AI 技术在《可持续土地利用》课程教学中的应用

1 引言

1.1 可持续土地利用课程的重要性

土地是人类赖以生存和发展的基本要素，土地资源可持续利用对于保障粮食安全，促进经济和生态、社会协调发展具有重要的现实意义，是一门具有重要实际应用价值的学科，可为土地管理、农业、城市规划等培养人才的理论和实用基础。

1.2 传统教学存在的问题

常规的传统教学方式知识更新慢，难以及时采用最新政策与技术；教学方法单一，学生的参与度低，不利于创新与实践能力培养；实践环节差，学生实地调研和项目参与机会少，造成理论与实践脱节；另外，未顾及学生个性化，不易做到因材施教。

1.3 人工智能应用于该课程教学的意义

AI 技术可整合海量的土地利用数据（如地理信息、遥感等），可提供最新案例，充实了教学内容；智能教学系统能够设置个性化学习课程，提高学习水平；虚拟现实仿真模拟真实情境，提高学生实际处理和决策能力。

2 可持续土地利用课程教学现状分析

2.1 课程内容与目标

通过本课程学习，使学生了解并掌握土地利用的含义、规律及规划技术方法、规划政策与规划体制，熟悉解决实际问题的能力；另外，注重可持续利用土地的观念，能够运用经济、社会以及生态环境角度来解析土地利用，为以后进行土地利用、城乡规划及农业综合规划等相关课程教学打下一定的基础。

2.2 传统教学方法及其局限性

传统教学中，老师讲学生听，学生处于被动接受状态，其问题明显很多。第一，讲课内容理论性比较强，属于空对空的状况，教师讲授的过程脱离实践—学不致用，而这也是普遍问题。第二，教学中，教师的主导性过强，严重限制了学生的主动性，从而导致机械学习的出现。

在评价机制方面，旧的模式偏重于统一标准考试测评，过度依赖标准化考试分数，量化评估不仅剥夺了学生的学习能力发展空间，而且造成学生创新能力、团队合作能力等方面的缺失。更重要的是，同一进度、方式的教与学模式无法顾及到学生个体差异，既照顾不到学有余力、学有所长的优生，又照顾不到学困生，必然会限制学生创新能力的激发。

3 人工智能在可持续土地利用课程教学中的具体应用

3.1 智能教学辅助工具

智能课件生成：智能课件制作模块可为老师快速检索和梳理课件中需要呈现的课程章节、知识点及课程目标，自动创建课程结构，自动提供课件图片及视频等资料，让晦涩难懂的土地利用原理一目了然，如将土地规划模型变为生动的三维立体图，教学可视化。

互动平台 - 智能答疑：利用自然语言处理技术，根据学生的在线答疑与困惑予以及时的反馈，同时，有效甄别具有普遍性的问题反馈给教师。此外，引导学生主动学习和思考，如在耕地保护的内容上，帮助学生深入展开有关政策深层的生态、经济效益权衡讨论。

3.2 个性化学习支持

通过学习分析系统采集课堂互动、作业等数据，精准诊断学习差距。如针对土地质量评价指标体系的常见理解偏差，系统可定位具体问题（如权重计算方法），并识别学生的学习风格。

根据诊断情况，系统动态推荐个性化学习路径 [1]。对擅长空间规划技能而不擅长经济分析的学生，首先建议其进行案例和科研论文的学习，在能力达标后，将提示其进入项目式的实训课程学习，如，在城市扩张的背景中选取某个城市某区域（空间上的），进行土地利用方案的选择等，并据此推荐职业发展规划( 如学习城市规划师还需要学习哪些新技术等)，真正做到因材施教。

3.3 虚拟实践教学

通过VR/AR 技术创建高仿真土地利用场景，学生可沉浸式观察不同功能区布局及其互动关系 [2]。如在虚拟城市中调用时间滑动条，较直观地体验厂区选址变迁对居住区产生的冲击等，强化城市空间规划原理认知。

仿真实习是在虚拟环境中仿真进行规划的建设问题解决方案的开发过程。如设定农用地为模拟农业用地，则作物之间的改变就能反映出产量和生态效应的反馈结果。同时还会突发不同的自然灾害给规划者设定的模拟方案“搞破坏”，以调动各类有关政策知识和生态知识来解决问题。

4 应用效果与展望

4.1 应用效果分析

在某高校开设的可持续土地利用课程中，把 AI 技术运用到课程中的课程生成、智能答疑等环节进行为期一学期的教学试验，给学生提供多元化的教学内容及即时互动服务；满足学生的个性化学习需求，提供个性化学习平台；实现学生通过虚拟实践平台进行土地利用规划，锻炼学生实践创新能力。

运用AI 教学授课后，AI 班的平均成绩比传统班提高了8.5 分，优良率( ⩾85 分 ) 由 21% 提高至 29% ，挂科率由 11% 降低到 6% ；2 个班级的调查问卷结果反馈 87% 的学生认为 AI 让课堂生动有趣，激发了学习的积极性，学生设计创新性、解决所提问题的能力得到了显著提升。

4.2 面临的挑战与解决思路

在应用上有三个方面问题：一是数据安全性及用户隐私问题，需要有加密技术和访问权限的管理，且要严格实施相关的法律和相关法规；二是技术性成本问题，可与高校、政府以及云计算合作降低成本；三是教师操作上难度大，需加大培训，提升技术上的操作水平。

4.3 未来发展展望

人工智能应用于可持续利用土地教学的作用是深远的，未来教学将越来越智能，基于数据的深度处理，对系统进行动态修正，对学生进行更为精确和专业的辅助教学；人工智能将能对远距离协同教育以及多学科综合的教育等模式的培养产生极大影响，并训练学生相关技能和拓宽他们的国际视野。不断发现人工智能在教学中的应用，对于更好地提高教育质量和实现高质量，高素质培养以及教育的现代化建设是十分必要的。

5 结论

AI 技术和虚拟实操平台改进了课程在实时动态信息方面的学习内容，增强了教学实施方式的灵活性和多样化；针对学习个性开展的支撑服务及针对学习个性进行的智慧化评价增强了学习评价方面的针对性，这有助于“智慧化”条件下学好课程知识，有利于学生对学习所用知识应用方法的理解，有利于培养学生可持续利用土地的创新能力和应用能力，“智慧化”教学和学习对学生从业必备的应用能力和创新思维水平的习得和增强有帮助。

参考文献

[1] 陈芳 , 刘洋 . 基于学习分析技术的个性化教学模式构建 [J]. 中国电化教育 ,2021,(6):45-52.

[2] 李王伟 , 等 . 虚拟现实技术在实践教学中的创新应用 [J]. 高等教育研究 ,2019,40(3):78-85.

作者简介：胡艳霞（出生年-1975），女，湖南邵阳，硕士，讲师，地质学、水文与水资源工程。