智能驱动视角下食用菌工程课程创新与探索_傅俊生.pdf

农业与技术 交流园地 智能驱动视角下食用菌工程课程创新与探索 傅俊生张静宣吕文钰 福建农林大学生命科学学院 福建福州 摘 要 本文立足人工智能技术快速发展的时代背景 聚焦食用菌工程课程教学中存在的学生学习主动性不强 数字化应用能力欠缺及教学方法单一等问题 构建了以 农业 融合教学为核心的新型课程体系 通过实施 思维启发与学术规范相融的教学策略 系统引入数字化工具与虚拟仿真实验平台 并建立分阶段递进的阶梯式能 力训练机制 有利于增强学生数字化技术运用能力与工程实践创新能力 该教学改革为食用菌工程领域人才培养 提供可行路径 对智慧农业产业的发展具有积极意义 关键词 人工智能 食用菌工程 教学改革 智慧农业 中图分类号 文献标志码 收稿日期 基金项目 福建省科技厅农业引导性项目 项目编号 作者简介 傅俊生 男 博士 教授 研究方向 食用真菌遗传与育种 食用菌工程课程是融合微生物学 栽培学与工程 技术的交叉学科 其核心目标是培养掌握菌种选育 工厂化生产管理及产品质量控制等全产业链技术的复 合型人才 年我国食用菌的总产量位居世界第 位 总产值达到了 亿元人民币 实现显著增 长 因此产业规模的扩大与智能化转型进程的加 快 对人才的知识结构与技术能力提出了更高要求 值得关注的是 人工智能 技术近年来在农业领域取得显著突破 特别是在菌丝 形态识别 生长环境智能调控等关键技术环节展现出 巨大应用潜力 然而 从产业实践与教学现状的适配 性来看 当前食用菌工程课程体系的滞后性已逐渐显 现 产业端已广泛应用物联网监测菇房环境 机器学 习优化栽培参数 图像识别实现病害早筛等智能技 术 课程教学中智能技术相关内容多零散分布于部分 章节 未形成系统性知识模块 且实践环节仍以传统 栽培操作 基础实验为主 缺乏智能设备操作 真实 生产数据建模分析等贴合产业需求的训练 这种教学 模式导致学生毕业后需额外花费大量时间适应企业智 能生产流程 既增加了企业人才培养成本 也制约了 学生职业发展初期的竞争力 因此 将人工智能技术 深度融入食用菌工程课程体系 可以有效缩小当前教 学与产业实践之间的差距 并为 智慧菌业 培养具 备智能技术应用能力的高素质工程人才 通过系统提 升学生在智能感知 数据分析与系统调控等方面的综 合素养 为产业可持续发展提供扎实的人才保障 本文以食用菌工程课程为载体 系统分析此课程 在教学内容 教学方法与实践环节中存在的突出问 题 结合人工智能技术在智慧农业领域的快速发展 本文聚焦于教学模式革新与数字素养提升路径构建 探索形成阶梯式能力培养框架 进而提出面向智能化 转型课程改革方案 为了实现培养具备综合素养专业 人才这一目标 该方案系统构建了食用菌工程人才培 养的改革路径 实施强化跨学科知识整合与实践创新 能力训练的措施 完成从传统教学模式向产教融合创 新体系的转型 食用菌工程课程教学改革的必要性 在目前人工智能技术快速发展的背景下 食用菌 产业正处于从传统生产模式向智能化转型的关键阶 段 这一转型过程对专业人才的培养提出新的要求 迫切需要将人工智能技术与传统食用菌生产技术进行 有机结合 开展智能驱动视角下食用菌工程课程创新 重构与探索具有重要现实意义 这既是产业转型升级 提出的现实需求 也是造就具备多学科背景的创新人 才的重要方法 福建农林大学面向现代农业发展需求 开设的食用菌工程课程 致力于培养学生掌握从菌种 筛选到生长环境调控 从数据采集到分析并应用于现 实生活的全流程技能 本次课改将人工智能技术贯穿 于食用菌生产各个环节 着力推动其创新应用 在教 学过程中 坚持知行合一 目的是帮助学生搭建跨学 科的知识体系 提升其应对实际挑战的能力 从而为 未来食用菌产业的智能化升级储备能够胜任技术优化 与系统管理的专业力量 交流园地 农业与技术 传统食用菌工程课程虽然在理论与实训方面积累 了经验 但其教学内容多年沿用旧体系 教学方法革 新不足 与当前快速变化的产业实际需求存在脱节 随着人工智能技术的快速发展 食用菌工程教学正面 临新的发展契机与挑战 自从 年 正式 发布 蛋白质结构预测模型后 人工智能技 术在农业生物领域的应用迅速扩展 智能图像识别 生长预测算法等创新技术正在深刻改变食用菌产业的 技术格局 在当前形势下 农业工程人才培养已将 掌握人工智能辅助研究能力列为关键目标 借助智能 算法优化培养条件 采用机器学习解析菌丝生长规律 等新兴研究手段 已使科研工作效率得到显著提高 如今 是否能够熟练运用这些智能工具 已成为衡量 食用菌工程人才专业水平的重要标尺 人工智能技术日新月异 在创造新机遇的同时 也带来了数据可信度与算法可解释性等现实挑战 这 些问题的出现 使食用菌工程课程教学改革迫在眉 睫 本文选取福建农林大学食用菌工程课程作为研究 对象 在全面梳理教学现状的基础上 积极探索课程 改革的新路径 见图 力求为人工智能背景下食用 菌工程人才的培养提供具有参考价值的实施方案 这 项改革不仅涉及教学质量的提升 更是适应产业智能 化转型的战略需求 通过优化课程体系和教学方法 可以更好地培养适应行业发展的专业人才 为食用菌 产业的可持续发展提供人才支撑 图 农业 融合教学模式 食用菌工程课程的教学现状 学生学习动机不足 在人工智能技术慢慢融入教育领域之际 食用菌 工程课程享受技术便利之时 还呈现出学生对智能工 具过度依赖的趋向 在课堂讨论环节中 多数学生更 愿意直接使用人工智能生成答案 或获取分析框架与 结论 再经简单整合后以应对教师的提问 在具体情 况中呈现出这样的现象 学生常借助 工具直接获 取菌种筛选或环境调控的解决方案 然而对于问题背 后所蕴含的原理他们却欠缺自主探究的意识与行动 这种学习方式缺少对问题的逐步剖析 原理的深入关 联以及逻辑的系统梳理 不仅削弱了学生深度思考与 逻辑推理能力 还导致其知识体系构建缺乏系统性与 连贯性 想真正掌握食用菌工程核心理论与关键技术 变得困难重重 长期如此 学生在面对未经过 训 练的新型问题时往往会陷入毫无应对之策的困境 如 当遇到珍稀食用菌栽培过程中的异常情况时 无法运 用基础知识进行问题诊断与原因剖析 同时 他们因 缺乏独立解决问题的实践体验 未能充分认识到食用 菌工程课程在其学术和职业生涯中的重要性 缺乏真 正的学习动力 学生的学习成就感与积极性也呈现 下降态势 更需警惕的是 这种依赖行为易形成恶性循环 学生自主思考能力会因频繁使用人工智能工具而被削 弱 而思考能力一旦缺失 学生对外部技术支持的依 赖就会更甚 这种现象不仅影响教学效果 还可能会 制约学生未来在智慧农业领域的个人发展与创新能力 提升 在推进食用菌工程课程改革实践中 面临着一 个核心课题 既要教会学生灵活使用人工智能工具 又要着力培养他们自主学习能力与批判性思维 这已 成为当前教改工作的重中之重 学生数字化能力不足 在食用菌工程课程教学改革的进程里 影响人才 培养质量的主要因素是学生数字化能力不足 调查结 果表明 农业专业学生在处理实验数据 使用智能设 备和操作数字工具方面能力有所欠缺 具体呈现出这 样的状况 在实验课上 许多学生不能正确使用专业 软件绘制菌丝生长曲线 也无法深入分析产量受哪些 环境因素影响 如此一来大量的实验数据就处于闲置 状态 影响研究成果可靠性与价值 在智慧菇房实训 环节 多数学生仅能够完成简单的温湿度监测工作 对于智能调控系统的参数设置 故障识别以及环境优 化等复杂操作尚无法做到灵活掌握 在课程项目实施 过程中 能够灵活运用实际生产数据构建分析模型或 优化算法的学生占比较少 大多数学生还是习惯直接 采用系统已经设置好的参数 不会根据食用菌品种的 生物学特性 生长规律及具体生产环境等关键因素进 行针对性调整 教学方式单一 当前食用菌工程课程还是以 课堂讲授 基础实 验 为主 这种单一的教学方式阻碍了教学效果的提 升 具体表现为 个方面的不足 现代化教学手段在 课堂中的应用程度较低 教师在课堂上基本都采用板 书和静态 进行演示 未能将物联网智能环境控制 系统等先进技术融入教学实践 导致学生难以获得动 手操作的机会 对智能化生产设备的认知只能停留在 农业与技术 交流园地 理论层面 虚拟仿真实验平台和专业数据分析软件虽 已配置到位 但由于缺少完善的教师培训体系与课程 整合方案 这些数字工具在实际教学中的使用频率和 应用广度都受到限制 没能更好地发挥其教学作用 另外 受限于实验课时及仪器数量 实验通常分组进 行 容易导致组内部分成员浑水摸鱼 实验操作和数 据分析往往靠少数学生完成 影响整体的学习成 效 现有考核体系偏重理论知识的考查 对学生智 能技术应用能力的评估覆盖不够全面 以智能控制系 统操作为例 学生缺乏在真实生产环境中的实践训 练 所以毕业后常常需要较长时间才能达到智慧农业 岗位的要求 这种以笔试为主的考核方式 既无法充 分调动学生的学习主动性 也难以培养出符合产业智 能化发展需要的复合型人才 构建 农业 教学模式 思维启发与学术规范相融合的教学模式 在课堂要求学生回答问题时 教师应该启发学生 的思维能力 引导学生回顾实验原理和实验方法等基 础知识 通过具体典型案例讲解帮助其建立系统思 维 引导学生根据理解发表自己的见解 教师在课堂 结束时 可根据课上内容进行作业的布置 如要求学 生设计一种食用菌栽培方案 教师通过比对报告相似 度识别学术不规范行为 指出问题并提供修改意见 使学生在实践中逐步形成学术诚信意识 这种思维启 发与学术规范相融合的教学模式既能避免学生直接使 用 获取答案而丧失独立思考能力 培养其系统化 的解决思维 激发学生学习兴趣 使学生更好地参与 课堂 又可以巩固学生所学专业知识 维护了学术严 谨性 提升学生数字化能力的多维路径 为提升学生数字化能力 应在课程内容和实践训 练中系统融入数字化元素 课程内容上 可增设数字 化工具应用模块 如教师在课上讲解如何用图像识别 技术判断食用菌菌丝生长状态 在实验课上 学校可 以为学生建立虚拟仿真实验平台 模拟智能菇房的温 湿度 光照等参数调控 学生通过在电脑上操作数字 化控制系统调整参数 观察食用菌生长情况并采集菇 房的实时数据 用 或 进行数据分析 找出 影响产量的关键因素 教师应在教学过程中指导学生 解决数据处理 系统操作等问题 同时 学校应定期 组织教师参加数字化教学培训 确保教师能熟练运用 各类数字化教学工具 更好地引导学生提升数字化能 力 构建阶梯式能力培养体系 在食用菌工程教学改革中 可以推行 阶梯式能 力培养计划 通过分阶段递进的实践训练体系提升 学生数字应用能力 初级阶段引导学生学会借助智能 显微镜及其图像识别功能 自动鉴别常见食用菌种 类 如运用智能技术区分平菇与香菇的菌丝形态特 征 掌握基础数据采集和智能分析方法 中级阶段组 织学生在模拟智慧菇房环境中综合应用传感器与机器 学习技术 如采用 模型分析环境历史数据预 测生长趋势并自主制定调控方案 高级阶段学校安 排学生去食用菌工厂化企业实习 依托校企协同育人 平台 学生得以深入企业生产一线 直接参与食用菌 智能化生产的完整流程 学生可在企业工程师指导下 参与管理基于物联网的菇房环境控制系统 通过分析 实际生产数据来优化不同菌类在各生长阶段的环境参 数 对现有预警模型提出改进建议 学生在实习的过 程中可以直观面对生产现场的复杂问题 深入理解 技术与农业生产的融合模式 帮助学生积累宝贵的实 战经验 系统培养符合现代食用菌产业需求的复合型 人才 结语 本文构建 农业 融合教学模式 将人工智 能技术与食用菌工程课程进行系统整合 形成阶梯式 能力培养与多元化教学方法相结合的综合改革方案 该方案通过引入智能技术提升学生的数字化应用与实 践创新能力 有利于缓解传统教学模式与产业需求不 匹配等问题 智能化教学工具与真实生产场景结合 既可以培养学生解决复杂工程问题的能力 又促进其 跨学科思维的建立 这些实践为农业工程教育的数字 化转型提供可行路径 后续建议继续巩固校企合作育 人机制 加强教师数字化能力培训 使课程内容与智 慧农业前沿发展齐头并进 从而培养适应产业变革的 复合型人才 为我国智慧农业的发展提供坚实力量 参考文献 田景鹃 我国食用菌产业现状及其高质量发展策略研究 粮油与饲料科技 宋卫东 王明友 肖宏儒 等 基于物联网技术的食用菌生产 智能化测控系统 中国农机化 张莉铃 江凌 人工智能时代食品专业大学生 专业写作 课 程教改探索 食品工业 赵美琳 何卫刚 邢广良 等 生物工程专业大学生 现代仪器 分析 的教改探索 工业微生物 杨凌怡 张葭 郑文典 菌菇住进 智慧房 撑起乡村 致 富伞 福建日报 杨淑珍 黄杰 苑进 基于改进 的蘑菇生长状态时空预 测算法 农业机械学报 责任编辑 钱海林