为积极推进人工智能与本科教育教学深度融合,展示各专业领域教师在人工智能融入教育教学过程中的积极探索与创新实践,本期推送以化学实验课程为例,展示如何以数智化为引擎,破解传统实验教学难题,实现从“照方抓药”到“智慧探索”的教学模式改革。
优秀案例展示
化学实验教学是培养学生实践能力与创新思维的核心环节,但长期面临资源分散、内容滞后、学生自主探索空间受限等痛点。本案例以数智化技术为引擎,整合校内外优质实验资源,自主研发了基于深度神经网络的AI模型,并在此基础上升级智慧教学平台,构建起全新的“智慧实验教学模式”,实现了化学实验教学的系统性重构与闭环管理。
1、资源整合:构建一体化实验教学平台
平台打破传统实验资源的壁垒,整合“实验教学中心—学部测试中心—学校测试中心”三级资源,利用远程遥控与交互技术,将大型贵重仪器设备引入课程教学。同时,依托网络交互系统,集成原理讲解、操作视频等多样化资源,支持学生完成从线上预习、模拟到线下实操、数据上传的全流程学习。通过“能实不虚,虚实结合”的原则,实现了优质资源的共享与高效利用,破解了高端仪器难以走进本科生课堂的困境。
2、模式创新:创新数智化教学模式
课程以高效液相色谱实验(HPLC)为试点,创新构建了“AI预测+三维可视化+云端交互”的智慧实验教学模式。课前,学生依托线上平台进行基础理论学习与仪器三维结构认知,有效弥补学情差异;课中,开展“师-机-生”协同的高阶探究,学生自主设定色谱条件,AI模型实时预测并可视化分离结果,学生结合色谱原理不断迭代参数,在低成本的虚拟试错中完成条件优化;最后,学生将最优参数应用于真实仪器的上机操作以验证获取数据。该模式通过“虚实融通”的教学闭环,系统性地培养了学生高阶思维和创新能力。
化学实验教学的数智化转型,绝非单纯的技术升级,更是教育理念的重塑——教学重心从“知识传授”向“高阶能力建构”跃升,教学结构从“教师主导”向“学生中心”转变。通过资源整合、AI赋能与模式创新,正在逐步打破传统实验教学的物理与时空边界,构建起“虚实融通、开放共享”的智慧教学生态,进而为拔尖创新人才培养筑牢可持续发展的根基。