向海 武博 康慧敏 于輝 李華
(1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院廣東省動(dòng)物分子設(shè)計(jì)與精準(zhǔn)育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;2.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院)
自1950 年圖靈發(fā)表《計(jì)算機(jī)器與智能》,人工智能歷經(jīng)近70 年的發(fā)展,AlphaGo(2016)、AlphaZero(2017)和AlphaFold(2021)先后在多個(gè)領(lǐng)域戰(zhàn)勝人類,全球各國(guó)紛紛積極制訂人工智能戰(zhàn)略計(jì)劃,搶占科技革命的高地。2017 年國(guó)務(wù)院提出“要發(fā)展智能教育,利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式教學(xué)方法改革”,奠定了高等教育積極推進(jìn)人工智能深度革命的基礎(chǔ)。2018年4 月,教育部印發(fā)《高等學(xué)校引領(lǐng)人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》,提出“重視人工智能與計(jì)算機(jī)、控制、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)等學(xué)科專業(yè)教育的交叉融合,探索‘人工智能+X’的人才培養(yǎng)模式”。
在新冠和非洲豬瘟的影響下,畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和智能化飛速發(fā)展,賦予畜牧學(xué)科變革發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。探討畜牧業(yè)的當(dāng)前變革以及畜牧學(xué)科當(dāng)前存在的問(wèn)題,科學(xué)地預(yù)判人工智能與畜牧學(xué)高等教育的交叉融合和發(fā)展趨勢(shì),對(duì)未來(lái)畜牧學(xué)科發(fā)展、教師能力培養(yǎng)以及學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和執(zhí)業(yè)能力的提升,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
近年來(lái),畜牧行業(yè)整體科技水平快速提升,AI 技術(shù)和算法全方位賦能畜牧生產(chǎn)方式,“無(wú)人機(jī)”放牧(牛羊)技術(shù)和數(shù)智化、集團(tuán)化、生態(tài)化的豬聯(lián)網(wǎng)5.0全面落地,智能化蛋雞和肉雞飼養(yǎng)技術(shù)不斷進(jìn)化,數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的全產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)營(yíng)模式快速建立,數(shù)字化和智能化正在促進(jìn)畜牧產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,加速重構(gòu)行業(yè)的新生態(tài)。畜牧產(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式也逐步數(shù)智化,企業(yè)不斷突破邊界形成集團(tuán)化,產(chǎn)業(yè)形態(tài)快速向生態(tài)化方向發(fā)展。“環(huán)保+雙疫”之后,畜牧業(yè)管理經(jīng)營(yíng)加速?gòu)摹叭?流程+管理”轉(zhuǎn)型為“數(shù)字+智能”,從精細(xì)化管理到數(shù)智化經(jīng)營(yíng),數(shù)字與智能全面打通,畜牧場(chǎng)管理從過(guò)去的單場(chǎng)為主變?yōu)槎鄨?chǎng)聯(lián)合管控模式,特別表現(xiàn)在集團(tuán)化養(yǎng)豬模式開(kāi)始成為行業(yè)重要的競(jìng)爭(zhēng)形態(tài),跨組織、事業(yè)部、部門(mén)邊界、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、全程供應(yīng)鏈的在線、數(shù)字化運(yùn)營(yíng)成為剛需。在這種形勢(shì)下,我國(guó)畜牧業(yè)正從傳統(tǒng)畜牧業(yè)向現(xiàn)代畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型,和移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、可追溯管理、人工智能等新技術(shù)深度融合,產(chǎn)業(yè)形態(tài)逐漸生態(tài)化[1]。未來(lái)養(yǎng)殖業(yè)一方面有來(lái)自內(nèi)部自循環(huán)生態(tài)(如集團(tuán)化養(yǎng)豬模式)和行業(yè)外循環(huán)生態(tài)(平臺(tái)化C2C 等模式),畜牧業(yè)正前所未有地面臨畜牧工程化和智能化,產(chǎn)業(yè)變革相繼促生了中國(guó)畜牧業(yè)協(xié)會(huì)智能畜牧分會(huì)、中國(guó)畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)信息技術(shù)分會(huì)等,產(chǎn)業(yè)的變革倒逼高等教育的改革,新農(nóng)科的4.0 時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。
與畜牧行業(yè)快速發(fā)展相對(duì)比,我國(guó)畜牧學(xué)科高等教育的發(fā)展卻存在種種制約。眾所周知,我國(guó)傳統(tǒng)畜牧學(xué)科在課程設(shè)置上相對(duì)保守,基本上是全國(guó)上下一盤(pán)棋地開(kāi)設(shè)一些相同的基礎(chǔ)課、專業(yè)課以及預(yù)定范圍的選修課,普遍未將人工智能課程引入到培養(yǎng)體系中。一些高校甚至人為降低培養(yǎng)要求,避免開(kāi)設(shè)難度較高的數(shù)學(xué)計(jì)算和計(jì)算機(jī)編程相關(guān)課程,本碩博培養(yǎng)體系中記憶性課程偏多,培養(yǎng)邏輯思維能力及演算方法的課程較為缺乏。培養(yǎng)方式主要以課堂教學(xué)結(jié)合課程實(shí)踐為主,然而傳統(tǒng)的教材以及教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不能緊跟產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。
目前,先知先覺(jué)的一流農(nóng)科大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始變革,如中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等已將智能養(yǎng)殖引入畜牧學(xué)科,佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院也為學(xué)生開(kāi)設(shè)《Python編程》及《智慧畜牧業(yè)》等課程,但系統(tǒng)化的課程重構(gòu)以及人才培養(yǎng)體系尚需探討和優(yōu)化。針對(duì)畜牧學(xué)科教育和畜牧產(chǎn)業(yè)智能化銜接較弱等痛點(diǎn),一批掌握了大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的公司,大力推進(jìn)產(chǎn)教融合,主動(dòng)而為地投入大量人力資本與大型畜牧龍頭企業(yè)深度融合,產(chǎn)生了智能化教育的系列課程和視頻,積極推動(dòng)高等教育變革。除此以外,一些以市場(chǎng)教育為先機(jī)的教培機(jī)構(gòu)通過(guò)改革學(xué)習(xí)模式,大力開(kāi)展沉浸式教育,直接面向高校,倒逼高校自我革命,對(duì)單一閉環(huán)的高等教育帶來(lái)巨大的沖擊。為此,一些高校已經(jīng)開(kāi)放教育資源,整合部分機(jī)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)資源,先行先試,抓住先機(jī),占領(lǐng)人才培養(yǎng)的制高點(diǎn),有些高校尚還在計(jì)劃體制內(nèi)不敢越雷池半步。面對(duì)高等教育重大洗牌和挑戰(zhàn),如何在危機(jī)中育新機(jī)?如何快速提高人工智能時(shí)代下畜牧學(xué)的“教”與“學(xué)”?如何提升學(xué)科服務(wù)社會(huì)能力?諸多的問(wèn)題,已經(jīng)成為畜牧專業(yè)教師、學(xué)生以及產(chǎn)業(yè)迫切需要解決的共識(shí)問(wèn)題。
新冠疫情下,“互聯(lián)網(wǎng)+”教育方式廣泛推廣,騰訊會(huì)議、釘釘、ZOOM、嗶哩嗶哩等應(yīng)用軟件以及MOOC、國(guó)家精品課程等網(wǎng)課資源,既有效解決了因疫情封鎖無(wú)法線下授課的難題,又滿足了師生與日俱增的個(gè)性化教育資源需求。人工智能技術(shù)的加持,使得教師可以利用網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和答疑,打破時(shí)空差異。學(xué)生接受教育的形式已不再局限于傳統(tǒng)課堂,學(xué)習(xí)場(chǎng)所由學(xué)校向生活場(chǎng)所、工作場(chǎng)所和虛擬學(xué)習(xí)場(chǎng)所延伸,教育資源呈現(xiàn)開(kāi)放式的“無(wú)邊界化”和“無(wú)國(guó)界化”的特點(diǎn),化整為零讓學(xué)生可以利用碎片化時(shí)間自主完成系統(tǒng)性的學(xué)習(xí),也實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的無(wú)障礙共享與實(shí)時(shí)更新,讓學(xué)習(xí)跨越了時(shí)間、空間的限制。
隨著人工智能技術(shù)在高等教育中的應(yīng)用,具有智能化特征的新型畜牧學(xué)高等教育模式正在逐步成為現(xiàn)實(shí)。教育人工智能已將大量的資源、知識(shí)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)資源的共建共享,學(xué)生可以在任何時(shí)間和任何地點(diǎn),依托網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)[2]。教師在教育教學(xué)活動(dòng)中獲得解放,從知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)檩o助引導(dǎo),學(xué)生可以在教師引導(dǎo)下通過(guò)移動(dòng)式學(xué)習(xí)、自主式學(xué)習(xí)、混合式學(xué)習(xí)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、精準(zhǔn)化的學(xué)習(xí)。為此,在教育資源方面,畜牧學(xué)人才培養(yǎng)必須依托高校建立一整套集交叉學(xué)科的教師、移動(dòng)終端、人工智能和網(wǎng)絡(luò)為一體的學(xué)習(xí)資源,為學(xué)生提供開(kāi)放式和智能化的學(xué)習(xí)平臺(tái)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)支持下,將快速變革的產(chǎn)業(yè)相關(guān)的碎片化知識(shí)進(jìn)行整理、歸類、篩選、聚合,從而做到知識(shí)的遠(yuǎn)程精確投送[3]。人工智能技術(shù)在助推教學(xué)模式創(chuàng)新和變革的同時(shí),也使教育資源更加豐富、教育服務(wù)更加精準(zhǔn)。
傳統(tǒng)的畜牧學(xué)科教育體系采用了均一化教學(xué)模式,無(wú)法為學(xué)生提供個(gè)性化的培養(yǎng)方案。如今,智能輔助教學(xué)系統(tǒng)變革迫切需要畜牧學(xué)教師要與產(chǎn)業(yè)深度融合,通過(guò)收集產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù),不斷挖掘內(nèi)涵,動(dòng)態(tài)多維展示給學(xué)生,教師也可從互聯(lián)網(wǎng)海量資源中,針對(duì)性采集教學(xué)素材、設(shè)計(jì)教學(xué)方案,并完成教學(xué)答疑、教學(xué)測(cè)試及評(píng)價(jià)等程式性工作,進(jìn)而開(kāi)發(fā)出模擬人類教師,實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的智能化教學(xué),從個(gè)體特征出發(fā)構(gòu)建妥適的學(xué)習(xí)方案和路徑,以滿足學(xué)生的個(gè)性化需求[4]。個(gè)性化學(xué)習(xí)模式將成為現(xiàn)代教育發(fā)展的一種趨勢(shì),是在整合大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)分析等先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上,學(xué)生可以根據(jù)自身需求和特點(diǎn),自主地選擇適合自己的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容,從而實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)和高效學(xué)習(xí)。其最大特點(diǎn)在于解放個(gè)性,依據(jù)學(xué)生的知識(shí)背景、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)方法、性格特點(diǎn)、接受能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格等,由師生自行設(shè)定學(xué)習(xí)成長(zhǎng)模式。隨著網(wǎng)絡(luò)、多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的飛速發(fā)展,學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)個(gè)體、行為、環(huán)境等多維聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)多向交互反饋。在個(gè)性化學(xué)習(xí)過(guò)程中,通過(guò)教育資源云平臺(tái)、數(shù)字圖書(shū)館、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)(中國(guó)知網(wǎng)、百度文庫(kù)、維普網(wǎng)等)、國(guó)家級(jí)和省級(jí)精品在線課程,以及畜牧業(yè)的新媒體,企業(yè)或知名學(xué)者構(gòu)建的“云課堂”等,多渠道隨時(shí)隨地獲取個(gè)性化學(xué)習(xí)資源。學(xué)生學(xué)習(xí)方式逐漸由“課內(nèi)學(xué)習(xí)”拓展到“課內(nèi)學(xué)習(xí)+課外學(xué)習(xí)”,知識(shí)傳授也從封閉式走向開(kāi)放式,觸發(fā)新時(shí)代高校教師角色的變革和人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新發(fā)展。
在人工智能時(shí)代,知識(shí)遷移速度極快,單一的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求。以安全生產(chǎn)和高效運(yùn)轉(zhuǎn)為根本目的,應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及人工智能等新一代信息技術(shù)的智慧畜牧系統(tǒng)是畜牧業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將始終圍繞畜牧生產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行智能感知與有效采集、模型構(gòu)建和智能分析,并推理決策進(jìn)而開(kāi)發(fā)形成無(wú)人干預(yù)下的智能管控系統(tǒng)而開(kāi)展[5]??梢?jiàn),信息技術(shù)已經(jīng)深度融入到畜牧業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域,職業(yè)技能已經(jīng)發(fā)生翻天覆地的變化,社會(huì)需要的是掌握一定的智能化養(yǎng)殖、信息技術(shù)、法律、管理等復(fù)合型的畜牧人才。因此,編寫(xiě)結(jié)合產(chǎn)業(yè)變革的新教材,開(kāi)設(shè)融合產(chǎn)業(yè)所學(xué)的新課程,培養(yǎng)“人工智能+畜牧學(xué)”復(fù)合型人才,讓未來(lái)的畜牧業(yè)人才盡快掌握人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)理論和畜牧生產(chǎn)的實(shí)操能力是當(dāng)代畜牧行業(yè)教師的歷史使命。
以5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈為代表的數(shù)字經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎,數(shù)字經(jīng)濟(jì)正日益成為推動(dòng)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。畜牧學(xué)高等教育變革一方面主要體現(xiàn)在對(duì)畜牧學(xué)教學(xué)內(nèi)容再認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)性改革;另一方面是運(yùn)用智慧教育、新農(nóng)科4.0 理念對(duì)人才培養(yǎng)模式和教育教學(xué)實(shí)現(xiàn)路徑的全方位深化性改革。兩者相輔相成、缺一不可。
“新農(nóng)科4.0”突破現(xiàn)有農(nóng)科人才培養(yǎng)的學(xué)科專業(yè)限制,在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)農(nóng)科與理科、工科、文科、醫(yī)科等的交叉,實(shí)現(xiàn)畜牧等農(nóng)科學(xué)科的人才培養(yǎng)理念、目標(biāo)定位、組織形式、課程體系等重新認(rèn)識(shí)和結(jié)構(gòu)重塑。在發(fā)展初期的現(xiàn)階段,可以學(xué)習(xí)畜牧專業(yè)知識(shí)為核心,適當(dāng)設(shè)置實(shí)務(wù)操作類課程,如畜牧生產(chǎn)人工智能建模、生產(chǎn)大數(shù)據(jù)提取技術(shù)等。同時(shí)大力開(kāi)展學(xué)科交叉,在師資共享、課程共用等方面進(jìn)一步厚基礎(chǔ)、寬口徑,抓牢抓實(shí)人工智能基礎(chǔ)課程的共建共享,并針對(duì)性開(kāi)發(fā)畜牧行業(yè)人工智能應(yīng)用課程。在實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)置上,應(yīng)讓學(xué)生接觸學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外畜牧業(yè)智能化的優(yōu)秀案例,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)人工智能應(yīng)用于畜牧業(yè)的體會(huì)與感受??芍鸩酱蜷_(kāi)研究生招生限制,接納一些懂人工智能的本科人才,適當(dāng)交叉,培育一支復(fù)合型研究隊(duì)伍。只有加強(qiáng)多學(xué)科交叉與融合的多元化,才能快速變革智能化畜牧學(xué)課程體系。在教育體系構(gòu)建上,大學(xué)應(yīng)該積極變革,引入具備畜牧智能化產(chǎn)教融合經(jīng)驗(yàn)豐富的公司,全方位改革現(xiàn)有課程體系,從而達(dá)到提升師生人才培養(yǎng)質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)教育改革與產(chǎn)業(yè)需求的有機(jī)統(tǒng)一,才能贏得高等教育的畜牧智能化教育的大發(fā)展。
“人工智能+畜牧學(xué)科”的教育,迫使教師已經(jīng)認(rèn)識(shí)到其已不再是閉環(huán)的教育者,不是傳授知識(shí)的唯一輸出方,而是引導(dǎo)學(xué)生去探索知識(shí)世界的“導(dǎo)游”。教師的“教書(shū)育人”職能已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變,相當(dāng)一部分“教書(shū)”環(huán)節(jié)未來(lái)將由人工智能取代,教師將更多負(fù)責(zé)“育人”,引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)獨(dú)立思考能力和解決問(wèn)題能力[4]。教師一方面要加強(qiáng)自學(xué)人工智能相關(guān)知識(shí),具備一定的人工智能技術(shù)基礎(chǔ),能結(jié)合畜牧專業(yè)知識(shí)和產(chǎn)業(yè)變革,創(chuàng)新性開(kāi)展科研和教研,通過(guò)撰寫(xiě)論文或編寫(xiě)教材,提升專業(yè)素養(yǎng);另一方面教師還需具備利用人工智能技術(shù)管理學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思考、理性判斷,有針對(duì)性地應(yīng)用智能生產(chǎn)實(shí)踐技能的能力[6]。只有教師角色發(fā)揮根本性改變,才能高效高質(zhì)量地完成教學(xué)和教研任務(wù)。
傳統(tǒng)畜牧行業(yè)對(duì)職業(yè)人才的定義正在轉(zhuǎn)變,社會(huì)迫切需求具備“人工智能+畜牧”背景的復(fù)合人才。人工智能雖然正革命性地變革高等教育,但目前其尚無(wú)法完全取代傳統(tǒng)的高等教育方式。畜牧學(xué)科高等教育,應(yīng)該以培養(yǎng)具有三農(nóng)情懷,掌握畜牧學(xué)專業(yè)知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐技能,同時(shí)又懂人工智能技術(shù)、善于思考、開(kāi)拓創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的高素質(zhì)科技管理人才為新目標(biāo)。引導(dǎo)學(xué)生善于自我革命,主動(dòng)而為,在一線生產(chǎn)中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題。
隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、超算技術(shù)的不斷發(fā)展,高等教育各學(xué)科之間的界限愈漸模糊,學(xué)科之間的聯(lián)系愈發(fā)緊密。學(xué)科間的交叉、滲透、融合與共生,為新的科學(xué)研究和學(xué)術(shù)發(fā)現(xiàn)開(kāi)拓了新視野。畜牧業(yè)的各行業(yè)協(xié)會(huì)和畜牧領(lǐng)域的各學(xué)術(shù)學(xué)會(huì)已經(jīng)共識(shí)性地理解到“智能化人才”短缺的需求。針對(duì)畜牧專業(yè)長(zhǎng)期存在招生困難,生源質(zhì)量堪憂的局面,可在增加跨省生源前提下,大膽科教變革實(shí)行小班快跑,建立“院-院融合”的培養(yǎng)機(jī)制,通過(guò)人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)電等學(xué)科和學(xué)院招入本科生后,與動(dòng)物科學(xué)系實(shí)行雙(多)導(dǎo)師制聯(lián)合培養(yǎng)模式,通過(guò)團(tuán)隊(duì)間的科技合作,產(chǎn)生新交叉科研創(chuàng)新點(diǎn),以本碩聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生為主體,打造多學(xué)院融合培養(yǎng)學(xué)生的模式,加速新農(nóng)科與新工科的深度融合。
面對(duì)人工智能技術(shù)、畜牧產(chǎn)業(yè)變革和產(chǎn)教深度融合的快速發(fā)展,畜牧學(xué)科必須主動(dòng)擁抱人工智能,從結(jié)構(gòu)到內(nèi)涵進(jìn)行全面教學(xué)改革,促使教育理念、教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方式和教育模式等快速適應(yīng)新的需求。大膽嘗試畜牧學(xué)科與人工智能、大數(shù)據(jù)等學(xué)科之間的深度合作,改變單一培養(yǎng)模式,通過(guò)師生努力,開(kāi)拓沉浸式課程,通過(guò)產(chǎn)、教、學(xué)、研四個(gè)維度來(lái)打造教育新模式,培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的高素質(zhì)畜牧產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新性的復(fù)合型人才。