敲黑闆！AI助教喊你“抄作業”啦

文 ｜ 《中國科學報》實習生 聶一丹 記者 陳彬

“數字老師”上線“電力系統基礎”課。受訪者供圖

“大家好！我是天津大學劉豔麗教授的數字助手、你們的學習小夥伴！”

4月2日，在“電力系統基礎”這門課的開學第一課上，天津大學電氣自動化與資訊工程學院2022級大學生潘淩藍好奇地看着螢幕上的另一位“劉老師”，和同學興奮地交頭接耳。

這位“數字老師”，就是由天津大學電氣自動化與資訊工程學院教授劉豔麗主導研發的“全過程全環節AI（人工智能）助教”。這位1：1仿真模拟劉豔麗形象的“數字老師”有很多強大的功能。

“全過程、全環節AI助教可以覆寫課程的各個階段，并實作全天候線上服務。”劉豔麗介紹，“課前，AI助教會整理好課程知識的重點、難點，友善學生預習；課程中，AI助教的答疑系統可以随時解答學生的課程疑問，為學生提供及時、便捷的答疑管道；課後，AI助教針對每章的知識點配備檢測題，友善學生鞏固知識，并通過思維導圖展現課程整體知識體系，友善學生進行查漏補缺。”

而這些，還隻是這位老師“百變神通”的“冰山一角”。

讓“因材施教”成為現實

過去，老師們需要親自錄制慕課課程，備課過程會耗費大量的時間和精力。劉豔麗告訴《中國科學報》，“‘數字老師’可以根據教師導入的課件資料一鍵生成慕課，随時随地、高效快捷地生成并更新慕課資源，有針對性地鞏固、拓展學生的學習内容。”

上了一段時間課程後，潘淩藍也對這位老師有了一定的了解。“上完一節課後，如果我對課上的重點和難點了解不夠深入，就會去觀看AI助教系統裡的網課講解，然後做檢測題，加深掌握程度。”潘淩藍告訴《中國科學報》，現在，AI助教已經成為學生們離不開的學習助手。

AI助教的另一大系統“答疑大模型”則超越了課堂教學，讓有興趣的同學可以聚焦高階專業學習。

劉豔麗介紹，“答疑大模型”是一個服務于科研學習的純國産人機對話大模型系統，“類似于國外的ChatGPT”。

一方面，該模型可以提供24小時的答疑服務，解決學生在專業知識方面的問題和疑問；另一方面，類似于網購平台向使用者推薦個性化商品，它可以根據與每位學生的互動交流，向不同學生推薦不同的專業性問題，彌補學生專業知識的不足之處，“實作真正的因材施教”。

除了基礎性的答疑之外，“答疑大模型”還可以在程式設計技能方面給予學生充分的輔助性支援。“電力系統學科涉及很多分析計算，需要通過程式設計才能完成。而大模型可以幫助學生編寫并調試程式，節省了教育訓練程式設計技能所需的時間。這樣，學生就有更多精力專注于高階專業任務。”劉豔麗說。

這一過程既是進行專業實踐的過程，也是培養學生數字化素養的過程。劉豔麗頗感自豪地表示，學生隻需要具備基本的程式設計思維，将指令輸入到大模型中，便可以得到相應的代碼。“現在，學生對大模型的應用非常熟練，他們真正做到了把AI作為‘生産力’。”

靈感源于虛拟主播

“AI技術在教育領域中的融合應用是大勢所趨。”在劉豔麗看來，随着資料存儲與計算能力的快速提高，以及核心算法的不斷突破，人工智能技術支撐下的智能化教學将進一步拓展教學互動空間，推動教學方法的創造性應用。

然而，目前市面上的諸多大模型仍存在使用權限方面的風險。在此背景下，內建開發出一個服務于學生的純國産教學工具，打造國産通用科研教學平台，成為劉豔麗一直以來的心願。

“數字老師”的靈感最初來源于網絡虛拟主播。

劉豔麗告訴《中國科學報》，前兩年在抖音平台上，她經常可以看到一些虛拟主播的身影，于是便聯想到，如果将這一技術應用于高等教育的教學場景中，必然會大大減少教師錄制課程所需要的時間和精力，能夠更加高效地為學生提供線上課程。

除了錄制課程，個性化答疑也是學生學習過程中迫切需要的功能。基于多年的教學經驗，劉豔麗想到，在知識學習過程中，學生們的疑問基本可以歸納在一個範圍裡。“那麼，完全可以訓練一個24小時線上的我的‘分身’來回答這些問題。當人機對話技術出現後，我立刻産生了将其應用于學科教學的想法。”

在高等教育領域，AI助教要代替真人教師走進課堂，必須具備深厚的專業知識儲備，這對大模型的研發提出了更高要求。“為了打造一款應用于電力能源學科且安全性高的大模型，我們找到第三方企業合作，共同開發。”

她介紹：“通專融合大模型的研發日益重要。我們在通用大模型的基礎上，強化電力能源學科專業知識，搭建了電力能源專業大模型，它能夠在服務人工智能賦能新型電力系統的科學研究之外，成為時刻陪伴輔導學生學習的好助教。”

期待AI助教“遍地開花”

作為天津大學示範課程，“電力系統基礎”這門課成為這位“數字老師”首個亮相的舞台。而不久後，這一“全過程全環節AI助教”将被全面引入一門契合度更高的專業課程——“智能電網和人工智能”中。

“這門課程聚焦電力能源和人工智能交叉研究，我們要探索利用AI技術解決智能電網的核心關鍵技術研發。”劉豔麗計劃将AI技術在新型電力系統的應用場景轉化為學生課題，邀請國際師資開展慕課資源建設，讓學生能夠利用AI助教更高效地學習理論知識和實踐技能。

讓AI助教服務于跨學科人才培養是劉豔麗未來最核心的目标。

“按照以往的培養模式，學生想要入門交叉領域學習，可能需要花費較長的時間輔修第二專業。”劉豔麗說，“但在AI助教的協助教學下，學生可以直接聚焦交叉領域工程一線的研究課題，大大縮短了學習其他領域課程所花費的時間，同時學校能夠完成短周期、高品質、個性化的交叉人才培養任務。”

在跨學科師資團隊方面，AI助教也可以幫助打造線上交叉導師團隊。“不同學科的虛拟老師互相合作，短期内便可形成一個交叉導師團，指導學生開展交叉課題研究。同時，多專業的虛拟老師合作也可以探索出更多學科交叉點，有利于培養多領域、跨專業、綜合型人才。”

多學科“數字老師”的打造離不開更多高校和教師的參與。當被問及“全過程全環節AI助教”推廣的情況時，劉豔麗很興奮，“我們的AI助教釋出之後，有很多老師找我‘取經’，我和他們一 一分享了我的研發過程。”

她認為：“目前，人工智能技術發展日益深化，純知識講解的課程完全可以由‘數字老師’替代。我們必須擁抱前沿技術，實作高等教育轉型，培養高水準人才和拔尖創新人才。”

在劉豔麗看來，AI助教具有較強的可推廣性，任何專業都可以嘗試打造自己的“數字老師”。“我正在考慮把研發AI助教的經驗制作成慕課，由我的‘數字老師’與大家分享！歡迎大家來‘抄作業’！”她笑着說。