ChatGPT技術在智慧農業教學中的應用研究

馬甜 喬揚 余樂 沈昀

摘要：隨著人工智能的不斷發展，ChatGPT技術極大地豐富了現代農業的教學資源、模式及方法，成為學生學習、教師授課、學校管理的重要工具和手段。文章結合農業教學專業性強、季節性強、應用場景多元、實操技能占比大等特點，以ChatGPT技術應用在智能溫室病蟲害生態位預測模型構建的教學實踐為例，幫助學生熟練掌握建立智能溫室病蟲害生態位預測模型的技能。ChatGPT技術的應用，改變了教學條件與學習環境，使傳統的目標教育轉向學生積極有意義的學習；利用ChatGPT技術，結合我國智慧農業最新產業需求，使學生準確掌握該領域人才所需的理論知識和實踐技能，同時也協助教師有針對性地設置符合人才培養需求的專業課程；ChatGPT技術的應用可使教師準確地分析學生的知識水平與專業能力，對學生學習知識的過程進行實時數據分析并給予及時指導，增強教學效果。文章展開的相關研究可為人工智能技術在智慧農業專業課教學中的應用提供新的途徑與方法，以期為培養市場化、多元化新型農業技術人才提供參考。

關鍵詞：ChatGPT；人工智能；智慧農業教學；模型構建；教學實踐

中圖分類號：G642；TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）17-00-03

0 引言

智慧農業（Intelligent agriculture），集互聯網、云計算和物聯網技術于一體，主要依托農業生產現場的各類傳感節點和通信網絡，實現農業生產環境的智能感知、智能預警、智能分析等，是全球定位系統、遙感、地理信息系統、人工智能等高新技術，在種植農作物上精確化、標準化的具體應用。目前，我國農業處于傳統農業向智慧農業轉型的關鍵時期，智慧農業成為現代農業競爭的制高點。為盡快應用先進科學技術改造傳統農業生產，實現農業現代化，積極發展智慧農業教育，促進農業高質量發展勢在必行［1］。我國是農業大國，現代智慧農業發展與世界先進水平相去甚遠，亟須培養大量掌握、運用智慧農業先進技術的復合型人才，為農業的自動化和智能化提供技術和人才支撐［2］。然而，我國智慧農業教育發展滯后，能靈活運用智慧農業知識、熟練掌握操作技能的人才較少，人才的匱乏制約著我國智慧農業的發展［3］。結合現代智慧農業發展的新契機，人工智能與現代農業教育相結合，成為教育改革發展的重要議題［4］。人工智能等信息技術已在發達國家的智慧農業教育等領域得到了廣泛應用。智慧農業教育需要先進的科學技術支持［5］。充分利用現有條件，培養合格的智慧農業復合技能型、管理型人才已迫在眉睫。

ChatGPT融入教育系統，推動了傳統農業教育向現代農業教育的轉化，其為現代智慧農業教育實踐提供了便捷、多樣化、全面交流與密切合作的教學途徑。ChatGPT可以為學習者提供個性化指導和交互式幫助，為學習者自主學習提供有利條件。ChatGPT使用了海量的語料庫，其中高質量數據和有價值的知識應用在現代農業教育教學中，不僅重構了課堂交互方式，還使教育從二元的“人—機”轉變為“師—機—生”三元教育場景和環境，教學方法發生了較大的變化［6-7］。ChatGPT的突破在于語料、模型、算法，其是不斷迭代訓練的結果，也是各類算法模型有效組合與集成的結果［8］。隨著ChatGPT逐步滲透教育領域，現代智慧農業教育應該建立起與人工智能技術接軌的現代化教育生態體系，推進現代農業教育數字化轉型，從而建立起更加完善的現代農業教育體系（包括環境、理念、方式等）。

1 ChatGPT技術應用在智能溫室病蟲害生態位預測模型構建的教學實踐

現代智慧農業生產是通過物聯網、3S技術、傳感器、射頻識別技術等，將各種聯網終端采集的溫室種植環境、種植生產、農業機械聯動工作等信息，轉化為可識別監測的數字信息。本文以智能溫室病蟲害生態位預測模型構建的教學實踐為例，探索ChatGPT在現代智慧農業教育中發揮的重要作用，以期為相關教學提供系統化的參考借鑒。智能溫室病蟲害生態位預測模型構建如下。

第一，變量篩選及模型檢驗。利用ChatGPT技術檢索以往出版發表的相關書籍、期刊論文等，收集關于溫室自動控制病蟲害相關信息、知識、科學實驗數據等，整理、歸類形成語料體系的一部分。微調語料則是查詢各種渠道的相關數據，包括爬取代碼庫、專家標注、企業用戶等提供的參考價值高、數據較為可信的相關數據，進行分析、加工、整理，構建病蟲害潛在地理分布Maxent模型。第二，應用ChatGPT技術分析各變量對模型預測的貢獻率，以及各變量與病蟲害潛在分布的相關關系。第三，應用ChatGPT技術分析防治病蟲害措施的風險預測及對策。第四，應用ChatGPT技術評價病蟲害措施防治預測結果。這種應用ChatGPT技術集成開發的病蟲害移動采集軟件，構建了監測預警平臺，均表現出較強的預測、防治溫室病蟲害的能力。

通過ChatGPT技術在智能溫室病蟲害生態位預測模型構建中的應用，使學生較熟練地掌握建立預測病蟲害生態位模型的技能。過去傳統教學中大多數學生認為構建病蟲害生態位預測模型是一件非常困難的事，主要由兩方面因素造就了學生的這種認知。一是學生掌握的建模所需數據不充足，二是即便獲取了大量數據，數據提煉能力稍顯不足，嚴重影響了學生建模的成功率與積極性。ChatGPT作為一種對話式文本生成工具，教師采用對話式教學法，幫助學生在交談中獲得啟發，使學生可以更加直觀、便捷地與教師進行交流，充分發揮學生學習掌握現代智慧農業知識的積極性［9-10］。ChatGPT作為一種新興的人工智能技術，它可以比人類更高效地完成數據整理、文稿編輯、機械重復類工作，實現數據的及時收集和

分析［11］8。

2 “有目標的教育”轉向“有意義的學習”

目前，我國處在傳統農業向現代農業轉型的關鍵時期，農業技術人才的現代智慧農業知識水平與能力，遠遠跟不上世界現代智慧農業技術的發展速度，嚴重制約了我國現代農業發展進程［12］。因此，培養既懂農業種植生產又掌握新一代信息技術，不僅會種地，而且“慧”種地的實用復合型技能人才迫在眉睫。但是，現代智慧農業教育存在教學目標不清晰、教學組織不到位、教學手段落后等問題，導致現代智慧農業復合型技能人才缺乏。現代智慧農業教育專業性強、生產季節性強、應用場景多元、實操技能要求高，而大多數院校的條件難以支持大規模學生參加智慧農業操作技能訓練，特別是實驗設備成本高的課程，更受到諸多客觀條件的制約［11］5-6。

ChatGPT技術介入智慧農業教學，可為農學專業學生學習智慧農業新知識、新技術提供實踐操作平臺，開闊學生的學科視野、夯實學生的基礎功底，提升智慧農業教學效果。通過嘗試采用ChatGPT技術對學生開展啟發式教學，教師幫助學生設立創造性的學習目標，由教師單向傳授農業知識轉化為教師引導學生與ChatGPT的交互學習，學生可以通過ChatGPT技術與教師進行交流，獲得更加貼心、細致、深入的教學指導。整個教學過程根據學生學習情況和興趣愛好進行局部調整，確保完成教師設置的學習目標。由于ChatGPT技術為涉農學生提供了更加符合認知、行為、心理等方面的個性化教育服務，所以部分學生能夠利用課余時間，根據自己的學習進度和愛好，自覺轉到相應農業知識的學習上。另外，教師充分發揮引導作用，預測學習過程中的各種影響因素，調整課程設計策略，及時解決學生由理論學習轉向實踐應用操作過程中所出現的問題。ChatGPT技術的應用，極大地改變了教師的教學條件和學生的學習環境，從“有目標的教育”轉向“有意義的學習”。

3 智慧農業教學課程體系的變化

通過調查發現，與其他信息系統用戶相比，ChatGPT技術用戶的風險感知，特別是職業風險感知尤為明顯［13］。要使培養的農業人才符合農業產業的需求，學生在學校獲得的專業知識與技能符合行業要求，就需要根據人才培養方案，不斷調整和優化課程體系，滿足現代農業專業教育動態更新的要求。現代農業教育專業課程分為專業基礎課和專業核心技能課，無論是優化調整基礎課還是核心技能課，均需要反映行業技術發展的新趨勢，符合市場對專業人才技能的要求，這樣勢必淘汰一些陳舊課程。

那么，如何判斷行業的“新”與“舊”？ChatGPT技術既可以從宏觀方面判斷相關農業政策對現代農業人才需求的影響，又可以從微觀角度，判斷近期或未來一段時間農業產業發展趨勢和對人才的需求。最重要的是，ChatGPT還可結合最新的農業產業需求，為某一特定領域人才定制需要學習的理論知識和實操技能，也就是說，ChatGPT可以協助教師有針對性地設置每門專業課程，確保課程體系調整符合人才培養需求。隨著信息技術的高速發展，現代智慧農業技術專業課程數字化教學已成為常態。而新時代農業技術專業課程的體系優化和教學內容更新，均要求學生不僅要掌握扎實的傳統農業技術，還要具備分析、解決問題的能力、專業知識交叉運用的能力等。

4 結語

本文以ChatGPT技術作為多維度、智能化的教學評價輔助工具，總結了ChatGPT通過識別和理解圖像，不斷接收、處理、學習和記憶大量的知識及信息。本文利用ChatGPT準確地分析學生的知識水平、學習方式和專業能力，實時數據化、可視化匯總分析學生的學習、獲取知識過程，從而準確評價教學效果。例如，在農作物識別與應用課程中，ChatGPT技術可以從大量由學生提交的圖片中，分析最容易混淆的植物類群，以及難以辨別和區分的部位。總之，高校教師需要具備相應的教學分析能力、研發設計能力、持續學習能力，這樣才能掌握好ChatGPT這個工具，為教育助力，為課程改革助力，為人才培養助力，最大限度發揮其價值。當今，人們要積極應對人工智能帶來的沖擊與挑戰，而數字化轉型則是教育現代化的必由之路。

參考文獻：

［1］ 李紀華，高鴻翔.安徽省智慧農業發展：現實基礎、存在問題及對策建議［J］.安徽農業大學學報（社會科學版），2023（1）：59-67.

［2］ 徐妍.現代農業發展中農業科技人才隊伍建設問題淺析［J］.山西農經，2021（23）：146-148.

［3］ 王輝.“互聯網+”背景下智慧農業教育的創新路徑：基于國（境）外重要農業國家的比較研究［J］.智慧農業，2021（3）：68-71.

［4］ 陳增照，石雅文，王夢珂.人工智能助推教育變革的現實圖景：教師對ChatGPT的應對策略分析［J］.廣西師范大學學報（哲學社會科學版），2023，59（2）：75-85.

［5］ 陳新忠，王地.瑞典高等農業教育促進農業現代化的經驗與啟示［J］.高等農業教育，2018（1）：6-11.

［6］ 周洪宇，李宇陽. ChatGPT對教育生態的沖擊及應對策略［J］.新疆師范大學學報（哲學社會科學版），2023，44（4）：102-112.

［7］ 王燕，李云峰，趙桂琴.基于交互的啟發式學習的實踐與探索：以“有機化學”課程為例［J］.教育教學論壇，2022（7）：141-144.

［8］ 錢力，劉熠，張智雄. ChatGPT的技術基礎分析［J］.數據分析與知識發現，2023（3）：6-15.

［9］ 楊意，林芳，潘哲朗，等.基于CDIO和智慧農業導向的農業院校人才培養模式探究［J］.科教導刊，2022（9）：23-25.

［10］ 鄭世林，姚守宇，王春峰. ChatGPT新一代人工智能技術發展的經濟和社會影響［J］.產業經濟評論，2023（3）：1-20.

［11］ 汪自松，朱正杰.新農科背景下智慧農業種植應用型復合人才培育體系建設［J］.智慧農業導刊，2023（4）：5-8.

［12］ 李成亮，劉艷麗，戰琨友，等.智慧農業背景下涉農專業教育的改革研究［J］.高等農業教育，2022（1）：10-15.

［13］ 張海，劉暢，王東波，等. ChatGPT用戶使用意愿影響因素研究［J］.情報理論與實踐，2023（4）：15-22.

作者簡介：馬甜（1984—），女，湖南衡陽人，博士，講師，研究方向：植物學、植物種植生產、智慧農業生產。

喬揚（1987—），女，江蘇泰州人，碩士，講師，研究方

向：城市景觀設計。

余樂（1982—），男，江蘇泰州人，碩士，副教授，研究方

向：職業教育、生態循環農業。

沈昀（1986—），女，江蘇泰州人，碩士，講師，研究方

向：景觀生態規劃。