ChatGPT技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究

馬甜 喬揚(yáng) 余樂 沈昀

摘要：隨著人工智能的不斷發(fā)展，ChatGPT技術(shù)極大地豐富了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的教學(xué)資源、模式及方法，成為學(xué)生學(xué)習(xí)、教師授課、學(xué)校管理的重要工具和手段。文章結(jié)合農(nóng)業(yè)教學(xué)專業(yè)性強(qiáng)、季節(jié)性強(qiáng)、應(yīng)用場(chǎng)景多元、實(shí)操技能占比大等特點(diǎn)，以ChatGPT技術(shù)應(yīng)用在智能溫室病蟲害生態(tài)位預(yù)測(cè)模型構(gòu)建的教學(xué)實(shí)踐為例，幫助學(xué)生熟練掌握建立智能溫室病蟲害生態(tài)位預(yù)測(cè)模型的技能。ChatGPT技術(shù)的應(yīng)用，改變了教學(xué)條件與學(xué)習(xí)環(huán)境，使傳統(tǒng)的目標(biāo)教育轉(zhuǎn)向?qū)W生積極有意義的學(xué)習(xí)；利用ChatGPT技術(shù)，結(jié)合我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)最新產(chǎn)業(yè)需求，使學(xué)生準(zhǔn)確掌握該領(lǐng)域人才所需的理論知識(shí)和實(shí)踐技能，同時(shí)也協(xié)助教師有針對(duì)性地設(shè)置符合人才培養(yǎng)需求的專業(yè)課程；ChatGPT技術(shù)的應(yīng)用可使教師準(zhǔn)確地分析學(xué)生的知識(shí)水平與專業(yè)能力，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過程進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析并給予及時(shí)指導(dǎo)，增強(qiáng)教學(xué)效果。文章展開的相關(guān)研究可為人工智能技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用提供新的途徑與方法，以期為培養(yǎng)市場(chǎng)化、多元化新型農(nóng)業(yè)技術(shù)人才提供參考。

關(guān)鍵詞：ChatGPT；人工智能；智慧農(nóng)業(yè)教學(xué)；模型構(gòu)建；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642；TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2023）17-00-03

0 引言

智慧農(nóng)業(yè)（Intelligent agriculture），集互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于一體，主要依托農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各類傳感節(jié)點(diǎn)和通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、智能預(yù)警、智能分析等，是全球定位系統(tǒng)、遙感、地理信息系統(tǒng)、人工智能等高新技術(shù)，在種植農(nóng)作物上精確化、標(biāo)準(zhǔn)化的具體應(yīng)用。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，智慧農(nóng)業(yè)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。為盡快應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，積極發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)教育，促進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展勢(shì)在必行［1］。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展與世界先進(jìn)水平相去甚遠(yuǎn)，亟須培養(yǎng)大量掌握、運(yùn)用智慧農(nóng)業(yè)先進(jìn)技術(shù)的復(fù)合型人才，為農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化和智能化提供技術(shù)和人才支撐［2］。然而，我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)教育發(fā)展滯后，能靈活運(yùn)用智慧農(nóng)業(yè)知識(shí)、熟練掌握操作技能的人才較少，人才的匱乏制約著我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展［3］。結(jié)合現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的新契機(jī)，人工智能與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育相結(jié)合，成為教育改革發(fā)展的重要議題［4］。人工智能等信息技術(shù)已在發(fā)達(dá)國(guó)家的智慧農(nóng)業(yè)教育等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。智慧農(nóng)業(yè)教育需要先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)支持［5］。充分利用現(xiàn)有條件，培養(yǎng)合格的智慧農(nóng)業(yè)復(fù)合技能型、管理型人才已迫在眉睫。

ChatGPT融入教育系統(tǒng)，推動(dòng)了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)教育向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育的轉(zhuǎn)化，其為現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)教育實(shí)踐提供了便捷、多樣化、全面交流與密切合作的教學(xué)途徑。ChatGPT可以為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化指導(dǎo)和交互式幫助，為學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)提供有利條件。ChatGPT使用了海量的語料庫，其中高質(zhì)量數(shù)據(jù)和有價(jià)值的知識(shí)應(yīng)用在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育教學(xué)中，不僅重構(gòu)了課堂交互方式，還使教育從二元的“人—機(jī)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皫煛獧C(jī)—生”三元教育場(chǎng)景和環(huán)境，教學(xué)方法發(fā)生了較大的變化［6-7］。ChatGPT的突破在于語料、模型、算法，其是不斷迭代訓(xùn)練的結(jié)果，也是各類算法模型有效組合與集成的結(jié)果［8］。隨著ChatGPT逐步滲透教育領(lǐng)域，現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)教育應(yīng)該建立起與人工智能技術(shù)接軌的現(xiàn)代化教育生態(tài)體系，推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從而建立起更加完善的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育體系（包括環(huán)境、理念、方式等）。

1 ChatGPT技術(shù)應(yīng)用在智能溫室病蟲害生態(tài)位預(yù)測(cè)模型構(gòu)建的教學(xué)實(shí)踐

現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是通過物聯(lián)網(wǎng)、3S技術(shù)、傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)等，將各種聯(lián)網(wǎng)終端采集的溫室種植環(huán)境、種植生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)動(dòng)工作等信息，轉(zhuǎn)化為可識(shí)別監(jiān)測(cè)的數(shù)字信息。本文以智能溫室病蟲害生態(tài)位預(yù)測(cè)模型構(gòu)建的教學(xué)實(shí)踐為例，探索ChatGPT在現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)教育中發(fā)揮的重要作用，以期為相關(guān)教學(xué)提供系統(tǒng)化的參考借鑒。智能溫室病蟲害生態(tài)位預(yù)測(cè)模型構(gòu)建如下。

第一，變量篩選及模型檢驗(yàn)。利用ChatGPT技術(shù)檢索以往出版發(fā)表的相關(guān)書籍、期刊論文等，收集關(guān)于溫室自動(dòng)控制病蟲害相關(guān)信息、知識(shí)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等，整理、歸類形成語料體系的一部分。微調(diào)語料則是查詢各種渠道的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括爬取代碼庫、專家標(biāo)注、企業(yè)用戶等提供的參考價(jià)值高、數(shù)據(jù)較為可信的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、加工、整理，構(gòu)建病蟲害潛在地理分布Maxent模型。第二，應(yīng)用ChatGPT技術(shù)分析各變量對(duì)模型預(yù)測(cè)的貢獻(xiàn)率，以及各變量與病蟲害潛在分布的相關(guān)關(guān)系。第三，應(yīng)用ChatGPT技術(shù)分析防治病蟲害措施的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及對(duì)策。第四，應(yīng)用ChatGPT技術(shù)評(píng)價(jià)病蟲害措施防治預(yù)測(cè)結(jié)果。這種應(yīng)用ChatGPT技術(shù)集成開發(fā)的病蟲害移動(dòng)采集軟件，構(gòu)建了監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，均表現(xiàn)出較強(qiáng)的預(yù)測(cè)、防治溫室病蟲害的能力。

通過ChatGPT技術(shù)在智能溫室病蟲害生態(tài)位預(yù)測(cè)模型構(gòu)建中的應(yīng)用，使學(xué)生較熟練地掌握建立預(yù)測(cè)病蟲害生態(tài)位模型的技能。過去傳統(tǒng)教學(xué)中大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為構(gòu)建病蟲害生態(tài)位預(yù)測(cè)模型是一件非常困難的事，主要由兩方面因素造就了學(xué)生的這種認(rèn)知。一是學(xué)生掌握的建模所需數(shù)據(jù)不充足，二是即便獲取了大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)提煉能力稍顯不足，嚴(yán)重影響了學(xué)生建模的成功率與積極性。ChatGPT作為一種對(duì)話式文本生成工具，教師采用對(duì)話式教學(xué)法，幫助學(xué)生在交談中獲得啟發(fā)，使學(xué)生可以更加直觀、便捷地與教師進(jìn)行交流，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)掌握現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)知識(shí)的積極性［9-10］。ChatGPT作為一種新興的人工智能技術(shù)，它可以比人類更高效地完成數(shù)據(jù)整理、文稿編輯、機(jī)械重復(fù)類工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)收集和

分析［11］8。

2 “有目標(biāo)的教育”轉(zhuǎn)向“有意義的學(xué)習(xí)”

目前，我國(guó)處在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，農(nóng)業(yè)技術(shù)人才的現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)知識(shí)水平與能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上世界現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展速度，嚴(yán)重制約了我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程［12］。因此，培養(yǎng)既懂農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)又掌握新一代信息技術(shù)，不僅會(huì)種地，而且“慧”種地的實(shí)用復(fù)合型技能人才迫在眉睫。但是，現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)教育存在教學(xué)目標(biāo)不清晰、教學(xué)組織不到位、教學(xué)手段落后等問題，導(dǎo)致現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)復(fù)合型技能人才缺乏?，F(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)教育專業(yè)性強(qiáng)、生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng)、應(yīng)用場(chǎng)景多元、實(shí)操技能要求高，而大多數(shù)院校的條件難以支持大規(guī)模學(xué)生參加智慧農(nóng)業(yè)操作技能訓(xùn)練，特別是實(shí)驗(yàn)設(shè)備成本高的課程，更受到諸多客觀條件的制約［11］5-6。

ChatGPT技術(shù)介入智慧農(nóng)業(yè)教學(xué)，可為農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)智慧農(nóng)業(yè)新知識(shí)、新技術(shù)提供實(shí)踐操作平臺(tái)，開闊學(xué)生的學(xué)科視野、夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)功底，提升智慧農(nóng)業(yè)教學(xué)效果。通過嘗試采用ChatGPT技術(shù)對(duì)學(xué)生開展啟發(fā)式教學(xué)，教師幫助學(xué)生設(shè)立創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)目標(biāo)，由教師單向傳授農(nóng)業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為教師引導(dǎo)學(xué)生與ChatGPT的交互學(xué)習(xí)，學(xué)生可以通過ChatGPT技術(shù)與教師進(jìn)行交流，獲得更加貼心、細(xì)致、深入的教學(xué)指導(dǎo)。整個(gè)教學(xué)過程根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和興趣愛好進(jìn)行局部調(diào)整，確保完成教師設(shè)置的學(xué)習(xí)目標(biāo)。由于ChatGPT技術(shù)為涉農(nóng)學(xué)生提供了更加符合認(rèn)知、行為、心理等方面的個(gè)性化教育服務(wù)，所以部分學(xué)生能夠利用課余時(shí)間，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和愛好，自覺轉(zhuǎn)到相應(yīng)農(nóng)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)上。另外，教師充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)過程中的各種影響因素，調(diào)整課程設(shè)計(jì)策略，及時(shí)解決學(xué)生由理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)嵺`應(yīng)用操作過程中所出現(xiàn)的問題。ChatGPT技術(shù)的應(yīng)用，極大地改變了教師的教學(xué)條件和學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境，從“有目標(biāo)的教育”轉(zhuǎn)向“有意義的學(xué)習(xí)”。

3 智慧農(nóng)業(yè)教學(xué)課程體系的變化

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，與其他信息系統(tǒng)用戶相比，ChatGPT技術(shù)用戶的風(fēng)險(xiǎn)感知，特別是職業(yè)風(fēng)險(xiǎn)感知尤為明顯［13］。要使培養(yǎng)的農(nóng)業(yè)人才符合農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的需求，學(xué)生在學(xué)校獲得的專業(yè)知識(shí)與技能符合行業(yè)要求，就需要根據(jù)人才培養(yǎng)方案，不斷調(diào)整和優(yōu)化課程體系，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)專業(yè)教育動(dòng)態(tài)更新的要求?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)教育專業(yè)課程分為專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心技能課，無論是優(yōu)化調(diào)整基礎(chǔ)課還是核心技能課，均需要反映行業(yè)技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)，符合市場(chǎng)對(duì)專業(yè)人才技能的要求，這樣勢(shì)必淘汰一些陳舊課程。

那么，如何判斷行業(yè)的“新”與“舊”？ChatGPT技術(shù)既可以從宏觀方面判斷相關(guān)農(nóng)業(yè)政策對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)人才需求的影響，又可以從微觀角度，判斷近期或未來一段時(shí)間農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)人才的需求。最重要的是，ChatGPT還可結(jié)合最新的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)需求，為某一特定領(lǐng)域人才定制需要學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和實(shí)操技能，也就是說，ChatGPT可以協(xié)助教師有針對(duì)性地設(shè)置每門專業(yè)課程，確保課程體系調(diào)整符合人才培養(yǎng)需求。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)專業(yè)課程數(shù)字化教學(xué)已成為常態(tài)。而新時(shí)代農(nóng)業(yè)技術(shù)專業(yè)課程的體系優(yōu)化和教學(xué)內(nèi)容更新，均要求學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)，還要具備分析、解決問題的能力、專業(yè)知識(shí)交叉運(yùn)用的能力等。

4 結(jié)語

本文以ChatGPT技術(shù)作為多維度、智能化的教學(xué)評(píng)價(jià)輔助工具，總結(jié)了ChatGPT通過識(shí)別和理解圖像，不斷接收、處理、學(xué)習(xí)和記憶大量的知識(shí)及信息。本文利用ChatGPT準(zhǔn)確地分析學(xué)生的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)方式和專業(yè)能力，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)化、可視化匯總分析學(xué)生的學(xué)習(xí)、獲取知識(shí)過程，從而準(zhǔn)確評(píng)價(jià)教學(xué)效果。例如，在農(nóng)作物識(shí)別與應(yīng)用課程中，ChatGPT技術(shù)可以從大量由學(xué)生提交的圖片中，分析最容易混淆的植物類群，以及難以辨別和區(qū)分的部位?？傊咝＝處熜枰邆湎鄳?yīng)的教學(xué)分析能力、研發(fā)設(shè)計(jì)能力、持續(xù)學(xué)習(xí)能力，這樣才能掌握好ChatGPT這個(gè)工具，為教育助力，為課程改革助力，為人才培養(yǎng)助力，最大限度發(fā)揮其價(jià)值。當(dāng)今，人們要積極應(yīng)對(duì)人工智能帶來的沖擊與挑戰(zhàn)，而數(shù)字化轉(zhuǎn)型則是教育現(xiàn)代化的必由之路。

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作者簡(jiǎn)介：馬甜（1984—），女，湖南衡陽人，博士，講師，研究方向：植物學(xué)、植物種植生產(chǎn)、智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

喬揚(yáng)（1987—），女，江蘇泰州人，碩士，講師，研究方

向：城市景觀設(shè)計(jì)。

余樂（1982—），男，江蘇泰州人，碩士，副教授，研究方

向：職業(yè)教育、生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)。

沈昀（1986—），女，江蘇泰州人，碩士，講師，研究方

向：景觀生態(tài)規(guī)劃。