人工智能技術自1956年首次提出以來，在現代社會得到了快速發展，目前已在自然語言處理、計算機視覺與圖像、智能機器人等多個領域廣泛應用。與此同時，云計算、物聯網、大數據等多種新興信息技術飛速發展，進一步促進了人工智能技術在教育領域的不斷推廣與應用。

　　中國石油大學(華東)是全國重點大學、國家“雙一流”學科建設高校，長期以來高度重視實驗教學工作，早在1996年就實行了物理實驗課程的開放式教學模式，探索出了以計算機網絡預約為基本保障的開放流程，包括實驗預約、實驗預習、實驗操作和實驗報告撰寫等環節。開放式實驗教學是指教學內容、教學方法、教學手段和教學時間的全方位開放，是一種個性化的教學模式，對于培養學生的綜合能力、創新能力、創新意識和創新精神具有不可替代的作用，是當前實驗教學的研究焦點和改革方向，在不同學科，尤其是在物理實驗教學領域，得到了廣泛應用。

　　面對新的教育發展趨勢，中國石油大學(華東)牢牢把握新興教育技術的發展契機，將人工智能技術融入開放式物理實驗教學，依托智能管理系統、智能預習測評系統、智能操作輔導系統及智能批閱系統，實現個性化實驗預約、高效實驗預習、自主化實驗操作以及自動化報告批改，推動實驗教學實現深度開放，有效提高教學質量，培養更多高素質創新人才。

　　借助智能管理系統

　　實現個性化實驗預約

　　學校在每套實驗儀器的外部都安裝了具有生物身份識別功能的專用儀器柜和門禁裝置，編寫人工智能管理算法，實現實驗儀器的智能化管理。智能管理系統實時讀取實驗儀器的使用狀態，定時更新、智能推送實驗儀器的預約現狀，實現實驗項目的隨時預約。智能管理系統通過人工導入和網絡爬蟲自動抓取兩種途徑，全面獲取學生的專業、課程表、興趣愛好、課外活動軌跡等相關信息，形成學情畫像。在學生進行實驗項目預約時，依據學生的個人興趣、專業需求、空閑時段等信息，精準推送實驗項目，幫助學生實現高效預約。

　　利用智能預習測評系統

　　實現高效實驗預習

　　學校改革傳統實驗教材，依據學生的認知規律，錄制實驗知識點短視頻，開發相應的可視化仿真軟件，構建實驗預習知識點語義網絡，形成實驗預習知識圖譜，將實驗教材的紙質內容電子化、碎片化。在學生進行實驗預習時，精準推送多樣化的學習資源，輔助學生自主完成實驗預習。智能預習測評系統建立有預習試題庫，并能根據試題的難度系數與智能算法進行智能組題，形成個性化的預習測評試卷，供學生進行測試;能對學生的試卷進行智能批改和分析，實時評價學生的實驗預習質量，確定學生實驗預習中的薄弱知識點;結合實驗預習知識圖譜，通過關聯功能，向學生推送對應的學習資料，輔助學生進一步掌握實驗知識。同時，智能預習測評系統能夠根據學生的作答情況，自動計算、更新每道試題的難度系數，進而優化組題策略，使個性化測評更趨合理有效。

　　通過智能操作輔導系統

　　實現自主化實驗操作

　　學校改造實驗儀器，在儀器的不同位置安裝運行狀態檢測傳感器，對學生的實驗操作狀態進行智能檢測。此外，還在實驗儀器周圍安裝攝像頭等環境監控傳感器，對學生的學習狀態進行檢測。檢測數據上傳至固定智能終端，經過互聯網實現數據共享。與此同時，將實驗內容模塊化、程序化，集成任課教師的教學指導經驗，構建實驗知識庫和綜合數據庫，結合人工智能算法，形成具有實驗教學特征的智能導師系統。學生做實驗時，系統自動讀取學生操作實驗儀器的狀態數據和學習狀態監控數據，對學生的實驗過程進行評判，記錄其操作成績。如果存在錯誤操作，則推送與操作問題有關的原因提示，啟發學生發現問題，進而指導學生排除故障。智能操作輔導系統具有人機協調能力，教師可以隨時隨地通過智能終端介入智能操作輔導系統，實時觀察學生的實驗儀器操作過程與學習過程。當學生遇到問題時，系統中的智能客服可以進行在線答疑，指導學生完成實驗。同時，智能操作輔導系統能夠記錄和學習實驗教師的在線教學經驗，進一步完善實驗操作輔導功能。

　　依托智能批閱系統

　　實現自動化報告批改

　　智能批閱系統具有智能識別和智能判別功能。學生獲得實驗數據后，在自己的智能終端上下載具有一定格式要求的標準報告冊，按照要求撰寫實驗報告，而后拍照上傳到智能批閱系統。智能批閱系統通過識別算法，完成實驗報告的轉換和識別，進而根據智能批閱算法和實驗數據處理知識圖譜，完成實驗報告的判別和分析統計，將批閱結果以及數據處理錯誤部分對應的知識點反饋給學生。同時，智能批閱系統有自主學習功能，能夠記錄學生的常見答案以及個性化筆跡，形成特征數據庫，經過一定數量的樣本訓練后，具備抄襲辨識功能。

　　中國石油大學(華東)將人工智能技術融入開放式物理實驗教學，在不改變原教學體系的實驗項目數量和實驗內容的條件下，構建了學生自主預習、自主操作、自主撰寫實驗報告的教學模式，學生的角色由被動變為主動，提升了自主實驗能力;自動實施糾錯反饋式和啟發式的教學方法以及過程化的逐點考核方法，幫助學生實時了解自己的學習狀態，保證了對學生學習評價的一致性和公平性，真正實現了“千人千面”“一對一”的個性化教學;實現了實驗儀器的智能化管理，達到24小時“全天候”開放的理想狀態，避免了實驗設備的閑置浪費，提高了實驗儀器的利用率。綜上，人工智能技術的融入，實現了物理實驗教學的全方位開放，提高了實驗教學的有效性，提升了學生的綜合實驗素養，更好地培養了學生的創新能力、創新意識和創新精神。

　　(尹教建)

　　(正文結束)