农业工程专业“人工智能+教育”及ChatGPT导学实践

摘  要：“人工智能+教育”作为当前教育变革的核心趋势，借助高科技手段优化教学方式、提高教育质量和效率，有望对教育领域产生深远影响。以此为核心，着重探索人工智能技术在高校农业工程专业教育教学改革中的实际应用及ChatGPT在其中发挥的角色和影响。依托“人工智能+”学科群，并结合社会经济发展需求优化农业工程专业的学科布局;进而通过ChatGPT引导交互式学习，转变传统教学方式，提高学生的学习效果。西南大学农业工程专业的教学实践表明，ChatGPT以其个性化的教学策略，提高学生的学习效率和兴趣，为教师提供实时的学习状况反馈，为优化教学方法提供有效手段。

关键词：新工科;ChatGPT;翻转课堂;“人工智能+教育”;高校教学改革

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）04-0001-04

Abstract： As the core trend of current educational reform， "Artificial Intelligence + Education" leverages advanced technology to optimize teaching methods， enhance the quality and efficiency of education， and is expected to have a profound impact on the field of education. Based on this， the study focuses on exploring the practical applications of artificial intelligence technology and the role and influence of ChatGPT in the educational reform of the agricultural engineering discipline at universities. Relying on the interdisciplinary approach of "Artificial Intelligence +，" the study optimizes the discipline layout of agricultural engineering majors in response to the demands of socio-economic development. Subsequently， through the use of ChatGPT to guide interactive learning， the traditional teaching methods are transformed， leading to improved learning outcomes for students. The educational practice in the agricultural engineering discipline at Southwest University demonstrates that ChatGPT， with its personalized teaching strategies， enhances students' learning efficiency and interest while providing real-time feedback to teachers on students' learning progress. This， in turn， offers effective means for optimizing teaching methods.

Keywords： new engineering; ChatGPT; flipped classroom; "artificial intelligence + education"; higher education teaching reform

随着全球科技的发展，人工智能对所有行业，包括传统学科如农业工程，产生了深远影响[1]。农业工程专业不仅面对这些挑战，还在中国农业现代化和农村发展中扮演关键角色。中国，作为全球最大的教育市场之一，一直在积极推动教育现代化进程，实施教育信息化2.0行动计划，并注重整合最新科技以提升教育质量。特别是农业工程教育领域，习近平总书记给中国农业大学科技小院同学们的回信，肯定了农业高校科技小院人才培养模式改革的成效，为农学类学科人才培养指明了新的方向，并对广大师生服务“三农”事业寄予了厚望。

在这一背景下，农业工程专业作为高等教育中的一项关键学科，亟待借助人工智能等前沿科技的力量，创新教育模式，提升教学效果，以更好地适应现代社会发展的需要[2]。然而，对于如何将人工智能技术融入高校农业工程专业教育与教学，如何使其真正发挥优势，提高教学效率和质量，仍存在很大挑战[3]。

近年来，OpenAI推出的GPT系列模型，尤其是ChatGPT （Chat Generative Pretrained Transformer）——预训练生成模型，以其强大的自然语言理解和生成能力，成为教育领域重要的人工智能工具。它可以提供个性化的学习体验，解答学生的疑问，引导他们独立思考，从而提高学生的学习效果。ChatGPT等人工智能工具的出现可能触发全局性甚至颠覆性的教育改革[4]，但对其效果存在不同观点。因此，需要客观地认识到ChatGPT的优势和潜在问题，对其在高等教育领域可能带来的变革进行深入的分析和研判，以便能够主动应对。这对于高等教育的人才培养和高质量发展有着重要的意义[5]。

因此，本文旨在探讨“人工智能+教育”模式，特别是ChatGPT在农业工程专业中的具体应用实践，以期为农业工程专业的教育改革和人才培养提供有益的参考和借鉴。

一  农业工程“人工智能+”学科建设思考

（一）  农业工程教育的演变和现状

农业工程教育旨在为农业提供技术人才。近几十年，科技和农业现代化推动了其从传统到现代的转变，结合理论和实践技能，培育了众多农业工程人才。中外农业工程学科都有周期性的发展，但中国的模式为“后发创新型”[6]。尽管中国农业工程教育追求国际前沿，但在智能农业等领域与发达国家仍有差距。目前，通才与专才的结合已是趋势，我们应依地域需求建立多元化人才模式，推进课程改革，提高学生实践能力。

然而，现代社会对农业工程人才的新需求和新挑战使农业工程教育面临一些问题，包括如何将最新的科技成果和理念融入教学，如何培养学生的创新能力和实践能力，以及如何适应农业的数字化和智能化的发展等。随着人工智能学科的兴起，借助其理念、范式及其衍生工具，并与传统学科教育有机融合，为中国农业工程教育追赶国际学科前沿提供了新的机遇。

（二）  人工智能在教育领域的应用

人工智能的快速发展给教育领域带来了深远的影响，表现在以下几方面：①教学应用，教育机器人。如机器人，模仿学习过程，提供精准知识，满足课程需求，功能包括主持、代理、管理、学科教学和辅助教学。②服务范围，业务和技术类核心服务。业务类满足教学需求，提供个性化服务;技术类基于机器人技术，实现低成本教育产品[7]。

然而，人工智能在教育领域的应用也存在一些问题和挑战，如数据安全、伦理问题和技术难题等。①数据安全和隐私问题，需要确保个人信息不被泄露或滥用;② 技术替代性，寻找教师与AI并行的方式，而非用人工智能替代教师;③资源分配不均，有可能导致教育资源的进一步分化;④教师可能缺乏使用AI工具的技能和知识，需要提供更多的培训和支持;⑤AI的伦理问题，如对学生进行标签化的预测可能影响他们的学习动机;⑥技术可靠性问题，例如自动评分系统可能无法完全理解并准确评估学生的创新答案。

（三）  ChatGPT在教育领域的应用

ChatGPT，作为近年来人工智能工具的代表，其在教育领域具有很大的应用潜力。在学习层面，ChatGPT可以模拟类似“苏格拉底教学法”的对话模式，通过深入的提问和适时的引导，使学生从思考中发现知识，从而实现个性化和自适应学习。它能够根据每个学生的学习进度、兴趣和理解能力提供量身定制的教学方案。此外，由于ChatGPT能随时随地进行互动，它可以为学生提供实时的学习反馈，帮助他们及时调整学习策略，从而增强学习效果[8]。

在教学层面，ChatGPT能协助教师进行课程设计和教学资源的查找，甚至可以帮助教师进行教学课件的制作。例如如果教师在准备课程或写论文时需要寻找特定的图像或者信息，他们可以使用ChatGPT的搜索和生成功能，这不仅能节约教师的时间和精力，也能丰富教学内容和方式。此外，ChatGPT也可以用于模拟学生提问，从而帮助教师提前准备教学内容，提高教学效率。

在教学管理层面，ChatGPT能处理大量的事务性工作，如生成通知、编写规章制度等，从而提升工作效率。而且，由于它具有强大的数据处理和分析能力，可以协助教育管理者进行更精准的决策。例如在教师招聘和评价环节，ChatGPT可以进行全方位的数据对比分析，为教育管理者提供客观、全面的信息，从而帮助他们做出更加合理的决策[9]。

二  农业工程“人工智能+”学科建设的交叉融合模式

农业工程教学改革以人工智能为核心，分两方面进行。首先，依托学校的计算机科学优势，建立了人工智能基础方向，如机器学习、深度学习等，增强学生理论与实践能力。其次，结合重庆产业发展与西南大学农业工程优势，引入如智能农业装备、智慧设施农业等新学科方向。这一举措不仅实现了人工智能学科建设与农业工程领域学科建设的协同发展，还为“农业工程+人工智能”的交叉融合模式（图1）奠定了基础。

新技术如大数据和物联网为智能云计算研究提供机会。开展“人工智能+农业工程”跨学科研究，并建立产学研结合的激励机制，促进科技成果的应用。为加强新工科建设，与多家知名企业合作，引入资源提升学生科学与实践能力。优化人才培养体系，提高学生的实践、科研和创新能力。设立农业工程“人工智能+”课程，除课堂学习外，还鼓励学生参与企业实践，优化课程建设。

大数据、人工智能、云计算和物联网等技术的发展为构建智能云计算科研与学科平台提供了契机。着力开展农业工程“人工智能+”跨学科研究，围绕人工智能、云计算、互联网和大数据等领域的基础理论、核心关键技术和公共支撑平台进行探索，同时建立产学研结合的激励机制，以便促进科技成果的转化与应用。

在线教学方面，将课程内容布置在超星泛雅平台的在线网络课程上，并采用了“ChatGPT引导交互式”学习法。课程提供了完备的学习资源，包括课程视频、课件、作业、电子教材以及授课计划。学生可以根据自身需求，自主选择重点学习内容，并在平台上提出问题，与ChatGPT进行互动学习。

在农业机械化及其自动化专业的混合式教学中，ChatGPT起到了核心作用。翻转课堂中，学习小组代表提出问题，得到ChatGPT和其他同学或教师的解答。之后，表现优秀的同学进行操作演示，由教师评价和总结。这一教学模式不仅丰富了资源，还加强了学生与ChatGPT的互动，桥接了理论与实践，如图2所示。

综上所述，融合AI的教学方法提升了教学效率，并为学生带来了新体验。

三  “人工智能+教育”在农业工程专业的应用实践

（一）  人工智能教学工具在农业工程课程中的具体应用