高等教育正历经数字化转型的深化阶段,伴随人工智能技术的快速发展,积极探索高等教育与新一代人工智能技术融合与创新发展的实施路径,已成为各高校的重要命题,经过长期的理论探索和实践,西安电子科技大学(以下简称“西电”)全面推进“人工智能+教育”的新生态建设。

一、人工智能赋能教育的发展背景及其技术特征

人工智能在塑造社会新形态的过程中,不可避免地将对教育领域产生全方位、多学科的重要影响。

人工智能技术融入并创新教育模式变革,其具有五大特征。一是强大的计算力,云计算、大数据等技术为教育教学实践中的各种教学资源数据、管理数据、行为轨迹数据提供了强大的算力储备;二是海量的大数据,以深度学习为代表的人工智能技术对海量数据的收集、处理、预测的规模都显著提高;三是高速的传输力,5G-A、智算中心等创新业务与应用蓬勃发展,通信传输具备高速率、大容量、长距离的特性;四是互联与互通,虚拟现实、自然语言处理、计算机视觉等技术催生了万物互联的数字孪生教育场景与智能工具,使沉浸式学习、精准化教学得以实现;五是前沿的大模型,大模型如今是人工智能技术的核心驱动力,大模型参数规模庞大、计算过程高效、拥有多任务的处理能力,深刻改变着教育的各个环节。

二、人工智能赋能高等教育的六个方面

1.赋能教育理念转变。依托人工智能技术,高等教育人才培养理念从标准化的“一刀切”逐步走向个性化的创新型培养,因材施教、个性培养等教育理念将得到真正确立。

2.赋能育人环境提升。以数字化促进教育全要素、全流程变革,构建处处能学、时时可学的育人环境,建设易用、可用、好用的数字教育平台,建成以学习者为中心的智能环境,实现教学环境可感知、教学情境可计算、教学数据可分析,全面构建数字化教育环境。

3.赋能教育资源供给。重构资源类型和供给方式,建设“课程资源工厂”,盘活各类异构资源数据,建设高水平生产、高效率共享、高质量沉淀的教学资源体系。

4.赋能课堂模式变革。构建以学习者为中心的教学模式变革,智能伴学、智能助教等教学场景的应用将使得学生由被动地接受知识转向主动地学习。

5.赋能教育评价创新。在大数据的支持下,创新过程性的德智体美劳学生综合能力评价体系,引导学生全面而有个性地发展。

6.赋能管理效率提升。运用人工智能技术,全面梳理管理治理业务,建立业务逻辑闭环,完成业务流程再造。以数据治理为核心、数智技术为驱动,提升管理精细化、服务精准化、决策科学化的水平,真正实现教育管理向教育治理的系统性跃迁。

三、人工智能赋能高等教育的推进路径与典型实践

(一)推进路径

西安电子科技大学积极响应党和国家的号召,自2018年起,启动“人工智能+教育”的标杆大学建设,立足学校电子信息学科优势,以人才培养为核心,以智能技术为支撑,以资源和数据为新生产要素,积极探索差异化教学、过程化评价、精细化治理、智能化服务的实现路径和实践方法,构建具有西电智慧和西电经验的“人工智能+教育”的新生态。

在加快学校教育数字化转型的进程中,西电重点把握了以下几个方面:一是体制机制建设。加强顶层规划,将“数字西电”作为未来五年建设“八个西电”的主要目标之一,将教育数字化工作纳入学校“十四五”发展规划,着力构建学校统一领导、信息化推进办公室牵头推进、信息网络技术中心和网络与继续教育学院提供技术支撑、各二级院系共同参与的四级联动信息化协同工作格局。同时,结合学校信息化工作实际,制定一系列信息化相关制度。二是重构教育生态。以数字化促进教育全要素、全流程变革,建设易用、可用、好用的数字教育平台,提供数字化学习内容和工具,实现技术“助教、助学、助管、助研、助交流”,构建提高办学质量的新型范式,提升教育治理的现代化水平,全面构建数字化教育生态。三是推进“数智工程”。抓住数据这一关键驱动要素,提升对教育数据的采集、分析、挖掘等的处理能力,打造智能化场景典型应用的案例,发挥数据化、智能化的教育赋能效应。四是品牌建设引领。坚持开放合作交流,开展人工智能赋能教育的联盟与合作机制建设,积极主动对外宣传,搭建促进教育数字化的交流桥梁。

(二)典型实践

1.以“智”助教

智能技术为教育模式的变革提供了支撑。学校依托西电智课平台,打造了人机协同的教育新模式。智课平台集成3D虚拟数字教师、智能化EDA实验、AI助教智能问答、大资源建设、在线智能实验、论文格式检测等核心功能模块,智能辅助全过程教学活动,平台累计建立超1200万个教学资源、近80万题库。在此基础上,西电自主研发了线下教师与线上AI教师协同授课的“双师型课堂”,将知识性内容通过AI教师教学,创新性和理解性内容由线下教师讲授,实现人机协同教学。

智能技术为教学资源的更新提供了支撑。西电实施“教材+题库+案例+项目+思政”五维协同的教学资源迭代方式,优化“基本概念+问题分析+复杂系统+跨域知识+瓶颈技术”五层资源体系,助力优势学科领域专业课程群建设。此外,学校还建设了优质课程资源,推动专业慕课群建设,70多门课程首批上线国家智慧教育平台。

2.以“智”助学

西电通过建设立体实验体系和学生课程资源体系,以资源共享共建促进助学发展。一方面,以物联网支撑建设远程实验平台,建立模电、通信等半实物在线实验系统,实现异常操作预警、智慧交互,自动生成实验报告和考核结果。打造无人值守智能实验室,线上进行实验前的实验操作规范学习和预考核。开展双空间虚实结合实验,与虚拟教师和异地实体教师开展交互式实验,智能生成实验报告与考核结果,可满足100余名学生同时在线的远程实验,解决线上实验实践的教学难点。另一方面,推进优质课程资源应用落地,选用国家智慧教育平台优质通识课程150余门。创新大学生慕课资源的应用,采用“线下线上穿插,线上理论学习、线下实践分享”的方式授课,使校外高质量慕课有效本土化。

为真正发挥学生学习的自主性,西电提供了基于知识点粒度的在线学习,学生可以进行学习痕迹追踪、视频智能检索,并智能构建课程知识图谱,同时以游戏闯关式的方式进行在线自主测试,强化重要知识点。智能化的学习工具不可或缺,西电通过建设多语言智能翻译、慧通大模型等工具来提高学生的学习效率。多语言智能翻译在大屏实时呈现课程的双语字幕,实现了国际化教学过程的无障碍交流。慧通大模型通过对接西电智课平台,已提供超过90万轮次的师生对话问答,涉及教师上课、学生答疑、教学评价和管理咨询等方面。

3.以“智”助管

人工智能为学校治理工作提供了新思路。西电充分挖掘全校信息化系统中的各类相关数据,基于AI中台、数据中台、物联中台,建成“两端一体化”的课堂教学智能督导中心,并融入语音翻译、知识图谱等智能功能,为专家评课和管理决策提供支持;基于人工智能算法模型开展学生就座率分析、师生互动分析、学习行为分析、板书检测分析、手写公式识别,开展课堂教学质量AI评价,为督导和教师生成预警、提醒;基于超盾内容安全服务体系,分析舆情信息并实施布控,对西电智课平台用户发布的内容进行实时检测过滤审核,降低内容违规风险;以数字化推动业务融合,建立部门协同的治理体系,上线财资一体化平台,打通5个业务系统,实现9个节点的全流程顺畅衔接;建成领导驾驶舱,将17个业务部门的648个数据指标予以可视化呈现,为各类人员了解校情、评估决策提供数据基础和辅助分析。

在师生服务方面,西电建立“一网通办”,整合服务流程、服务内容、服务资源,减环节、减证明、减时间、减次数,打通了师生服务的“最后一百米”;建设“一张表”,实现了师生在校个人数据的全量管理,解决了师生反复填报个人信息、提交纸质材料等问题;建立1234师生服务热线平台,构建了统一的校园服务资源,形成了“一个号码受理、后台部门办理、统一全程督办”的对外工作机制。

4.以“智”助研

为持续提升教师与学生的能力,一方面,西电鼓励师生积极加强教育科学研究,参与研发和构建服务全体师生实际需求的智慧教育场景。开展信息化应用专项研究,内容涉及ChatGPT教育应用、资源建设与推荐、课程与平台设计、教学工具等。在学生竞赛中设置了教育信息化赛道。另一方面,赋能团队建设,为每个类型的科研团队建立典型应用,助力科研和人才队伍的建设。

5.以“智”助评

西电在学生综合素质评价上持续发力,找准信息技术赋能教育评价的着力点,通过物联感知各类场景构建智慧校园环境,通过搭建业务数据中台、与学生相关的各类业务系统与移动端小程序等全方位分析学生成长的全周期数据,分别针对本科生和研究生构建了能力评价模型,初步形成全过程纵向评价、德智体美劳全要素横向评价的“学生成长画像”,建成学生综合性成长电子档案与电子能力证书。基于区块链建立教育诚信体系,自主研发建设教育区块链平台——“西电教链”,记录了学生个人成长的电子档案和能力证书。

西安电子科技大学在教、学、管、研、评等方面已初步取得人工智能赋能教育的突破,未来将持续围绕“一模型、两服务、三中台”的基础架构,聚焦“数据、智能、服务”三个核心,加快以教育数字化开辟发展新赛道,塑造发展新优势。

作者单位:西安电子科技大学

责任编辑:张言