動植物表型技術與裝備Animal-plantPhenotypingTechnologyandEquipment課程基本信息課程編號：04021194課程總學時：24學時實驗學時：0學時課程性質：必修課程屬性:專業(yè)類開設學期：第7學期適用專業(yè)：農業(yè)智能裝備工程對先修的要求：現代無損檢測技術對后續(xù)的支撐：畢業(yè)設計畢業(yè)實習一、課程的教學理念、性質、目標和任務《動植物表型技術與裝備》是農業(yè)智能裝備工程專業(yè)的專業(yè)必修課。課程講授動植物表型技術與裝備領域的基本理論、方法和應用，培養(yǎng)學生具備表型檢測相關知識和技能，能夠應用表型技術與裝備解決動植物表型檢測相關問題的能力。通過本課程的學習，可以掌握動植物表型的基礎理論知識，了解相關的應用案例，并具備運用表型技術解決動植物問題的能力。同時，通過理論教學和實踐，學生將能夠熟練運用表型裝備進行數據采集、處理和分析的方法，為農業(yè)智能裝備工程提供有力支持。二、課程教學的基本要求1.理論知識方面：通過本課程的學習，要求學生掌握動植物表型技術與裝備領域的基本理論知識，包括：（1）動植物表型技術概述：介紹動植物表型的概念、特征和重要性，以及表型技術在農業(yè)領域的應用價值。（2）表型采集與測量方法：涵蓋動植物表型數據的采集和測量技術，包括傳感器技術、圖像處理與分析、生物信息學等方面的方法。（3）動植物表型裝備：介紹動植物表型裝備的種類和原理，包括無人機、遙感設備、傳感器網絡、圖像采集設備等，以及其在農業(yè)領域的應用案例。（4）數據處理與分析：講解動植物表型數據的處理和分析方法，包括數據預處理、特征提取、模式識別、數據挖掘等技術，以及常用的數據分析軟件和工具的應用。2.實驗技能方面：通過介紹實際的動植物表型技術應用案例，如作物生長監(jiān)測、植物品種識別、病蟲害診斷等，展示表型技術在農業(yè)領域的實際應用和效果。通過實驗和實踐活動，指導學生使用動植物表型裝備進行數據采集、處理和分析，培養(yǎng)學生動手能力和解決問題的能力。同時指導學生能夠獨立編寫嚴謹的實驗報告，包括理論分析、實驗設計、實驗結果和結論等內容，使學生具備靈活運用所學的知識解決實際問題。三、課程的教學設計1.教學設計說明《動植物表型技術與裝備》課程的教學設計旨在通過科學合理的教學策略和方法，以及多元評價需求，全面規(guī)劃教學內容和組織實施。學生將通過講授、實例分析、實踐操作和小組討論等方式全面參與課程學習和實踐，以達到理解動植物表型的概念和原理、掌握相關技術和方法、并能解決實際問題的目標。通過科學合理的教學設計和多元評價方式，旨在激發(fā)學生的學習興趣，提高他們在動植物表型技術與裝備領域的知識和能力，并培養(yǎng)創(chuàng)新思維，以適應快速發(fā)展的應用需求。2.課程目標及對畢業(yè)要求的支撐序號課程目標畢業(yè)要求1目標1：了解動植物表型技術與裝備的發(fā)展狀況與研究內容，掌握表型檢測技術相關的基本概念。工程知識12目標2：掌握表型技術的相關方法，熟悉常見的表型檢測工具裝備，初步具備用經典的表型技術方法解決一些簡單問題的能力。問題分析23目標3：通過課程的學習，對動植物表型技術與裝備從整體上有一個較清晰全面的認識，培養(yǎng)學生積極思考、嚴謹創(chuàng)新的科學態(tài)度，能夠使用相關的方法解決表型檢測實際問題。解決方案3四、理論教學內容及學時分配（24學時）第一章動植物表型概述學時數：2教學目標：理解動植物表型的概念和分類，包括形態(tài)特征、生理參數和行為等方面。了解表型與遺傳、環(huán)境之間的相互作用關系，包括遺傳背景對表型的影響和環(huán)境對表型的塑造作用。掌握動植物表型采集和測量的基本技術和方法，包括觀察描述、測量工具和設備的使用等。教學重點和難點：表型采集和測量技術概述。主要教學內容及要求：1.1動植物表型的定義和分類理解1.2表型與遺傳、環(huán)境的關系概述了解1.3表型采集和測量技術概述掌握教學組織與實施：本課程以課堂教學為主，結合實例完成課程教學任務。在課堂教學中，通過教師講解、案例分析等教學方法和手段讓學生理解表型與遺傳、環(huán)境之間的復雜關系，使學生具備一定的遺傳和生態(tài)學基礎知識，同時掌握動植物表型采集和測量的方法和技術。第二章動植物表型試驗設計與群體構建學時數：4教學目標：理解表型試驗設計的原則和要求，包括實驗目的明確、實驗因素的選擇和控制、樣本的隨機選擇等。掌握常用的表型試驗設計方法，包括成組比較、成對比較、完全隨機設計、隨機區(qū)組設計和重復測量設計等方法的步驟和要點。了解動植物遺傳群體構建的基本方法，包括親本選擇、交配設計和后代篩選等關鍵步驟。教學重點和難點：常用試驗設計。主要教學內容及要求：2.1表型試驗的設計原則和要求理解2.2常用試驗設計熟練掌握2.3動植物遺傳群體構建方法了解教學組織與實施：本課程以課堂教學為主，結合實例完成課程教學任務。在課堂教學中，通過教師講解、案例分析等教學方法和手段讓學生理解動植物表型試驗設計的原則和要求，掌握常用的表型試驗設計方法，并了解動植物遺傳群體構建的基本方法。第三章動植物特征測量和描述方法學時數：2教學目標：掌握動植物生理學參數測量工具和儀器的使用方法，包括測量長度、溫度、濕度、光照等參數的工具和設備。掌握植物生理參數測量技術，包括葉綠素、氮含量、光合作用測量、蒸騰速率測量等方法；同時了解動物生理與行為觀察記錄方法，如心率測量、活動軌跡記錄等。教學重點和難點：植物生理參數的測量技術，動物生理與行為觀察和記錄方法主要教學內容及要求：3.1動植物生理學參數測量工具及儀器掌握3.2植物生理參數的測量技術掌握3.3動物生理與行為觀察和記錄方法掌握教學組織與實施：本課程以課堂教學為主，結合實例完成課程教學任務。在課堂教學中，通過教師講解、案例分析等教學方法和手段讓學生掌握動植物生理學參數測量工具和儀器的使用方法，同時掌握植物生理參數測量技術和動物生理與行為觀察記錄方法等。第四章高通量表型技術與裝備學時數：4教學目標：理解高通量表型技術與裝備的概念和應用領域，了解其在生物學和農業(yè)科學等領域的重要性。理解基于圖像分析的表型技術與裝備的原理和方法，包括不同圖像采集、處理和分析的基本步驟和技術。理解基于遙感技術的表型技術與裝備的原理和應用，了解如何利用遙感數據進行動植物表型分析和研究。理解自動化表型數據采集設備的原理，包括溫濕度、光照等傳感器設備，以及數據處理的基本流程。教學重點和難點：基于圖像分析的表型技術與裝備，基于遙感技術的表型技術與裝備主要教學內容及要求：4.1基于圖像分析的表型技術與裝備理解4.2基于遙感技術的表型技術與裝備理解4.3自動化表型數據采集和處理設備理解教學組織與實施：本課程以課堂教學為主，結合實例完成課程教學任務。在課堂教學中，通過教師講解、案例分析等教學方法和手段讓學生理解基于圖像分析、遙感技術、自動表型數據采集和處理的原理及方法。第五章動植物表型數據處理與分析學時數：4教學目標：掌握數據處理與分析軟件平臺的基本操作和功能，能夠使用SPSS等相應軟件進行數據處理和分析。熟練掌握數據清洗和預處理技術，能夠進行數據清洗和預處理操作，提高數據質量。熟練掌握數據可視化和統計分析方法，能夠使用合適的可視化工具展示表型數據并進行統計分析。了解機器學習在動植物表型數據分析中的應用，包括基本的機器學習算法和模型建立與評估。教學重點和難點：數據清洗和預處理技術，數據可視化和統計分析方法主要教學內容及要求：5.1表型數據處理與分析軟件平臺掌握5.2數據清洗和預處理技術熟練掌握5.3數據可視化和統計分析方法熟練掌握5.4機器學習在動植物表型數據分析中的應用了解教學組織與實施：本課程以課堂教學為主，結合實例完成課程教學任務。在課堂教學中，通過教師講解、案例分析等教學方法和手段讓學生掌握表型數據處理與分析軟件平臺使用，熟練掌握數據清洗和預處理技術，能夠進行數據可視化和統計分析，同時了解機器學習在動植物表型數據分析中的應用。第六章動植物表型技術研究與應用學時數：4教學目標：理解動植物表型技術在生態(tài)學研究中的應用，包括動植物物種識別與監(jiān)測、生物多樣性調查、生態(tài)系統功能評估等。理解動植物表型技術在農業(yè)和育種領域的應用，包括優(yōu)質品種篩選、病蟲害防控和適應性改良。理解動植物表型技術在動物行為研究中的應用，包括行為觀察、行為模式分析和行為生態(tài)學研究。理解動植物表型技術在環(huán)境監(jiān)測和保護中的應用，包括生物指示劑的應用、生態(tài)系統評估與恢復和物種保護等。教學重點和難點：農業(yè)和育種中的動植物表型技術應用主要教學內容及要求：6.1生態(tài)學研究中的動植物表型技術應用理解6.2農業(yè)和育種中的動植物表型技術應用理解6.3動植物行為研究中的表型技術應用理解6.4環(huán)境監(jiān)測和保護中的動植物表型技術應用理解教學組織與實施：本課程以課堂教學為主，結合實例完成課程教學任務。在課堂教學中，通過教師講解、案例分析等教學方法和手段讓學生理解和應用動植物表型技術在生態(tài)學研究、農業(yè)和育種、動物行為研究以及環(huán)境監(jiān)測和保護中的重要性和實際應用。第七章大田作物表型應用實踐學時數：2教學目標：理解大田作物表型應用實踐的重要性和目的，掌握大田作物表型數據采集和測量的實驗方法和技術，掌握大田作物表型數據處理和分析的實踐方法和工具。教學重點和難點：作物表型數據處理和分析實踐主要教學內容及要求：7.1作物表型數據采集和測量實驗掌握7.2作物表型數據處理和分析實踐掌握教學組織與實施：本課程以實踐教學為主，結合大田作物實例完成課程教學任務。在實踐教學中，通過教師的指導和實踐指導，學生將參與大田作物表型應用實踐，學習如何采集和測量作物的表型數據，并運用相應的數據處理和分析方法進行實踐操作。組織實地考察或模擬，讓學生親自實踐并解決實際問題，加深對大田作物表型應用實踐的理解和掌握。第八章動植物表型技術發(fā)展和趨勢學時數：2教學目標：了解動植物表型技術與裝備領域的最新研究和進展，包括技術和裝備的新發(fā)展、應用案例和研究成果。了解動植物表型技術在未來的發(fā)展趨勢，包括技術的前沿領域、應用擴展和創(chuàng)新方向。教學重點和難點：動植物表型技術與裝備領域的最新研究和進展主要教學內容及要求：8.1動植物表型技術與裝備領域的最新研究和進展了解8.2動植物表型技術在未來的發(fā)展趨勢了解教學組織與實施：本課程以課堂教學為主，結合實例完成課程教學任務。在課堂教學中，通過教師講解、案例分析等教學方法和手段讓學生了解動植物表型技術與裝備領域的最新研究和進展，以及了解動植物表型技術在未來的發(fā)展趨勢，探討技術的前沿領域、應用擴展和創(chuàng)新方向。引導學生進行討論和思考，鼓勵學生提出自己的見解和未來發(fā)展預測，加深對動植物表型技術發(fā)展和趨勢的理解。五、課程思政在《動植物表型技術與裝備》課程中，思政教育可以從以下幾個方面融入。通過講解國家政策、行業(yè)規(guī)范和專業(yè)道德規(guī)范，加強學生對國家和行業(yè)的認同感。同時，通過深入了解動植物表型技術與裝備在國家農業(yè)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護等方面的重要作用，培養(yǎng)學生對祖國的熱愛和責任感，引導學生思考如何運用所學技術為國家和社會做出貢獻，培養(yǎng)家國情懷。此外，通過介紹不同地域的動植物表型技術應用案例，讓學生了解和欣賞不同地區(qū)的差異，注重人與自然的和諧共生，培養(yǎng)文化素養(yǎng)。同時，通過講解相關法律法規(guī)，引導學生遵循法律規(guī)定，在動植物表型技術與裝備研究和應用中注重倫理道德，提高法治意識。在課程中，通過案例分析和倫理討論，引導學生思考在動植物表型技術與裝備研究中如何尊重生命、保護生態(tài)環(huán)境，避免濫用技術和倫理問題的出現，培養(yǎng)道德修養(yǎng)。通過將思政元素融入課程教學，幫助學生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀，培養(yǎng)良好的道德品質和社會責任感，使他們成為具有專業(yè)技術和良好思想道德素養(yǎng)的復合型人才。六、教材及教學參考書1.選用教材：（1）理論課教材：試驗設計與統計分析，寧海龍編著，中國農業(yè)出版社，2016年2.參考書：（1）作物表型研究方法，張文英編著，科學出版社，2017年（2）試驗設計與數據處理，李云雁編著，化學工業(yè)出版社，2008年3.推薦網站（線上資源）：（1）試驗設計與分析，/course/NWSUAF-1461553166（2）生物統計與試驗設計，/course/HZAU-1455730162七、教學條件（1）場地條件：需要具備適宜的教學場地，教室應具備良好的投影和音響設備，以方便教師進行課堂講解和展示相關圖