“101 计划”之智慧课程的改革探索与实践

引言

2023 年 3 月底发布的《教育部高等教育司 2023 年工作要点》[1-2]明确，在基础学科和“四新”关键领域全面实施系列“101 计划”。在人工智能时代背景下，AI 技术在教育领域的应用价值逐步展现，高校需要探寻以生成式AI 为驱动数字化教学模式教学改革的有效策略[3-4]。

本课程是理工科、应用统计学、金融工程等相关专业的学科基础课。本课程的学习掌握程度事关后继课程的学习，学生学习目标的确定及学生未来的专业发展走向。本课程学习结束后，以此为出发点，学生才能进入相关课程的学习阶段。通过本课程的学习，使学生掌握微积分学的基本概念、基本理论和基本运算技能，为后继课程的学习和进一步获得数学知识奠定必要的数学基础。要通过各个教学环节逐步培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力和自学能力，还要特别注意培养学生的熟练运算能力和综合运用所学知识去分析解决问题的能力。

在“101 计划”背景下，很对学者已对将 AI 技术应用到课程建设中 [5-8]，但 AI 技术对《高等数学》课程的具体应用还甚少 . 本文结合笔者学院实际教学情况，将结合AI 智慧教学模式给出自己实际应用。

1《高等数学》智慧课堂的教学

在课前阶段，教师将本节课的授课内容发布在智慧课堂信息平台上，学生利用相关电子设备学习微课视频内容、了解相关知识；学生完成情况（以19 食安56 人为例：图中班级含有重修学生）

利用智慧课堂，教师通过平台签到程序，保证学生的出勤率，通过创设情境，引入授课内容，还可以通过讨论、问卷、提问等方式进行师生互动；

在课后阶段，教师将课后作业、复习资料、相关文献资料、练习检测等发布在平台上。根据学生上课时的互动表现、作业完成情况和答题准确率，采用信息技术分析智慧课堂教学过程中的大数据，依据反馈的信息及时调整授课内容的重点，从而对传统的教学课堂进行创新，开发出新型的课堂教学模式。

2 《高等数学》智慧课堂的教学改革建设内容

《高等数学》课程难度大，涉及面广，综合性强，智慧课堂可尝试利用多元化的网络教学渠道，在课前对学生开展定向指导，在上课时对有关的知识进行分解和梳理，在课后对学生所学知识进行巩固，且对学生全过程的学习效果进行检测监控

（一）利用人工智能技术辅助进行教研备课、辅导答疑、学习分析等

1. 教研备课：根据教学大纲和教材内容，自动生成智能教案（图1），智能课件（图 2），智能出题（图 3）等，帮助教师节省备课时间，提高备课效率；基于知识图谱技术（图 4），将高等数学的知识点进行系统化、结构化的整理。例如，可以将基础知识、核心概念、重要定理等内容进行分类整理，并建立知识点之间的关联，形成一个完整的知识体系。

图1 智能教案举例

图2 智能课件举例

图3 智能出题举例

图4 知识图谱举例

2. 辅导答疑：人工智能可以尝试通过搭建在线学习社区（图 5），让学生和老师之间能够进行互动和交流，学生可以在社区中提问问题，老师和其他学生可以回答问题或提供建议。

图5 学习社区举例

3. 学习分析：（1）基于知识图谱和推荐系统技术，根据学生的学习兴趣和学习需求，推荐个性化的教学内容，如数学概念、定理、问题等，帮助学生更好地理解数学知识；（2）根据学生的学习风格和学习能力，选择个性化的教学方法，如讲授法、讨论法、探究法等，提高教学效果；（3）根据学生的学习问题和误区，制定个性化的辅导方案，提供针对性的辅导建议，帮助学生克服学习困难。

（二）开展课堂教学智能评测

1. 利用人工智能技术，尝试自动批改学生的作业、作业查重等（图6），生成详细的评测报告，帮助教师了解学生的学习情况；

2. 基于课堂教学视频和学生的学习数据，利用深度学习技术，评估课堂教学质量，识别教学过程中的优点和不足，提供个性化的教学质量优化建议；

3. 根据智能评测结果，向学生提供详细的学习效果反馈，帮助学生了解自己的学习情况，制定合理的改进措施。

图6 作业查重举例