為探索更具針對(duì)性的教學(xué)策略、加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的信息素養(yǎng)培養(yǎng)、突出課堂教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用的緊密結(jié)合度，更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，中國石油大學(xué)（華東）人工智能系開展了構(gòu)建專屬課程AI助教、行業(yè)內(nèi)涵課程知識(shí)圖譜、一人一堂個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境系列教學(xué)改革探索，應(yīng)用人工智能技術(shù)改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，建設(shè)以每名學(xué)生為中心的定制化、智能化、特色化課堂，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自主性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，形成規(guī)模化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)。中國石油大學(xué)（華東）“基于生成式大模型的一人一堂課程學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建”項(xiàng)目2024年立項(xiàng)為山東省本科高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目。
打造具有石油特色的專屬性內(nèi)涵課程知識(shí)地圖。?？祁愒盒５挠?jì)算機(jī)類專業(yè)課程往往帶有一定的行業(yè)特色，中國石油大學(xué)（華東）青島軟件學(xué)院堅(jiān)持服務(wù)石油工業(yè)的戰(zhàn)略定位，承擔(dān)著國產(chǎn)化替代軟件突破、高端軟件人才培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的使命。中國石油大學(xué)（華東）青島軟件學(xué)院針對(duì)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)差異，為實(shí)現(xiàn)每名學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成，構(gòu)建具有行業(yè)特色的計(jì)算機(jī)類課程知識(shí)圖譜和思維導(dǎo)圖，打造專屬性內(nèi)涵課程知識(shí)地圖，為學(xué)生構(gòu)建自己的課程知識(shí)體系奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
為構(gòu)建行業(yè)特色語料庫，中國石油大學(xué)（華東）青島軟件學(xué)院收集了任課教師的教材、課件、教案、石油領(lǐng)域經(jīng)典案例及行業(yè)參考資料，應(yīng)用大模型從語料庫中提取計(jì)算機(jī)類課程知識(shí)、學(xué)校主干專業(yè)課程知識(shí)及隱藏的邏輯關(guān)系，通過關(guān)聯(lián)豐富知識(shí)點(diǎn)內(nèi)涵，提升學(xué)生的聯(lián)想能力。基于課程知識(shí)庫，拓展前沿技術(shù)和參考文獻(xiàn)作為課外知識(shí)點(diǎn)，鍛煉學(xué)生的拓展性思維。構(gòu)建思維導(dǎo)圖與知識(shí)圖譜，形成課程知識(shí)地圖，助力學(xué)生系統(tǒng)性學(xué)習(xí)。在知識(shí)圖譜中融入石油領(lǐng)域經(jīng)典應(yīng)用案例，增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)應(yīng)用能力，夯實(shí)石油領(lǐng)域知識(shí)基礎(chǔ)。針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)圖文并茂的內(nèi)容、視頻資源和課后習(xí)題，通過多模態(tài)學(xué)習(xí)資源增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的多維度認(rèn)知，提升知識(shí)融合與概念內(nèi)涵理解。
實(shí)時(shí)解答學(xué)生疑難問題，加強(qiáng)知識(shí)內(nèi)化。據(jù)學(xué)校問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)，超過90%的學(xué)生認(rèn)為教師的專業(yè)反饋對(duì)學(xué)習(xí)有良好促進(jìn)作用，但60%的學(xué)生晚上7:00后學(xué)習(xí)，與教師答疑時(shí)間不同步，只能通過網(wǎng)絡(luò)搜索或通用大模型尋求答案，難以獲得精準(zhǔn)專業(yè)解答。及時(shí)專業(yè)的解答不僅能滿足學(xué)生的求知欲，還有利于知識(shí)的快速內(nèi)化。
以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、人工智能等專業(yè)課程為例，中國石油大學(xué)（華東）青島軟件學(xué)院將任課教師梳理的課程知識(shí)點(diǎn)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，對(duì)開源大語言模型進(jìn)行有監(jiān)督微調(diào)，將行業(yè)特色課程知識(shí)注入大模型，并依據(jù)教師的反饋優(yōu)化模型生成策略，使其輸出更貼合教師偏好，從而形成課程專屬AI助教。針對(duì)學(xué)生提出的問題，在課程知識(shí)圖譜中進(jìn)行知識(shí)推理，生成專業(yè)回復(fù)。將AI助教部署到個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生與之實(shí)時(shí)交互，在求知欲強(qiáng)時(shí)獲得專業(yè)解答，加深對(duì)知識(shí)的理解，融合知識(shí)碎片并構(gòu)建知識(shí)體系。
推薦個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性。石油領(lǐng)域涉及多個(gè)專業(yè)，學(xué)生知識(shí)體系和學(xué)習(xí)進(jìn)度差異顯著，教師難以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確評(píng)估學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握情況，從而無法實(shí)施針對(duì)性教學(xué)。利用學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)自動(dòng)構(gòu)建知識(shí)畫像，可精準(zhǔn)定位學(xué)習(xí)狀態(tài)，為每名學(xué)生生成個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
學(xué)院收集中國石油大學(xué)（華東）SPOC平臺(tái)上視頻觀看、學(xué)習(xí)時(shí)長、作業(yè)完成、章節(jié)測試、討論區(qū)留言、與AI助教交互等學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，提取學(xué)生的獨(dú)特特征，形成學(xué)習(xí)行為特征向量，評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，分析每名學(xué)生遇到的知識(shí)難點(diǎn)，定位其知識(shí)需求，實(shí)施有針對(duì)性的指導(dǎo)；動(dòng)態(tài)展示個(gè)性化學(xué)習(xí)圖譜，使學(xué)生對(duì)自己的知識(shí)點(diǎn)掌握情況一目了然；應(yīng)用知識(shí)推理技術(shù)，根據(jù)學(xué)習(xí)狀態(tài)和知識(shí)難點(diǎn)，為每名學(xué)生規(guī)劃個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新，這一過程不僅為學(xué)生提供正反饋，提升學(xué)習(xí)滿足感與成就感，還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。
一人一堂的個(gè)性化課程學(xué)習(xí)環(huán)境，以知識(shí)圖譜和大模型為底層技術(shù)支撐，遵循新建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的原則，融合具有石油特色的專屬性內(nèi)涵課程知識(shí)、章節(jié)知識(shí)點(diǎn)視頻、個(gè)性化知識(shí)圖譜、專屬課程AI助教、個(gè)性化推薦路徑、課堂作業(yè)、線上測試、線上討論、知識(shí)點(diǎn)搜索、學(xué)習(xí)者個(gè)人錯(cuò)題本、討論區(qū)、前沿知識(shí)信息展板等課堂要素，構(gòu)成了一人一堂的個(gè)性化課堂，探索了具有行業(yè)應(yīng)用能力的計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)路徑，形成了具有行業(yè)特色的計(jì)算機(jī)類課程建設(shè)模式，已在本校理工科專業(yè)面向4521名學(xué)生在多個(gè)課堂進(jìn)行應(yīng)用，提升了學(xué)生行業(yè)應(yīng)用和創(chuàng)新能力，該模式被推廣至研究型、應(yīng)用型、技能型大學(xué)不同專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)生，獲得了師生一致好評(píng)。