近日，教育部公布首批“人工智能+高等教育”应用场景典型案例名单，哈尔滨工业大学报送的“人工智能技术在自主学习模式下电工电子实验教学中的应用”案例成功入选。此次全国共有18个在人工智能技术应用上具有代表性、前瞻性且能够产生积极影响的高等教育实践案例入选。
在电工电子国家级实验教学示范中心，从打造远程在线实验教学平台到引入智能助教系统再到制作虚拟数字人教师，人工智能技术正在加速融入平台建设、教学资源制作、实验教学全过程。“传统的实验课堂，往往是以教为中心，课堂形式单一。将人工智能技术引用实验教学后，学生可以利用数字化教学资源开展自主学习，在满足个性化需求的同时提升了学习的兴趣和效果。”中心常务副主任李琰教授说。
据介绍，在远程在线实验教学平台中，学生电脑端操作的是仪器设备和实验装置的虚拟界面，而在网络的另一端，实验室中的实验设备和装置也在运转，专家系统实时判断学生连线是否正确、参数配置是否得当，给出必要的错误提示与参考建议，从而帮助学生快速掌握仪器使用、更好地理解知识点。
为了提升实验教学质量和效率，中心将智能助教系统引入到远程在线实验教学平台，为学生提供一对一的实时互动。该智能助教系统不仅提供文字解答，还能根据学生提问的相关知识点，精确给出操作讲解教材图片节选和视频片段节选，从而为学生自主学习提供有力支持。
此外，中心还将生成式人工智能和虚拟数字人技术应用于教学资源制作中，教师只需通过设计文字脚本，录制操作过程，就能快速生成高质量的教学视频，既降低了传统视频制作的时间和成本，又实现了教学视频资源的高效更新。
人工智能技术融入实验教学，助力不同专业的学生更好地开展自主学习。“AI助教的实时反馈、精准指导，帮助我提高了自主学习效率，同时中心开设的人工智能创新课，引导学子探索前沿科技，为今后参与高水平学科竞赛开拓了思路。” 电气学院2022级本科生范子瑜说。
航天学院2022级本科生丁佳睿表示，不管是做电工电子实验可以随时提问的AI助教，还是基于AI的远程实验教学平台，或者是使用大模型解决科创项目难题，人工智能技术的应用随处可见，助力我们更加高效地开展自主学习、创新研究。
“同学你好！我是你的智能教学助手，我可以为你解答关于课程的一些疑问，快来问我吧！”“如何理解薛定谔方程中的三个量子数？”“猜你还想问：在量子力学中，薛定谔方程的三个量子数分别代表什么意义？”
2023级本科生何锦涛通过AI学习系统进行2024年春季学期“无机与分析化学”课程的课前预习。通过AI助教的解答，他对所学课程的重点、难点有了更加清晰的了解。而作为该课程的主讲教师，化工与化学学院张兴文教授会根据学生在自主学习过程中反馈的问题，在线下的智慧教室进行有重点地讲解，从而提升教学的质量和效果。
近年来，基于数字化平台，张兴文教授面向本科生开设了“无机与分析化学”“计算思维的化学魅力”等多门化学类AI课程，创建了四大化学基础知识图谱，并将“AI技术+超算”与实操、实训和实践相融合，受到学生的好评。
“在课堂上，我不仅学到了计算机和化学的理论知识，还通过一些软件和平台进行虚拟仿真实验，在探索微观世界中加深了对知识的理解，同时也增强了对所学专业的兴趣。”2023级本科生史梓辰在学习《计算思维的化学魅力》课程反馈中写道。
今年的全国两会，“人工智能+”首次被写入《政府工作报告》，传递出用人工智能技术赋能千行百业、发展新质生产力的鲜明信号。而人工智能+教育，将打破传统的教学方式，有利于提升教学质量、培养创新人才。
哈工大的人工智能研究起步早、涉足深、特色鲜明，在人工智能领域培养出了一大批教学、科研和产业人才。学校积极响应人工智能时代的教育需求，以人工智能赋能“新工科”建设，于2022年秋季学期面向全校大一学生开设“计算思维与信息基础”课程，以人工智能作为核心教学内容，采用“MOOC+SPOC+翻转课堂”的教学模式，着力培养具备计算思维和人工智能素养的拔尖创新人才。
主讲“计算思维与信息基础”课程的计算学部战德臣教授获批牵头建设教育部“101计划”核心课程（全国高校共12门）《计算概论》，并和团队的聂兰顺教授等成功搭建智慧虚拟课堂，在开源社区受到广泛采纳。该课堂融合虚拟现实与人工智能技术，为学生提供沉浸式的个性化学习体验，智能匹配学生数量以增强互动，并借助数字人技术，虚拟教师形象逼真，教学生动。课堂还利用大数据构建知识图谱，智能分析学生问题并精准回应，实现高仿真师生互动。此创新模式为下一代慕课教学提供了强大的技术支持和范例。
截至目前，一校三区已开设“人工智能导论”“人工智能及航天器在轨应用实践”“人工智能数学基础”等与人工智能、机器人、机器学习、深度学习相关的课程231门，其中通识类课程121门，专业类课程110门，17门在线开放课程在中国大学MOOC、网易云课堂等平台上线，“大学计算机-计算思维导论”“大数据算法”“算法设计与分析”等15门课程获评国家一流本科课程。
哈尔滨工业大学持续推进数字化课程和教材建设，已出版56门数字课程，另有19门数字课程正在建设中，已立项新形态教材三批次共计49种，《理论力学》《单片机原理及应用》《电工学》等经典教材实现数字化更新。
哈尔滨工业大学还注重强化数字教学技术培训，自2022年以来，先后举办多期“仲荣”人工智能青年教师研习班，助力青年教师在课程建设中熟练运用人工智能和数字化手段，为相关专业学生提供更加丰富、高效的学习体验。为以“人工智能+”赋能多领域复合型人才培养，学校还举办了“仲荣”人工智能青年教师研习班交流会，让青年教师对人工智能在不同领域的应用有更深入的了解。
学校入选教育部典型虚拟教研室4个，典型教研方法2项，典型教研成果3项，总数居全国高校第一。
面向未来，哈尔滨工业大学将面向人工智能领域国家重大战略需求，依托一流学科积淀，推动人工智能与传统领域交叉融合，促进专业数字化转型，持续推动教育数字化变革，为强国建设、民族复兴伟业培养输送更多杰出人才。
来源：哈尔滨新闻网
商艳凯 记者：王铁军 纪天伟
编辑：马云鹏