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(来源:卓越智慧树)

东莞理工学院&智慧树

在教育数字化战略深入推进的背景下,大学物理课程作为理工科人才培养的基础支撑,其教学模式正经历从资源数字化向认知智能化的范式转换。东莞理工学院电信工程与智能化学院物理教研室联合智慧树平台,基于“知识图谱+AI引擎”双核架构,系统建设了《大学物理》智慧课程,并于2025年5月正式上线全国共享平台。该课程以能力培养为导向,构建了包含知识图谱、能力图谱、问题图谱及教学资源在内的四维知识引擎,并深度融合AI助教、个性化路径推荐、智能评价等AI引擎模块,形成覆盖“教、学、评、管”全流程的智慧教学闭环,旨在为理工科学生提供具备逻辑自洽性、路径自适应性与评价数据驱动性的物理学习新范式。

一、四维知识引擎:

结构化知识体系与能力导向的课程建模

课程突破了传统章节线性编排的局限,以物理学内在知识逻辑为基底,构建了四维耦合的知识引擎框架。课程系统梳理力学、热力学、电磁学、波动光学等模块的核心概念、基本定律、数学表述与典型应用,提取知识点节点并定义其间的层级关系、逻辑语义关系及跨模块关联。通过可视化技术呈现可交互的知识网络,支持学生从任意节点出发进行关联性漫游,形成对物理知识体系的整体性认知。

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此外,课程围绕典型物理问题与工程应用场景,构建三阶问题体系:第一阶为基础概念辨析的方法层问题,指向知识点的精准理解;第二阶为内容分解的概念层问题,指向建模与数学应用能力;第三阶为结合工程应用场景的全局层问题,指向创新思维与知识迁移能力。每一问题均与知识图谱中的相关节点及能力图谱中的对应指标相关联,形成问题驱动的探究式学习路径。

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二、AI引擎:

个性化学习支持与数据驱动的精准评价

课程深度整合智慧树平台AI能力,围绕四大核心应用场景构建智能化教学操作系统。基于课程的教材、课件、习题库及知识图谱,系统打造了物理学科专属AI助教。该智能体能够理解课程特有的概念体系与解题范式,提供7×24小时的精准答疑、知识点讲解、错题归因分析与解题思路启发。与通用大模型不同,该AI助教的回答严格限定于课程知识边界,确保输出的学科准确性。

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三、课程建设价值与共享运行:

本课程已完成标准化知识图谱与AI引擎的全配置,并通过智慧树平台实现全国共享。课程运行期间将积累全样本、细颗粒度的教学过程数据,可为后续开展“个性化学习有效性”“AI教学干预策略”等方向的实证研究提供数据基础。课程建设经验可提炼为校本智慧课程建设规范,为校内同类课程的转型升级提供可复制的技术路径与实施标准。

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东莞理工学院《大学物理》智慧课程,以四维知识引擎为底层结构,以AI引擎为交互与决策中枢,致力于实现大学物理教学从经验驱动向数据驱动、从统一进度向个性化路径的根本转变,为理工科基础课程的高质量建设提供可验证的实践案例。