基于生成式人工智能场景的高等农业院校教育教学的适应性转向

何云峰,屈思琦,成立

(山西农业大学,山西 晋中 030081)

以新一代信息技术为支撑的人工智能,正逐渐成为新时代产业革命与社会经济发展的新型支撑力量,人工智能已经渗透到农业智能问答咨询系统、大数据分析等广泛的农业生产领域。2022年11月,生成式人工智能系统ChatGPT正式发布,科技界、教育界、哲学界等社会各界就这个新兴大型语言模型及其相关人工智能技术展开激烈论争。ChatGPT以高超的文本生成能力和人机互动能力将人工智能再次推上风口浪尖[1]。生成式人工智能对高等院校教育教学和科研工作产生的深刻影响正逐步显现,基于ChatGPT这类生成式人工智能应用场景下,理性超前审视农业科研教育教学改革和育人战略的定位,及时做出新形势需求的适应性转向,成为高等农业院校亟待响应的新话题与新课题。

一、 生成式人工智能迭代更新,亟需教育教学理念适应性转向

ChatGPT以其“对话式”的直接互动方式及“人性化”的语言文本服务让人们进一步感受到人工智能魅力,使得人工智能由感知智能进入了认知智能,而且改变了在此之前的简单的人机关系,并将带来一个人机合作的新时代。与传统人工智能相比,ChatGPT代表着未来人工智能新技术的发展趋势,其以其强大的语言能力、独特的语言风格和前所未有的思想深度赋予了新一代人工智能鲜明的技术特征。Chat GPT作为“人机互动”的辅助工具,基于其完备的内在逻辑,基于海量高质量的语料库建设基础,基于生成式预训练转换器(GPT)和对人类反馈的强化学习(RLHF),可实现出色的语言理解,生成更自然、更流畅的文本,通过海量无标注语料的预训练,拥有智能化内容创作能力,使ChatGPT 学习到语言表达模式、文字前后逻辑、知识元间关系等知识内容,使其具备了“举一反三”的深层次学习能力,其甚至被誉为迄今为止“向公众发布的最好的人工智能聊天机器人”[2]。

ChatGPT作为人工智能迭代推出的新技术应用场景,给智慧农业和数字乡村发展提供了新应用场景,同时也给高等农业院校学科专业升级改造提出新要求,给人才培养改革提供了新的可能的机遇。生成式人工智能背景下,有专家预言可能出现教育的三重替代功能,其一是课堂替代,以前课程都在课堂内完成,未来教育可能会虚实结合,不再局限于课堂情景,将理论课堂与实践课堂充分结合,在课堂内及时创设虚拟实践场景,形成“人人可学、处处可学、时时可学”的教育生态。其二是教师替代,生成式人工智能在批改作业试卷、在知识信息资料传递传播、教育咨询服务等方面作用将日益凸显,许多过去需要耗时费力的农业科研数据采集整理、教育教学材料整理、服务乡村振兴中的生产性问题等,将由如ChatGPT同类的生成式人工智能来完成,相应地把人从繁重体脑劳动中解放出来,如教师可借助ChatGPT场景围绕某农作物的生长周期创设出逐月观察、记录、研究、总结的任务性项目,让学生基于理论知识,在观察中掌握农作物的现实生长状况,从而提升实验设计、数据记录、实验结果分析等能力,并深化对农作物生长规律的理解。其三,考评替代,一些具有标准化、流程化特征的考评,正逐步转换为以“互动式培养”为特征的学习,更加强化学生深层次和高阶性的学习,也可引入情感体验、阅历等因素,而非进行简单知识记诵,要求学会提出高质量的问题。

对于高等农业院校教育工作者来说,不仅要能看到ChatGPT应用场景带给教育的冲击,更要能动地审视人工智能带给高等农业院校教学和科研的智慧化新机遇,从学校办学理念上要快速响应和适应智慧农业与数字化转型发展的新趋势,加速智慧校园建设,积极破除“数据孤岛”和“数字碎片化”等数字化转型中的卡脖子难题;教育理念上,要及时转换思维,变“被动应对”为“主动适应”,客观认知类ChatGPT对技术迭代升级对过于“低阶”任务完成者替代是技术进步的标志,而不是“人”懒惰的表征,高等农林人才培养方案设计要实现人才培养“低阶”向“高阶”转化与跨越,应着眼面向乡村振兴复杂性、农业产业发展新业态的复合型人才需求,借助生成性人工智能的智能化、数字化、信息化等的集成力量,提升交叉复合型特质人才的培养。

生成式人工智能场景下,高等农业院校教师和人工智能相处应是“认识-使用-共存-共享”模式。具体而言,其一,各学科教师要及时学习了解生成式人工智能方面的内容。其二,教师要学会将生成式人工智能运用到日常教学工作当中,比如利用生成性人工智能辅助教师进行资料检索、文本生成、作业批改等标准化和重复化的作业,以及帮助教师指定多样化、个性化教学方案和教学流程供教师参考使用。其三,促使生成式人工智能与教师在教学过程中的共存与和谐相处,要逐步打破对新技术的畏惧或逃避心理,且要发挥教师主观能动性,更好地“驯化”AI,让它成为教师的助手,合理利用生成式人工智能对教学的智慧化助力,让生成式人工智能成为教师的得力教学助手,教师可以借助ChatGPT制作符合学科特点和教学目标的教学课件和视频,这些资源可以在智慧教育教学平台上进行统一管理,供学生和教师随时访问。其四,生成式人工智能场景下,师生角色互换,教师会变成教学活动导演,而学生则成为主角,师生可通过交互教学软件、在线教育平台、云教室平台、智慧课堂平台等方式通过跨学科知识的自我探索,发现问题,解决问题,锻炼系统的思维能力。教师应该教育学生充分利用生成式人工智能新技术,强化批判性思维能力培养,激发学生高阶的创造力。

二、 生成式人工智能场景设置,亟需高端智慧化平台载体支撑

在生成式人工智能快速崛起新背景下,以ChatGPT为代表新一代生成式人工智能技术克服了以往人工智能语言非人化的缺陷,以其高计算能力、准确性和逻辑连贯性,为我们提供了人性化的对话体验场景,依赖于数据“喂养”而成的ChatGPT海量语料库,其认知涉猎范围持续拓展。利用ChatGPT、智联网、大数据、云计算等人工智能提供的平台载体及其海量优质资源,将成为高等农林院校开展智慧化教学的环境性前提基础,同时也给高等农林院校适应生成式人工智能提出了强化适应智慧教学平台载体优化建设的新任务与新要求。

第一,强化既有数字化教学平台载体资源的整合。一方面要充分利用好数字校园平台、科研数据平台、数字化课程平台载体,积极统筹整合,推动平台载体间的数字资源共享,进一步加大智慧校园投入与资源整合建设力度,为破除“数字孤岛”打好智慧化平台载体基础。另一方面,要在ChatGPT等生成式人工智能技术支撑下,对科研教学及社会服务等信息资源进行整合与共享,通过云端存储和共享,使得学生和教师能够更便捷地获取和使用相关教学资源,从而提高教育教学和科研效率。

第二,借助生成式人工智能技术创构学科和课程集群。一方面,现代农业发展需要解决的问题愈加复杂,在学科建设和人才培养过程中,利用生成式人工智能创构跨学科的农业类学科集群,建立“智慧农业联合创新”科教平台,探索交叉复合智慧农业科研范式,锻造形成跨学科教学科研团队[3],可利用ChatGPT技术进行文献检索并构建清晰知识树,绘制学科知识地图。另一方面,可利用ChatGPT技术与原有虚拟实验室课程资源开发结合起来,制定课程集群的学习目标,并根据核心主题和课程目标,设计包括基础知识课程、跨学科教学和实践性教学等课程内容,教师还可以利用ChatGPT等生成式人工智能技术开发如PPT、视频、课件等数字化的教育教学资源。

第三,强化生成式人工智能技术的智慧教学平台支撑。近年来,我国农业科研工作者在智慧农业基础和应用领域的研究取得了长足进步,甚至在国际智慧农业研究的一些领域处于领先位置。但总体来看,距离发达国家还有很大差距,2023年应对AI领域发展新趋势,科技部部署推进面向重大科学问题的人工智能模型和算法创新,发展一批针对典型科研领域的“人工智能驱动的科学研究”专用平台,加快推动国家新一代人工智能公共算力开放创新平台建设,支持高性能计算中心与智算中心异构融合发展[4]。对农林院校而言,要进一步加强人工智能技术研发,加快自然语言处理技术、机器学习和数据挖掘技术、智能推荐技术、虚拟现实技术、人工智能辅助评估技术、区块链技术等技术研发及应用,为逐步拥有启发性内容生成能力、对话情境理解能力、序列任务执行能力、程序语言解析能力等[5]生成式人工智能技术奠基,为持续提升高等农业教育智慧教学和科研水平提供必要的智能技术支撑。

三、 生成式人工智能推广应用,亦须跟踪反思化解潜在的风险

在技术价值中立论者看来,一项技术本身并不具有任何道德价值,只有当人使用它时,才具有价值[6]。作为一个智能聊天机器人,ChatGPT 拥有快速、准确和全天候的回应能力,能够课堂答疑,提供解决方案,帮助学生更好理解和掌握学习内容。但需要注意的是,ChatGPT并不能取代教师的角色,不能识别信息的真伪、对错,更不能进行知识的创造,只是一个教育辅助工具。同时,生成性人工智能应用难免会引发一系列风险问题,其中不可忽视的便是法律、道德、伦理等风险问题,有必要持续跟踪反思,化解潜在风险。

第一,知识产权和学术诚信问题。一方面,ChatGPT在进行文字加工过程中直接引用的知识性的内容,都来自持续“喂养”和“急剧扩张”的语料库,势必会存在知识产权的归属问题,这些涉及知识产权的问题,必须要有相应的法律法规来监督管理,如果这些问题不能得到合理解决,那极有可能引发知识生产的侵权纠纷等法律伦理问题,ChatGPT投入使用趋势不可逆转,但面临更多法律问题,需要学术界、立法部门及相关利益方共同审视。另一方面,专家指出利用ChatGPT协助论文的撰写,这会使得学术不端成本更低以及学术作弊更加容易[7]。高等农业院校的学生难免会利用ChatGPT为自己的论文写作提供帮助,如果没有健全的评估机制和检测机制,很难判定其论文的优劣。滥用ChatGPT可能有悖于学术伦理,破坏学术风气,甚至污染学术领域的创新生态。现行学术评价机制还不能够准确评价ChatGPT在学术文章中的作用,ChatGPT是作为研究工具,还是作为研究伙伴等问题存在模糊地带,需要及时跟进研究,出台业界共同遵守学术规范,合理规避可能出现的学术造假问题。

第二,伦理规范与隐私保护问题。一方面,ChatGPT这样的生成式人工智能,其背后程序编码以及数据权重都是人为设定,这可能涉及价值取向的伦理和社会规范问题,其对于人类道德伦理有着前所未有的考验。如带有攻击性质的性别歧视、种族偏见、地域歧视等不恰当言论可能会隐含在数据之中,在某些限定条件训练中,有可能被别有用心者扭曲利用,甚至造成对他人身心伤害,要尽可能预测和防止不必要危害的发生。另一方面,若ChatGPT在高校投入使用,教师和学生在使用ChatGPT过程中,必然要产生大量的数据,在对其个人信息加工处理以便于回答过程中,难免涉及许多个人隐私,信息泄露会触发网络电信诈骗案件,甚至危害国家涉密科技领域的安全,因此个人隐私保护和科技泄密的问题不容小觑。

最后,技术不稳定性与前景不确定性。与人工智能相关的技术具有一定的不稳定性和安全风险,例如数据泄露、网络攻击等。如果高等农业院校在应用ChatGPT等技术时如不加防范和保护,可能会给师生信息安全带来风险。目前,生成式人工智能技术还处于不断发展和探索阶段,高等农业院校在应用ChatGPT等技术时,需谨慎评估技术可靠性和适用性,避免出现过于冒险的技术研发和管理决策。也就是说,要想让生成式人工智能在高等农业教育领域更安全、更合乎法律规范、合乎伦理要求地使用,健全、完备的规章条例要予以配套实施,让生成式人工智能在制度“约束”下有效运行,高等农林院校的智慧教育之路才能越走越好。

总之,高等农业院校应用ChatGPT等生成式人工智能技术,既要反思所带来冲击和风险,同时更要以积极能动的心态,抓住新人工智能的技术机遇和产业风口,迎接基于生成式人工智能的高质量高等农业教育发展新格局。