AI赋能教学 让每一次思考都被看见——安庆师范大学《数据结构》课程智能教学改革探索

一道算法问题提交后,课程智能体“启思”随即围绕数据关系、结构选择和算法效率与学生“对话”。学生依据提示重新审视条件、比较不同方案、修正分析思路,隐藏在答案背后的思维路径逐渐显现出来。

近日,安庆师范大学人工智能与计算机学院自主研发的《数据结构》课程教学垂直大模型“启思”正式投入使用。平台基于光际智能大模型,融合课程知识、地方文化案例、教学资源和评价规则,构建“AI助学—AI助教—AI诊断”一体化应用体系,服务学生自主学习、教师精准教学和课程持续改进。

聚焦思维发展 回应智能时代育人之问

《数据结构》是计算机类专业承上启下的核心基础课程。随着生成式人工智能广泛应用,代码和答案的获取更加便捷,分析问题、选择方案和验证结果的能力愈发重要。如何引导学生理解数据关系和算法原理,形成独立分析复杂问题的能力,成为课程改革需要回应的重要课题。

“启思”的研发建立在课程团队十余年的教学改革基础上。依托全国高校“双带头人”教师党支部书记“强国行”专项行动团队,团队持续推进实践教学、线上线下混合式教学和智慧教学建设。《数据结构》入选第二批国家级一流本科课程,逐步形成在线课程、实验教材、自建题库和特色案例相互支撑的教学体系。

在此基础上,课程主讲教师郑馨教授带领师生团队利用课余时间开展攻关,将课程资源、教学经验和学生学习中反复出现的困难转化为模型建设内容。团队把启发式教学、认知规律和形成性评价融入模型设计,通过连续追问、方案比较和多轮反馈,引导学生说明选择依据、分析适用条件、检验算法边界,推动课程学习由知识掌握走向思维发展。

融入地方文化 让抽象算法走进真实场景

安庆地方文化资源丰富,黄梅戏、桐城派文化等为课程教学提供了真实而鲜活的素材。课程团队将地方文化资源的组织、检索、关联和传播需求转化为数据结构与算法问题,把黄梅戏唱词检索、剧目资源管理、人物关系分析、戏曲图像压缩等内容融入课程案例,使抽象的线性表、树、图、查找和排序知识有了具体的应用场景。

面对文化资源中的真实问题,学生需要分析数据之间的关系,比较不同结构和算法的适用条件,并在数据规模、查询效率和存储空间等约束下完善方案。“启思”结合这些案例持续追问:为何选择当前结构?数据规模扩大后效率如何?条件变化后原有方案是否仍然适用?学生在比较、验证和修正中理解算法原理,也更加直观地认识数字技术在地方文化保护、整理和传播中的作用。

地方文化案例还成为课程价值引领的重要载体。学生在运用技术解决文化资源处理问题的过程中,既训练了计算思维和工程能力,也加深了对中华优秀传统文化的理解,增强了运用专业所学服务地方文化传承创新的责任意识。

呈现思维轨迹 让因材施教有据可循

传统作业和测验通常呈现最终结果,学生怎样分析问题、为何选择某种方法、在哪个环节出现理解偏差,往往难以完整呈现。“启思”将学生的提问、作答、方案修改和资源学习联系起来,使学习过程成为可以分析和改进的教学依据。

面对学生提交的初步方案,平台围绕问题抽象、方法选择、复杂度分析和性能优化展开追问,对其中的逻辑缺口和适用边界给予提示。学生在多轮交互中重新梳理条件、比较方法、完善方案,教师则可以结合学生的真实思考组织算法辨析、方案研讨和针对性指导。

“平台能够记录学生分析、比较和修改方案的学习轨迹,帮助教师看到学生在哪里遇到困难、困难产生的原因是什么。”据郑馨介绍,“启思”汇聚学习测评、课堂交互、任务作答、方案修改和资源使用等过程数据,形成班级学情画像和学生成长记录。

平台从知识理解、方法应用、思维发展和综合分析等方面动态评估学生状态,识别共性问题和个体差异,为教师调整教学重点、任务难度和辅导方式提供参考。教师由此能够更加准确地判断哪些知识需要强化、哪些学生需要重点支持、哪些任务需要重新设计,推动教学决策由经验判断走向过程证据支撑。

从前期试用情况看,学生普遍认为,连续追问和即时反馈有助于发现理解偏差,理清知识之间的关联,更准确地把握不同方法的原理与适用条件。授课教师反馈,平台能够及时呈现学生在概念理解、方法应用和综合分析中的共性问题,为优化教学重点、开展分层指导和改进学习任务提供参考。

从一门课程出发 拓展智能教学改革边界

目前,“启思”累计AI调用超过15000次,教师备课与评价效率提升40%以上。在《数据结构》课程应用基础上,团队已将知识答疑、方案评析、学习诊断和资源推送等功能拓展至《深度学习》《人工智能基础》等课程开展测试,进一步检验平台对不同知识体系、学习任务和教学场景的适应能力。

课程团队正在筹备阶段性测评,将围绕知识掌握、方法迁移、思维发展和学习体验等方面,对平台应用效果进行系统分析,并根据测评结果持续完善课程知识库、评价规则和诊断功能。

从一门国家级一流课程出发,“启思”关注的是人工智能时代如何培养学生独立思考、理性判断和解决复杂问题的能力。面向未来,安庆师范大学人工智能与计算机学院将进一步探索学生认知结构演进、计算思维发展和创新能力形成规律,推动人工智能融入课程教学、学习评价和人才培养全过程,让专业学习更有深度,让地方文化传承更有技术支撑,为计算机类专业教育由知识传授向能力生成转型提供实践参考。

(刘学颖)