人工智能辅助传感材料领域课程中的学生创新能力培养研究

科技飞速发展，在环境监测、医疗健康、智能制造等众多领域，传感材料发挥的作用日益关键，而传感材料领域课程是培养相关专业人才的重要途径，其教学质量直接影响学生能否适应未来科技发展需求，当今人工智能是最具影响力的技术之一，深刻改变各个领域，传感材料领域课程融入人工智能不但能提升教学效果，还能为学生创新能力的培养提供新契机新途径。

一、传感材料领域课程的重要性及人工智能融入的必要性

（一）传感材料领域课程的重要性

传感材料这种材料能够感知外界信息并将其转换为可处理的信号，是实现信息获取与智能控制的基础，现代科技里传感材料的应用到处都是，无论是智能手机的触摸传感器还是工业生产中的各类监测传感器都需要传感材料支持，传感材料领域的课程对培养掌握先进传感技术且有创新能力的专业人才很关键，这课程与相关领域的技术创新与发展有着直接联系。

（二）人工智能融入的必要性

传感材料领域有大量复杂数据，而人工智能数据处理、分析、学习能力强能对其进行处理，传统传感材料课程教学常重理论知识传授且实际数据处理和分析能力培养不够，人工智能融入可弥补此不足并模拟分析实际场景数据让学生更好理解传感材料性能与应用，人工智能还能给学生个性化学习体验，依据学生学习情况和特点制定专属学习计划以提高学习效率，激发创新思维。

二、人工智能辅助教学对学生创新能力培养的积极影响

（一）激发创新思维

人工智能高度灵活且富有创造性，能给学生提供多样学习资源与创新思路，在传感材料领域课程里，借助虚拟实验、模拟仿真等，人工智能可让学生接触各类新奇的传感材料设计与应用场景，打破传统思维局限并激发学生的创新灵感，利用人工智能算法优化传感材料结构设计、探索新传感机制，就能给学生提供创新思维空间。

（二）促进知识融合

传感材料领域的知识涵盖材料科学、电子工程、计算机科学等多学科，而人工智能是跨学科技术，能把这些不同学科知识有机融合，在课程教学里，人工智能可助力学生构建跨学科知识体系，让学生知晓传感材料与人工智能、大数据等技术的交叉应用，培育学生综合运用多学科知识解决问题的能力，为创新能力培养打基础。

（三）强化实践探索

学生创新能力的培养实践是重要环节，而人工智能辅助教学能给学生提供更真实、繁杂的实践环境，借助人工智能驱动的实验平台与模拟系统，学生可开展虚拟实验和项目实践，在实践里不断探索、尝试新方法与新技术，并且人工智能还能实时监测、反馈学生的实践过程，及时发现问题予以指导，提升学生实践能力与创新效果。

三、借助人工智能培养学生创新能力的策略

（一）构建基于人工智能的课程体系

构建基于人工智能的传感材料领域课程体系应在多个维度协同发力，从交叉内容、前沿覆盖及理论 - 实践配比等方面形成完整闭环。在课程内容的整合上，建立“人工智能 + 传感材料”的知识映射模型，例如运用 Python 编程对二维纳米氧化物材料孔径分布的智能调控模拟，使学生掌握从实验参数输入到最优结构输出的全流程方法，实现人工智能辅助材料结构优化，形成跨学科知识体系的交叉运用。在前沿课程的开设方面，紧跟传感材料与人工智能领域最新研究成果，为学生同步配套《Nature》等最新顶刊文献的成果解读，开设“人工智能在新型气敏传感材料设计中的应用”等课程，助力学生了解学科动态，拓宽视野，激发创新兴趣[1]。在课程结构优化上，合理调配理论课与实践课的比例，提高人工智能辅助的实践与项目课程比重，让学生在解决如环境监测中的低功耗传感需求等实际问题中运用交叉学科知识，有效培养其创新与实践能力。

（二）创新教学方法

创新教学方法是基于人工智能的传感材料课程突破传统教学模式的核心抓手，需从个性化适配及实验形态方面实现突破。在个性化教学方面，借助 EdTech 平台的学习分析系统深度剖析学生的学习数据，精准把握知识掌握程度与兴趣偏好，量身定制学习计划与教学方案，例如针对人工智能模块薄弱的学生，系统自动生成算法相关的入门 - 进阶学习包，对传感材料模块薄弱的则推送材料物理微课。虚拟实验教学通过构建人工智能虚拟实验平台，模拟从材料合成 - 性能测试 - 构效研究的全链条实验环境。学生能在此开展各类传感材料实验，灵活模拟多样实验条件与参数，观察现象、分析结果 [2]，助力学生深度理解实验原理与方法，切实提升实践与创新能力。

（三）加强师资队伍建设

加强师资队伍建设是推动人工智能与传感材料领域课程融合教学的核心支撑。在教师能力提升上，定期组织教师参与相关人工智能素养的培训与学术交流活动，助力其提高算法工具的应用水平。在人才引育方面，积极引进兼具传感材料和人工智能等多学科背景的人才，促进学科交叉融合，有力支撑学生创新能力培养 [3]。此外，建立融合教学与科研激励机制，对在人工智能辅助课程教学里成绩突出的教师提供专项教研经费及职称评审加分，优先推荐申报省级教研项目，进而调动教师积极性并提升教学质量与创新能力。

四、结论

人工智能辅助传感材料领域课程中学生创新能力培养的现实意义远超技术工具的简单应用。通过构建人工智能辅助课程体系、创新教学方法和加强师资队伍建设等策略，充分激发学生创新思维、促进交叉学科知识融合并强化实践探索等方面，从而实现学生创新能力的提升。在未来的教学实践中，还需要不断探索和完善人工智能辅助教学模式，通过持续迭代让人才输出精准对接产业升级需求，为社会培养更多智能传感材料领域的创新生力军。

参考文献

[1] 徐勤波 . 开展人工智能教育 , 培养学生创新能力 [J]. 山东教育 , 2024, (11): 18-19.

[2] 林秀烟 . 引入人工智能创客教育培养学生创新思维和实操能力 [J]. 读写算 , 2023, (17): 116-118.

[3] 何颖 , 林智慧 , 张卫钢 . 人工智能与教育视角下学生创新能力的培养研究 [J]. 微型电脑应用 , 2019, 35 (04): 35-37.