基于生成式人工智能場景的高等農業院校教育教學的適應性轉向

何云峰,屈思琦,成立

(山西農業大學,山西 晉中 030081)

以新一代信息技術為支撐的人工智能,正逐漸成為新時代產業革命與社會經濟發展的新型支撐力量,人工智能已經滲透到農業智能問答咨詢系統、大數據分析等廣泛的農業生產領域。2022年11月,生成式人工智能系統ChatGPT正式發布,科技界、教育界、哲學界等社會各界就這個新興大型語言模型及其相關人工智能技術展開激烈論爭。ChatGPT以高超的文本生成能力和人機互動能力將人工智能再次推上風口浪尖[1]。生成式人工智能對高等院校教育教學和科研工作產生的深刻影響正逐步顯現,基于ChatGPT這類生成式人工智能應用場景下,理性超前審視農業科研教育教學改革和育人戰略的定位,及時做出新形勢需求的適應性轉向,成為高等農業院校亟待響應的新話題與新課題。

一、 生成式人工智能迭代更新,亟需教育教學理念適應性轉向

ChatGPT以其“對話式”的直接互動方式及“人性化”的語言文本服務讓人們進一步感受到人工智能魅力,使得人工智能由感知智能進入了認知智能,而且改變了在此之前的簡單的人機關系,并將帶來一個人機合作的新時代。與傳統人工智能相比,ChatGPT代表著未來人工智能新技術的發展趨勢,其以其強大的語言能力、獨特的語言風格和前所未有的思想深度賦予了新一代人工智能鮮明的技術特征。Chat GPT作為“人機互動”的輔助工具,基于其完備的內在邏輯,基于海量高質量的語料庫建設基礎,基于生成式預訓練轉換器(GPT)和對人類反饋的強化學習(RLHF),可實現出色的語言理解,生成更自然、更流暢的文本,通過海量無標注語料的預訓練,擁有智能化內容創作能力,使ChatGPT 學習到語言表達模式、文字前后邏輯、知識元間關系等知識內容,使其具備了“舉一反三”的深層次學習能力,其甚至被譽為迄今為止“向公眾發布的最好的人工智能聊天機器人”[2]。

ChatGPT作為人工智能迭代推出的新技術應用場景,給智慧農業和數字鄉村發展提供了新應用場景,同時也給高等農業院校學科專業升級改造提出新要求,給人才培養改革提供了新的可能的機遇。生成式人工智能背景下,有專家預言可能出現教育的三重替代功能,其一是課堂替代,以前課程都在課堂內完成,未來教育可能會虛實結合,不再局限于課堂情景,將理論課堂與實踐課堂充分結合,在課堂內及時創設虛擬實踐場景,形成“人人可學、處處可學、時時可學”的教育生態。其二是教師替代,生成式人工智能在批改作業試卷、在知識信息資料傳遞傳播、教育咨詢服務等方面作用將日益凸顯,許多過去需要耗時費力的農業科研數據采集整理、教育教學材料整理、服務鄉村振興中的生產性問題等,將由如ChatGPT同類的生成式人工智能來完成,相應地把人從繁重體腦勞動中解放出來,如教師可借助ChatGPT場景圍繞某農作物的生長周期創設出逐月觀察、記錄、研究、總結的任務性項目,讓學生基于理論知識,在觀察中掌握農作物的現實生長狀況,從而提升實驗設計、數據記錄、實驗結果分析等能力,并深化對農作物生長規律的理解。其三,考評替代,一些具有標準化、流程化特征的考評,正逐步轉換為以“互動式培養”為特征的學習,更加強化學生深層次和高階性的學習,也可引入情感體驗、閱歷等因素,而非進行簡單知識記誦,要求學會提出高質量的問題。

對于高等農業院校教育工作者來說,不僅要能看到ChatGPT應用場景帶給教育的沖擊,更要能動地審視人工智能帶給高等農業院校教學和科研的智慧化新機遇,從學校辦學理念上要快速響應和適應智慧農業與數字化轉型發展的新趨勢,加速智慧校園建設,積極破除“數據孤島”和“數字碎片化”等數字化轉型中的卡脖子難題;教育理念上,要及時轉換思維,變“被動應對”為“主動適應”,客觀認知類ChatGPT對技術迭代升級對過于“低階”任務完成者替代是技術進步的標志,而不是“人”懶惰的表征,高等農林人才培養方案設計要實現人才培養“低階”向“高階”轉化與跨越,應著眼面向鄉村振興復雜性、農業產業發展新業態的復合型人才需求,借助生成性人工智能的智能化、數字化、信息化等的集成力量,提升交叉復合型特質人才的培養。

生成式人工智能場景下,高等農業院校教師和人工智能相處應是“認識-使用-共存-共享”模式。具體而言,其一,各學科教師要及時學習了解生成式人工智能方面的內容。其二,教師要學會將生成式人工智能運用到日常教學工作當中,比如利用生成性人工智能輔助教師進行資料檢索、文本生成、作業批改等標準化和重復化的作業,以及幫助教師指定多樣化、個性化教學方案和教學流程供教師參考使用。其三,促使生成式人工智能與教師在教學過程中的共存與和諧相處,要逐步打破對新技術的畏懼或逃避心理,且要發揮教師主觀能動性,更好地“馴化”AI,讓它成為教師的助手,合理利用生成式人工智能對教學的智慧化助力,讓生成式人工智能成為教師的得力教學助手,教師可以借助ChatGPT制作符合學科特點和教學目標的教學課件和視頻,這些資源可以在智慧教育教學平臺上進行統一管理,供學生和教師隨時訪問。其四,生成式人工智能場景下,師生角色互換,教師會變成教學活動導演,而學生則成為主角,師生可通過交互教學軟件、在線教育平臺、云教室平臺、智慧課堂平臺等方式通過跨學科知識的自我探索,發現問題,解決問題,鍛煉系統的思維能力。教師應該教育學生充分利用生成式人工智能新技術,強化批判性思維能力培養,激發學生高階的創造力。

二、 生成式人工智能場景設置,亟需高端智慧化平臺載體支撐

在生成式人工智能快速崛起新背景下,以ChatGPT為代表新一代生成式人工智能技術克服了以往人工智能語言非人化的缺陷,以其高計算能力、準確性和邏輯連貫性,為我們提供了人性化的對話體驗場景,依賴于數據“喂養”而成的ChatGPT海量語料庫,其認知涉獵范圍持續拓展。利用ChatGPT、智聯網、大數據、云計算等人工智能提供的平臺載體及其海量優質資源,將成為高等農林院校開展智慧化教學的環境性前提基礎,同時也給高等農林院校適應生成式人工智能提出了強化適應智慧教學平臺載體優化建設的新任務與新要求。

第一,強化既有數字化教學平臺載體資源的整合。一方面要充分利用好數字校園平臺、科研數據平臺、數字化課程平臺載體,積極統籌整合,推動平臺載體間的數字資源共享,進一步加大智慧校園投入與資源整合建設力度,為破除“數字孤島”打好智慧化平臺載體基礎。另一方面,要在ChatGPT等生成式人工智能技術支撐下,對科研教學及社會服務等信息資源進行整合與共享,通過云端存儲和共享,使得學生和教師能夠更便捷地獲取和使用相關教學資源,從而提高教育教學和科研效率。

第二,借助生成式人工智能技術創構學科和課程集群。一方面,現代農業發展需要解決的問題愈加復雜,在學科建設和人才培養過程中,利用生成式人工智能創構跨學科的農業類學科集群,建立“智慧農業聯合創新”科教平臺,探索交叉復合智慧農業科研范式,鍛造形成跨學科教學科研團隊[3],可利用ChatGPT技術進行文獻檢索并構建清晰知識樹,繪制學科知識地圖。另一方面,可利用ChatGPT技術與原有虛擬實驗室課程資源開發結合起來,制定課程集群的學習目標,并根據核心主題和課程目標,設計包括基礎知識課程、跨學科教學和實踐性教學等課程內容,教師還可以利用ChatGPT等生成式人工智能技術開發如PPT、視頻、課件等數字化的教育教學資源。

第三,強化生成式人工智能技術的智慧教學平臺支撐。近年來,我國農業科研工作者在智慧農業基礎和應用領域的研究取得了長足進步,甚至在國際智慧農業研究的一些領域處于領先位置。但總體來看,距離發達國家還有很大差距,2023年應對AI領域發展新趨勢,科技部部署推進面向重大科學問題的人工智能模型和算法創新,發展一批針對典型科研領域的“人工智能驅動的科學研究”專用平臺,加快推動國家新一代人工智能公共算力開放創新平臺建設,支持高性能計算中心與智算中心異構融合發展[4]。對農林院校而言,要進一步加強人工智能技術研發,加快自然語言處理技術、機器學習和數據挖掘技術、智能推薦技術、虛擬現實技術、人工智能輔助評估技術、區塊鏈技術等技術研發及應用,為逐步擁有啟發性內容生成能力、對話情境理解能力、序列任務執行能力、程序語言解析能力等[5]生成式人工智能技術奠基,為持續提升高等農業教育智慧教學和科研水平提供必要的智能技術支撐。

三、 生成式人工智能推廣應用,亦須跟蹤反思化解潛在的風險

在技術價值中立論者看來,一項技術本身并不具有任何道德價值,只有當人使用它時,才具有價值[6]。作為一個智能聊天機器人,ChatGPT 擁有快速、準確和全天候的回應能力,能夠課堂答疑,提供解決方案,幫助學生更好理解和掌握學習內容。但需要注意的是,ChatGPT并不能取代教師的角色,不能識別信息的真偽、對錯,更不能進行知識的創造,只是一個教育輔助工具。同時,生成性人工智能應用難免會引發一系列風險問題,其中不可忽視的便是法律、道德、倫理等風險問題,有必要持續跟蹤反思,化解潛在風險。

第一,知識產權和學術誠信問題。一方面,ChatGPT在進行文字加工過程中直接引用的知識性的內容,都來自持續“喂養”和“急劇擴張”的語料庫,勢必會存在知識產權的歸屬問題,這些涉及知識產權的問題,必須要有相應的法律法規來監督管理,如果這些問題不能得到合理解決,那極有可能引發知識生產的侵權糾紛等法律倫理問題,ChatGPT投入使用趨勢不可逆轉,但面臨更多法律問題,需要學術界、立法部門及相關利益方共同審視。另一方面,專家指出利用ChatGPT協助論文的撰寫,這會使得學術不端成本更低以及學術作弊更加容易[7]。高等農業院校的學生難免會利用ChatGPT為自己的論文寫作提供幫助,如果沒有健全的評估機制和檢測機制,很難判定其論文的優劣。濫用ChatGPT可能有悖于學術倫理,破壞學術風氣,甚至污染學術領域的創新生態。現行學術評價機制還不能夠準確評價ChatGPT在學術文章中的作用,ChatGPT是作為研究工具,還是作為研究伙伴等問題存在模糊地帶,需要及時跟進研究,出臺業界共同遵守學術規范,合理規避可能出現的學術造假問題。

第二,倫理規范與隱私保護問題。一方面,ChatGPT這樣的生成式人工智能,其背后程序編碼以及數據權重都是人為設定,這可能涉及價值取向的倫理和社會規范問題,其對于人類道德倫理有著前所未有的考驗。如帶有攻擊性質的性別歧視、種族偏見、地域歧視等不恰當言論可能會隱含在數據之中,在某些限定條件訓練中,有可能被別有用心者扭曲利用,甚至造成對他人身心傷害,要盡可能預測和防止不必要危害的發生。另一方面,若ChatGPT在高校投入使用,教師和學生在使用ChatGPT過程中,必然要產生大量的數據,在對其個人信息加工處理以便于回答過程中,難免涉及許多個人隱私,信息泄露會觸發網絡電信詐騙案件,甚至危害國家涉密科技領域的安全,因此個人隱私保護和科技泄密的問題不容小覷。

最后,技術不穩定性與前景不確定性。與人工智能相關的技術具有一定的不穩定性和安全風險,例如數據泄露、網絡攻擊等。如果高等農業院校在應用ChatGPT等技術時如不加防范和保護,可能會給師生信息安全帶來風險。目前,生成式人工智能技術還處于不斷發展和探索階段,高等農業院校在應用ChatGPT等技術時,需謹慎評估技術可靠性和適用性,避免出現過于冒險的技術研發和管理決策。也就是說,要想讓生成式人工智能在高等農業教育領域更安全、更合乎法律規范、合乎倫理要求地使用,健全、完備的規章條例要予以配套實施,讓生成式人工智能在制度“約束”下有效運行,高等農林院校的智慧教育之路才能越走越好。

總之,高等農業院校應用ChatGPT等生成式人工智能技術,既要反思所帶來沖擊和風險,同時更要以積極能動的心態,抓住新人工智能的技術機遇和產業風口,迎接基于生成式人工智能的高質量高等農業教育發展新格局。