人工智能时代畜牧学科的变革思考*

向海 武博 康慧敏 于辉 李华

（1.佛山科学技术学院广东省动物分子设计与精准育种重点实验室；2.佛山科学技术学院生命科学与工程学院）

自1950 年图灵发表《计算机器与智能》，人工智能历经近70 年的发展，AlphaGo（2016）、AlphaZero（2017）和AlphaFold（2021）先后在多个领域战胜人类，全球各国纷纷积极制订人工智能战略计划，抢占科技革命的高地。2017 年国务院提出“要发展智能教育，利用智能技术加快推动人才培养模式教学方法改革”，奠定了高等教育积极推进人工智能深度革命的基础。2018年4 月，教育部印发《高等学校引领人工智能创新行动计划》，提出“重视人工智能与计算机、控制、数学、统计学、物理学、生物学、社会学等学科专业教育的交叉融合，探索‘人工智能+X’的人才培养模式”。

在新冠和非洲猪瘟的影响下，畜牧业产业数字化和智能化飞速发展，赋予畜牧学科变革发展的机遇和挑战。探讨畜牧业的当前变革以及畜牧学科当前存在的问题，科学地预判人工智能与畜牧学高等教育的交叉融合和发展趋势，对未来畜牧学科发展、教师能力培养以及学生专业素养和执业能力的提升，具有重要的现实意义。

一、畜牧产业的智能化倒逼传统畜牧学教育改革

近年来，畜牧行业整体科技水平快速提升，AI 技术和算法全方位赋能畜牧生产方式，“无人机”放牧（牛羊）技术和数智化、集团化、生态化的猪联网5.0全面落地，智能化蛋鸡和肉鸡饲养技术不断进化，数据驱动的全产业链经营模式快速建立，数字化和智能化正在促进畜牧产业融合发展，加速重构行业的新生态。畜牧产业经营模式也逐步数智化，企业不断突破边界形成集团化，产业形态快速向生态化方向发展。“环保+双疫”之后，畜牧业管理经营加速从“人+流程+管理”转型为“数字+智能”，从精细化管理到数智化经营，数字与智能全面打通，畜牧场管理从过去的单场为主变为多场联合管控模式，特别表现在集团化养猪模式开始成为行业重要的竞争形态，跨组织、事业部、部门边界、产业形态、全程供应链的在线、数字化运营成为刚需。在这种形势下，我国畜牧业正从传统畜牧业向现代畜牧业转型，和移动互联、大数据、物联网、可追溯管理、人工智能等新技术深度融合，产业形态逐渐生态化[1]。未来养殖业一方面有来自内部自循环生态（如集团化养猪模式）和行业外循环生态（平台化C2C 等模式），畜牧业正前所未有地面临畜牧工程化和智能化，产业变革相继促生了中国畜牧业协会智能畜牧分会、中国畜牧兽医学会信息技术分会等，产业的变革倒逼高等教育的改革，新农科的4.0 时代已经来临。

与畜牧行业快速发展相对比，我国畜牧学科高等教育的发展却存在种种制约。众所周知，我国传统畜牧学科在课程设置上相对保守，基本上是全国上下一盘棋地开设一些相同的基础课、专业课以及预定范围的选修课，普遍未将人工智能课程引入到培养体系中。一些高校甚至人为降低培养要求，避免开设难度较高的数学计算和计算机编程相关课程，本硕博培养体系中记忆性课程偏多，培养逻辑思维能力及演算方法的课程较为缺乏。培养方式主要以课堂教学结合课程实践为主，然而传统的教材以及教学内容已经不能紧跟产业的高速发展。

目前，先知先觉的一流农科大学已经开始变革，如中国农业大学和华中农业大学等已将智能养殖引入畜牧学科，佛山科学技术学院也为学生开设《Python编程》及《智慧畜牧业》等课程，但系统化的课程重构以及人才培养体系尚需探讨和优化。针对畜牧学科教育和畜牧产业智能化衔接较弱等痛点，一批掌握了大数据和人工智能技术的公司，大力推进产教融合，主动而为地投入大量人力资本与大型畜牧龙头企业深度融合，产生了智能化教育的系列课程和视频，积极推动高等教育变革。除此以外，一些以市场教育为先机的教培机构通过改革学习模式，大力开展沉浸式教育，直接面向高校，倒逼高校自我革命，对单一闭环的高等教育带来巨大的冲击。为此，一些高校已经开放教育资源，整合部分机构的优质资源，先行先试，抓住先机，占领人才培养的制高点，有些高校尚还在计划体制内不敢越雷池半步。面对高等教育重大洗牌和挑战，如何在危机中育新机？如何快速提高人工智能时代下畜牧学的“教”与“学”？如何提升学科服务社会能力？诸多的问题，已经成为畜牧专业教师、学生以及产业迫切需要解决的共识问题。

二、人工智能时代畜牧学高等教育的发展趋势

（一）教学方法多元化

新冠疫情下，“互联网+”教育方式广泛推广，腾讯会议、钉钉、ZOOM、哔哩哔哩等应用软件以及MOOC、国家精品课程等网课资源，既有效解决了因疫情封锁无法线下授课的难题，又满足了师生与日俱增的个性化教育资源需求。人工智能技术的加持，使得教师可以利用网络云平台实现网络教学和答疑，打破时空差异。学生接受教育的形式已不再局限于传统课堂，学习场所由学校向生活场所、工作场所和虚拟学习场所延伸，教育资源呈现开放式的“无边界化”和“无国界化”的特点，化整为零让学生可以利用碎片化时间自主完成系统性的学习，也实现了知识的无障碍共享与实时更新，让学习跨越了时间、空间的限制。

（二）教学模式智能化

随着人工智能技术在高等教育中的应用，具有智能化特征的新型畜牧学高等教育模式正在逐步成为现实。教育人工智能已将大量的资源、知识转换为数据，实现资源的共建共享，学生可以在任何时间和任何地点，依托网络和终端设备进行学习[2]。教师在教育教学活动中获得解放，从知识传授转变为辅助引导，学生可以在教师引导下通过移动式学习、自主式学习、混合式学习等方式来实现个性化、精准化的学习。为此，在教育资源方面，畜牧学人才培养必须依托高校建立一整套集交叉学科的教师、移动终端、人工智能和网络为一体的学习资源，为学生提供开放式和智能化的学习平台。在移动互联网、大数据、云计算等技术支持下，将快速变革的产业相关的碎片化知识进行整理、归类、筛选、聚合，从而做到知识的远程精确投送[3]。人工智能技术在助推教学模式创新和变革的同时，也使教育资源更加丰富、教育服务更加精准。

（三）学习模式个性化

传统的畜牧学科教育体系采用了均一化教学模式，无法为学生提供个性化的培养方案。如今，智能辅助教学系统变革迫切需要畜牧学教师要与产业深度融合，通过收集产业数据，不断挖掘内涵，动态多维展示给学生，教师也可从互联网海量资源中，针对性采集教学素材、设计教学方案，并完成教学答疑、教学测试及评价等程式性工作，进而开发出模拟人类教师，实现一对一的智能化教学，从个体特征出发构建妥适的学习方案和路径，以满足学生的个性化需求[4]。个性化学习模式将成为现代教育发展的一种趋势，是在整合大数据、机器学习、学习分析等先进技术基础上，学生可以根据自身需求和特点，自主地选择适合自己的学习方式和学习内容，从而实现有意义学习和高效学习。其最大特点在于解放个性，依据学生的知识背景、学习兴趣、学习方法、性格特点、接受能力、学习风格等，由师生自行设定学习成长模式。随着网络、多媒体、虚拟现实等技术的飞速发展，学习过程中通过个体、行为、环境等多维联动，实现多向交互反馈。在个性化学习过程中，通过教育资源云平台、数字图书馆、知识网络平台(中国知网、百度文库、维普网等)、国家级和省级精品在线课程，以及畜牧业的新媒体，企业或知名学者构建的“云课堂”等，多渠道随时随地获取个性化学习资源。学生学习方式逐渐由“课内学习”拓展到“课内学习+课外学习”，知识传授也从封闭式走向开放式，触发新时代高校教师角色的变革和人才培养模式的创新发展。

（四）人才培养复合化

在人工智能时代，知识迁移速度极快，单一的专业知识结构无法满足日益发展的社会需求。以安全生产和高效运转为根本目的，应用物联网、云计算、大数据及人工智能等新一代信息技术的智慧畜牧系统是畜牧业的发展趋势，产业的发展将始终围绕畜牧生产全产业链的各种数据进行智能感知与有效采集、模型构建和智能分析，并推理决策进而开发形成无人干预下的智能管控系统而开展[5]。可见，信息技术已经深度融入到畜牧业的各个领域，职业技能已经发生翻天覆地的变化，社会需要的是掌握一定的智能化养殖、信息技术、法律、管理等复合型的畜牧人才。因此，编写结合产业变革的新教材，开设融合产业所学的新课程，培养“人工智能+畜牧学”复合型人才，让未来的畜牧业人才尽快掌握人工智能技术的基础理论和畜牧生产的实操能力是当代畜牧行业教师的历史使命。

三、人工智能时代畜牧学高等教育的变革对策

以5G、大数据、人工智能、云计算、物联网、区块链为代表的数字经济已经成为推动世界经济发展的新引擎，数字经济正日益成为推动农牧业发展的主要动力。畜牧学高等教育变革一方面主要体现在对畜牧学教学内容再认识的基础性改革；另一方面是运用智慧教育、新农科4.0 理念对人才培养模式和教育教学实现路径的全方位深化性改革。两者相辅相成、缺一不可。

（一）系统构建“新农科”人才培养课程体系

“新农科4.0”突破现有农科人才培养的学科专业限制，在更大范围内实现农科与理科、工科、文科、医科等的交叉，实现畜牧等农科学科的人才培养理念、目标定位、组织形式、课程体系等重新认识和结构重塑。在发展初期的现阶段，可以学习畜牧专业知识为核心，适当设置实务操作类课程，如畜牧生产人工智能建模、生产大数据提取技术等。同时大力开展学科交叉，在师资共享、课程共用等方面进一步厚基础、宽口径，抓牢抓实人工智能基础课程的共建共享，并针对性开发畜牧行业人工智能应用课程。在实践教学课程设置上，应让学生接触学习国内外畜牧业智能化的优秀案例，增强学生对人工智能应用于畜牧业的体会与感受。可逐步打开研究生招生限制，接纳一些懂人工智能的本科人才，适当交叉，培育一支复合型研究队伍。只有加强多学科交叉与融合的多元化，才能快速变革智能化畜牧学课程体系。在教育体系构建上，大学应该积极变革，引入具备畜牧智能化产教融合经验丰富的公司，全方位改革现有课程体系，从而达到提升师生人才培养质量，实现教育改革与产业需求的有机统一，才能赢得高等教育的畜牧智能化教育的大发展。

（二）畜牧学科教师的教学意识转换和职业素养的升级

“人工智能+畜牧学科”的教育，迫使教师已经认识到其已不再是闭环的教育者，不是传授知识的唯一输出方，而是引导学生去探索知识世界的“导游”。教师的“教书育人”职能已经发生转变，相当一部分“教书”环节未来将由人工智能取代，教师将更多负责“育人”，引导学生培养独立思考能力和解决问题能力[4]。教师一方面要加强自学人工智能相关知识，具备一定的人工智能技术基础，能结合畜牧专业知识和产业变革，创新性开展科研和教研，通过撰写论文或编写教材，提升专业素养；另一方面教师还需具备利用人工智能技术管理学生，培养学生创造性思考、理性判断，有针对性地应用智能生产实践技能的能力[6]。只有教师角色发挥根本性改变，才能高效高质量地完成教学和教研任务。

（三）以人为本，注重引导

传统畜牧行业对职业人才的定义正在转变，社会迫切需求具备“人工智能+畜牧”背景的复合人才。人工智能虽然正革命性地变革高等教育，但目前其尚无法完全取代传统的高等教育方式。畜牧学科高等教育，应该以培养具有三农情怀，掌握畜牧学专业知识和生产实践技能，同时又懂人工智能技术、善于思考、开拓创新创业的高素质科技管理人才为新目标。引导学生善于自我革命，主动而为，在一线生产中主动发现问题、思考问题和解决问题。

（四）开发“多学院”联合培养模式

随着人工智能、大数据、超算技术的不断发展，高等教育各学科之间的界限愈渐模糊，学科之间的联系愈发紧密。学科间的交叉、渗透、融合与共生，为新的科学研究和学术发现开拓了新视野。畜牧业的各行业协会和畜牧领域的各学术学会已经共识性地理解到“智能化人才”短缺的需求。针对畜牧专业长期存在招生困难，生源质量堪忧的局面，可在增加跨省生源前提下，大胆科教变革实行小班快跑，建立“院-院融合”的培养机制，通过人工智能、大数据、机电等学科和学院招入本科生后，与动物科学系实行双（多）导师制联合培养模式，通过团队间的科技合作，产生新交叉科研创新点，以本硕联合培养学生为主体，打造多学院融合培养学生的模式，加速新农科与新工科的深度融合。

四、结语

面对人工智能技术、畜牧产业变革和产教深度融合的快速发展，畜牧学科必须主动拥抱人工智能，从结构到内涵进行全面教学改革，促使教育理念、教学内容、培养目标、学习方式和教育模式等快速适应新的需求。大胆尝试畜牧学科与人工智能、大数据等学科之间的深度合作，改变单一培养模式，通过师生努力，开拓沉浸式课程，通过产、教、学、研四个维度来打造教育新模式，培养适应新时代发展的高素质畜牧产业创新性的复合型人才。