這位AI助教喊你“抄作業”了！

  “大家好！我是天津大學劉艷麗教授的數字助手，你們的學習小伙伴！”

      4月2日，在“電力系統基礎”的開學第一課上，天津大學電氣自動化與信息工程學院2022級本科生潘凌藍就被屏幕上的另一個“劉老師”深深吸引，她和同學們興奮地交頭接耳，對這位新來的“數字老師”充滿好奇。

       這位“數字老師”，就是由天津大學電氣自動化與信息工程學院教授劉艷麗主導打造的“全過程全環節AI助教”。這位1:1仿真模擬劉艷麗形像的“數字老師”身后，還隱藏著更多強大的功能。

    “全過程全環節AI助教可以覆蓋課程的各個階段，并實現全天候的在線服務。”劉艷麗介紹，“課前，AI助教會整理好課程知識的重點難點，方便學生提前預習；課程中，AI助教的答疑系統可以隨時解決學生的課程疑問，為學生提供及時便捷的答疑渠道；課后，AI助教針對每章的知識點配備檢測題，方便學生鞏固知識，并通過知識圖譜展現課程整體知識體系，方便學生進行查缺補漏。”

“數字老師”上線“電力系統基礎”課  受訪者供圖

讓“因材施教”成為現實

“過去，老師們需要親自錄制慕課課程，備課的過程會耗費大量的時間精力。”劉艷麗介紹，“而‘數字老師’可以根據老師導入的課件資料一鍵生成慕課，隨時隨地、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內容。”

“上完一節課后，如果我對課上的重難點理解不夠深入，就會去觀看AI助教系統里的網課講解，然后做做檢測題，加深掌握程度。”潘凌藍告訴《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，幫助學生更好地完成高階專業任務。

劉艷麗介紹，“答疑大模型”是一個服務于科研學習的純國產人機對話大模型系統，“類似于國外的ChatGPT”。“一方面，它可以提供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，類似于網購平臺向用戶推薦個性化商品，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，實現真正的因材施教。”

除了基礎性的答疑之外，“答疑大模型”還可以在編程技能方面給予學生充分的輔助性支持。“電力系統學科涉及很多分析計算，需要通過編程才能完成。而大模型可以幫助學生編寫并調試程序，節省了編程技能培訓所需的時間，這樣，學生就可以釋放出更多精力，專注于專業高階任務。”

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。“學生只需要具備基本的程序設計思維，將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‘生產力’。”劉艷麗不無自豪地說。

設計理念源于虛擬主播和聊天機器人

“AI技術在教育領域中的融合應用是大勢所趨。”劉艷麗表示，隨著數據存儲與計算能力的快速提高、核心算法的不斷突破，人工智能技術支撐下的智能化教學條件將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，當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，集成開發出一個服務于學生的純國產教學工具，打造國產通用科研教學平臺，成為劉艷麗一直以來的心愿。

“數字老師”的靈感最初來源于網絡虛擬主播，劉艷麗講到，“前兩年在抖音平臺上，經常可以看到一些虛擬主播的身影，于是我就聯想到，將這一技術應用于高等教育的教學場景中，必然會大大縮減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學習資源。”

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，劉艷麗想到，在知識學習過程中，學生們的疑問基本可以歸納在一個范圍里。“那么，完全可以訓練一個24小時在線的我的‘分身’來回答這些問題。當人機對話技術出現后，我立刻產生了將其應用于學科教學的想法。”

在高等教育領域，讓AI助教代替真人教師走進課堂，要求AI助教具備極強的專業知識儲備，這對大模型的研發提出了更高的要求。  

“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，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。”劉艷麗介紹。

期待AI助教“遍地開花”

作為天津大學示范課程，“電力系統基礎”課成為這位“數字老師”的首個亮相舞臺。而不久后，這一“全過程全環節AI助教”將被全面引入一門契合度更高的本研貫通專業課程——“智能電網和人工智能（Smart Grid and AI）”中。

“我本人主要做電力能源和人工智能交叉研究，面向AI賦能新型電力系統數智化轉型這一學科前沿開設了這門課程。將AI在新型電力系統的典型應用轉化為學生課題，讓學生真題真做，能夠運用AI技術解決智能電網的核心關鍵技術研發。”劉艷麗告訴《中國科學報》，她還計劃邀請國際師資共同授課與指導，讓學生能夠利用AI助教更高效地學習理論知識，并提高運用跨學科知識解決復雜工程問題的能力。

將AI助教服務于跨學科人才培養，既是劉艷麗打造AI助教的初衷，也是未來最核心的目標。

“按照以往的培養模式，學生想要入門交叉領域學習，可能需要輔修第二專業，花費較長的時間周期。”劉艷麗說道，“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需花費的時間，能夠實現短周期、高質量、個性化的交叉人才培養任務。”

在跨學科師資團隊組建和指導學生開展交叉課題研究方面，AI助教也可以提供很大助力。“不同學科可以通過人機協作指導學生完成跨學科知識的學習，培養多領域、綜合型人才。同時，跨學科的人機交互還有助于探索交叉研究的創新點。”

多學科“數字老師”的打造，離不開更多高校和教師的參與。被問及“全過程全環節AI助教”的推廣，劉艷麗很興奮。

“我們的AI助教發布之后，有很多老師找我‘取經’，我都一一跟他們分享了我的研發過程。”

她認為，“當前，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‘數字教師’課程替代。我們必須擁抱前沿技術，進行高等教育轉型，培養高水平人才和拔尖創新人才。”

在劉艷麗看來，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助教的經驗也制作成慕課，由我的‘數字老師’給大家分享！歡迎大家來‘抄作業’！”她笑著說。