳抽象，直到最后将各种病害区分诊断。
利用人工智能和多媒体等现代科技手段，在作物栽培科学已有研究成果的基础上，开发的农业病虫害防治专家系统具有技术先进、接口规范、功能丰富、界面友好、实用性强、易于推广等特点，为实现农作物防治病虫害，提高科学管理水平提供技术支撑和参考。在减少农药用量，降低对环境的污染方面也具有重要的理论和现实意义，因而这类专家系统技术具有广泛的应用前景。
(三)应用现状与成果
农业病虫害防治专家系统的研究与开发起源于20世纪70年代，随着专家系统技术的不断成熟和发展，很多国家如英国、美国、德国、日本，中国等相继开发了许多新的农业专家系统，有的已经投入使用，并取得良好的效果。1986年，美国研制的棉花管理专家系统COMAX／GOSSYM，投人棉花的生产管理后，每公顷增加纯利润169美元。1996年，瑞士开发了“谷物预测预报系统”，该系统主要功能之一是为小麦主要病害提供杀菌剂推荐喷洒剂量。应用该系统在保证基本产量的前提下，可以节约杀菌剂30％的使用量和50％的使用费用。目前，世界上应用于生产的农业专家系统已有成百上千个，极大地推动了农业生产的现代化和信息化进程。
在我国，20世纪80年代，植物病虫害防治专家系统的研究已经开始。1981年曾士迈等在大量田间调查资料基础上组建了中国第一个病害流行模拟模型——条锈病春季流行模拟模型 (TXLX)。20世纪90年代至今，研究用专家系统来帮助农民、植保工作人员防治植物病虫害的研究蓬勃发展起来。如1991年，西北农业大学用知识工程语言CM．1开发的果树害虫识别及防治专家系统。1993年的水稻害虫管理专家系统(ESRICE)，由13个子系统组成，各子系统可对不同代次的褐飞
虱、稻纵卷叶螟的种群动态进行监测，并提供决策方案。1997年，中国科技大学实现了基于改进型神经网络的棉花病虫害诊断专家系统，该诊断系统投入实际使用，收到了明显的经济效果。1999年，吉林大学和吉林农业科学院结合不确定性推理、多媒体、友好界面等技术，实现了一个面向农民用户的“玉米病虫害防治专家系统”。2001年，重庆大学设计并开发了“多媒体蔬菜栽培专家系统MVPES”，该系统采用Authorware为开发工具，多种知识表示形式，并辅以图片数据库、超文本数据库、知识规则库等专家决策支持系统，是专家开发中采用多媒体技术辅助决策的典范。
总之，信息技术向农业领域渗透，为整个世界农业的发展带来了契机。充分利用信息技术发展现代农业成为农业发展的热点之一，也是我国农业的发展趋势，开发内容全面，功能强大的农业病虫害防治专家系统必将大大促进我国农业生产的发展，对改变我国农产品出口由于“绿色壁垒”所造成的不利局面有着深远的意义。
五、节水灌溉专家系统技术
灌溉是农业生产的必不可少的环节之一，也是农业丰产的保障。同时农业灌溉是世界上最大的消耗性用水户之一，据北京市有关部门统计，农业用水占整个用水量的50％左右，而农业产值却只占总产值的5％～10％。如何降低农业用水，提高水资源的利用效率是摆在我们面前的重要任务。
我国水资源十分缺乏且地区分布不均，尤以北方地区为甚，发展节水农业势在必行。多年来我国在节水灌溉技术及理论方面进行了广泛而深入研究，取得了很多成果，但我国农民的整体素质还不高，科技成果的推广面小、转化率低。利用农业专家系统则可提高先进的灌排科研成果的转化率，推动节水农业的发展，因此专家系统在节水农业中有很广阔的应用前景。
(一)概述
在节水农业中，灌溉管理起着相当重要的作用。实践证明，灌溉节水50％的潜力是在管理上，如果采用节水灌溉管理决策技术，将灌溉水的利用率平均提高lo％，按全国年农业用水量 4 000亿立方米估算，每年可节约水量400亿立方米。这对缓解我国水资源供需矛盾将起到极其重要的作用。在这方面专家系统的研究主要有两个方面：
1．灌溉用水计划
确定灌溉用水计划需要的几项基本信息有土壤墒情、作物蒸发蒸腾量、地下水情况、水源情况等。要得到这些数据需要根据已获得的气象、土壤等资料，通过繁琐的计算才能获得。如果原始材料不同，则计算方法也不同，且人工操作费时费工，容易出错。而专家系统可根据输入的原始资料自动选择计算方法来预测或预报目标信息，快速确定灌溉用水计划，并且可以随时总结用水情况，需要时间短，准确性高，适合于大型灌区及农场的运作。
2．灌溉系统辅助设计
由于各个灌区的地理、气候、土壤条件不同，渠系布置及采用的灌溉方式各异，在同一地区又有不同的设计方法。专家系统通过丰富的内部知识库，可以解决规划设计中的复杂问题。这一方面的例子如水利部农田灌溉研究所与合肥智能研究所合作开发了华北地区节水型农业技术体系专家系统，石津灌区管理局、石家庄水电设计院、中国科学院合肥智能研究所合作开发的石津灌区管理专家系统。应用专家系统进行灌溉系统辅助设计，可以进行渠系优化布置，对灌溉管理提供各种咨询服务，对于情况复杂的灌区很有帮助。
总之，节水灌溉预报、管理与决策专家系统的研究、开发与推广、应用，将对我国北方缺水地区农田灌溉水的田间管理与科学决策提供科学依据及其方案。这对于普及、推广节水型的灌溉农业，将会起到重大的推动作用。
(二)系统结构与功能
农业节水灌溉专家系统设计一般把几年来国内外对节水灌溉管理的最新研究成果如作物水分生产函数、非充分灌溉、调亏灌溉、分根交替灌溉以及节水灌溉信息的控技术等加以集成，并立足田间，面向农产。通过人机对话，只要事先将当地的气象、土壤、作物等参数建立起数据库，即可快速、准确地作出节水灌溉预报与决策方案。
通常一个农业节水灌溉专家系统是一个整理厂灌区管理专家、灌溉专家、经济专家的经验和知识的系统。这种系统的典型例子是石津灌区管理局、石家庄水电设汁院、中国科学院合肥智能研究所合作开发的石津灌区管理专家系统，这一系统一般由3个子系统组成：灌区灌溉信息服务子系统、灌区管理决策咨询子系统、灌溉优化子系统。各子系统的功能如下：
信息技术与化学教学 21世纪的教育将诞生一种崭新的教育模式，其基础与催化剂是信息技术。对于生活在21世纪信息时代的人们来说，如果不会使用多媒体电脑，就不会应用电脑快速地获取、处理、检索信息，就不会使用Internet 与外界通信，就无法充分地利用信息资源，也就无法在信息社会中谋求发展。我国著名科学家钱学森也对未来教育作了如此论述：“未来教育=人脑+电脑+网络”。 信息技术不只是帮助教师传授知识的手段，而是服务于他们学科教学的得心应手的教学媒体，是提高教育教学活动的效率，更好的进行素质教育的工具。对于学生来说，信息技术则是学习知识和提高技能的认知工具。信息技术与其他学科教学的整合，可以深化学科教学。 信息技术作为最先进的教学媒体，优于任何其他教学媒体的最显著的特点是交互性。有了交互性，就能及时地反馈信息，实现教师和学生之间的双向交流，对学生整个学习过程进行个别化的实时指导，真正实现因材施教。多媒体技术能将抽象问题直观化，静止问题动态化，动态问题过程化，归纳总结对比化，知识查询快速化，解答问题现场化，实验过程模拟化，学习过程游戏化，这样就使学生学得既轻松又扎实。 利用信息技术，既可以构建个别化学习环境，也可以营造协作式学习氛围，因而既可以满足不同认知水平和认识风格的学习者，也可以实施协作式学习策略，为学习者提供对相同问题的多种不同观点的比较、分析和思考的条件，在集思广益的基础上，深化知识的理解和掌握。 二、信息技术与实验教学 利用信息技术，可以将知识的表达多媒体化。计算机多媒体可以实时地综合各种声音、文字、图形、图像等多种信息，不仅有静态信息的形式；而且还有动态信息的属性，它可以化抽象为具体，化复杂为简单，完成传统教育所不易或不能完成的教学任务，特别是利用计算机多媒体动画进行模拟实验，为化学实验教学开辟了新的天地，创造了新的模式。 1. 利用虚拟实验进行实验的预习和复习 化学是一门以实验为基础的学科，化学实验不仅是中学化学的基础，也是引发学习兴趣，使学生主动获取知识，发展能力，提高科学素质的基本途径。如何做好实验的预习和复习，则是一个比较难以解决的问题。计算机多媒体创造了虚拟实验的空间，用于实验的预习和复习能收到较好的效果。 2. 利用虚拟实验演示很快、很慢和危险性较大的实验 利用多媒体计算机可展示传统课堂上无法演示的宏观的、微观的、很快或很慢的化学进程：如硫酸的工业生产流程、合成氨、布郎运动等；各种分子的空间结构、金属的电化腐蚀等。所有这些在常规的教学过程中由于受时间、空间和实验条件的限制，难以通过实验向学生直观展示，学生缺乏感性认识，印象不
当代农业信息技术复习资料 注：所有答案都在科学出版社出版《农业信息技术》（李军主编）一书上，请自己看书总结。 一、名词解释 1.信息技术：是指获取、解决、传递、存储、使用信息技术，是可以扩展人们信息功能技术。 2.信息采集技术：信息采集技术指能有效地扩展人类感觉器官感知域、敏捷度、辨别力和作用范畴技术，涉及传感、测量、辨认和遥感遥测技术等，但当前广泛使用重要是传感技术、遥测技术、遥感技术和全球卫星定位技术等。 3.信息传递技术：信息传递技术也称通信技术，是传导神经网络功能延伸，涉及数字程控互换技术，综合业务数字通信网、光纤通讯、数字移动通信、卫星通讯、信息高速公路等，用于迅速、精确、有效地传递信息。 4.信息解决技术：信息解决技术就是应用计算机硬件、软件及数字传播网，对信息进行文字、图形、特性辨认，信息与互换码之间转换，信息整顿、加工、生成，以及运用数据库、知识库实现信息存储和积累技术。 5.信息控制技术：信息控制技术功能是依照输入指令信息（决策信息）对外部事物运动状态和方式实行干预，是效应器官功能扩展延伸。重要涉及显现技术、人机接口技术、遥控技术、自动控制技术、机器人技术等。 6.农业信息技术：农业信息技术是指运用信息技术对农业生产、经营管理、战略决策过程中自然、经济和社会信息进行采集、存贮、传递、解决和分析，为农业研究者、生产者、经营者和管理者提供资料查询、技术征询、辅助决策和自动调控等多项服务技术总称。 7.农田气候：农田气候普通指距农田地面几米内空间气候，是各种动物、植物和微 生物赖以生存空间气候。 8.设施农业：设施农业是指在采用各种材料建成、具备一定温度和其他环境因子调控设施半封闭式空间里进行农业生产办法，分为设施栽培和设施养殖两大类。
电子信息导论学习的收获与感想 信通院2班文家雨学号：2012210061 当我步入北京邮电大学的校门时，我的心情是十分复杂的，早在开学前就听说过信息方面的学科之难和学习范围之广，我生怕自己听不懂，跟不上老师的进度。但是在经历了半个学期的电子信息导论的学习之后，我收获良多。电子信息导论这门课程不仅让我对自己所学的专业有了初步的了解，让我对未来所学有了一定的准备，更让我对自己的未来充满信心。 而我对“工程”二字的理解也不再只是从前所认为的建房子，明白了其实工程的实质内涵之一是某种基础科学、技术科学的应用。另一方面由于工程是特定形式的基本要素集合、技术集成过程和技术集合体，在这种集合、集成的过程中也蕴含着科学问题-----即工程科学。因此，工程不应是简单的科学的应用，也不是相关技术的简单堆砌、拼凑，工程在对技术集成的过程中存在着更大时空尺度上的工程科学性质的问题。工程科学将基础科学与工程技术联系起来逐渐形成，如何把工程实践经验条理化、科学化，导致了技术科学和工程科学的产生。而工程科学是以自然科学中的物理、化学、天文、地学、生物学和数学等基础学科为基础的，因此工程科学在整个科学体系结构中占有重要的地位。 建立在“工程”二字之上的“电子信息工程”就更加的深刻。电子信息工程是电子工程和信息工程的紧密结合，电子工程是使用电子效应和行为的科学知识，来设计或开发元器件、系统或设备等，应用领域包括通信、计算机、控制、工业设计、家用电器、航空航天乃至农业、生物、医学等各个领域。而信息工程是指广义上基于计算技术的信息提取、处理、管理、开发和应用的工程技术。因此，总的来说，电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和处理的学科。信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成都是电子信息工程的主要研究内容。其涉及领域范围之广泛，几乎包括了整个现代工程技术。 因此，学习这门专业的我们无疑有着很好的出路，但是同时，学习的压力之大也在不断地激励我们前行。 从古至今，人类的通信方式在不断的改变不断的进步。古时候人们不管是通过击鼓、鸣锣、礼炮的声音来传递信息还是通过鸽子、风筝、烽火台所放的狼烟来传递信息，范围小、速度低、可靠性差、有效性低都是不能忽视的问题。从1838年德国人莫尔斯发明了电报，开创电信号传输的新时代开始，电报、电话、无线电、广播、电视、雷达以及移动通信逐渐走进了人们的视线。1948年香农提出了信息论后，近代的微波、卫星、程控交换技术、光纤通信和移动通信也有了长足进步。在1980年以后以光纤通信和宽带综合业务数字网的建立为标志所开创的现代阶段中，光纤通信、数字移动通信、卫星通信、程控交换技术、宽带综合业务数字网、多媒体通信、Internet网、个人通信、智能通信、微波通信、公共电话、交换网、图像通信等多样的通信手段逐渐改变了我们的生活。 我们不难想象那些前辈开创出一个有一个新纪元的不易。光看看激光和光纤的发展历程就能明白其中的艰辛。从1917年爱因斯坦确定激发射线开始，到1957年吐温，戈登和宰泽首次制造了激光器，1960年马曼制造了首个应用固体红宝石的激光器，1961年霍尔制造了首个半导体激光器，1970年莫莱尔设计和制造了首个光导纤维。而1975年更是一个跨时代的年份，在这一年首次出现了能在室温下连续运行的光导纤维。在这不到六十年中，无数的科学家所付出的心血和汗水是
如何促进信息技术与化学课堂教学的深度融合 信息技术应用于课堂教学，不只是帮助教师传授知识的手段，而且是提高教育教学活动的效率、更好地进行素质教育的工具；对于学生来说，信息技术则是学习知识和提高技能的认知工具。下面我以《原电池原理》教学中，谈谈如何促进信息技术与课堂教学的深度融合的。 首先利用信息技术创设情境，激活学生探究的兴趣，引起学生对所学知识的研究与学习欲望，使学生由被动接受知识转为主动学习，积极配合课堂教学，主动参与教学过程，激发学习兴趣，使乐学落到实处。教学中导入新课时我利用多媒体把生活中各种电池展示出来，例如干电池、手机锂电池、电动车电池、纽扣电池等，提出问题这些电池的原理是什么？如何转化成电能？充分创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境，为教师教学的顺利实施提供形象的表达工具，真正改变传统教育单调模式，引起学生兴趣。 其次，利用信息技术与化学课堂教学的深度融合重点体现在突破教学难点，突出教学重点上。在学习原电池的原理时，锌铜原电池的原理是难点，在实验中铜片上有气泡，如何转化为电能？学生不易理解，而传统教学手段往往不得力，这时可以通过在装置连接电流传感器，屏幕上显示装置中的电流曲线图，使学生感受到化学能转化为电能的真实性和直观性，追问实验中铜片上有气泡，产生气泡的原因，继续通过课件用动画展示微观过程：锌片失电子，电子经导线流向铜片，电解质溶液中阴离子氢氧根离子向负极锌片移动，阳离子氢离子向铜片移动，获得电子生成氢气，从而使学生对原电池相关的离子移动，电子得失，反应过程有清晰的理解，计算机进行动态的演示，恰恰可以弥补了传统教学方式在直观感、立体感和动态感等方面的不足，从而能以具体形象的媒体展示给同学,使其能从中体验形象与抽象的关系。有学生提出锌片上有气泡，又是什么原因呢？引起学生的注意，参与到分析原因中来，如何避免锌片上产生气泡？继续多媒体演示用盐桥成双液电池，去掉盐桥电流计指针不偏转，并指出盐桥的作用：形成闭合回路，平衡电荷。对调动师生双方的学习积极性起到了推动作用，诱导学生深入浅出，并主动地参与其中。 另外，利用多媒体技术编写的系列有针对性的练习，能轻松巩固已学知识，从而切实激发学生发自内心学习兴趣，比如在练习中编各种形式的选择题、填空题、是非题等，并配以不同铃声响应，由软件来判断学生解答的正确与否，根据练习的情况，给予必要表扬鼓励或重复练习等，提高学生的学习成就感。 信息技术与学科整合既需要计算机方面的技术，更需要本教师的专业素质，这就需要教师具备计算机应用能力，课下积极向其他老师学习，同时要提高自己的教育科研意识，不断创新，使现代信息技术教学更好地辅助课堂教学，把它作
化学信息化教学设计 信息化教学设计学院： 姓名： 学号： 学科： 教材版本：人教版年级：初三 章节：初中化学九年级上册第四单元课题四 《化合价》信息化教学设计 一、学习任务概述 二、学习对象特征分析教学对象初中三年级学生，经过之前的学习已经有了一定的化学基础知识，掌握了一定的化学学习方法，有一定的分析以及总结归纳能力，但是对抽象的概念的理解可能还是会有困难。 教学背景本课是初中三年级的一堂化学基础知识课，本节课主要是学习有关化合价的一些知识，根据幻灯片展示出的一系列上节课学习的化学式的实例，提出化合价的概念，总结化合价的规律。 知识基础本节课是主要介绍一个化学基础概念，学生在学习了化学式之后，通过具体实例来学习化合价的概念，并通过练习与小组同学进行讨论总结出化合价的规律。元素的“化合价”是元素的一种重要性质，这种性质只有跟其他元素相化合时才表现
出来。就是说，当元素以游离态存在时，即没有跟其他元素相互结合成化合物时，该元素是不表现其化合价的，因此单质中元素的化合价为“0”。 能力基础 1、学生思维活跃，不怕困难，遇到不会的问题时，先要自己思考一下，如果不能想出解决问题的方法，再去请教别人。 2、在教师给予一定的指导下，学生具有一定的分析能力和相互合作的能力，归纳总结得出结论。 学习风格分析 1、对新鲜事物有强烈的好奇感，并积极去探索新事物，发现新现象。 2、和别人的比较，得出强有力的结论有强烈的争强好胜心，推动学习。 3、想得到老师的好评，对化学产生浓厚的兴趣。 情感态度 1、学生能够认识到化学的趣味性，并对化学产生浓厚的兴趣，对化学基础知识之间的联系做出合理的解释。 2、学生要利用网络资源进行学习，去了解更多的新知识。 三、学习目标分析知识与技能 1、让学生理解化合价的本质； 2、让学生掌握化合价中元素化合价的一些规律，熟记一些常见的化合价，并学会根据化学式计算化合价的方法。
（信息技术）农业信息化技术的发展及应用
农业信息化技术的发展及应用 21世纪是社会高度信息化的时代，是经济高度信息化的时代。实施农业信息化是我国农业迎接知识经济的挑战和推动新的农业科技革命的重大举措。农业要实现现代化，实现生产力质的飞跃，必须充分大力发展信息技术这壹管理和传播手段。 第壹节什么是农业信息技术 十八世纪七十年代，人类社会从农业社会过渡到工业社会，从那时起到今天的二百多年的时间里，人类共经过了三次产业革命。和此相对应的三个历史时代被称为蒸气时代、电气时代和电子时代。今天，我们正进入壹个以大规模集成电路和超大规模电路为基础、以计算机和通信融合为特点的信息时代，也就是说人类正面临第四次产业革命。 于信息时代里，信息作为壹种新颖的资源于社会生产的经济发展中起主导的决定性的作用。人们将逐渐减少同以物质资源为代表的自然打交道，而更多的和信息资源打交道。信息资源的开发和利用，将成为这个时代生产力发展水平的重要标志。 农业信息化实质是充分利用信息技术的最新成果，全面实现农业生产、管理、农产品加工、营销以及农业科技信息和知识的获取、处理、传播和合理利用，加速传统农业的改造，大幅度地提高农业生产效率、管理和运营决策水平，促进农业持续、稳定、高效发展进程。农业信息技术就是实现农业各种信息采集、处理、传播、贮存等方面的技术。 第二节农业信息技术的作用
农业信息技术是随着信息技术的发展而发展起来的新兴技术，它渗透到农业的各个领域当中，发挥了越来越大的作用，主要包括以下几个方面： ①实现农业自动化生产； ②实现对自然环境的实时监测，指导农业生产、管理，最大限度的避免自然灾害对农业造成的损失； ③提高对农业和农村经济发展的政策决策水平，实现科学化管理； ④科学指导农业生产，增加农副产品产量，提高农产品质量，降低农业生产成本，提高经济效益； ⑤推动农业科学技术的研究和发展； ⑥加快农业科技信息传播和合理利用，提高农业生产水平。 第三节主要农业信息技术介绍 根据信息技术于农业应用领域的不同主要分为气象遥感技术、卫星位技术、农业专家系统、农业自动化技术等。 壹、气象遥感技术 遥感技术就是通过遥感卫星或飞行器对地面、海洋、空气等进行监测的壹项新技术。我国从80年代就开始研究用遥感手段监测和评估洪涝灾害。从最开始时用诺阿气象卫星的AV I RR数据，发展到用陆地卫星的T M影像，用全天候的机载和星载侧视合成孔径雷达(S A R)来监测洪水。于遥感数据传输方面，也于“八五”期间研制成功了实时传输机载S A R图像的“机-星-地”系统。此外，
信息技术与初中化学课堂教学的整合案例 ——《金属的防护和回收》教学设计 枫岭头中学周联春 【设计背景】 信息技术的不断革新是教育事业进步的动力，信息技术的大量运用，必然给教育系统带来极大的变化。而交互式的计算机系统结合网络多媒体技术，把课本和图形合而为一，学习者可以根据自身的需要选择媒体资料自主学习。信息技术以其强大的网络功能、多媒体服务功能为培养学生的主题意识提供了可能性。笔者在组织《金属的防护和回收》一节教学时，设计利用多媒体局域网及因特网资源组织教学。 【教学分析】 内容分析《金属的防护和回收》是第5章第3节，本节主要内容为：金属生锈的原理、防锈的一般方法；废金属回收的一般意义。本节在本章中的地位与作用：通过钢铁生锈的研究性学习，进一步提高科学探究的欲望和分析、归纳能力。认识处理废金属，回收金属的价值，提高资源意识和环保意识。 对象分析初三学生已经上过二年多的信息技术课，在计算机操作技能和信息素养方面已经具备进行网络自主探究的能力。铁钉锈蚀的实验需提前一周进行，没有办法在课堂上演示，于是将实验过程用网络展示。铁锈蚀的原因、防锈的方法、废金属的知识与废金属回收等，网络上能搜索到很多相关知识，而是学生通过网络自主学习，自主建构获取知识，这样印象会特别深刻。 媒体分析微机室室的数十台电脑构成一个局域网，整个局域网与校园网接通，不仅在校内交流信息畅通无阻，而且可以访问因特网。网络以其强大的主动性需求、交互活动方式、开放的空间与广泛的信息来源，启发学习者的主动性和探究性潜能。 【教学目标】 知识技能目标 1、知道金属生锈的原因和防止金属锈蚀的简单办法。 2、认识废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。 能力方法目标 1、培养通过网络获取知识的能力和自主学习的能力。
姓名：祖孝岩班级：计算机1班学号：201020721242 论述农业信息技术在农业上的应用 摘要：信息技术促进农业的信息化 一、农业生产管理呼唤信息技术 ??? 1．作物栽培技术是发展农业信息技术的基础 ??? 建国以来，作物栽培技术发展较快。20世纪50年代注重研究影响作物生育的各种环境因子及其变化规律，形成经验，示范和推广。60年代至70年代初，主要研究作物的外部形态指标，重点研究作物的株高、分蘖、叶面积等数量性状同栽培措施的关系，探讨群体的合理结构，全国出现了研究作物群体结构热。70年代至80年代末，研究作物生长发育规律、指标化栽培、高产数学模型以及模式化栽培，90年代以高产群体质量指标体系及其优化调控理论研究为主，突出质量型栽培，使研究工作的深度和广度都得到明显提高。这些理论和技术基本定量了各种环境因子对作物生育的影响；明确了作物某些基本生理过程及其相互影响，如光合作用、呼吸作用、蒸腾作用之间的关系；定性描述了一些农艺措施如施肥、灌溉等对作物生育的影响；制订了一系列定量或定性描述作物系统行为的指标。这些成果为建立数据库、专家系统和作物生长模型提供了重要的数据和依据。 ??? 2.信息技术提供新的研究手段 ??? 农业生产系统是一个复杂的多因子系统，受气象、土壤、作物及栽培管理技术等多种因素的影响，在综合考虑这些多因子的互相作用、预测和分析作物生长趋势等方面，信息技术有其它工具不可替代的优势。数据库能储存多年、多种作物的生产和生育资料，便于查询；专家系统能模仿专家的思维，解决生产问题；作物模拟模型能快速决策农艺措施的效应和进行目前在大田无法实施的试验研究，如大气二氧化碳浓度增加对农作物生产的影响等。??? 3．发展市场农业和调整农业结构需要信息技术 ??? 在市场经济条件下，农业生产必须以市场为导向，瞄准国内外市场需求及发展趋势，灵活组织和安排农业生产，不断调整经营方向，生产适销对路的农副产品。因此要保证决策的科学性、准确性和高效性，必须有充分、准确、及时、可靠的信息以及信息处理技术。合理的农业产业结构是农业现代化水平的重要标志，农业产业结构主要依据国家政策、经济发展目标、社会需求和当地资源优势加以调整，调整农民种植作物的种类，生产丰富的农产品，满足市场的各个层次的需求，从而提高农业生产的效益。作物种类的增多，迫切需要相关的栽培、加工、储藏等新技术和营销新信息，农业信息技术能可推进市场农业的发展，也有助于和农业结构的调整。 ??? 4.信息技术是农业新技术的高度浓缩与传播载体 ??? 我国农业的发展，最终必须依靠科技。因此，如何使科学技术在广大农业区得以迅速推广，关系到农业的长远发展。而我国目前还缺少一种合适的途径，来实现农业科技的快速传播和推广。技术传播过程分为技术需求、革新、确认、销售、应用和评价六个阶段，每个阶段都有频繁的信息交流，都有可能因为信息不畅而延缓下一阶段的到来，从而减慢技术传播进程。信息技术在这里可以发挥很大的作用，比如将一些科技成果、高产经验总结归纳形成软件，制作成光盘，推广和普及，既生动、形象，具有趣味性，保证了推广的质量，又能根据不同条件灵活运用而产生不同的决策结果。 ??? 二、农业信息技术的应用方兴未艾 ??? 农业信息技术是收集、存贮、传递、处理、分析和利用与农业有关的信息的技术，运用农业信息技术可建成农业信息数据库、农业生产管理系统、专家决策系统，可进行不同方式的模拟和预测，目前应用得比较多的有数据库技术、专家系统技术、作物生长模拟、多媒体
关于我国农业信息化技术建设的探讨 课程名称:农业信息化导论 姓名: 学号: 所在院系:电气与电子工程学院 摘要:随着信息技术的飞速发展,使人们的生产生活方式发生了巨大变化,也为我国农业经济发展带来了机遇。信息化建设在促进农业发展,存进农村经济增长等方面具有重要现实意义。以下将对机器视觉技术在农业领域的应用做重点分析探讨。 关键词:农业信息化农业信息化技术机器视觉技术 农业信息化是指充分利用现代信息技术为农业的生产、供销、管理和相关服务提供高效的信息支持,从而提高农业科技含量和信息运用水平,更好的为农业生产和农业经营管理服务。现代信息技术包括实现信息获取、传递、存储、处理、发布等方面的相关技术。以计算机、网络通信、,信息采集存储检索和人工智能等技术为代表的现代信息技术,都可以在农业中找到相应的应用领域,或者可以与传统的农业技术和经营管理方式相结合,通过交叉渗透,实现农业技术和经营管理的创新。信息技术广泛在农业领域的广泛应用,充分利用现代信息传输技术和计算机处理技术,是农业信息化的重要目标,也是加快串通农业向现代信息农业转变的重要途径。 一、农业信息技术的作用 农业信息技术是随着信息技术的发展而发展起来的新兴技术,它渗透到农业的各个领域当中,发挥了越来越大的作用,主要包括以下几个方面:
①实现农业自动化生产; ②实现对自然环境的实时监测,指导农业生产、管理,最大限度的避免自然灾 害对农业造成的损失; ③提高对农业和农村经济发展的政策决策水平,实现科学化管理; ④科学指导农业生产,增加农副产品产量,提高农产品质量,降低农业生产成本,提高经济效益; ⑤推动农业科学技术的研究与发展; ⑥加快农业科技信息传播和合理利用,提高农业生产水平。 目前国际上把现代信息技术与农业生产的结合称之为农业信息技术,主要研究现代信息技术在农业领域的应用,包含农业信息网络、农业数据库系统、管理信息系统、决策支持系统、农业专家系统、信息化自动控制技术、多媒体技术、精细农业、生物信息学、数字化图书馆、信息系统的管理和国家农业研究信息系统等诸多领域。 二、机器视觉技术 在农业科研与生产的许多方面,大量的工作都是通过对农作物或农产品外观的判断进行的,诸如水果和种子品质的检测、果实成熟度的判别、作物病虫害的 监测、作物生长状态的识别以及杂草辨别等等。这些过去主要依靠人类视觉 进行辨别与判断的工作,可以利用机器视觉技术部分地替代,从而提高生产效率,实现农业生产与管理的自动化和智能化。 机器视觉就是用机器来代替人眼做测量和判断的系统,它通过光学装置和非接触传感器自动获取目标对象的图像,并由图像处理设备根据所得图像的像素分布、
信息化教学设计 学院： 姓名： 学号： 学科： 教材版本：人教版 年级：初三 章节：初中化学九年级上册第四单元课题四
《化合价》信息化教学设计 一、学习任务概述 二、学习对象特征分析 （一）教学对象 初中三年级学生，经过之前的学习已经有了一定的化学基础知识，掌握了一定的化学学习方法，有一定的分析以及总结归纳能力，但是对抽象的概念的理解可能还是会有困难。 （二）教学背景 本课是初中三年级的一堂化学基础知识课，本节课主要是学习有关化合价的一些知识，根据幻灯片展示出的一系列上节课学习的化学式的实例，提出化合价的概念，总结化合价的规律。 （三）知识基础 本节课是主要介绍一个化学基础概念，学生在学习了化学式之后，通过具体实例来学习化合价的概念，并通过练习与小组同学进行讨论总结出化合价的规律。元素的“化合价”是元素的一种重要性质，这种性质只有跟其他元素相化合时才表现出来。就是说，当元素以游离态存在时，即没有跟其他元素相互结合成化合物时，该元素是不表现其化合价的，因此单质中元素的化合价为“0”。 （四）能力基础 1. 学生思维活跃，不怕困难，遇到不会的问题时，先要自己思考一下，如果不能想出解决问题的方法，再去请教别人。 2. 在教师给予一定的指导下，学生具有一定的分析能力和相互合作的能力，归纳总结得出结论。 （五）学习风格分析 1. 对新鲜事物有强烈的好奇感，并积极去探索新事物，发现新现象。 2. 和别人的比较，得出强有力的结论有强烈的争强好胜心，推动学习。 3. 想得到老师的好评，对化学产生浓厚的兴趣。 （六）情感态度 1. 学生能够认识到化学的趣味性，并对化学产生浓厚的兴趣，对化学基础
【农业信息化技术】 以有线电视利用为中心的地域农业信息系统，通过有线电视播放、自由播放、村内电话、调频广播等方式传播农业信息，并以计算机和多功能传真等作为补充，传递农户和农协之间的发货和销售信息； 农产品电子商务由企业运作，形式多种多样，有利用大型综合网上交易市场和综合性网上超市的规模、品牌优势销售农产品的，也有专门从事农产品销售的农产品电子交易所和农产品网上商店。 六韩国韩国建立了比较完善的农业信息系统。新型农业技术信息数据库为农民和公众提供新的农业技术信息。农业土壤环境信息系统为农民提供详细的原始土壤图的制备、土壤详图数据库、稻田和早地土样分析等信息。农场信息技术系统主要向农场主、农户发布作物生长条件、农场全方位技术、害虫预测信息、农业标准设备的设计规划、特殊地点农户实用技术和农村生活等信息。农场生产环境信息系统提供实时天气预报信息。牲畜出口产品管理系统提供畜产品价格动态分析信息。农民信息管理系统主要开发和提供农业管理项目。此外，韩国农业电子商务也极为发达。 第二节我国农业信息技术的发展一我国农业信息化技术的产生和发展20世纪80年代以来，我国农业信息化技术的发展主要经历了起步、普及、发展和提高阶段。 起步阶段(1979-1985)：解决农业领域中的科学计算和数学规划问题。1981年，建立了第一个计算机农业应用研究机构---中国农业科学院计算中心。 普及阶段（1986-1990）：主要以农业数据处理和农业信息管理为主，农业专家系统成为热点，农业模拟研究相继开始。 发展阶段（1991-1995）：农业专家系统等农业信息技术列入863计划的重点课题，专家系统在农业生产实践中获得应用，取得了比较明显的效益。
一、判断 1、1985年开始，科技部把农业专家系统等智能农业技术列入了863计划的重点课题。（X） 2、W 3、W 4、R 5、R 6、R 7、W 8、R 9、W 10、W 二、填空 ①20世纪末，计算机在日本农业生产部门的应用已达到 93 %以上，美国则有 15 ％的农户使用“精确农业”技术进行田间耕作。 ②常见的虚拟现实外部器件包括头盔显示器、图形眼镜、立体声耳机与数据服，数据手套及脚踏板等设备。 ③“精准农业”中使用的智能农机具主要包括可进行产量测量的联合收割 机、能控制播深和播量的变量处方播种机；控制施肥量的施肥机；控制剂量的精细变量喷药机等。 ④推理机工作时，针对当前问题的条件或已知事实出发，反复匹配知识库中的知识，获得新的结论，以得到问题求解方法。 ⑤在温室环境控制中，计算机主要控制光照、温度、湿度、O2、N2、CO2 等气候因子。 三、名词解释 ①农业信息技术：农业信息技术是现代信息科学技术和农业产业相结合的产物, 是计算机、信息存储与处理、通讯、网络、人工智能、多媒体、遥感、全球定位、地理信息系统等技术在农业领域移植、消化、吸收、改造、集成的结果，是系统、高效地开发和利用农业信息资源的有效手段。通过这些手段可以把农业资源、环境中大量有用数据采集并存储起来，通过分析整理发现问题，继而寻求解决问题的方法。 ②虚拟植物：利用虚拟现实技术在计算机上模拟植物在三维空间中的生长发育过程，它以植物个体为对象，具有三维效果和可视化的功能。 ③VMRL：VRML是虚拟实境描述模型语言(Virtual Reality Modeling Language) 的简称，是一种用来描述三维物体及其行为的建模语言。但更确切地说，VRML实际上是描述虚拟环境场景的一种标准，用于在INTERNET 上建立交互式的三维多媒体境界。 ④农业决策知识系统：是一种服务于农业决策工作的交互式知识信息系统，它以计算机等现代信息技术工具为基础，以数据库、知识库、决策模型为依托，对农业生产、管理等领域问题提供决策支持，主要用于处理农业决策过程中的半结构化和非结构化问题。 ⑤L系统：L系统是美国生物学家Lindenmayer于1968年提出的一种形式语言。L系统是一种字符重写系统，它通过对公理应用产生式是进行有限次迭代后，对产生的字符串进行几何解释，就能生成非常复杂的图形。 四、简答 ①当前农业信息技术的应用领域主要有哪些？ 答：（1）田间生产管理 （2）设施栽培 （3）水产养殖和畜禽饲养 （4）农产品加工与储藏 （5）农业生态环境监测与保护
信息技术在化学实验教学中的运用
1 信息技术在化学实验教学中的初探 1.1信息技术在我国教学中的发展过程 我国的中小学计算机教育始于20世纪70年代末。 1978年，上海的小学作为校外活动启动了计算机教育。 1982年9月，国家教育部决定，在北大附中、清华附中、北师大附中、复旦附中、华东师大附中进行计算机选修课教学试点，开创了校内计算机教育的历史，这年是我国中小学信息技术教育的起点。 1986年，在福建召开的第三次全国中学计算机教育工作会议，制定了我国中学计发展计算机教育的指导方针，通过了《普通中学电子计算机选修课教学大纲（试行）》，据此，还编写出版了全国通用教材。 1991年10月，在山东济南召开的第四次全国中小学计算机教育工作会议。这次会议是我国中小学计算机教育事业发展的一个重要里程碑。 1994年，全国中小学计算机教育研究中心领导，由何克抗、李克东教授带头，组织了“小学语文四结合”教学模式改革试验课题。 1997年，何克抗教授发表的《建构主义—革新传统教学的理论基础》系统地介绍了建构主义的由来和发展，从此奠定了计算机辅助教学新的发展方向的理论基础。 1998年，全国中小学计算机教育研究中心的有关研究人员借鉴西方发达国家的提法，第一次提出了“课程整合”的概念。 1999年1月，全国中小学计算机教育研究中心在北京师范大学组织召开数十所学校参加的“计算机与各学科课程整合”项目开题会，“课程整合”项开始走向有组织的研究阶段。 此后，我国计中小学计算机教育真正走向了繁荣发展的阶段。其意
义，不仅是名词的变化，而且是信息技术教育思想、教育观念的转变，它标志着信息技术教育的主要方向。 1.2信息技术在教学运用中的发展现状 1.2.1国外信息技术教学的现状 国外提出信息技术辅助课程教学较早的是美国。美国著名的“2061计划”则在更高层次上提出了信息技术与各学科相结合的思想。但是1997年4月才开始提供第一批教材和资源。 加拿大在这一领域也不甘落后，自90年代中期以来，各地对信息技术与课程结合的实验不断增加，并取得良好效果。 日本也于1998年7月，由教育课程审议会发表的“关于改善教育课程基准的基本方向”的咨询报告中，就提出了要求：首先是在小学、初中、高中各个阶段的各个学科中都要积极利用计算机等信息设备进行教学。 英国、新加坡等许多国家在信息技术与课程结合也紧随美国之后。 1.2.2国内信息技术教学的现状 2000年10月，教育部召开了中小学信息技术教育工作会议，并颁发了“关于中小学普及信息技术教育的通知”、“关于在中小学实施校校通工程的通知”和新的“中小学信息技术课程指导纲要（试行）”三个重要文件，决定从2001年开始用5-10年的时间，在中小学（包括中等职业技术学校）普及信息技术教育，以信息化带动教育的现代化，努力实现我国基础教育跨越式的发展。 信息技术与课程整合，正在各地如火如茶地开展实验研究工作，并
1．什么是信息技术？信息技术包括哪四部分？分别对应人体信息器官的哪些功能？ 信息技术(information technology，IT)是指获取、处理、传递、存储、使用信息的技术，是能够扩展人们的信息功能的技术。它集通信（Communication）、计算机（Computer）和控制（Control）技术于一体，其内容包括信息采集技术、信息传递技术、信息处理技术及信息控制技术，其功能对应着人体信息器官的功能，即感觉器官、传导神经网络、思维器官和效应器官。 2．什么是农业信息技术？农业信息技术对农业发展有何作用？ 农业信息技术（Information Technology in Agriculture，或Agricultural Information Technology，AIT）是指利用信息技术对农业生产、经营管理、战略决策过程中的自然、经济和社会信息进行采集、存贮、传递、处理和分析，为农业研究者、生产者、经营者和管理者提供资料查询、技术咨询、辅助决策和自动调控等多项服务的技术的总称。它是信息技术和农业技术发展相结合的边缘交叉学科，是信息技术在农业领域的应用分支，是利用现代高新技术改造传统农业的重要途径。 农业信息技术是传感器、计算机和通信技术在农业上的综合应用，其内容主要包括农业数据库与管理信息系统、地理信息系统、农业遥感监测、全球定位系统、农业决策支持系统、农业专家系统、作物模拟模型、农业信息网络、农业智能控制技术等。目前在农业中应用得比较广泛的有农业信息数据库、农业专家系统、作物模拟模型及其集成系统精确农业技术体系等。 农业信息技术为农业生产和经营管理、科学研究和技术推广提供了新的思想方法、管理技术、试验手段和传播途径，可应用于农业资源与环境监测、农业生产管理决策、农田精细管理、农业技术推广、农业经济管理、农业灾害防治、农业教育与培训等领域，能够促进传统经验型农业向现代精确型农业转变。 3．我国农业信息技术发展取得了哪些成就？ 我国农业信息技术的研究和应用起步较晚。在农业领域引进计算机技术起始于20 世纪80 年代初期。从1990 年开始，我国开展了智能化农业专家系统、农业系统模拟模型及实用农业信息管理系统等方面的研究与推广应用工作。1995～2000 年期间，国家863 计划306主题在全国相继选择建立了北京、云南、杨凌等20 多个智能化农业信息技术应用示范区。1997 年10 月，中国农业科技信息网络中心建成，开始组建农业信息网络“金农工程”。2001年国家农业信息化工程技术研究中心（NERCITA）在北京市农林科学院挂牌成立，技术上依托北京农业信息技术研究中心。与此同时，我国一批科研院所和大专院校相继成立有关农业信息技术研究机构，开展农业信息技术的科研与教育、示范与推广工作。 “七五”以来，我国在农业数据库、农业专家系统、作物模拟模型、农业遥感监测、农业地理信息系统、农业信息网络、农业自动化控制、精确农业技术等领域开展了研究与应用推广工作。已建成中国农林文献数据库、中国农作物种子资源数据库等100 多个，同时还引进了世界上几个最主要的农业数据库。自80 年代开始，开发了5 个863 品牌农业专家系统开发平台，200 多个本地化、农民可直接使用的农业专家系统，如水稻、小麦、棉花等作物栽培管理专家系统。已初步建成的“金农工程”，已经能够与全球的农业科技信息网联网，而且也实现了与国内各农业网络的联网。畜牧生产的自动控制可优化饲料配方，工厂化农业生产如温室栽培，已经得到广泛示范与初步生产应用。我国还利用遥感与地理信息系统技术，研制出耕地变化监测系统，棉花种植面积遥感调查系统，作物产量气候分析预报系统，作物短、中、长期预报模型，小麦、水稻遥感估产信息系统等。 “十五”期间，国家科技部设立863 计划现代农业技术主题“数字农业技术研究与示范”专项，进行数字农业关键技术研究和产品开发，通过系统集成构建了数字农业技术平台，初步形成我国数字农业技术框架，初步实现了玉米、水稻株型结构数字化设计，建立了小麦、水稻、玉米、棉花四大作物的气候－土壤－作物综合系统模型，初步形成了畜禽数字化养殖技术平台和数字林业公共技术平台框架。先后在上海浦东、吉林省、黑龙江省、新疆以及北京的小汤山等地建立了设施农业数字化技术、大田作物数字化技术和数字农业集成技术综合应用示范基地。 “十一五”期间，国家科技部设立了国家科技支撑计划重大项目“现代农村信息化关键技术研究与示范”，进行农业生产过程、农产品流通过程、农村综合信息服务等的关键技术与产品的研发以及农村信息化技术集成与示范。在数字农业方面，开展了农业生物－环境信息获取与解析技术、农业过程数字模型与系统仿真技术、虚拟农业与数字化设计技术、农业数字化管理技术和农业数字化控制技术研究。在精准农业技术方面，研究开发了精准作业车载土壤信息和作物信息采集的共性技术与产品、精准作物生产管理决策模型及农田变量作业处方生成技术、精准作业控制与导航技术、农业机械装备
现代农业信息技术复习资料 注：所有答案都在科学出版社出版《农业信息技术》（李军主编）一书上，请自己看书总结。 一、名词解释 1.信息技术: 是指获取、处理、传递、存储、使用信息的技术，是能够扩展人们的信息功能的技术。 2.信息采集技术:信息采集技术指能有效地扩展人类感觉器官的感知域、灵敏度、分辨力和作用范围的技术，包括传感、测量、识别和遥感遥测技术等，但目前广泛使用的主要是传感技术、遥测技术、遥感技术和全球卫星定位技术等。 3.信息传递技术:信息传递技术也称通信技术，是传导神经网络功能的延伸，包括数字程控交换技术，综合业务数字通信网、光纤通讯、数字移动通信、卫星通讯、信息高速公路等，用于迅速、准确、有效地传递信息。 4.信息处理技术: 信息处理技术就是应用计算机硬件、软件及数字传输网，对信息进行文字、图形、特征识别，信息与交换码之间的转换，信息的整理、加工、生成，以及利用数据库、知识库实现信息存储和积累的技术。 5.信息控制技术:信息控制技术的功能是根据输入的指令信息（决策信息）对外部事物的运动状态和方式实施干预，是效应器官功能的扩展延伸。主要包括显现技术、人机接口技术、遥控技术、自动控制技术、机器人技术等。 6.农业信息技术：农业信息技术是指利用信息技术对农业生产、经营管理、战略决策过程中的自然、经济和社会信息进行采集、存贮、传递、处理和分析，为农业研究者、生产者、经营者和管理者提供资料查询、技术咨询、辅助决策和自动调控等多项服务的技术的总称。 7.农田气候：农田气候一般指距农田地面几米内的空间气候，是各种动物、植物和微 生物赖以生存的空间气候。 8.设施农业：设施农业是指在采用各种材料建成的、具有一定的温度和其它环境因子调控设施的半封闭式空间里进行农业生产的方法，分为设施栽培和设施养殖两大类。 9.遥感技术：遥感技术是一种获取地球表层各类地物信息、测量与判定目标地物性质或特性的综合性探测技术，已广泛应用于资源与环境调查与监测、军事应用、城市规划等多个领域。 10.遥感图像处理：是在计算机系统支持下对遥感图像加工的各种技术方法的统称。 11.高光谱遥感：是指将遥感成像技术和光谱分析技术结合，利用几百乃至上千个小于10nm 电磁波波段从地表目标物体获取连续光谱曲线，从而形成图像和光谱合一的高精度遥感方法。 12.地理信息系统：是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，实现空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。 13.地理信息：是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，实现空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。 14.地理数据：是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称，是各种地理特征和现象间关系的符号化表示 15.数字地图：是指与传统的地图相区别的、在GIS 中以数据库形式保存的地理信息。 16.作物生长模型：其全称为作物生长模拟模型（Crop Growth Simulation Model），简称为 作物模型（Crop Model），是指能定量地和动态地描述作物生长、发育和产量形成的过程及
现代信息技术与化学教学整合的教学模式及方法 作者：阎玉平文章来源：Teaching and Learning Reference For Middie School Chemidtry2004年第12期点击数： 510 更新时间： 2006-9-15 21世纪是一个以信息为主导的世纪,为适应信息时代对教育的要求,2001年6月,我国颁布的《国家基础教育课程改革纲要(试行)》中明确提出:“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用,促进信息技术与学科课程的整合,逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革,充分发挥信息技术的优势,为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和学习工具”。国家明确地把信息技术与课程整合作为要求提出来,这既反映了目前教育发展的趋势,也说明了“整合”对培养创新人才的重要性。 一、信息技术与学科课程整合的目标和意义 信息技术与课程整合(Curriculum integration)是指在课程教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和课程内容有机结合,共同完成课程教学任务的一种新型的教学方式。整合的关键是把信息技术当作学生获取信息、探索问题、协作讨论、解决问题和建构知识的认知工具。 信息技术与课程整合在于探求实现信息技术的应用与学科课程教学过程有 效整合的规律、途径、模式、策略和方法,最终实现把信息技术教育的任务和学科教学的优化统一在同一教学过程中。 信息技术与课程整合最高的目标乃是有效地改善学习。在信息技术没有与课程整合之前,学生的学习仍然进行,并能够取得一定的学习效果。信息技术与课程整合后,将有效地改善学习,革新传统的学习观念,改善学生的学习方式,改善学习资源和学习环境,构筑面向未来社会的学习文化。就实现纲要指出的信息技术
农业信息技术概念及国内外农业信息技术发展的现状一、农业信息技术概念农业信息技术是以传感、通讯和计算机技术为主，实现农业生产活动有关的信息采集、数据处理、判译分析、存贮传输和应用为一体的集成农业技术。其目标是将现代信息技术的成果引入农业科研、生产、经营和管理系统中，进行创新，重在应用；通过利用现代信息技术对传统农业进行改造，加速农业的发展和农业产业的升级，是现代信息科学迅猛发展和农业产业内部需求相结合的必然产物。农业信息技术主要包括农业信息监测技术、农作物模拟技术、农业信息管理系统、农业信息网络服务技术和农业专家系统等。二．国内外农业信息技术发展现状1、发达国家农业信息技术发展现状据统计，工业发达国家提高劳动生产率的60%-80%是靠信息技术。以1979-1989年为例，依靠信息技术使美国的劳动生产率提高33%，德国提高88%，法国提高90%，日本提高130%。美国、日本等国在农业信息化方面的工作卓有成效、农业的生产能力、决策支持与环境控制条件、技术水平都处于世界领先地位。 1.1 美国美国的农业是集机械化、自动化、遥感遥测、计算机网络为一体的现代化农业。美国的农业信息化工作经验和模式，已为世界许多国
家所借鉴。美国从事信息技术的劳动力在20世纪80年代初就已超过60%。自70年代初开始，美国建立了农业技术信息数据库，后来快速出现生物科学情报社、美联邦农业局、美国国家农业数据库和FAO农业情报体系等数据库，这些数据库通过英国的DLALOG、SDC和欧洲的ESA向世界农业提供服务，广泛应用于作物生长管理自动化、病虫害诊断、病虫害预测预报和农业技术资源保护等。美国农业部已形成了庞大、完整和健全的信息体系和制度，建立了手段先进和四通八达的全球电子信息网络。 1.2 法国法国是欧盟第一农业大国，其农业信息技术比较发达，具有集中、准确、高效的农业信息收集、处理、发布系统；具有多元复合的农业信息服务主体和多样化的信息服务形式，计算机及互联网使用已有相当好的基础和良好的发展趋势。法国农业信息由农业部下达农业信息收集任务，大区农业部门负责组织和完成信息采集、汇总和上级任务，省农业部门协助大区农业部门完成信息采集任务。法国农业信息采集面比较宽，包括种植业畜牧业、渔业，还有林业、食品生产以及农产品流通情况等。法国农业信息服务主体多元化、形式的多样化和计算机及互联网技术的被使用。信息多元化包括国家农业部门、农业商会、研究、教学系