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海南大学AI赋能课程建设系列报道: 《无机化学》》王小红教授:主动拥抱AI,增强知识传授

信息来源: 发布日期:2025-02-20

在人工智能技术迅猛发展的当下,教育领域正经历深刻变革,智能化、个性化与数据化成为发展新方向。《无机化学》作为一门具有深厚理论基础且知识点繁杂的学科,通过智慧课程建设,有效提升了教学效率与科研支持能力。这一创新性课程围绕知识图谱构建、AI助教训练调优、AI科研趋势分析、AI生成教学资源等核心模块展开,为教学与科研带来新的活力。


无机化学智慧课程通过“知识图谱+AI工具包”的深度融合


构建知识图谱,搭建多维知识网络

知识图谱是《无机化学》智慧课程的核心基础,它以结构化、可视化方式整合学科知识,构建出多维化学知识网络,具备多样化的图谱形态。树状图谱以学科主干知识为根节点,层层细化分支知识点,帮助学生清晰把握知识脉络,从基础概念到复杂理论,形成系统的知识架构。网状图谱则打破章节限制,关联跨章节内容,挖掘隐性知识联系,使学生能够融会贯通,理解知识的整体性与关联性。环状图谱突出核心概念的辐射性,将竞赛知识、理论知识与应用场景串联起来,拓展学生知识视野,激发学生对知识应用和拓展的思考。


树状图谱:以学科主干知识为根节点,逐层细化分支知识点。


网状图谱:关联跨章节内容,揭示隐性知识联系。


环状图谱:突出核心概念的辐射性,串联竞赛、理论与应用场景。


知识图谱还具备动态更新与智能推荐功能。它紧密结合教学资源库与科研前沿数据,能够自动识别并补充新知识点,确保知识的时效性。同时,基于教师的使用偏好和教学需求,推荐与之相关的教学资源,如学术文献、教学案例等,为教师教学提供有力支持。

训练调优AI助教,实现精准教学支持

AI助教借助自然语言处理(NLP)与深度学习技术,全面覆盖教学场景。在训练流程上,首先整合教材内容、历年试题、学术论文以及师生互动语料库,构建《无机化学》专属知识库,为AI助教提供丰富的数据基础。然后针对化学术语进行领域适配,优化模型,提升其对化学语义的理解准确率,使其能够准确理解学生问题。在实际应用中,根据学生提问的实时反馈,不断优化解释逻辑与案例匹配能力,以更好地满足学生需求。


根据学生提问的实时反馈,优化助教的解释逻辑与案例匹配能力


在应用场景方面,AI助教能够根据不同专业学生的知识基础和学习目标,提供分层答疑,实现个性化教学。此外,AI助教还能结合学科史与科技伦理,自动生成思政案例,将课程思政元素有机融入教学过程,促进学生的全面发展。


自动生成思政案例:结合学科史与科技伦理,融入课程思政元素


开展AI科研趋势分析,推动学科前沿探索

AI科研趋势分析在《无机化学》学科前沿探索中发挥着重要作用。通过抓取各大平台的文献数据,构建《无机化学》领域关键词体系,运用专业模型挖掘研究热点的演变规律,进而生成趋势分析报告。这些报告为科研人员提供了清晰的研究方向指引,帮助他们把握学科发展动态。


为学生提供选题建议,匹配其能力图谱与科研兴趣


在教学科研联动方面,AI科研趋势分析能够及时将前沿科研成果转化为课程拓展案例,更新实验设计,使教学内容紧跟学科前沿。同时,根据学生的知识储备、兴趣和能力,为学生提供科研选题建议,引导学生参与科研活动,培养学生的科研能力和创新思维。

利用AI生成教学资源,提升效率与质量

丰富的AI工具为教学资源生成带来显著变革。在生成PPT与教案时,教师只需输入教学目标与知识点标签,AI即可自动生成逻辑清晰的PPT框架,并从知识图谱中引用相关学习资源,丰富PPT内容。教案设计支持“问题导向”模式,自动嵌入场景化问题,引导学生主动思考。


教案设计支持“问题导向”模式,自动嵌入场景化问题


在试卷与试题生成方面,AI可依据难度系数,涵盖记忆、理解、应用等不同能力层次进行智能组卷,确保试卷对知识点的覆盖全面且均衡。在设置主观题得分点后,AI能够自动阅卷,大大提高了教学评价的效率和客观性。


根据难度系数(记忆、理解、应用)智能组卷,确保知识点覆盖均衡


AI知识萃取功能能够从海量文献中提取核心结论与实验方法,生成知识图谱,并自动标注知识点关联性,为教师备课提供全面、系统的参考资料,助力教师整合教学内容,提升备课效率。


从海量文献中提取核心结论与实验方法,生成知识图谱


《无机化学》智慧课程通过“知识图谱+AI工具包”的深度融合,在教学、科研和管理层面均展现出显著价值。教学层面,资源生成效率大幅提升,支持个性化学习路径设计,满足不同学生的学习需求;科研层面,缩短了前沿成果转化周期,助力师生快速定位创新方向,推动学科发展;管理层面,通过对课程核心数据的分析,为教学策略的优化提供科学依据,实现教学管理的精细化。此外,通过“分层教学”功能,为不同专业学生创建专属学习空间,真正做到因材施教。

《无机化学》智慧课程的建设是教育创新的重要实践,为《无机化学》教学与科研注入新动力,培养适应时代需求的创新人才,也为其他学科智慧课程建设提供了可借鉴的模式。