人工智能与创新思维在电子电工技术教学中的应用研究

周慧，吴帅

（盐城师范学院，江苏盐城 224007）

1 人工智能与高校教学

随着互联网技术的发展，人工智能技术（Artificial Intelligence） 产品在我们的生活可以说随处可见。大数据背景下，人工智能技术呈现出创新性、智能性的特征。它运用创新思维，使得人工智能技术具有非常强的感知能力。它借助信息技术的发展，如物联网、传感器、集成电路等，使得人工智能技术得到进一步的完善，进而将人工智能技术应用于各行各业中。即使是一些看似毫无关联的行业，人工智能技术也慢慢渗透其中，例如，小米智能家居系统将空调、空气净化器、床头灯、电视和监控等普通家电通过人工智能技术实现智能化管理，为用户提供操作便利；德国福维克公司推出的美善品多功能料理机，该机器不仅集合了秤重、混合、切碎、研磨、揉面、调和、蒸煮、烹煮搅打、控制加热、搅拌与乳化等多项功能，还通过人工智能技术不断更新菜谱，给用户带来全新数字化无油烟烹饪体验； 阿里健康作为阿里巴巴集团“Double H” 战略在医疗健康领域的旗舰平台，凭借其在电子商务、大数据和云计算领域的优势，以用户为核心、为医药健康行业提供全面的互联网解决方案。

2018年9月17日，习近平总书记致信祝贺世界人工智能大会开幕时指出：“新一代人工智能正在全球范围内蓬勃兴起，为经济社会发展注入了新动能，正在深刻改变人们的生产生活方式。”那么，在高校这个培养人才的摇篮里，人工智能也必将发挥关键作用[1]。

人工智能教学应用研究在人工智能技术出现后就逐渐出现，最早将人工智能技术应用于教学的尝试可以追溯到B·F·Skinner 于1958年开发的程序性教学机器。它能储存和呈现教材，接受学习者的回答并进行反馈，用于强化学习者的学习动机[2]。在国内高校教学领域，由于人工智能的交互性可以为教学过程实现更多的实时互动、 减少传统教师工作的重复性，多所高校已有所尝试，如北京师范大学的“未来教师”机器、江西九江学院机器人教师“小美”等[3]。

2 创新思维与人才培养

创新一词起源于拉丁语，原意为更新、创造新的东西、改变。创新作为历史进步的不竭动力，一直是时代发展的关键。如今在我国，创新位于“五大发展理念”之首，在国家发展全局中拥有核心地位。习总书记说：“创新是引领发展的第一动力。抓创新就是抓发展，谋创新就是谋未来。”未来属于新时代的青年人才，青年兴则国家兴。建设创新型人才队伍是建设创新型国家的首要任务，创新思维与人才培养密不可分。当下，企业的用人标准不断提高，尤其是对拥有创新思维与创新能力的“复合型人才”的需求更多。拥有创新思维与创新能力的人才的稀缺，也显示了培养创新思维与创新能力人才的重要性。显然，从当下中国的教育体制而言，义务教育阶段的重点依然在基础知识的学习与巩固层面。因此，高校必然是培养拥有创新思维和创新能力人才的重要阵地。高校应依靠在办学中不断融入创新创业教育手段，从而提高学生综合素养，推动学生更好的就业[4]。

创新能力一方面有助于提高个人能力，一方面决定着个人能力，两者互相促进。创新能力与个人能力的双重提升对学生的未来发展有着不可比拟的作用。要成为思维敏锐、创新能力强的创新型人才，就要不断提高创新能力，才能取得更多更好的创新成果。要培养专业人才的创新能力，高校作为高等教育主体，理应担负重任。尤其是应用型高校，必须要培养学生强烈的创新意识，让学生树立正确的创新观念。目前，在传统培养教育模式下，应用型高校所呈现出的培养效果已经无法满足提高学生思考能力和综合素质的实际要求。即使创新方法较多，但也存在创新效率的问题。特别是对一些高校而言，创新理论课程建设和创新教育教材建设还不完备，开放实验室的创新平台建设也尚未普及。

3 传统的电子电工技术教学模式的弊端

3.1 教学模式陈旧，学生缺乏参与感

电子电工技术是一门针对非电学专业学生学习的专业拓展课程，通常会在一些理工科类专业中开展教育教学活动。课程虽涵盖了《电路》《模拟电子技术》和《数字电子技术》等学科的多方面内容，但内容较为浅显、逻辑较为薄弱，这3 门课程任意一门单独教学都需要至少48 课时，而《电子电工技术》通常只安排了32 学时。在时长的大幅压缩与内容的大幅扩展的双重限制下，无论是学生还是教师都很难从独立将课程的教授最优化。一方面，由于它自身的特殊性，很容易导致学生在传统的讲授课堂中丧失学习兴趣，从而降低教师与学生双方的积极性；另一方面，在此类课程的教育活动中，以教师职能为例，课前备课、课中讲授、课后答疑等环节是教师的专属角色，学生多以聆听为主，很难真正融入课堂。此外，该课程并不紧贴该专业，学生抱有蒙混过关的心理居多，致使本课程在教学过程中出现诸多阻滞。

3.2 实践形式单一，实验内容不合理

电子电工技术的教育活动分为理论讲授和实验实践两部分，其中实验实践均在实验室中进行，对于非电学专业学生，形式相对单一。而且，实验内容与电学专业学生无异。上文提到《电子电工技术》涵盖了《电路》《模拟电子技术》和《数字电子技术》的内容，其实验课程也是如此。这3 门课程所对应的实验内容通常都是在不同的实验室中完成，这也给实验课的教授增加了难度。更为重要的是，对非电学专业学生而言，这3 门课程的实验内容都难度过高、实操性不强。

此处以“三相交流电路实验”为例。首先，该实验是在三相四线制、三相三线制系统上进行实验测量，测量电压有效值达220V，对于非电学专业学生较为危险。其次，该实验需要掌握功率表的接线和使用方法，掌握用一瓦特表法、 二瓦特表法测量三相电路有功功率与无功功率的方法。由于对于非电学专业学生而言，两到三课时很难充分理解实验的理论内容，而且在学习此门课之前也未接触过相关实验，这些都会导致学生无法有效地完成实验内容。

4 电子电工技术课程教学中应用人工智能与创新思维的举措

根据上文所介绍的人工智能技术与创新思维的简述和电工电子技术课堂教学的缺点，笔者提出以下4 点相关举措，用以改善电子电工技术课程教学活动。

4.1 创建智能学习助理，提高学生学习针对性

在电子电工技术教学活动融入人工智能技术，创建互助式智能学习助理[5]。该助理可根据用户当前和历史的学习行为，为用户自动地提供相适应的学习内容的重难、难点，同时实现智能批改、自动答疑等功能。这不仅增加了教学活动的趣味性，更发挥了学生的主观能动性。智能学习助理还会对学生的学习态度和学习行为进行智能分析。智能学习助理要充分运用人工智能技术，依据学生的课堂表现、作业情况、实验操作等模块做出综合分析与评估，给学生提出针对性的意见和建议，不断提高学生的电子电工技术课程学习成绩。智能学习助理要类似于“天猫精灵”“小爱音箱”等智能助手，涵盖电子电工技术课程所需的学习资源，便于学生在学习过程实时搜索查询。

4.2 搭建综合考核平台，强化学生学习意识

公平、完善的评价机制，对于学生和教师双方在课程学习上都很关键。一个好的评价机制，能有效地激励学生学习，形成良性循环。电子电工技术课程考核一般为综合性评价，它包含了平时考核、 期中考核、实验考核和期末考核等。为此，该文提出利用人工智能技术，搭建智慧综合考核平台。平时考核，除了使用“云班课”签到之外，还增加其他考察内容，如课堂提问回答情况，小组讨论汇报情况等。期末考核，可智能组卷，有效避免学生考试抄袭、作弊现象，倒逼学生平时加强课程知识的学习。最后，教师可以将平台给出的成绩作为最终考核成绩的主要依据。在该平台辅助之下，使得该课程的学生的成绩评定更自动、更全面、更公平。

4.3 确定学生主体地位，采用创新思维训练学习策略

为创造良好的课堂氛围与和谐的师生关系，该文提出让课堂成为学生的舞台，让教师成为舞台的幕后人物，让学生与教师相互合作。实施过程中，采用创新思维训练学习的策略。该策略需要合理的安排教师讲授与学生思考的课堂时间比例。不仅要避免教师“满堂灌”，也要避免教师将所有时间都交由学生自己完成课程的学习。通常情况下，学生学习时集中注意力的时间为15 min，如果“满堂灌”就会导致学生在课堂出现开小差的现象，非常不利于教学的有效开展。而如果完全交由学生自主学习课程内容，对学生而言又具有较大的难度，难以完成学习任务。所以，教师必须要注重在“教学密度”上的留白，做到“疏密有度”，尽可能地缩短“讲”的时间，增加学生“想”的时间[6]。

这里以共集电极放大电路为例。在教师讲授完共发射极放大电路后，将时间交由学生去思考共集电极放大电路的工作原理及功能，并与共发射极放大电路进行对比，让学生自由探索，激发学生的学习动力，成就其创新的可能。在学生自由探索的过程中可能会遇到诸多的困难，此时教师一定要做好教学指导，帮助学生完成学习任务，提高学生的获得感。

4.4 创新实践活动形式，优化实践课程结构及内容

传统的电子电工技术实践仅以课堂实验为主[7]，且实验内容深度与电学专业学生无异。为此，该文提出转变原有的实验课程形式，增加两种实践形式。一是参观课程相关的本地企业，观摩学习工人操作流程。由教师或学校与当地企业沟通联系，合理安排参观事项，设计参观方案。要做好这种课程实践形式，首先，必须做好前期的本地企业调研工作，在众多的本地企业中选择与电子电工技术课程最契合的企业，如电子科技类、电气自动化类、网络通信类和人工智能类等，这样能使学生在参与过程中强烈地感受到电子电工技术课程中所学理论知识与实际生活应用中的紧密联系，增强学生对电子电工技术学习的积极性。其次，教师或学校与所选企业一定要保持良好的沟通，以便于课程实践能长期有效的开展，避免出现无法开展参观实践的情况发生。此外，如果所选企业可以为学习电子电工技术课程的学生提供一到两课时的动手实践机会，那更能将这种方式的优势发挥到最大化。二是利用学校已有平台资源，进行虚拟仿真实验操作学习。目前，高校的虚拟仿真平台已经可以完全模拟实际实验操作，采用此种形式进行实践，可以有效地避免传统实验操作存在的风险。要做好这种形式的实践过程，作为任课教师必须要提前熟练掌握虚拟仿真平台的操作流程，将虚拟仿真平台的每个功能研究透彻，做到不仅能够指导学生完成对应课程实验，更能引导学生进行自我探索。综合上述两种形式，不仅有助于激发学生的学习兴趣，引导学生自主学习，更能让学生感受到自己所学能真切地运用到实际当中，从而转变学生对此门课程的固有看法。

5 结语

电子电工技术课程虽是非电学专业学生所接触的课程，但其重要性不言而喻。因非电学专业学生自身所学的局限和其专业所学知识的实践应用却与电子电工技术密不可分，该文综合考虑多种情况，提出将人工智能和创新思维融入电子电工技术的教学当中。在信息技术日新月异的当下，将人工智能和创新思维融入电子电工技术课程的教学中，不仅有利于提高教学效率和学生学习的能动性，更能改善教学质量，为推进课程改革推波助澜。