林東藝 陳加友 黃艷 張玥 薛志慧 高進忠 林金科

摘要：隨著人工智能的不斷發(fā)展，將其融入新農科課程已經是一種趨勢。在此背景下，福建農林大學安溪茶學院開展了“人工智能+茶業(yè)機械”創(chuàng)新教育改革以培養(yǎng)高素質行業(yè)人才。為綜合評價該教學改革的效果，對2018級和2019級茶學專業(yè)學生進行問卷調查，并采用AHP-模糊數(shù)學綜合評價法進行定量評價。結果表明，教學改革后的教學質量評價為“很好”，學生接受和認可程度高，將人工智能與茶業(yè)機械相結合的教學改革效果較好，值得進一步深化與推廣。

關鍵詞：人工智能;茶業(yè)機械;教學改革;AHP模糊數(shù)學綜合評價

Research on the Quality Evaluation of

Teaching Reform in Tea Industry Machinery Course

Based on AHP-Fuzzy Mathematics under the

Trend of Artificial Intelligence

LIN Dongyi1， CHEN Jiayou2， HUANG Yan1， ZHANG Yue1， XUE Zhihui1， GAO Jinzhong3， LIN Jinke4*

1. Anxi College of Tea Science， Fujian Agriculture and Forestry University， Quanzhou 362400， China;

2. College of Intelligent Manufacturing Engineering， Liming Vocational University， Quanzhou 362000， China;

3. Anxi Xinfangchun Agricultural Technology Co.， Ltd.， Quanzhou 362400， China;

4. Dean's Office， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China

Abstract： With the continuous development of artificial intelligence， it is a trend to integrate it into the development of the new agricultural curriculum. In this context， the innovative education reform of "Artificial intelligence + Tea Industry Machine" was carried out to cultivate high-quality industry talents. In view of the effect of teaching reform，the questionnaire survey was conducted among grade 2018 and 2019 students majoring in tea science in Anxi Tea College of Fujian Agriculture and Forestry University， and the AHP-fuzzy mathematics comprehensive evaluation method was used for quantitative evaluation.The results show that the teaching quality evaluation after the teaching reform was "very good"， and the students had a high degree of acceptance and recognition. It is worth further deepening and promotion.

Keywords： artificial intelligence， tea industry machinery， education reform， AHP-fuzzy mathematics comprehensive evaluation method

2017年7月20日，《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》印發(fā)，這是我國首個面向2030年的人工智能發(fā)展規(guī)劃，明確了我國新一代人工智能發(fā)展戰(zhàn)略目標[1]。2018年教育部印發(fā)了《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，提出要加強人工智能領域的專業(yè)建設。茶學是一門交叉性、綜合性強的學科，在數(shù)字化和智能制造離我們越來越近的今天，信息與技術科學、工程技術等非農學科正不斷向農業(yè)科學滲透、交融，新的學科分支和新增長點不斷涌現(xiàn)，拓寬農業(yè)科技領域，推動農業(yè)產業(yè)發(fā)展[2]。2021年3月22日，習總書記在福建考察調研時指出“要把茶文化、茶產業(yè)、茶科技統(tǒng)籌起來”。由此可見，如何把人工智能融入專業(yè)技術課程、進一步提高課程的科技內涵、培養(yǎng)高素質行業(yè)人才是當前茶行業(yè)教育的一個迫切任務。

“中國制造2025”重點內容中提到了現(xiàn)代農業(yè)裝備，同時茶葉機械及裝備是現(xiàn)代農業(yè)裝備中不可或缺的部分，是我國戰(zhàn)略性產業(yè)的重要組成部分，現(xiàn)代茶葉機械是茶行業(yè)生產、加工及銷售等相關過程中必不可少的支持。傳統(tǒng)的《茶業(yè)機械》是面向茶學專業(yè)本科生的專業(yè)限選課程，是研究茶葉生產加工中使用的各種專用機械的應用性課程，是隨著茶葉生產加工機械化的發(fā)展而逐步形成和壯大的交叉性課程。人工智能是利用計算機模擬人的某些思維過程和智能行為的研究[3]，隨著“互聯(lián)網+”戰(zhàn)略計劃的不斷推動與發(fā)展，人工智能已進入茶業(yè)機械信息化領域。在新農科背景下，為了更好地順應時代的發(fā)展，需要對傳統(tǒng)的茶業(yè)機械課程進行轉型和升級。D3FFDCF4-4136-4533-84F8-C84517186D18

基于上述原因，教研組通過調整教學大綱、優(yōu)化知識結構、豐富教學素材、創(chuàng)新教學方法、加強實踐等措施對該課程實施了教學改革，由傳統(tǒng)的《茶業(yè)機械》課程升級為《茶業(yè)機械與人工智能》課程。為能及時了解和掌握課程改革效果和學生學習情況，為今后課程的深入改革和教學質量進一步提升提供依據(jù)，對福建農林大學安溪茶學院2018級、2019級茶學專業(yè)學生進行了問卷調查，并對調研結果進行了研究分析。本文利用模糊綜合評價方法，為《茶業(yè)機械與人工智能》課程的教學改革質量和效果進行了評價和分析，并為今后的進一步優(yōu)化和提升效果改進提出幾點建議。

1 ?《茶業(yè)機械與人工智能》課程教學改革的方法與實施

相對于傳統(tǒng)茶業(yè)機械課程，工業(yè)4.0背景下的《茶業(yè)機械與人工智能》本科生課程改革，主要體現(xiàn)在以下4個方面：（1）優(yōu)化知識結構，升級教學內容中茶葉機械裝備等級，由自動化向信息化、智能化轉型升級，積極吸取國內外先進的茶葉機械裝備和技術，增加了人工智能揀剔設備、智能采茶機等最新型裝備，從教學內容體現(xiàn)了我國茶葉機械裝備制造水平和內涵，新修改的知識點結構和教學大綱框架如圖1;（2）豐富教學資源，推行專題式教學內容并引入線上資源、仿真軟件及視頻素材，以解決教學難度大的問題;（3）加強校企合作，通過“走出去+引進來”模式，帶領學生到智慧化茶葉加工廠實訓、聘請資深行業(yè)專家進課堂講授的方式，培養(yǎng)學生工程分析能力和創(chuàng)新意識;（4）創(chuàng)新教學方法，采取“線上+線下”的混合式教學、翻轉課堂、案例教學法等，不僅有效適應了當前的疫情新形勢，而且提高了學生的自主學習能力。

課程改革旨在提高學生對現(xiàn)代信息科技的了解和掌握，對學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維的引導和培養(yǎng)，使課程教學緊跟社會發(fā)展趨勢。同時，在實踐教學中積極探索，鼓勵學生走出去，了解智慧化茶葉加工企業(yè)，解決束縛學科交叉與融合的人才培養(yǎng)目標、課程體系構架、教學內容與方法創(chuàng)新、實踐能力培養(yǎng)等問題，構建體現(xiàn)多學科交叉融合的茶學創(chuàng)新型專業(yè)人才培養(yǎng)與課程教學模式。

2 ?《茶業(yè)機械與人工智能》課程教學改革效果評價

如何科學、合理地對課程教學改革效果進行評價，是提高茶葉機械課程質量的一個關鍵環(huán)節(jié)，對進一步深化改革具有重要意義?！恫铇I(yè)機械與人工智能》教學改革及教學效果評價不僅涉及所授知識點的難易程度、學生的接受能力、教師的工作投入和業(yè)務水平，還涉及教育學、信息學、心理學等學科知識面等因素，是一個典型的模糊性問題。AHP-模糊數(shù)學綜合評價法是將層次分析法和模糊數(shù)學法集成的綜合評價法，該方法把研究問題按層次分解成各個指標集，通過專家給出各個指標的相對重要性并計算出指標權重，最后計算指標綜合得分[4-7]。這種方法可以使帶模糊性、主觀性的質量問題的評定得到量化，提高問題評價的客觀性和科學性。步驟包括模糊綜合評價指標的構建、權重向量的構建、評價矩陣的構建、評價矩陣和權重向量的合成等。因此，本研究以《茶業(yè)機械與人工智能》的教學活動為依托，基于問卷調查結果，采用AHP-模糊數(shù)學綜合評價法對課程改革的效果進行評價。

2.1 ?評價指標和權重的確定

針對課程改革及教學效果評價問題開展問卷調查，然后邀請行業(yè)專家、教研組和學生共同參與討論，對評價的觀測點進行分類，確定了5個一級指標和17個二級指標的層次模型，各評價指標如表1。各指標權重確定的方法一般有專家打分法、指標值法、層次分析法、經驗判斷法等?？紤]到各因素的重要性與影響程度，參考相關文獻，根據(jù)1～9標度法、結合經驗判斷法對各級評價因素進行因子兩兩比較并投票得到量化的判斷矩陣，利用歸一化法進行計算和一致性檢驗，確定各指標權重。

2.2 ?問卷收集與樣本統(tǒng)計分析

根據(jù)實際情況，建立教學定性評判集 V = { V1，V2，V3，V4，V5 } = {很好（90%～100%），好（80%～89%），中等（70%～79%），一般（60%～69%），差（<60%）}。對課程改革后所授茶學專業(yè)的2個年級5個班級進行了網絡問卷調查，針對課程改革與教學效果的17個二級指標均設置了相關問題。本次研究共發(fā)出問卷145份，收回145份，剔除28份17個問題均選同等級評價語的無效問卷，其余視為有效問卷，共117份。

運用SPSS25.0對問卷進行信度和效度檢驗，結果顯示，模型的Cronbach's α為0.942，大于0.9，說明該問卷的信度高。KMO檢驗結果顯示，KMO的值為0.920，同時，Bartlett球形檢驗的結果顯示，各變量間具有相關性，因子分析有效，模型的構建合理，具有較好的可靠性。

問卷調查得到的各評價因素統(tǒng)計結果見表2。

2.3 ?模糊綜合評判的建立與求解

參照表2，采用Matlab2017b計算得出一級指標集（U1～U5）的模糊綜合評價結果分別為：

由上述結果，各評價語對應的評價結果如表3。根據(jù)最大隸屬度原則，該課程的教學改革和教學效果評價為“很好”。

2.4 ?教學改革前后比較

表4為改革前后的傳統(tǒng)教學質量評價結果，從表中可知，傳統(tǒng)的教學評價方式更側重教師的教學態(tài)度和課堂教學表現(xiàn)，而采用模糊數(shù)學綜合評價方式更全面與客觀。其中與本次教學改革相關度較高的11、15、16、17等指標在教學改革后的滿意度均有一定程度的提升，也從另一個角度說明本次教學改革的效果良好。

3 ?結果與討論

3.1 ?評價結果

從模糊綜合評價結果來看，相比傳統(tǒng)茶業(yè)機械教學模式來說，改革后的《茶業(yè)機械與人工智能》教學效果很好。從一級指標集（U1～U5）的模糊綜合評判結果來看，R5中的“很好”評語集得分最低，為33.25%，說明教改實施后，知識難度增加，故學生對新課程基本知識的掌握程度、學習能力、成績和積極性等方面的效果需要教師通過一定的措施來進一步改進。R1和R4中的“很好”評語集得分相對較高，分別為62.73%和51.69%，說明教師認真?zhèn)湔n、為人師表、關愛學生、積極輔導答疑，會得到學生的認可。此外，學生還希望教師能采用多種教學方法、因材施教、增加課堂互動、豐富教學素材和增加實踐環(huán)節(jié)。D3FFDCF4-4136-4533-84F8-C84517186D18

3.2 ?討論與建議

隨著人工智能技術的不斷普及，人工智能與各行各業(yè)的聯(lián)系已經越來越緊密，在這種時代背景下，人工智能與茶葉機械的融合將是一種趨勢，因此要求茶學專業(yè)學生能夠緊跟時代潮流、掌握前沿知識，為將來更好地從事行業(yè)工作做準備。在這種情況下，教師更應該通過積極探索、創(chuàng)新教學內容與方法，來提高學生的學習積極性和學習能力。調研分析結果表明，課程改革實施以后，豐富的教學內容和方法得到了大部分學生的肯定。相較于傳統(tǒng)的單一教學模式，學生的學習效果在一定程度上得到了提升。

“人工智能+茶業(yè)機械”教學體系創(chuàng)新順應了時代潮流，但是目前教學改革僅經歷2年時間，從綜合評價結果上看，教改后獲得中等評價的還有一定比例，說明短時間的教學改革和實踐過程中還存在需要改進和提升的地方，在未來有必要進一步采取措施、深化改革，以進一步提高教學成效。

3.2.1 ?教學態(tài)度和教學內容

針對教學態(tài)度（U1）和教學內容（U3）問題，要進一步樹立創(chuàng)新教育理念，提高教學水平。教師應該積極參加教師教學能力培訓、吸收先進教育理念，進一步夯實教學改革思想基礎。隨著人工智能時代來臨，作為新時代的高校教師，除了豐富人工智能知識，還要有運用現(xiàn)代化智能信息技術作為教學方式的能力，從而提高教學水平。

3.2.2 ?教學環(huán)境和教學方法

針對教學環(huán)境（U2）和教學方法（U4）問題，要進一步加強實踐環(huán)節(jié)，鞏固理論知識。新時期下的《茶業(yè)機械與人工智能》課程是一門實踐性較強的課程，學生需要通過實操探索來加強對理論知識的掌握和理解。隨著物聯(lián)網技術、計算機視覺技術、VR技術等的日漸成熟，有必要在傳統(tǒng)實物實訓的基礎上，引進智能化虛擬實訓方式，從而豐富實踐教學方式、鞏固學生的理論知識。

3.2.3 ?教學效果

針對教學效果（U5）問題，要進一步豐富教學方法，提高教學成效。作為茶學專業(yè)學生，人工智能方面的知識基礎相對薄弱，再加上人工智能部分知識點本身難度相對較大，造成學生消化吸收有一定困難。因此，教師要進一步豐富教學手段和素材，采用通俗易懂的方式因材施教，從而提高學生學習的效果和積極性。

總之，《茶業(yè)機械與人工智能》課程教學創(chuàng)新改革，可以豐富教學內容，使茶學專業(yè)學生緊跟新時期的智能化浪潮，更好地適應未來行業(yè)技術環(huán)境。多樣化的教學方法，有助于提高學生學習的能動性，讓每位學生積極參與到教學情境中，提高自主學習能力。

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