数智赋能，催生高校实验课堂“蝶变”

　　当前，人工智能正以前所未有的深度与广度重塑高等教育的形态。从知识生产方式的颠覆性变革，到教学组织形态的灵活性重塑，再到学习空间的无限拓展与虚实融合，“人工智能+高等教育”已超越技术赋能的范畴，成为驱动高校高质量发展、回应时代命题的战略选择。在这场变革中，高校既是探索者，也是引领者。本期，高教周刊开设阶段性栏目“人工智能+高等教育”，邀请各高校相关负责人深度解读技术融合背后的教育理念革新，共同绘制未来教育的发展蓝图。

　　——编者

　　人工智能（AI）技术的快速发展，正在深刻改变高等教育的知识供给方式、教学组织形态和学习空间。AI与虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术深度融合，为学生提供了更具沉浸感和交互性的学习体验，也推动高校实验教学加快迈向数字化、智能化。

　　近年来，哈尔滨工业大学电工电子国家级实验教学示范中心（以下简称中心）以培养学生的自主学习能力为核心，探索并实施了全开放实验教学模式。从打造远程实验教学平台，到引入智能助教系统，再到制作虚拟数字人教师，中心利用人工智能技术，不断推动高校实验教学改革，满足学生个性化的学习需求。

　　1

　　以智破局

　　重构实验教学核心逻辑

　　传统高校电工电子实验课堂以教学为中心，形式单一。当代大学生的信息获取方式愈发多元，对知识的新鲜性、实用性和趣味性要求不断提升，要求实验教学必须转变人才培养理念，以学生为中心优化教学模式。

　　中心深耕的全开放实验教学模式，成为AI赋能实验教学的重要实践基础。在该模式下，学生可根据自身学习情况自主选择实验时间与地点，借助数字化教学资源开展学习。教师则摒弃传统课堂讲解，通过引导学生独立分析、探索、质疑和实践达成教学目标，实现了从指导到引导、从讲授到启发的角色转变，真正让学生成为学习主体。

　　人工智能技术的发展，为这种自主学习模式的落地提供了强大技术助力。当前，AI已经深度融入中心的实验平台建设、教学资源制作和实验教学实施的全过程。

　　在中心，不同专业、年级的学生，可以在同一实验室开展不同实验；多样化的数字化教学资源，也为学生自主学习和实验预习提供了支撑，让线下实验室的实践更聚焦于创新性、高阶性和挑战度更高的项目性实验。通过智能化教学平台的使用，学生的信息素养和适应新技术的能力得到显著提升，这对于电子技术领域的人才培养尤为重要。

　　2

　　以智赋能

　　打造自主学习支撑体系

　　生成式AI与虚拟数字人技术的应用，使教学资源的制作效率和质量实现了质的飞跃。

　　为满足学生的自主学习需求，中心教学团队打造了体系化的数字化教学资源，覆盖中心各实验室全部仪器设备和实验教学内容。例如，在传统教学视频制作中，教师需要完成讲解、操作、配音和反复修正等一系列耗时工作。而有了虚拟数字人平台，教师可以将更多精力投入教学脚本设计，通过制作数字人分身、训练定制个人声音数据，实现“文本快速生成教学视频”，大幅提升了教学视频的制作效率。

　　为了使学生学习教学视频资源后，能够快速地动手验证，中心建设了功能集约、性能完备的电工电子数字孪生实验教学平台，为学生提供泛在化的实验环境，使学生进入线下实验室前充分掌握仪器设备、实验装置的使用方法及验证性实验内容。平台融合了专家系统、数字孪生技术，实现了“虚拟操作、真实反馈”的效果。学生在电脑上操作的虽是仪器设备和实验装置的虚拟界面，但实验室中的真实设备会同步工作，反馈的实验结果和测量数据也都是真实的。平台的专家系统，能够实时判断学生的连线是否正确、参数配置是否得当，及时给出错误提示与参考建议，帮助学生快速掌握仪器设备使用方法、理解核心知识点，有效提升学习兴趣和实践效果。

　　远程实验中，教师如何指导并及时解答学生实验中的问题？为破解这一难题，中心引入基于通用大模型的AI助教系统。结合电工电子领域专业知识，利用教学团队建设的理论教材、实验教材和实验操作视频资源，对模型进行领域适配、知识增强与持续优化，打造出专属的电工电子实验教学AI助教。该系统为学生提供了一对一学习互动，实时解答实验过程中的问题。除了文字答案外，还能同步关联相关知识点对应的教材图示和教学视频片段，既为学生的自主学习提供了持续保障，也为教师提供了个性化的教学支持。

　　AI赋能实验教学不仅破解了有限学时和实验资源的限制，让高阶性、创新性实验内容的教学得以顺利开展，还提升了教学的挑战度。学生也在学习过程中逐步提升了自主学习意识和自我管理能力。

　　3

　　以智领航

　　探索实验教学未来方向

　　目前，人工智能在电工电子实验教学中的应用，仍以辅助教学、资源建设和过程支持为主。未来，随着大数据分析、区块链等前沿技术与AI的深度融合，实验教学的智能化水平将迎来全方位提升，教学质量和管理效率也将实现新的突破。

　　借助大数据分析技术，能够深入挖掘学生的学习行为和学习效果数据，为学生提供更精准的教学建议和个性化学习方案；还能对学生的实验数据进行智能分析，快速找出教学中的共性问题，为教师提供及时的教学改进意见和解决方案，推动整体教学质量的提升。区块链技术的融入，则能实现实验教学资源和学生学习成果的安全、透明管理与认证。一方面，可以有效保护教学资源的知识产权；另一方面，也能确保学生学习成果评估的公正性和可信度，让实验教学的管理体系更趋完善。

　　为适应技术发展带来的实验教学形态新变化，满足学生自主性和个性化学习的新需求，未来，中心将以国家级一流本科课程“电工电子实验系列课程”为核心，打造基于大模型的实验教学智能体。基于真实教学数据，对师资、设备、资源与开放安排等要素进行建模分析和仿真推演，持续优化教学组织方案，形成更优的实验教学配置路径，支撑实验教学体系的优化决策与持续改进。同时，持续探索5G、AI、VR/AR等技术的深度融合，推动实验教学平台的数字化转型。如，利用5G技术增强虚实结合实验内容的呈现效果，提升泛在化实验体验；借助AI技术实现实验指导、实验线路检测和实验报告智能批改的全流程智能化；通过VR/AR技术增强远程实验的沉浸感和交互感，让学生的远程实验体验更贴近线下实操。

　　在此基础上，中心还将依托数字化实验教学平台的数据优势，为学生打造个性化学习路径，建立数据驱动的教学评价与反馈机制。通过数据的持续积累和分析，让教学更贴合学生的学习节奏和需求。这一系列举措将进一步拓展实验教学空间，提升实验教学效率和质量，推动未来实验室和实验教学新形态的打造。

　　（作者系哈尔滨工业大学电工电子国家级实验教学示范中心常务副主任）

《中国教育报》2026年03月25日 第06版