2025年09月10日 星期三
郑州大学药学院
“人机协同深度学习”推进新思维养成
杜 斌 樊卫华 张振中

    郑州大学药学院(简称“学院”)是河南省首个设立药学本科专业的学院,历史底蕴深厚,多年来已为河南及周边地区输送了数千名药学人才,有力推动了区域药学事业发展。

    近年来,学院以科教融汇为引擎,驱动教学改革与创新,积极引入人工智能(AI)技术,在药物分析、色谱分析等智慧课程建设中,以“人机协同深度学习”为核心,探索出AI深度融入高等教育并与科教融汇紧密结合的新路径。

    理念重塑:从知识传授到思维共建。依托“共同建构教学观”的核心理念,学院教师团队创新性地将AI定位为知识建构的“智能脚手架”,着重凸显其“问题触发器”与“思维验证器”的双重功能,并从三个维度重构课程教学模式。

    一是德育融合,学院将课程思政贯穿使用AI全过程,强化学生的科学伦理意识。二是学生中心,学院以“AI20问”驱动学生自主探究,围绕每个知识点设计20个递进式问题,激发学生深度学习。三是人机协同,学院构建“AI辅助—实验验证—文献佐证”三位一体的知识生成机制。

    方法创新:构建递进式深度学习体系。递进式知识挖掘,搭建深度认知阶梯。学院创新设计“AI20问”认知阶梯,引导学生对每个知识点发起20轮递进式追问,构建阶梯式深度认知路径。以“色谱柱分离原理”课程设计为例,第1—5问聚焦基础概念解析,如“HPLC固定相的组成成分”“色谱柱分离的基本原理”等;第6—10问深挖理论矛盾点,探究“纳米材料在色谱柱应用中的技术瓶颈”“不同固定相对分离效果的影响差异”等;第11—15问拓展跨学科关联,分析“材料力学参数与色谱柱耐久性的定量关系”“表面化学特性对样品吸附的影响机制”等;第16—20问开展元认知反思,思考“AI知识输出的边界条件与可靠性评估”“现有理论在特殊样品分离中的适用性”等。这一方法打破固化思维,培养学生自主建构知识体系的能力。同时,教师通过智能平台实时监测提问热力图,精准把握学生学习难点,实现教学重点的动态优化。

    科学质疑训练,建立AI幻觉防御体系。针对AI可能存在的知识谬误,学院专门设置“三步验证法”,帮助学生建立对抗AI幻觉的防御体系。在技术维度,交叉对比Deepseek、Kimi等不同AI工具的输出结果,验证信息一致性;在文献维度,追溯原始研究数据,如通过文献检索发现纳米材料仅能作为液膜修饰层,无法直接充当固定相载体;在实验维度,设计压力测试实验,模拟高压色谱条件,证明纳米级载体会导致柱压超出设备耐受限制,验证AI结论的不合理性。

    混合式教学重构,打造人机协同教育新生态。学院采用“线上AI+线下教师”双引擎教学模式,构建人机协同的教育新生态。

    线上AI引擎承担基础性教学工作,包括智能推送学习资源、自动化完成作业评测、提供个性化答疑辅导等,减轻学生学习负担;线下教师聚焦高阶思维训练,通过组织主题辩论赛、引导科研成果转化等形式,提升学生综合能力。

    此外,学院还搭建“三库一平台”(案例库、思政库、动画库、AI互动平台),其中30%的案例源自学生提交的AI纠错报告,形成“用中学、学中用”的良性循环,进一步强化教学效果。

    价值实现:师生智能素养协同提升。学生能力显著提升,多维素养突破发展。学生批判性思维显性化,从课程论文来看,87%的学生能够系统指出AI回答中的逻辑漏洞,并提出合理的修正建议。

    学院创新实践成果丰硕。学生团队依托课程所学知识,设计的多项大学生创新创业项目成功获得国家级、省级立项,多名学生在药学相关学科竞赛中斩获佳绩。

    学生学习自主性显著增强。智能平台交互数据显示,学生人均提问量从每学期50次提升至200次,标志着学生已从被动知识接受者转变为主动探索者。

    教师专业能力提升,教学范式向智能转型。学院的智慧课程建设推动教师团队实现能力重构与专业进化。

    教师角色定位转变,从“知识权威”转型为“学习架构师”,通过设计“AI20问”认知阶梯、构建人机协同评价体系,重塑教学逻辑。

    教师专业能力提升,借助AI交互数据分析(如追踪学生知识高频误读点),推动科研成果教学转化(年均转化8项前沿研究成果),显著提升学科洞察力与教学设计水平。

    教师教学艺术创新能力发展,通过组织AI结论辩证研讨、指导学生开展验证性实验,形成“科研反哺教学、质疑促进创新”的互动新范式,构建教师、学生、AI三方共进的良好生态。

    未来,学院将从两方面深化探索。一方面,着力构建药学全域智能知识网络,实现从单一课程知识图谱到“药物发现—制剂开发—临床评价”全链条知识融合的跨越;另一方面,深化产学研协同合作,联合仪器厂商开发“教学—科研—产业”一体化AI平台,让学生深度参与真实研发流程,提升实践创新能力,师生共同谱写“各美其美,美美与共”的高等教育新篇章。

中国教师报