時間:2023-08-02 16:17:46
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Digital prototyping for teaching resources of agricultural mechanization engineering
Yang Xin, Li Jianping, Feng Xiaojing, Liu Junfeng
Agricultural university of Hebei, Baoding, 071001, China
Abstract: The technology connotation and the development principle of the digital prototype instructional resource were put forward through digital prototyping method. The digital prototype models of the typical components, mechanisms and machines were founded with the digital prototyping for the agricultural mechanization engineering instructional resource, and the various forms of simulation teaching based on these digital prototype models were carried out such as mechanical structure learning, the mechanism motion analysis, and the working principle demo.
Key words: agricultural mechanization engineering; talent cultivating; teaching resources; digital prototyping
我校省級重點學科農業機械化工程,多年來一直堅持“非實習不能得真諦,非實驗不能探精微”的教學理念,取得了很好的教學成果[1-3]。但在知識經濟和科學技術飛速發展的今天,農業生產作業方式正向保護性耕作、精準作業、設施栽培等現代化作業方式轉變,農機裝備也隨之向高效、精細、節能和可持續的方向發展。未來若干年,是傳統的農業機械化工程逐步向現代農業機械化工程提升的關鍵時期,農業機械化工程學科不僅要發展外延,更要著重向內涵拓展,培養高質量人才,出高水平成果[4]。考慮新形勢下農業機械化工程教學的服務面向,以提高教學水平為主,不增加教育成本,開發高質量的農業機械化工程數字樣機教學資源,構建農業機械化工程實驗實習教學網絡平臺,已成為農業機械化工程教育信息化和現代化的迫切需要。
1 數字樣機教學資源技術內涵與開發原則
1.1 數字樣機教學資源技術內涵
數字樣機開發(Digital Prototyping)是把一個創意變成一個可以向客戶推銷的數字化產品原型的全過程,是科學研究中新產品設計開發的一種現代化技術手段。利用數字樣機開發技術可使得概念設計、工程設計、制造、銷售和市場部門在產品制造之前虛擬地體驗完整的產品[5]。工業造型師、設計工程師和制造工程師使用數字樣機技術在整個產品開發過程中對產品進行設計、優化、驗證和可視化。市場人員可以使用數字樣機技術在產品制造之前創建產品的真實感,渲染和在實景環境中的動畫模擬。目前,數字樣機技術在機械、電子、航空、汽車、動力工程等諸多領域得到了廣泛的應用。
數字樣機教學資源是指利用數字樣機開發技術對教學資源進行處理,可以在多媒體計算機及網絡環境下運行的多媒體數字化教學材料。按處理的對象劃分,數字樣機教學資源可分為典型零部件、典型機構和典型樣機等;按信息的呈現方式劃分,數字樣機教學資源可分為數字化圖像、投影、視頻以及網上教學資源等。與傳統的教學資源相比,數字樣機教學資源有開發技術數字化、處理方式多媒體化、信息傳輸網絡化等特點。數字樣機教學資源是一種動態的教學素材庫,基于數字樣機教學資源可以在不同教學單元間和教學平臺上共享數字樣機模型數據。
1.2 數字樣機教學資源開發原則
開發數字樣機教學資源應遵循教學性、科學性、開放性、通用性、層次性的原則。
(1)教學性原則:數字樣機開發技術本屬于科學研究中新產品設計開發手段,將其用于教學資源的設計開發中,與科研產品開發有著本質的區別。科研產品開發的目的是得到市場需求的新型產品,滿足人們對產品的功能需求,而數字樣機教學資源應能滿足教與學的需求。
(2)科學性原則:數字樣機教學資源應能正確反映科學知識原理和現代科學技術,所構建的樣機模型應該盡量按實際設備進行1:1建模,按實際工作原理進行運動、動力仿真參數設置。
(3)開放性原則:數字樣機教學資源應確保在任何時候、任何地方、任何師生都可以將自己的數字樣機作品納入其中,可以通過網絡論壇設置不同身份的會員機制,給每一位使用者(教師、學生等)提供提交建議、上傳作品的許可認證接口,尤其是對學生提交的課程設計、畢業設計成果進行審核認定,及時充實和更新教學資源庫。
(4)通用性原則:在相應的技術標準規范下,數字樣機教學資源應能適用于不同的教學情境和多種形式的學習,適用于針對不同專業而設置的同門類學科通論類課程,最大限度地共享資源。
(5)層次性原則:數字樣機教學資源應實行模塊化管理,使學習者通過對不同層次資源的使用和重組,方便進行課程或知識體系的篩選,最大限度地發揮資源的個性化定制潛能。
2 農業機械化工程數字樣機教學資源開發
2.1 將現有教學資源進行數字樣機建模
將現有的教學資源進行數字樣機改造是把現行教學中使用的載體進行數字化改造,形成數字化模型資源。現有教學資源包括兩大類:一是教研室和實驗室原有成熟的實物教具、機構模型、零部件結構掛圖等。二是在課程設計和畢業設計中師生創作的機械機構作品,包括展示型作品、師生交流作品集、教師對學生進行評價的作品等。將這些教學資源進行數字化樣機設計,建立虛擬教學模型,主要是三維立體模型的制作和開發。圖1所示是根據幾種典型農機部件實物教具建立的數字樣機模型。
(a)典型零件模型
(b)典型部件模型
圖1 實物教具數字樣機模型
可以篩選一批典型資源設立學生設計研究計劃項目,讓學生參與教學資源建設,并借助設計過程提高學生對現代數字化設計軟件的應用能力,將學生技能教育融于教學中,并兼顧提升學生從事科研工作的能力,提前熟悉一些主流設計軟件的使用方法和操作技能。
2.2 將科研產品數字樣機進行教學型轉化
在農業機械化工程諸多核心課程教學中,除了加強理論課程的基礎知識外,更要體現學科前沿知識,在實踐環節中融入最新科研成果,將學科前沿知識帶給學生,讓學生對專業方向有更好的把握和定位。如今農業機械產品開發已經采用了數字樣機開發技術,許多產品生產之前需要借助產品數字樣機進行功能和行為的仿真模擬,在產品開發過程中更是借助數字化手段對研究對象反復仿真分析和評價[6-9]。開發完成的產品本身就是很好的教學資源,尤其是一些新機構、新部件的結構原理、動態特性等。圖2所示是在科研項目中開發的新型機械裝備和核心部件運動仿真分析模型。
(a)果園風送噴霧機 (b)零速投種運動仿真
圖2 科研產品數字樣機模型
通過多媒體技術把典型科研產品設計和仿真過程進行錄制、編輯等,形成用于課程教學的素材。這要求任課教師在參與科研工作的同時捕捉可用于教學的信息,及時收集科研工作中的教學素材,這也有助于科研工作本身的總結和提高。
2.3 將調研產品數據作為數字樣機資源補充
調研數據主要包括舊式農具、農民自制農具和新型農機產品等。這些農具或農機產品是目前教材中沒有的產品類型,但它們對了解農業機械發展歷史和目前農村使用農機的現狀有著不可替代的作用。通過學生假期社會實踐活動,可以搜集到大量舊式農具、農民自制農具和新型農機產品的數據信息。篩選出比較有代表性的機具產品進行數字樣機建模,如圖3(a)所示是我國北方農村現存不多的小麥播種開溝農具,這種農具曾在我國小麥播種區域有著廣泛的應用,改革開放后逐漸淡出歷史舞臺。圖3(b)所示是目前北方農村玉米播種區域廣泛使用的一種勺輪式玉米精量免耕播種施肥聯合作業機,適用于對包衣后的優質玉米種子進行精量播種。
(a)播種開溝舊式農具 (b)玉米精量免耕播種機
圖3 調研產品數字樣機模型
3 數字樣機教學資源應用
3.1 農業機械學省級精品課教學應用
農業機械學是我校農業機械化及其自動化專業必修的一門理論和實踐緊密結合的課程,2003年已經建設成為省級精品課。我們建立的各種數字樣機教學資源在農業機械學省級精品課建設過程中得到了很好的應用。在理論課和實驗課教學課件中采用的數字樣機模型包括耕整地機械、播種機械、中耕管理機械、收獲機械、植保機械等。各種模型素材在各個理論教學單元中以圖片、動畫等形式體現,其中動畫素材與理論教學課件素材占總量的50%以上。尤其是對于結構認知課,學生通過逼真的數字樣機模型分解視圖和生動的三維動畫模擬演示,很快理解了在理論課程中所講的基礎知識。
3.2 “農業機械化工程實驗實習教學網”應用
“農業機械化工程實驗實習教學網”是河北省重點學科農業機械化工程的重點建設內容之一。該教學網于2009年5月開通試運行,其內容以農業機械化及其自動化本科專業課和業務素質課的實驗和實習教學為主體內容,以省級精品課農業機械學的實驗和實習教學為核心,兼顧農學、園藝、畜牧、植保等非機化專業的農機化概論、草業機械化、植保機械等選修課程實驗教學。學生實名注冊為會員后可選擇相應內容學習、下載資料、參與師生互動交流等,實現網絡教學。圖4所示是農業機械化工程實驗實習教學網首頁,通過鏈接數字樣機教學資源,能夠讓學生在任何地方學習農業機械基礎知識和了解學科發展動態,起到事半功倍的效果。
圖4 數字樣機教學資源網絡教學應用
4 結束語
為適應農業機械化工程學科向內涵拓展,培養高質量人才的時代要求,利用數字樣機開發技術建立了大量數字樣機模型作為農業機械化工程學科的教學資源。通過將現有教學資源進行數字樣機建模、將科研產品數字樣機進行教學型轉化和將調研產品作為數字樣機資源補充的途徑,完成了一套比較完善的典型零部件、典型機構和典型樣機的數字化模型。并把這些模型應用到了農業機械學等課程教學和“農業機械化實驗實習教學網”建設中,開展多種形式的仿真教學和網絡教學,為加快農業機械化工程教學由傳統模式向現代模式的轉變提供了實踐性參考。
參考文獻
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[2] 楊欣,馮曉靜,劉俊峰.農業機械化及其自動化專業CAD教學研究[J].農機化研究,2005,5:275-277.
[3] 馮曉靜,劉俊峰,錢東平,等.面向21世紀農業機械化工程實踐教學的探討[J].中國農機化,2007,5:87-88.
[4] 中國農業工程學會.農業工程學科發展報告(2010-2011)[M].北京:中國科學技術出版社,2011.
[5] 吳菌.數字樣機真的是老生常談嗎?[J].中國制造業信息化,2007,7:60-62.
[6] Yang Xin, Feng Xiaojing, Liu Junfeng.Virtual Assembly Associative Design and Finite Element Analysis for Digging Spade of Potato Harvester [C]. Proceedings of 2007 International Conference on Agricultural Engineering, 2007: 426-431
一、農業信息化的重要性
農業是國民經濟的基礎,解決“三農” 問題尤為重要。黨在xx屆五中全會提出要建設社會主義新農村,并在xx屆三中全會對此進行全面闡述:要建設社會主義新農村,就要優化和調整農村經濟結構,要走機械化、產業化、信息化之路。
二十一世紀是信息的時代,世界在信息化,農業也在信息化。因此,加強農業信息化建設對于構建和諧社會和建設社會主義新農村意義重大。黨的xx大明確指出“信息化是我國加快實現工業化和現代化的必然選擇”,并把大力推進信息化作為本世紀頭20年經濟建設和改革的主要任務之一。農業信息化是國民經濟和社會信息化的重要組成部分,以農業信息化帶動農業現代化,對于促進國民經濟和社會持續協調發展具有重大意義。
二、農業信息化的概念
目前,學術界關于農業信息化雖然還沒有一個公認的定義,農業信息化的量化指標尚未確定,對于農業信息化的涵義的認識還處在一個不斷發展的時期。但普遍認為,農業信息化是指信息科學在農業上得到廣泛應用,通過信息網絡把農業生產、管理、農資及農產品市場等領域、環節緊密地連接起來,成為一個有機的系統。
中國電子信息、產業發展研究院(XX)將農業信息化定義為:利用現代信息技術和信息系統為農業產供銷及相關的管理和服務提供有效的信息支持,并提高農業的綜合生產能力和經營管理效率的相關產業的總稱。
雖然目前還不能就農業信息化的概念達成共識,但是筆者通過閱讀大量的文獻發現,農業信息化的內涵主要包含以下幾點:(1)信息和知識成為農業生產的基本資源和發展動力,信息和技術咨詢服務業成為整個農業結構的基礎產業;(2)農業信息化不僅包括計算機技術,還應包括微電子技術、通信技術、光電技術、遙感技術等多項信息技術在農業上普遍而系統應用的過程;(3)農業信息化的內涵至少應包括以下五個領域:農民生活消費信息化,農業基礎設施信息化,農業科學技術信息化,農業經營管理信息化,農業資源環境信息化。”
近年來,隨著農業信息技術的發展,有關農業信息化的新術語相繼出現,為農業信息化增添了新的內容。主要包括:數字農業、信息農業、精準農業、電腦農業、數字鴻溝等概念。
三、浛洸農業信息化開展現狀調查及分析
當前,我國經濟正由高速增長階段向高質量發展階段轉變,農村經濟與國民經濟整體的聯系更為緊密,隨著城市化發展進程不斷加快,傳統村落保護工作以及傳統村落調研資料數據整理工作面臨全新挑戰,積極建設傳統村落調研資料數據庫并進行合理應用至關重要。
一、傳統村落調研資料數據庫設計
(一)操作系統操作系統是傳統村落調研資料數據庫設計的主要內容,設計目標是使該數據庫具有簡便操作、精準整合優勢,能夠快速完成傳統村落調研資料數據處理。基于我國對傳統村落保護工作的高度重視,傳統村落調研資料數據量大大增加,為滿足數據處理需求,操作系統需要具備多個數據操作端口,包括檢索、錄入、數據分析等端口。基于目前大部分村落的調研資料主要以電子文件的形式存放于不同的電腦中,因此在操作系統設計中需要進行線上傳輸模塊設計。為保證信息安全,避免傳統村落調研數據泄露、遺失,需要在操作系統中進行權限授予,不同操作者根據各自的訪問權限可進行數據模塊訪問,進而滿足操作需求。值得一提的是,近年來,我國科技水平不斷提升,數據挖掘技術和數據分析技術已經在各個重要領域中得以廣泛應用,并已取得實質性應用效果,可在操作系統設計中融合這些技術,以便充分整合和挖掘傳統村落調研資料數據的內在價值,加大傳統村落文化保護力度。
(二)錄入系統錄入系統是傳統村落調研資料數據庫的設計重點,也是調研人員精細化整理調研數據,不斷豐富數據庫內容的核心。我國幅員遼闊,各地區傳統村落既具有特色文化,又具有統一性文化,因此在錄入系統設計中需要劃分多數村落統一資料錄入模塊和部分村落特有資料錄入模塊。對村落調研資料進行分析和分類后,將調研文本、村落照片、村落CAD圖、村落SU模型、手繪圖、實體模型等資料分別錄入到不同的數據系統中,繼而在系統中按照村落區位、調研人員、時間、村落簡介、全景、文本、目錄、村落概況等進行數據分類,結合村落總平面信息、村落地形信息、村落水系信息和村落路網,完成村落信息歸納整合。另外,在傳統村落調研數據錄入系統設計過程中,還需要設計建筑年代信息模塊、建筑功能分布信息模塊及其他信息模塊,以使傳統村落調研資料數據庫具有較高的信息整合能力和針對性信息傳輸能力。
(三)檢索系統在傳統村落調研資料數據庫中,檢索系統可與操作系統協調配合,針對性導出傳統村落調研資料文件,支持相關人員進行傳統村落文化保護和傳統村落數據分析。檢索系統與網站主頁和操作系統相連接,主要包括三個檢索類別,字符檢索、圖片檢索和選項檢索,分別針對村落名稱、村落區位和建筑屬性進行檢索。其中字符檢索和圖片檢索具有顯著的連接性,通過輸入具體村落信息,包括村落區位、調研人員、時間、村落簡介和全景獲得檢索內容,而選項檢索所針對的建筑屬性則主要包括建筑材料、建筑年代和建筑用途。經系統檢索后,可得到傳統村落的具體建筑以及建筑照片。應用字符檢索和圖片檢索的檢索行為能夠根據具體檢索信息獲得調研文本、村落照片、村落SU模型、手繪圖、實體模型照片和其他村落信息。另外,在檢索系統中通過村落名稱檢索、村落區位檢索和建筑屬性檢索,相關人員可獲得文本目錄、村落總體情況、建筑普查表和村落總平面圖、村落地形、村落水系和村落路網,檢索系統需要與傳統村落調研資料數據庫進行信息共享,快速獲得檢索資料和檢索信息。
二、傳統村落調研資料數據庫應用
“數字農業”是由美國科學院、工程院兩院院士在1997年正式提出,它是將信息作為農業生產要素,用現代信息技術對農業對象、環境和全過程進行可視化表達、數字化設計、信息化管理的現代農業。數字農業主要包括農業物聯網、農業大數據、精準農業和智慧農業四個方面。我國于2019年在《數字鄉村發展戰略綱要》中就提出“推動農業裝備智能化”,要求促進新一代信息技術與農業裝備制造業結合,研制推廣農業智能裝備;鼓勵農機裝備行業發展工業互聯網,提升農業裝備智能化水平;推動信息化與農業裝備、農機作業服務和農機管理融合應用。數字化農業裝備的發展對改造傳統農業、轉變農業生產方式具有重要意義。
1發展情況
蘭溪市和東陽市是金華市探索和推進數字化農業裝備應用的先行者。蘭溪市農機管理站于2017年在“蘭溪市農業信息中心數字農機信息系統”開設了“北斗農機作業精細化管理平臺”子系統,分別在46臺拖拉機、13臺插秧機、34臺收割機共計93臺大型農機具上安裝北斗數字終端,實現農機作業數據采集、數據分析和精細化管理等功能。扶持政策明確規定,以“北斗農機作業精細化管理平臺”收集的數據為依據,推行農機作業環節補貼,按作業服務面積,水稻機插補貼750元/hm2,油菜機收補貼600元/hm2。東陽市農機管理站也于2017年應用“北斗終端”解決農機作業服務監管問題,實現對所有132臺水稻插秧機機插服務的作業軌跡、作業面積、作業地塊、作業時間、作業圖片等信息的監管,農戶、鄉鎮和市級農業管理部門都可以在手機微信端或電腦端點擊查看所有的情況。除了上述先行者外,全市各地都在努力嘗試農機化和數字化、信息化的結合。如金東區金華綠盛源果蔬專業合作社于2019年安裝了一套智能物聯網管理系統,配置了光照度傳感器、土壤溫濕度傳感器、土壤養分含量傳感器和環境溫濕度傳感器,主要用于設施大棚內的環境控制和作物生長管理。
2發展思考
2.1推進種植業信息化
發展數字農情,建設數字田園,推動智能感知、智能分析、智能控制技術與裝備在大田種植和設施園藝上的集成應用,建設環境控制、水肥藥精準施用、精準種植、農機智能作業與調度監控、智能分等分級決策系統,推進種植業生產經營智能管理。
2.2推進畜牧業智能化
推進畜禽圈舍通風溫控、空氣過濾、環境感知等設備智能化改造,集成應用電子識別、精準上料、畜禽糞污處理等數字化設備。
2.3推進漁業智慧化
推進水體環境實時監控、餌料精準投喂、病害監測預警、循環水裝備控制、網箱自動升降控制、無人機巡航等數字技術裝備的普及應用,發展數字漁場。
3問題分析
3.1投入成本大
數字農業的發展離不開智能控制設備、傳感設備和軟件系統的支撐,設備一次性投入成本相對較高,少則幾萬元,多則幾十萬元,還不包括運行成本,對于一般中小規模的農業經營者來說是一筆不小的投入。而作為農業經營者首先考慮的是成本核算,投入和產出的快速對比,使得經營者在經營規模不足和經營能力較弱的情況下,就不愿意考慮對這些設備的投入,只有在政策扶持和生產現實需要的情況下才會考慮投入。如金東區金華綠盛源果蔬專業合作社在相關政策的扶持下,于2019年底一次性投入49萬元安裝了這套環境控制和作物生長管理的智能物聯網管理系統。
3.2應用要求高
數字農業裝備的應用離不開操作分析人員的專業知識和素質,真正要達到數字農業裝備應用的良好效果,必須具備專業知識和數字農業裝備的應用能力。而目前大部分農業經營者缺乏此方面的專業背景,返鄉創業的大學生絕對數量還不多,一些農二代也缺乏相應的專業知識等。如在調研金華綠盛源果蔬專業合作社時,合作社負責人就表示應用還不熟練,雖然操作還容易,但對于數據結果應用還有一定難度。
4措施與建議
4.1政策推動
以全市各地出臺的農機化扶持政策為基礎,加大數字農業裝備應用和示范的政策及資金扶持力度,提高資金扶持比例,降低農業經營者的投入成本,提高應用的積極性和主動性。同時還可以結合全市“機器換人”示范基地創建工作,推動數字農業裝備及技術的示范與應用,實現以點帶面,擴大影響力。
4.2合理布局
基礎測繪是為經濟建設、國防建設和社會發展提供基礎地理信息的前期性、基礎性和公益性事業,關系國家、國防安全和國家秘密,是實現經濟社會可持續發展的基礎條件和重要保障。加快發展基礎測繪,對落實科學發展觀,全面建設小康社會,構建社會主義和諧新疆具有十分重要的意義。各地州市、縣(市)人民政府及測繪行政主管部門要高度重視,認真做好本地區基礎測繪**規劃編制工作,統籌協調、科學安排本地區基礎測繪項目,防止重復測繪,提高財政資金使用效益,協調好本地區各部門對基礎測繪成果的應用和共享關系,逐步建立基礎地理信息平臺,推動信息化建設。同時,要通過實施基礎測繪規劃,逐步解決本地區經濟發展、城市規劃、土地管理、房產管理、基礎設施建設、新農村建設、招商引資、旅游和社會生活等方面缺少基礎地理信息成果資料的問題,使基礎測繪成果在經濟建設和社會發展中更好地發揮前期保障和先行作用。
二、規劃編制工作的指導原則
(一)明確職責,合理分工。基礎測繪規劃編制工作由各地州市、縣(市)人民政府組織實施,測繪行政主管部門和發展計劃(發展改革)部門具體負責,相關部門密切配合。
(二)深入調研,科學論證。圍繞本地區**時期經濟建設、社會發展的目標任務和重點項目提供測繪保障。同時,統籌兼顧地籍測繪、房產測繪、旅游交通測繪服務等方面。組織各行業專家對編制的規劃進行科學的論證。
(三)加強協調,促進共享。在編制規劃過程中,各級人民政府測繪行政主管部門和發展計劃(發展改革)部門要主動征求財政、建設、信息產業、交通、水利、民政、旅游、農業、林業、環保等部門的意見,盡量滿足各部門、各行業對基礎測繪成果的需求,使基礎測繪成果發揮最佳效能。各地基礎測繪規劃要與自治區基礎測繪規劃相互銜接。
(四)確保資金投入和重點項目。各地基礎測繪規劃的制定要充分結合《邊遠地區、少數民族地區基礎測繪專項補助經費管理辦法》的有關要求。各級人民政府及財政部門應按照《測繪法》的要求,將基礎測繪經費納入財政預算,同時應盡量保障當地重點測繪項目的投入。
(五)基礎測繪規劃應兼顧社會主義新農村建設。要充分考慮農業產業規劃、居民點規劃建設、鄉村道路建設、能源建設等方面對基礎測繪成果的要求,切實發揮規劃統籌區域協調發展的指導作用。
三、規劃編制工作的主要內容
按照國家基礎測繪分級管理的原則,各地基礎測繪規劃應包括以下三個方面內容:
(一)本地區包括平面控制網和高程控制網在內的基礎測繪設施建設。
(二)1∶2000、1∶1000、1∶500大比例尺地形圖覆蓋和更新。各地根據具體情況,實施城市規劃區1∶2000、1∶1000或1∶500比例尺的數字線劃地圖(DLG)、數字正射影像圖(DOM)、數字高程模型(DEM)的覆蓋和更新,滿足城市建設的需要。
(三)相應尺度的基礎地理信息系統數據庫建設,包括:地州市級大地控制測量數據庫,1∶10000、1∶5000、1∶2000及更大比例尺的數字線劃地圖數據庫、數字高程模型數據庫,各種分辨率正射影像數據庫,元數據庫以及其他專題要素數據庫等,滿足構建“數字城市”和信息化建設的需求。部分有條件的地區還可根據實際需要,提出其他基礎測繪項目。
規劃期原則上為**年到2010年,也可以規劃至2020年。
四、規劃編制程序及具體要求
基礎測繪規劃編制工作要按照前期工作、起草、銜接、征求意見、論證、報批審查等6個階段進行,并于2007年上半年完成。
前期工作階段:編制工作方案和進行規劃前期需求調研工作。各地要組成專門的規劃編制班子,安排相應經費開展需求調研工作。
起草工作階段:根據前期工作的成果,提出發展目標、任務及政策措施建議,編制規劃方案初稿。
銜接工作階段:將基礎測繪規劃納入當地國民經濟和社會發展總體規劃之中,做好基礎測繪規劃與當地國民經濟和社會發展規劃以及其他各類專項規劃之間的銜接,在規劃理念、規劃期限、規劃形式等方面保持一致。
(一)工作開展現狀
1.農業綜合信息。由縣農委辦公室負責,設兼職信息員1名,電腦1臺,打字機1臺。采集方式采取電話訪問、現場調查和材料送閱。
2.開展“三情”監測。縣農業技術推廣中心糧油站負責小麥、玉米苗情監測。抽派1名農技人員兼職負責,按照省農委苗情監測方案要求,開展了苗情監測工作。2011年在整個小麥生育期中,共監測45次,其中定期監測13次,應急監測32次;小麥灌漿速度定期監測9期,應急監測13期。在玉米生育期,共監測15次,灌漿速率監測5期,并進行分析,提出指導意見,形成監測報告20期。通過苗情監測信息平臺上報省農委。縣農業技術推廣中心土肥站負責土壤墑情監測。每15天監測1次,干旱季節增加監測次數,常年監測30次,監測結果上報縣、市、省農技推廣單位。縣植保站負責病蟲情監測。2011年編發病蟲情報21期,“植保信息”5期,全年小麥、玉米、棉花、大豆病蟲發生周報表上報、縣、市農技中心和省植保總站。
3.實施項目。縣農技推廣中心從2009年開始承擔了長江中下游小麥苗情數字遠程監控與診斷管理關鍵技術,實施年限2009-2013年,本課題是“小麥苗情數字遠程監控與診斷管理關鍵技術”項目的一個課題,將針對長江下游冬麥種植區,在縣建立代表的監控站點,開展小麥苗情關鍵數據的試驗和調查。監測點通過傳感器,監測土壤水分、土壤溫度、空氣溫度、空氣濕度,光照、降雨量、風速、風向等氣象因子及攝像頭,及時記錄苗情、、災情的發生、危害程度,以及目前還不能完全依賴自動監控系統獲取的一些重要數據信息。通過小麥苗情遠程監控操作技術工作平臺,進行小麥從種到收生產全過程的苗情監控與田管指導。
4.參加農業部重點市縣農情咨詢組。農業部在全國聘請21個產糧大市、大縣的農業主管部門分管負責人為農情咨詢組成員,在春耕備耕、“三夏”、秋收及秋冬種等關鍵農時季節,咨詢組成員根據當地農時農事,主動通過郵件、短信、電話等形式向司領導、農情信息處和秘書處提供相關信息。內容包括農作物種植意向、農資供求、農事進度、苗情長勢、產量預測、政策措施落實、防災減災、抗災救災等生產動態,促進農業生產發展的好經驗、好做法,災害性天氣、災情動態、農資價格等新情況新問題。咨詢組制定考核辦法,每年開展幾次集體活動,交流總結農情信息開展情況,安排下步工作,效果很好。
(二)存在問題
1.機構不健全,沒有成立專門的信息機構,沒有專職信息人員。2.缺少專門工作經費,儀器設備不夠齊全。
3.主動性、時效性不夠,信息意識不強。
二、農情信息體系發展的思路、目標、原則和主要內容
1.思路。建立健全農情信息體系,推進農情信息工作的現代化、自動化。
2.目標。充分發揮農情信息的快速信息反饋和咨詢作用,以加強調查研究水平為主要目標,以掌握第一手資料,及時反映種植業生產和農村實際情況為主要任務,及時開展農情及農業生產形勢評估,為農業發展提出意見建議,為領導決策提供參謀服務,以支持糧食生產和農業的穩定發展。
3.原則。立足本地生產實際,深入調查、主動提供、迅速上報、詳實分析。
4.內容。(1)在春耕春管、三夏(夏收、夏種、夏管)、三秋(冬種)等關鍵農時季節,圍繞種植意向、農作物長勢、農產品產量、農資和用工供求及價格、生產中存在的問題、“三農”熱點及敏感問題等情況,開展跟蹤調查,及時研判并反映相關信息,提出技術措施意見和建議,為政府當好參謀。(2)結構調整情況。主要糧食作物農民種植意向,加強與歷史數據的對比分析,反映種植結構調整趨勢。(3)農業災情調度。關注災害性天氣變化,及時調查、反映災害及其影響情況,提出災后恢復農業生產的意見建議。
三、進一步推進農情信息體系建設的意見建議
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)35-0065-02
隨著現代農業向精準化、信息化、智能化的不斷發展,信息技術及圖像處理技術在現代農業中的應用日益廣泛,這就要求從事現代農業的技術型人才要具備農業信息處理的相關知識和技能,并對發展趨勢有一定的掌握,以適應現代農業發展的人才需求。數字圖像處理課程是在掌握工程數學、線性代數及編程語言的基礎上,將上述知識應用到農業信息的采集和處理中,體現了農業信息技術專業的專業課程特征,實現了“農非貫通”的專業形態的形成,以及對農業信息化復合型特色人才的培養。
一 數字圖像處理課程設計的思路
數字圖像處理是農業信息技術專業的專業課程,是一門綜合性學科,內容多、跨度大、覆蓋面廣,本課程以培養能力和拓展專業素養為課程內容的定位和目標,課程內容的選擇以專業知識拓展為依托,要求學生掌握數字圖像處理的基本概念、基礎理論、典型方法,掌握一定的編程實踐技能。結合由易到難、循序漸進的原則進行教學內容和教學組織模式的設計,以此促進學生對知識的掌握和應用能力的提高。教師通過企業調研等形式總結歸納現今數字圖像處理技術在農業應用中的實際案例,從而提高學生的專業知識修養。多元化學生的考核方式,形成一個全面的考核標準。
二 數字圖像處理課程設計的實施
1.教學內容的設計
本課程以“農非貫通”的專業形態為出發點,采用項目化教學和任務驅動的方式組織教學內容,使學生在掌握數字圖像處理知識的基礎上,了解此項技術在農業中的廣泛應用。本課程的教學內容主要劃分為六個項目。
項目一:圖像的預處理,包括圖像平滑、圖像銳化、圖像復原等知識點。
項目二:單目標果實識別,以機器人采摘蘋果中單個蘋果目標識別模塊為例,根據單個目標識別的分析思路,將顏色特征的分析及提取、閾值分割方法、去噪處理、果實的形狀特征提取等知識點劃分成多個小任務,每個任務之間相互承接,逐一完成才能實現單個蘋果的目標識別。
項目三:多目標果實識別,承接項目二,不同的是以多個蘋果果實為識別目標,增加了hough變換、邊緣檢測、分水嶺算法等知識點,此項目是對項目二的補充。
以上三個項目使學生能在完成具體任務的同時,掌握數字圖像處理的基礎知識。
項目四:紋理特征識別,以黃瓜識別為例,項目二和項目三中的目標識別都是基于目標與背景色差大的原理進行分析實施,對于目標與背景顏色相近的情況并不適用,因此,關于紋理特征的知識點,將在此項目中補充。
項目五:綜合實訓,此項目的設計是對以上內容掌握程度進行整合并測試,給出兩個選題:柑橘、棉花的自動識別技術及特征提取,農間雜草識別。兩個選題分析思路與前面項目的分析思路方法相似,但是操作對象不同,需要做一些調整,因此,此項目既可以鍛煉學生的思維能力及舉一反三的能力,又能測試出學生對基礎知識的掌握程度。
項目六:專業知識拓展,數字圖像處理應用廣泛,在此模塊中以講座的形式向學生講授數字圖像處理技術在現代農業及其他行業中的應用,提升學生的學習興趣、拓展專業知識、提升專業素養。
2.教學組織模式的實施
本門課程具有理論性強、實際應用性較弱的特點,結合該特點將本門課程劃分為三大主要模塊,分別為理論基礎、綜合實訓、知識拓展。根據這三個模塊的不同特點,本門課將結合項目化教學、任務驅動、角色體驗法、討論式教學方法進行教學。
對于本門課程的基礎知識和算法,采用“小任務為引導,大項目為目標”的教學方法,將每個知識點作為小任務,每個小任務之間能承接并結合成大項目,實現學生對基礎知識的掌握。
綜合實訓是考驗學生對本門課程知識的掌握程度,此模塊以任務驅動為主要教學方法,先提出問題,引起學生的學習興趣,培養學生的自學能力和邏輯思考能力,以小組為單位,通過團隊合作選擇合適的算法實現最終目標,并以答辯的方式匯報。
知識拓展是結合本門課程的特點,向學生拓展數字圖像處理技術在現代農業中的應用案例,這需要大量地收集資料和文獻整理,但是專業性較弱,因此本模塊可采用角色體驗、討論教學法等教學方法,培養學生的自學能力。
3.考核方式
考核過程中要注意學生的學習態度、動手能力,培養學生的自我評價能力,增強自主學習意識。根據本門課程的內容設置,考核主要分為三個方面:過程考核、能力素質考核、匯報考核。具體見下圖:考核方式及所占比重
三 數字圖像處理課程設計應注意的問題
1.加強師資隊伍建設
教師的知識結構、知識創新能力和師德風貌直接決定著課程的質量和水平,要培養出高科技的應用型人才,必須建立一支綜合素質強的“雙師型”教師隊伍。要根據課程改革和建設要求,有目的,按計劃地加強對教師的培訓,鼓勵教師通過各種實踐活動,提高教學水平和教學質量。
2.加強教材建設
圍繞培養目標,按照教學計劃和教學大綱的要求,由主講教師自行編寫、制作相關教材,并保持教材的先進性和前沿性。
3.重視校企合作
校企合作是解決時間教育缺失的根本途徑。企業參與到高校實踐教學過程中,可以在教學計劃和教學內容上廣泛征
詢及適當采納相關業內專家的意見;另外增加學生在企業進行專業技能訓練和專業拓展的學習機會,使理論聯系實際,開闊視野,拓寬思路,促進學生的創新意識與創新靈感,為課程設計與建設提供強有力的實踐平臺。與相關企業建立長期合作關系,校企可以培養“適銷對路”的應用型人才。
四 結束語
課程設計是一項涉及師資、學生、教材、教學思想、教學內容、教學方式、教學手段等多方面的綜合系統工程,建設工程中要明確目標、遵守課程內在的邏輯與規律,才能提高教學質量。
參考文獻
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為了使部門工作和事務管理有據可依、有章可循、系統規范,我們對應泰州市農委的要求,根據《XX年農業統計工作目標管理考核辦法》進行了細則完善,對本系統農業統計工作進行了進一步規范和目標管理。對上級主管部門布置的統計工作任務,按規定按要求組織實施,進行統一扎口管理、審查、核實、提供、公布本部門范圍內的統計數字,確保了統計數據的質量。對上級部門布置的農業結構調整、農業服務業、農業生產綜合、農產品及農用生產資料價格等統計月報、定報、季報、年報等專項業務工作,都能做到全面、準確、及時、規范,保質保量,并按要求形成書面分析材料進行報送。將年度報表、相關資料及分析材料分別裝訂成冊,分門別類地進行保管,做到有案可查,井井有條。
二、廣泛開展農業生產調查研究和形勢分析,認真做好規劃、計劃制定等項工作
在完成農情信息統計和農業生產有關事務管理工作的同時,按照泰州市農委、市委市政府及有關部門和局領導的要求,我們組織開展農業生產調查研究,認真進行生產形勢分析,為上級領導決策和全市的農業生產提供服務。組織進行了XX年農業局重點工作目標的調研,制訂了《XX年泰興市農業局重點工作》,以市委辦文件形式下發,將考核結果納入市對鄉鎮農村經濟工作百分考核。開展了上半年農業生產和經濟形勢的調研、預測、分析工作,形成了專門的調研報告《上半年農業經濟發展情況調研報告》,上報市委、市政府有關部門,并在泰州農委召開的經濟形勢分析會上進行了交流。按照泰州市農委要求,組織開展了我市觀光農業發展情況的調查和分析,提出了今后發展的設想,并形成了專門材料《泰興市觀光農業情況調查》進行了報送。根據省發改委編制有關專項規劃的要求,完成了泰興市“十一五”期間政府投資農業專項規劃的編制工作,并將有關情況匯總形成《“十一五”期間政府投資農業專項規劃》。為了確保全面完成全年招商引資任務,根據局主要負責人的意見將上級各部門對局和局對各單位的考核任務專門擬文進行了分類匯總和進一步明確,并就有關事項進行了詳細說明。及時將系統上半年農業招商引資完成情況進行了調查和匯總并報市招商引資辦公室,按照市政府招商引資有關文件精神,組織做好了“古銀杏森林公園建設”和“馬甸養殖場出讓、出租項目”對外推介工作。
此外,我們根據局領導的安排,和辦公室一起研究制定了XX年農業系統目標管理百分考核工作意見。根據省委[XX]2號文件精神,配合農工辦完善了我市發展農村合作經濟組織有關的政策性意見。
綜合調查聯系點工作要以貫徹落實科學發展觀和實踐“三個代表”重要思想為指導,圍繞農業增效、農民增收、農村發展這一中心,突出社會主義新農村建設和高效生態農業發展這一主題,著眼于農業增長方式和農業部門職能兩大轉變,完善體系,健全制度,改善手段,切實將綜合聯系點辦成反映農情民意的固定點;總結探索農業和農村經濟改革的實踐點;科學決策的咨詢點;跟蹤調查貫徹落實各項政策措施的檢驗點。為全面增強支持決策、引導生產、服務人民作出新貢獻。
二、工作重點
(一)鞏固基點建設,調整優化樣本農戶
固定觀察對象是開展農業和農村經濟綜合調查聯系工作的基礎,也是我局了解社情民意的重要窗口。因此我們要根據調研重點,及時調整優化固定觀察對象,力求使樣本農戶成為我縣廣大農戶的代表、突出其典型性。努力搞好試點調查調研工作,把農業農村工作中發現的新情況、新問題、熱點、難題及時向上反映,全年計劃上報各類農情信息100篇,正直做到信息的上傳下聯。
(二)組織學習培訓,提高信息采編水平
對全縣鄉鎮、村及農業龍頭企業和專業合作組織的信息員進行一次輪訓。努力提高他們的工作能力,將他們作為我縣農情信息采編的主力軍。同時鼓勵鄉鎮干部積極撰寫文章,將本鄉本土的有關情況、典型經驗、對策措施及時上報縣農業局。
(三)突出信息化建設,暢通農情信息渠道
以建設社會主義新農村為宗旨,推進面向“新三農”的信息技術應用與服務。依托“___農網”、“農民信箱”等網絡平臺,拓展信息收集渠道。從“三農”工作的新舉措、新動向、新問題出發,確定2個以上課題開展調研。明確領導,落實專人,深入基層,及時掌握第一手信息,認真分析問題,提出針對性措施。
(四)提高信息質量,做好各類報表的上報工作
結合我縣農業生產實際,突出重點環節,改進方式方法,改善質量和水平。將農民信箱覆蓋到所有樣本農戶,加強同樣本農戶的直接聯系,在注重信息數量的同時,全面提高信息的質量,以打造精品信息的意識來做好我縣的農情信息工作。同時加強報表統計工作,做到數據祥實、上報及時。建立健全信息體系的快速反應機制,及時掌握第一手信息,強化信息報送的時效性。
三、工作要求
(一)強領導,完善工作機制
農情信息和調查研究工作是一項常年性、高頻度的基礎工作,任務多、責任大,需要領導的重視與支持,進一步強化組織建設,將調查聯系點工作納入工作議事日程,專題研究,定期聽取情況匯報,落實工作經費。強化工作考核,完善工作機制。
(二)抓重點,深入開展調查研究
此輪城鎮化,啟動新一輪戶籍改革,變封閉為開放,變僵化為流動,打破身份禁錮,重建活力市場。沒有人質疑戶籍開放與打破身份籓籬的積極意義,目前的質疑來自于成本核算與操作層面。
打破戶籍限制,要轉變目前的財政撥付方法,均等化地減少福利,由各地公平承擔成本。
戶改高調誰都會唱,但沒有哪個地方政府尤其是大城市政府愿意放開戶籍制度,任由農民工遷入。《財經國家周刊》報道,2012年4、5月間,國家城鎮化專題調研組完成了對浙江、廣東、江西和貴州等8個有代表性省份的調研,該專題組在全國不同城市發現“戶改幾乎遭遇所有市長的反對”。
主要原因就是,目前的財政體制不健全,戶籍制度直接與教育、社保、醫療等諸多福利掛鉤。在現行財稅體制下,地方政府預算收入由上級支付,按其戶籍人口核定。因此,地方政府如果要擴大城鎮福利制度覆蓋的范圍,只會主要考慮本地戶籍農業人口。目前大城市容納外地兒童就讀,已經算是“寬宏大量”。改變目前財政撥付辦法,向擁有兒童的家庭發放教育券,可以在打工地使用,減少流入地的財政負擔,是較為公平的辦法。
目前的體制是適應舊有戶籍制度的管理體制。從2008年10月1日起,嘉興市建立按居住地登記戶口的新型戶籍管理制度,取消農業戶口、非農業戶口分類管理模式,全市城鄉居民戶口統一登記為“居民戶口”,但在具體執行過程中,仍然有所區分。重慶的戶改實踐在養老、教育等方面依然出現一系列操作難題,而杭州擴張城區面積之后,企業在招工時對戶籍所在區依然有所限制。
身份統一登記為“居民戶口”容易,但農民真正成為城市居民很困難。對于政府而言,是城鎮化過程中農民進城前期需要支付的大筆費用;對于農民而言,是失去土地的不甘心不放心,是放棄農民優勢生育權的無奈。在惰政之下,我們看到可笑的一幕,已擁有城市戶籍的人仍有宅基地與承包地,甚至筆者了解到的最可笑的情況是,已經出國獲得所在國身份的人,仍然擁有浙江某農村的身份證與承包地。惰政能夠讓資源的浪費與緊缺奇妙地融合為一體。
社科院的《城市藍皮書》指出,假設到2020年,中國每年的城鎮化率以0.8%到1.0%的速度推進,2002年中國城鎮化率超過60%,今后20年內還將有近5億農民需要實現市民化,人均市民化成本為10萬元,至少需要40萬億至50萬億元。必須指出,這是不計入通脹只計入城市福利的保守數字,實際數字可能遠超出這一數字。