當(dāng)前，人工智能正以前所未有的深度與廣度重塑高等教育的形態(tài)。從知識(shí)生產(chǎn)方式的顛覆性變革，到教學(xué)組織形態(tài)的靈活性重塑，再到學(xué)習(xí)空間的無限拓展與虛實(shí)融合，“人工智能+高等教育”已超越技術(shù)賦能的范疇，成為驅(qū)動(dòng)高校高質(zhì)量發(fā)展、回應(yīng)時(shí)代命題的戰(zhàn)略選擇。在這場(chǎng)變革中，高校既是探索者，也是引領(lǐng)者。本期，高教周刊開設(shè)階段性欄目“人工智能+高等教育”，邀請(qǐng)各高校相關(guān)負(fù)責(zé)人深度解讀技術(shù)融合背后的教育理念革新，共同繪制未來教育的發(fā)展藍(lán)圖。

　　——編者

　　人工智能（AI）技術(shù)的快速發(fā)展，正在深刻改變高等教育的知識(shí)供給方式、教學(xué)組織形態(tài)和學(xué)習(xí)空間。AI與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等技術(shù)深度融合，為學(xué)生提供了更具沉浸感和交互性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，也推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)加快邁向數(shù)字化、智能化。

　　近年來，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電工電子國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（以下簡(jiǎn)稱中心）以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力為核心，探索并實(shí)施了全開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。從打造遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，到引入智能助教系統(tǒng)，再到制作虛擬數(shù)字人教師，中心利用人工智能技術(shù)，不斷推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。

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　　以智破局

　　重構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)核心邏輯

　　傳統(tǒng)高校電工電子實(shí)驗(yàn)課堂以教學(xué)為中心，形式單一。當(dāng)代大學(xué)生的信息獲取方式愈發(fā)多元，對(duì)知識(shí)的新鮮性、實(shí)用性和趣味性要求不斷提升，要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)理念，以學(xué)生為中心優(yōu)化教學(xué)模式。

　　中心深耕的全開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，成為AI賦能實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要實(shí)踐基礎(chǔ)。在該模式下，學(xué)生可根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況自主選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)，借助數(shù)字化教學(xué)資源開展學(xué)習(xí)。教師則摒棄傳統(tǒng)課堂講解，通過引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立分析、探索、質(zhì)疑和實(shí)踐達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了從指導(dǎo)到引導(dǎo)、從講授到啟發(fā)的角色轉(zhuǎn)變，真正讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體。

　　人工智能技術(shù)的發(fā)展，為這種自主學(xué)習(xí)模式的落地提供了強(qiáng)大技術(shù)助力。當(dāng)前，AI已經(jīng)深度融入中心的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)、教學(xué)資源制作和實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的全過程。

　　在中心，不同專業(yè)、年級(jí)的學(xué)生，可以在同一實(shí)驗(yàn)室開展不同實(shí)驗(yàn)；多樣化的數(shù)字化教學(xué)資源，也為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)提供了支撐，讓線下實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐更聚焦于創(chuàng)新性、高階性和挑戰(zhàn)度更高的項(xiàng)目性實(shí)驗(yàn)。通過智能化教學(xué)平臺(tái)的使用，學(xué)生的信息素養(yǎng)和適應(yīng)新技術(shù)的能力得到顯著提升，這對(duì)于電子技術(shù)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)尤為重要。

　　2

　　以智賦能

　　打造自主學(xué)習(xí)支撐體系

　　生成式AI與虛擬數(shù)字人技術(shù)的應(yīng)用，使教學(xué)資源的制作效率和質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

　　為滿足學(xué)生的自主學(xué)習(xí)需求，中心教學(xué)團(tuán)隊(duì)打造了體系化的數(shù)字化教學(xué)資源，覆蓋中心各實(shí)驗(yàn)室全部?jī)x器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。例如，在傳統(tǒng)教學(xué)視頻制作中，教師需要完成講解、操作、配音和反復(fù)修正等一系列耗時(shí)工作。而有了虛擬數(shù)字人平臺(tái)，教師可以將更多精力投入教學(xué)腳本設(shè)計(jì)，通過制作數(shù)字人分身、訓(xùn)練定制個(gè)人聲音數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“文本快速生成教學(xué)視頻”，大幅提升了教學(xué)視頻的制作效率。

　　為了使學(xué)生學(xué)習(xí)教學(xué)視頻資源后，能夠快速地動(dòng)手驗(yàn)證，中心建設(shè)了功能集約、性能完備的電工電子數(shù)字孿生實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生提供泛在化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生進(jìn)入線下實(shí)驗(yàn)室前充分掌握儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。平臺(tái)融合了專家系統(tǒng)、數(shù)字孿生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“虛擬操作、真實(shí)反饋”的效果。學(xué)生在電腦上操作的雖是儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)裝置的虛擬界面，但實(shí)驗(yàn)室中的真實(shí)設(shè)備會(huì)同步工作，反饋的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和測(cè)量數(shù)據(jù)也都是真實(shí)的。平臺(tái)的專家系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)判斷學(xué)生的連線是否正確、參數(shù)配置是否得當(dāng)，及時(shí)給出錯(cuò)誤提示與參考建議，幫助學(xué)生快速掌握儀器設(shè)備使用方法、理解核心知識(shí)點(diǎn)，有效提升學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐效果。

　　遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)中，教師如何指導(dǎo)并及時(shí)解答學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的問題？為破解這一難題，中心引入基于通用大模型的AI助教系統(tǒng)。結(jié)合電工電子領(lǐng)域?qū)�業(yè)知識(shí)，利用教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的理論教材、實(shí)驗(yàn)教材和實(shí)驗(yàn)操作視頻資源，對(duì)模型進(jìn)行領(lǐng)域適配、知識(shí)增強(qiáng)與持續(xù)優(yōu)化，打造出專屬的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)AI助教。該系統(tǒng)為學(xué)生提供了一對(duì)一學(xué)習(xí)互動(dòng)，實(shí)時(shí)解答實(shí)驗(yàn)過程中的問題。除了文字答案外，還能同步關(guān)聯(lián)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的教材圖示和教學(xué)視頻片段，既為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了持續(xù)保障，也為教師提供了個(gè)性化的教學(xué)支持。

　　AI賦能實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅破解了有限學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)資源的限制，讓高階性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)得以順利開展，還提升了教學(xué)的挑戰(zhàn)度。學(xué)生也在學(xué)習(xí)過程中逐步提升了自主學(xué)習(xí)意識(shí)和自我管理能力。

　　3

　　以智領(lǐng)航

　　探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)未來方向

　　目前，人工智能在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，仍以輔助教學(xué)、資源建設(shè)和過程支持為主。未來，隨著大數(shù)據(jù)分析、區(qū)塊鏈等前沿技術(shù)與AI的深度融合，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的智能化水平將迎來全方位提升，教學(xué)質(zhì)量和管理效率也將實(shí)現(xiàn)新的突破。

　　借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能夠深入挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果數(shù)據(jù)，為學(xué)生提供更精準(zhǔn)的教學(xué)建議和個(gè)性化學(xué)習(xí)方案；還能對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，快速找出教學(xué)中的共性問題，為教師提供及時(shí)的教學(xué)改進(jìn)意見和解決方案，推動(dòng)整體教學(xué)質(zhì)量的提升。區(qū)塊鏈技術(shù)的融入，則能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和學(xué)生學(xué)習(xí)成果的安全、透明管理與認(rèn)證。一方面，可以有效保護(hù)教學(xué)資源的知識(shí)產(chǎn)權(quán)；另一方面，也能確保學(xué)生學(xué)習(xí)成果評(píng)估的公正性和可信度，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理體系更趨完善。

　　為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展帶來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形態(tài)新變化，滿足學(xué)生自主性和個(gè)性化學(xué)習(xí)的新需求，未來，中心將以國(guó)家級(jí)一流本科課程“電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程”為核心，打造基于大模型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能體。基于真實(shí)教學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)師資、設(shè)備、資源與開放安排等要素進(jìn)行建模分析和仿真推演，持續(xù)優(yōu)化教學(xué)組織方案，形成更優(yōu)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)配置路徑，支撐實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的優(yōu)化決策與持續(xù)改進(jìn)。同時(shí)，持續(xù)探索5G、AI、VR/AR等技術(shù)的深度融合，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。如，利用5G技術(shù)增強(qiáng)虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的呈現(xiàn)效果，提升泛在化實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)；借助AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)線路檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告智能批改的全流程智能化；通過VR/AR技術(shù)增強(qiáng)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的沉浸感和交互感，讓學(xué)生的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)更貼近線下實(shí)操。

　　在此基礎(chǔ)上，中心還將依托數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生打造個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋機(jī)制。通過數(shù)據(jù)的持續(xù)積累和分析，讓教學(xué)更貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)節(jié)奏和需求。這一系列舉措將進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和質(zhì)量，推動(dòng)未來實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教學(xué)新形態(tài)的打造。

　　（作者系哈爾濱工業(yè)大學(xué)電工電子國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心常務(wù)副主任）