在人工智能飞速发展的当下，教育领域正面临着前所未有的变革机遇。为推动人工智能技术与教育教学的深度融合，助力广大教师高效运用AI技术赋能教学实践，学堂在线大鱼俱乐部精心筹备了【AI赋能・学科智变】2025教学创新季系列直播活动。3月26日“自然科学专场”重磅开讲，我院张兴文教授基于《计算化学》AI课程，开展了《化学大模型与智能体：AI for Chemistry》建设与应用的实践探索，分享了他对于AI时代智慧教学模式与人才培养的前瞻思考。让我们一同走进《化学大模型与智能体：AI for Chemistry》数智赋能化学学科智慧教学之旅。
在数字化浪潮席卷全球教育领域的今天，化学教育正面临双重挑战：一方面，传统教学模式难以突破时空限制与个性化教学瓶颈；另一方面，国家战略对“数字化+专业”复合型人才的需求持续升级。我院张兴文教授团队通过实践探索，构建起以AI技术为核心的智慧教学模式，为理工科教育数字化转型提供了创新范本。
一、课程建设目标：AI破解化学教学核心痛点
化学作为实验性基础学科，长期面临三大矛盾：首先，资源离散化，教学案例、虚拟实验等数字资源分散于多个平台；第二，评价单一化，依赖试卷的传统评估难以捕捉过程性学习数据；第三，能力存在断层，学生思维程序化，学科交叉创新能力培养缺失。大模型和AI教学工具的出现，为破解以上痛点提供了新的可能和助力。
二、课程建设实施：数字赋能型课程教学创新设计
张兴文教授带领教学团队，基于学堂在线提供的课程专属AI平台，建设数字人教学视频、知识图谱和AI学伴，同时结合课程慕课、课堂在线实操案例、在线测试题库、虚拟仿真、超算实验等多样化教学资源，进行了数字赋能型课程的教学创新设计。
首先，教学团队重构教学内容，围绕“四个面向”融入新知识和实操案例，破解有限学时下，新知识与新技术难以高效融入的困境，促进教学和科研有机融合；其次，创新教学活动，将“导”“教”“学”“练”“评”的过程向精细化、差异化、个性化、系统化、科学化发展，激发学生建立交叉融合创新意识；第三，创新育人模式，通过数字赋能，人机师生协同育人，体验感悟式教学，提升科学素养，厚植家国情怀，共同助推科教融汇，实现课堂教学真正意义上的提质增效。
三、课程建设特色
（一）“AI+学科知识”辅助教与学的创新型应用
课程通过数字化知识库和AI智能有机融合，将多模态教学内容和教学过程数据进行整合与管理，为师生提供智能化、跨时空、可量化、个性化的教学服务。
课前，结合知识图谱，教学团队可以了解每个学生课程掌握度和完成度，将传统的课程升级为“AI+”个性化教学；通过AI智能伴学，按照学生的学习情况和能力水平，自动调整课程内容和难度，用自适应式学习方式提供个性化的教学服务；课后，学生还可以使用AI智能学伴即时解答学科知识问题，满足学生即时学习需求；另外，“AI+”交叉融汇也可为学生提供具有高度交互性和沉浸式的虚拟学习环境，为学生提供更加全面、多元的学习体验。
（二）“AI+特色案例”：培养数字化与学科知识交叉融合的复合型人才
在数字化素养与自然学科交叉融合过程中，“用程序化思维解决问题”的能力是传统教学中的短板，而AI工具恰好可以弥补这一不足，让“利用程序化思维求解化学问题”得以实现。为满足国家对未来人才的战略化需求，培养数字化与学科知识交叉融合的复合型人才，本课程围绕面向世界科技前沿、面向国家重大需求、面向经济主战场、面向人民生命健康这“四个面向”，融入课程相关新知识与实操案例，构筑教学内容新架构。理论思维、实验思维和计算思维是支撑自然科学发展的“三大支柱”，如今加上人工智能这种智能思维，形成系统化的思维体系，人才培养质量将在未来得到显著提升。
（三）基于大模型打造课程专属智能体
基于化学学科数据库，结合实际教学过程中学生会遇到的问题，发挥AI技术和相关智能体的作用，借助DeepSeek大模型打造学科专属的智能教学应用，利用AI助教、助学、助研。
基于《计算化学》课程资源和学堂在线平台，汇集4267个资源，打造了包含87.82万个知识切片、11.1万个公式、26.1万张图片，超过5.1万份表格，集成了103本电子书的庞大课程知识库。
在课程知识库基础上，进一步打造能够回答学科各种问题的智能体，如术语查询AI助手、文档AI阅读助手、AI+超算实践助手、科研AI助理、AI辅助实践助手等，打造学科专属智能教学应用。同时根据学生对“学、思、践、悟”四大类智能体的实际运用情况，相应地调整课堂和讨论环节的教学方式，如适当地引导学生加强“AI助思”和“AI助悟”这两方面的训练，在课堂中增加引导和启发环节，增强学生综合能力。比如在学堂在线平台设计“AI+化学”领航员和“DeepSeek&智能化学”智能体，可以用来辅导并掌握学生对于AI技术与学科交叉融合的程度，从而方便教师指导学生更好地运用AI工具，大幅提升学习成效。
（四）“AI+大国重器+科教融汇”整合式智慧教学空间的多功能架构
围绕“AI+大国重器+科教融汇”核心，通过数字赋能，依托多平台协同的云环境，打造泛在化的智能教学底座，同时通过技术融合，推进数字化，创设人机师生交互式教学场景，构建逻辑紧密的智能教学应用架构，各模块层层支撑、协同联动。
在教学资源层面，引入AI课程、知识图谱、虚拟仿真等智能化资源载体，搭配AI智能伴学助手、智慧教学工具等智能化教学服务，打造数字化教学资源宝库。例如，基于“大模型+智能体”更新教学内容，上线了“计算思维与人工智能化学”“无机与分析化学AI课程”“绿色碳科学与技术”“高等无机化学”“DeepSeek与智能化学”等系列智慧课程。
在教学模式与场景上，开展在线实训、实操及案例式、项目式教学，对标“核心素养”，创设实训、实操、实践场景。以 “AI数智融合” 实现师生机交互式教学，借 “大国重器辅助教与学” 开展体验式教学，用 “科教融汇” 推进项目式教学，构建人机协同、培根铸魂、科教融汇的多元创新育人模式。并通过精细化“导”、差异化“教”、个性化“学”、系统化“练”、科学化“评”，创新教学应用场景，实现聚源提质。
哈尔滨工业大学《化学大模型与智能体：AI for Chemistry》数智赋能化学类课程智慧教学的实践，是培育数字化与学科知识交叉融合的复合型人才的有益探索，为创新型工程人才培养提供全新教学范式。
内容来源：学堂在线教育研究、张兴文
