林东艺 陈加友 黄艳 张玥 薛志慧 高进忠 林金科

摘要：随着人工智能的不断发展，将其融入新农科课程已经是一种趋势。在此背景下，福建农林大学安溪茶学院开展了“人工智能+茶业机械”创新教育改革以培养高素质行业人才。为综合评价该教学改革的效果，对2018级和2019级茶学专业学生进行问卷调查，并采用AHP-模糊数学综合评价法进行定量评价。结果表明，教学改革后的教学质量评价为“很好”，学生接受和认可程度高，将人工智能与茶业机械相结合的教学改革效果较好，值得进一步深化与推广。

关键词：人工智能;茶业机械;教学改革;AHP模糊数学综合评价

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，《新一代人工智能发展规划》印发，这是我国首个面向2030年的人工智能发展规划，明确了我国新一代人工智能发展战略目标[1]。2018年教育部印发了《高等学校人工智能创新行动计划》，提出要加强人工智能领域的专业建设。茶学是一门交叉性、综合性强的学科，在数字化和智能制造离我们越来越近的今天，信息与技术科学、工程技术等非农学科正不断向农业科学渗透、交融，新的学科分支和新增长点不断涌现，拓宽农业科技领域，推动农业产业发展[2]。2021年3月22日，习总书记在福建考察调研时指出“要把茶文化、茶产业、茶科技统筹起来”。由此可见，如何把人工智能融入专业技术课程、进一步提高课程的科技内涵、培养高素质行业人才是当前茶行业教育的一个迫切任务。

“中国制造2025”重点内容中提到了现代农业装备，同时茶叶机械及装备是现代农业装备中不可或缺的部分，是我国战略性产业的重要组成部分，現代茶叶机械是茶行业生产、加工及销售等相关过程中必不可少的支持。传统的《茶业机械》是面向茶学专业本科生的专业限选课程，是研究茶叶生产加工中使用的各种专用机械的应用性课程，是随着茶叶生产加工机械化的发展而逐步形成和壮大的交叉性课程。人工智能是利用计算机模拟人的某些思维过程和智能行为的研究[3]，随着“互联网+”战略计划的不断推动与发展，人工智能已进入茶业机械信息化领域。在新农科背景下，为了更好地顺应时代的发展，需要对传统的茶业机械课程进行转型和升级。D3FFDCF4-4136-4533-84F8-C84517186D18

基于上述原因，教研组通过调整教学大纲、优化知识结构、丰富教学素材、创新教学方法、加强实践等措施对该课程实施了教学改革，由传统的《茶业机械》课程升级为《茶业机械与人工智能》课程。为能及时了解和掌握课程改革效果和学生学习情况，为今后课程的深入改革和教学质量进一步提升提供依据，对福建农林大学安溪茶学院2018级、2019级茶学专业学生进行了问卷调查，并对调研结果进行了研究分析。本文利用模糊综合评价方法，为《茶业机械与人工智能》课程的教学改革质量和效果进行了评价和分析，并为今后的进一步优化和提升效果改进提出几点建议。

1  《茶业机械与人工智能》课程教学改革的方法与实施

相对于传统茶业机械课程，工业4.0背景下的《茶业机械与人工智能》本科生课程改革，主要体现在以下4个方面：（1）优化知识结构，升级教学内容中茶叶机械装备等级，由自动化向信息化、智能化转型升级，积极吸取国内外先进的茶叶机械装备和技术，增加了人工智能拣剔设备、智能采茶机等最新型装备，从教学内容体现了我国茶叶机械装备制造水平和内涵，新修改的知识点结构和教学大纲框架如图1;（2）丰富教学资源，推行专题式教学内容并引入线上资源、仿真软件及视频素材，以解决教学难度大的问题;（3）加强校企合作，通过“走出去+引进来”模式，带领学生到智慧化茶叶加工厂实训、聘请资深行业专家进课堂讲授的方式，培养学生工程分析能力和创新意识;（4）创新教学方法，采取“线上+线下”的混合式教学、翻转课堂、案例教学法等，不仅有效适应了当前的疫情新形势，而且提高了学生的自主学习能力。

课程改革旨在提高学生对现代信息科技的了解和掌握，对学生创新意识、创新思维的引导和培养，使课程教学紧跟社会发展趋势。同时，在实践教学中积极探索，鼓励学生走出去，了解智慧化茶叶加工企业，解决束缚学科交叉与融合的人才培养目标、课程体系构架、教学内容与方法创新、实践能力培养等问题，构建体现多学科交叉融合的茶学创新型专业人才培养与课程教学模式。

2  《茶业机械与人工智能》课程教学改革效果评价

如何科学、合理地对课程教学改革效果进行评价，是提高茶叶机械课程质量的一个关键环节，对进一步深化改革具有重要意义。《茶业机械与人工智能》教学改革及教学效果评价不仅涉及所授知识点的难易程度、学生的接受能力、教师的工作投入和业务水平，还涉及教育学、信息学、心理学等学科知识面等因素，是一个典型的模糊性问题。AHP-模糊数学综合评价法是将层次分析法和模糊数学法集成的综合评价法，该方法把研究问题按层次分解成各个指标集，通过专家给出各个指标的相对重要性并计算出指标权重，最后计算指标综合得分[4-7]。这种方法可以使带模糊性、主观性的质量问题的评定得到量化，提高问题评价的客观性和科学性。步骤包括模糊综合评价指标的构建、权重向量的构建、评价矩阵的构建、评价矩阵和权重向量的合成等。因此，本研究以《茶业机械与人工智能》的教学活动为依托，基于问卷调查结果，采用AHP-模糊数学综合评价法对课程改革的效果进行评价。

2.1  评价指标和权重的确定

针对课程改革及教学效果评价问题开展问卷调查，然后邀请行业专家、教研组和学生共同参与讨论，对评价的观测点进行分类，确定了5个一级指标和17个二级指标的层次模型，各评价指标如表1。各指标权重确定的方法一般有专家打分法、指标值法、层次分析法、经验判断法等。考虑到各因素的重要性与影响程度，参考相关文献，根据1～9标度法、结合经验判断法对各级评价因素进行因子两两比较并投票得到量化的判断矩阵，利用归一化法进行计算和一致性检验，确定各指标权重。

2.2  问卷收集与样本统计分析

根据实际情况，建立教学定性评判集 V = { V1，V2，V3，V4，V5 } = {很好（90%～100%），好（80%～89%），中等（70%～79%），一般（60%～69%），差（<60%）}。对课程改革后所授茶学专业的2个年级5个班级进行了网络问卷调查，针对课程改革与教学效果的17个二级指标均设置了相关问题。本次研究共发出问卷145份，收回145份，剔除28份17个问题均选同等级评价语的无效问卷，其余视为有效问卷，共117份。

运用SPSS25.0对问卷进行信度和效度检验，结果显示，模型的Cronbach's α为0.942，大于0.9，说明该问卷的信度高。KMO检验结果显示，KMO的值为0.920，同时，Bartlett球形检验的结果显示，各变量间具有相关性，因子分析有效，模型的构建合理，具有较好的可靠性。

问卷调查得到的各評价因素统计结果见表2。

2.3  模糊综合评判的建立与求解

参照表2，采用Matlab2017b计算得出一级指标集（U1～U5）的模糊综合评价结果分别为：

由上述结果，各评价语对应的评价结果如表3。根据最大隶属度原则，该课程的教学改革和教学效果评价为“很好”。

2.4  教学改革前后比较

表4为改革前后的传统教学质量评价结果，从表中可知，传统的教学评价方式更侧重教师的教学态度和课堂教学表现，而采用模糊数学综合评价方式更全面与客观。其中与本次教学改革相关度较高的11、15、16、17等指标在教学改革后的满意度均有一定程度的提升，也从另一个角度说明本次教学改革的效果良好。

3  结果与讨论

3.1  评价结果

从模糊综合评价结果来看，相比传统茶业机械教学模式来说，改革后的《茶业机械与人工智能》教学效果很好。从一级指标集（U1～U5）的模糊综合评判结果来看，R5中的“很好”评语集得分最低，为33.25%，说明教改实施后，知识难度增加，故学生对新课程基本知识的掌握程度、学习能力、成绩和积极性等方面的效果需要教师通过一定的措施来进一步改进。R1和R4中的“很好”评语集得分相对较高，分别为62.73%和51.69%，说明教师认真备课、为人师表、关爱学生、积极辅导答疑，会得到学生的认可。此外，学生还希望教师能采用多种教学方法、因材施教、增加课堂互动、丰富教学素材和增加实践环节。D3FFDCF4-4136-4533-84F8-C84517186D18

3.2  讨论与建议

随着人工智能技术的不断普及，人工智能与各行各业的联系已经越来越紧密，在这种时代背景下，人工智能与茶叶机械的融合将是一种趋势，因此要求茶学专业学生能够紧跟时代潮流、掌握前沿知识，为将来更好地从事行业工作做准备。在这种情况下，教师更应该通过积极探索、创新教学内容与方法，来提高学生的学习积极性和学习能力。调研分析结果表明，课程改革实施以后，丰富的教学内容和方法得到了大部分学生的肯定。相较于传统的单一教学模式，学生的学习效果在一定程度上得到了提升。

“人工智能+茶业机械”教学体系创新顺应了时代潮流，但是目前教学改革仅经历2年时间，从综合评价结果上看，教改后获得中等评价的还有一定比例，说明短时间的教学改革和实践过程中还存在需要改进和提升的地方，在未来有必要进一步采取措施、深化改革，以进一步提高教学成效。

3.2.1  教学态度和教学内容

针对教学态度（U1）和教学内容（U3）问题，要进一步树立创新教育理念，提高教学水平。教师应该积极参加教师教学能力培训、吸收先进教育理念，进一步夯实教学改革思想基础。随着人工智能时代来临，作为新时代的高校教师，除了丰富人工智能知识，还要有运用现代化智能信息技术作为教学方式的能力，从而提高教学水平。

3.2.2  教学环境和教学方法

针对教学环境（U2）和教学方法（U4）问题，要进一步加强实践环节，巩固理论知识。新时期下的《茶业机械与人工智能》课程是一门实践性较强的课程，学生需要通过实操探索来加强对理论知识的掌握和理解。随着物联网技术、计算机视觉技术、VR技术等的日渐成熟，有必要在传统实物实训的基础上，引进智能化虚拟实训方式，从而丰富实践教学方式、巩固学生的理论知识。

3.2.3  教学效果

针对教学效果（U5）问题，要进一步丰富教学方法，提高教学成效。作为茶学专业学生，人工智能方面的知识基础相对薄弱，再加上人工智能部分知识点本身难度相对较大，造成学生消化吸收有一定困难。因此，教师要进一步丰富教学手段和素材，采用通俗易懂的方式因材施教，从而提高学生学习的效果和积极性。

总之，《茶业机械与人工智能》课程教学创新改革，可以丰富教学内容，使茶学专业学生紧跟新时期的智能化浪潮，更好地适应未来行业技术环境。多样化的教学方法，有助于提高学生学习的能动性，让每位学生积极参与到教学情境中，提高自主学习能力。

参考文献

[1] 赖建英. 人工智能视角下高职院校会计专业改革探讨[J]. 中国管理信息化， 2021， 24（22）： 230-231.

[2] 徐小霞， 刘辉， 王平祥. 高等农业院校学科交叉融合的探索与启示——以华中农业大学为例[J]. 中国农业教育， 2021， 22（6）： 53-59.

[3] 沈嵘枫， 纪敏， 谢诗妍， 等. 新工科背景下“人工智能+林业机械”研究生课程教学改革[J]. 西部素质教育， 2018， 4（22）： 135-137.

[4] 范英兵， 刘鑫妹， 孙铭媚. 基于模糊评价的课堂教学模式改革效果研究[J]. 哈尔滨职业技术学院学报， 2020（5）： 35-38.

[5] 唐辉， 钟瑞敏， 郭红辉， 等. 基于AHP-模糊数学综合评价方法的《食品工艺学》实验教学改革效果评价[J]. 韩山师范学院学报， 2017， 38（3）： 95-99.

[6] 杨志清， 唐天向， 何丽莲. 教学效果层次分析与模糊数学评价探索——以农业生态学教学为例[J]. 云南农业大学学报（社会科学）， 2018， 12（2）： 109-113.

[7] 劉金龙， 刘洁群. 基于模糊数学的教学效果综合评价研究[J]. 合肥学院学报（自然科学版）， 2011， 21（4）： 84-88.D3FFDCF4-4136-4533-84F8-C84517186D18