摘要：生成式人工智能（GenAI） 的快速發(fā)展，對傳統(tǒng)實踐教學(xué)產(chǎn)生了巨大沖擊。傳統(tǒng)實踐教學(xué)注重單一技能的提升，缺乏對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，無法滿足GenAI 背景下學(xué)生對實踐教學(xué)課程的需求。文章提出了基于GenAI的實踐教學(xué)“三段四維”賦能體系：從課前、課中、課后3個階段對教學(xué)模式進行重構(gòu)；從課程設(shè)計、實踐指導(dǎo)、評價優(yōu)化、雙創(chuàng)賦能4 個維度對能力培養(yǎng)體系進行創(chuàng)新。通過對物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程Wi-Fi章節(jié)進行實踐，解決了傳統(tǒng)實踐教學(xué)體系在Ge?nAI 背景下遇到的瓶頸問題，有助于培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：生成式人工智能；實踐教學(xué)；教學(xué)模式改革；雙創(chuàng)人才培養(yǎng)

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）20-0155-03

0 引言

生成式人工智能（GenAI） 的產(chǎn)生，滿足了當代大學(xué)生對高認知自主性學(xué)習(xí)的需求，與此同時，傳統(tǒng)實踐教學(xué)體系也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)實踐教學(xué)體系以知識傳授和技能訓(xùn)練為核心，難以滿足GenAI 時代對復(fù)合型能力培養(yǎng)的要求。當前，需要培養(yǎng)具備多學(xué)科融合能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)（雙創(chuàng)） 能力以及解決復(fù)雜問題能力的高素質(zhì)實踐型人才[1]。因此，急需打破傳統(tǒng)的實踐教學(xué)模式，構(gòu)建適應(yīng)GenAI 時代的新型實踐教學(xué)框架，實現(xiàn)從單一技能培養(yǎng)向復(fù)合型能力提升的實踐人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變[2]。

本文提出了“三段四維”實踐教學(xué)體系，從教學(xué)模式和能力培養(yǎng)體系兩個方面進行改革。該體系以Ge?nAI 為基礎(chǔ)，為實踐教學(xué)體系創(chuàng)新提供理論支撐與實踐參考，助力高等教育在GenAI 時代背景下實現(xiàn)人才培養(yǎng)模式的迭代升級。

1 高校實踐教學(xué)體系現(xiàn)狀

1.1“ 師—機—生”人機協(xié)同教學(xué)新模式缺位

GenAI實踐教學(xué)從“教師—學(xué)生”二元主體的互動，演變成為“師—機—生”三元協(xié)同。學(xué)生由師生互動中的被動角色，轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧獧C”互動中的主動主體角色[3]。教師在傳統(tǒng)實踐教學(xué)中圍繞課程展開教學(xué)，積累了“師—生”互動經(jīng)驗。然而，教師在面對“師—機”新形態(tài)下的教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計、教學(xué)效果評價以及雙創(chuàng)引導(dǎo)等環(huán)節(jié)時，經(jīng)驗明顯不足[4]。學(xué)生在實踐課程中面對“生—機”互動時也存在惰性，在完成學(xué)習(xí)任務(wù)時過于依賴AI，缺乏自主思考，導(dǎo)致思維能力弱化，學(xué)習(xí)自主性逐漸降低。“師—機—生”人機協(xié)同教學(xué)模式的缺位，導(dǎo)致實踐課程難以進行有效改革[5]。

1.2 實踐教學(xué)案例滯后

在當前高校實踐教學(xué)體系中，GenAI技術(shù)迭代速度過快，教學(xué)案例更新明顯滯后[6]。目前，高校大部分實踐課程雖然以O(shè)BE理念為引導(dǎo)，但大部分教學(xué)案例難以反映最新的技術(shù)應(yīng)用場景和行業(yè)趨勢，與行業(yè)前沿應(yīng)用嚴重脫節(jié)。實踐教學(xué)案例若未能融入雙創(chuàng)類問題，會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較低，在面對創(chuàng)新綜合性實踐中的復(fù)雜問題時，無法有效地提出解決問題的思路[7]。

1.3 實踐課程與雙創(chuàng)人才培養(yǎng)脫節(jié)

雙創(chuàng)人才培養(yǎng)注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)業(yè)意識與實踐能力，而傳統(tǒng)實踐課程體系側(cè)重知識傳遞和實踐操作，缺乏對雙創(chuàng)能力的培養(yǎng)[8]。在實踐課程中，驗證性實驗和技能訓(xùn)練比重過大，學(xué)生只須完成規(guī)定的任務(wù)，這不僅缺乏個性化培養(yǎng)，還忽視了學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探索的過程[9]。此外，實踐課程評價體系過于單一，缺少對團隊合作、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等培養(yǎng)目標的評估，無法充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2 實踐教學(xué)“三段四維”賦能體系構(gòu)建

針對以上3個問題，本文提出了基于GenAI 構(gòu)建的實踐教學(xué)“三段四維”賦能體系，如圖1所示。該體系在課前、課中、課后3個階段引入GenAI，形成“師 —機—生”人機協(xié)同教學(xué)新模式。同時，構(gòu)建涵蓋課程設(shè)計、實踐指導(dǎo)、評價優(yōu)化、雙創(chuàng)賦能4個維度的能力培養(yǎng)體系，更新實踐項目，實現(xiàn)雙創(chuàng)人才培養(yǎng)。教學(xué)模式與培養(yǎng)體系相輔相成，共同形成“三段四維”Ge?nAI賦能體系。

2.1 GenAI 驅(qū)動“三段式”教學(xué)模式重構(gòu)

1） 課前——智慧備課、輔助預(yù)習(xí)。教師在備課階段，利用GenAI工具整合知識點的最新研究成果和行業(yè)典型項目，有針對性地分析授課班級學(xué)情。根據(jù)學(xué)情挖掘課程思政內(nèi)容，篩選與課程相契合的實踐項目。通過拆解項目步驟、設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)、構(gòu)建項目任務(wù)，逐步引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并依據(jù)課程評價指標布置符合學(xué)生學(xué)情的作業(yè)。

學(xué)生在課前階段，利用GenAI工具補充課程所需的跨學(xué)科知識，彌補自身知識短板。根據(jù)GenAI提供的個性化學(xué)習(xí)路線進行自主學(xué)習(xí)，掌握課程所需的前置學(xué)習(xí)內(nèi)容。

2） 課中——師生互動、人機協(xié)同。在課堂教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生利用GenAI 工具逐步完成課程任務(wù)。通過小組合作、討論、評價等方式，引導(dǎo)學(xué)生對實踐環(huán)節(jié)進行個性化輸出，完成“生—機”協(xié)同。教師在此過程中，根據(jù)學(xué)生提交的課堂任務(wù)作業(yè)，利用GenAI 工具生成可視化圖表，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)進度，給出針對性的提升意見，完成“師—機”協(xié)同。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)動態(tài)調(diào)整教學(xué)進度，完成“師—生”協(xié)同。

3） 課后——優(yōu)化評價、雙創(chuàng)賦能。課后階段，教師根據(jù)學(xué)生上傳的作業(yè)，利用GenAI工具給出個性化評價，精準掌握學(xué)生對課程的掌握程度，并進行課后反思，動態(tài)調(diào)整下次課程的課程內(nèi)容和課程目標。學(xué)生根據(jù)評價內(nèi)容進行課后提升，通過課程團隊開展的第二課堂進行雙創(chuàng)項目訓(xùn)練。利用GenAI工具輔助拓展跨學(xué)科視野，設(shè)計符合實際工程問題的雙創(chuàng)項目計劃，依據(jù)計劃完成雙創(chuàng)類項目，參與雙創(chuàng)類學(xué)科競賽，進一步提升解決復(fù)雜問題的能力。

2.2 GenAI 構(gòu)建“四維一體”能力培養(yǎng)體系

1） 課程設(shè)計維度——精準規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計。教師通過AI技術(shù)深入分析學(xué)生的興趣、能力和需求，設(shè)計更具針對性和挑戰(zhàn)性的實踐項目。教學(xué)設(shè)計以學(xué)生為中心，結(jié)合AI技術(shù)的智能化分析能力，精準定位學(xué)生的學(xué)習(xí)目標和能力短板，優(yōu)化課程內(nèi)容的深度與廣度。

2） 實踐指導(dǎo)維度——專業(yè)引領(lǐng)、實踐賦能。在課程實施過程中，教師通過GenAI技術(shù)引導(dǎo)小組協(xié)作學(xué)習(xí)，提供相關(guān)資料與數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生進行分析與討論，提升團隊合作能力及解決實際問題的能力，進一步培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維與創(chuàng)新能力。

3） 評價優(yōu)化維度——多元評估、精準反饋。在教學(xué)評價階段，教師利用GenAI技術(shù)對學(xué)生的實踐成果進行多維度評價，并對教學(xué)數(shù)據(jù)進行深度分析，生成可視化報告。基于這些數(shù)據(jù)，教師可以及時調(diào)整教學(xué)策略，優(yōu)化課程設(shè)計與教學(xué)方法，形成教學(xué)評價的閉環(huán)優(yōu)化機制，從而顯著提高教學(xué)效果。

4） 雙創(chuàng)賦能維度——創(chuàng)新驅(qū)動、創(chuàng)業(yè)助力。學(xué)生通過參與第二課堂活動，利用AI技術(shù)進一步拓展實踐內(nèi)容，將所學(xué)知識應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域，開展雙創(chuàng)實踐探索。這一過程不僅能提升學(xué)生的實踐能力與自主學(xué)習(xí)能力，還能喚醒學(xué)生的雙創(chuàng)意識，為培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才提供有力支持。

3 GenAI實踐教學(xué)“三段四維”體系教學(xué)實踐與探索

GenAI驅(qū)動的實踐教學(xué)“三段四維”體系重構(gòu)有助于激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，培養(yǎng)跨學(xué)科復(fù)合型創(chuàng)新人才。下面以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)必修課程物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中Wi-Fi技術(shù)章節(jié)為例，重新設(shè)計授課環(huán)節(jié)，開展“三段四維”體系的實踐探索。

3.1 行業(yè)應(yīng)用分析

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，Wi-Fi通信技術(shù)和MAVLink協(xié)議被廣泛應(yīng)用于植保無人機的遠程控制和數(shù)據(jù)傳輸；在物流領(lǐng)域，Wi-Fi通信技術(shù)被用于無人機的室內(nèi)導(dǎo)航和貨物配送。因此，選取Wi-Fi通信技術(shù)和MAVLink協(xié)議進行編隊無人機通信設(shè)計作為實踐項目，這與物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程中Wi-Fi 通信技術(shù)知識點相契合。選取此實踐項目有助于更新傳統(tǒng)實踐案例，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，將無人機行業(yè)應(yīng)用點與思政元素相融合，可以培養(yǎng)學(xué)生的雙創(chuàng)思維，為雙創(chuàng)類比賽奠定基礎(chǔ)。

3.2 學(xué)情分析

學(xué)生背景：物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程開設(shè)在第五學(xué)期，學(xué)生已經(jīng)對嵌入式系統(tǒng)、無線通信和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有一定的了解，但對飛行器控制和無人機通信系統(tǒng)的具體應(yīng)用較為陌生。

知識儲備：學(xué)生熟悉基本的Wi-Fi通信原理和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，但對MAVLink 協(xié)議和PX4 飛控系統(tǒng)了解有限。

學(xué)習(xí)動機：學(xué)生對無人機和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合應(yīng)用有較高興趣，然而由于項目經(jīng)歷較少，缺乏創(chuàng)新意識，存在畏難情緒，且有眼高手低的現(xiàn)象。

因此，課程實踐結(jié)合無人機編隊通信，既對接前置已學(xué)的Wi-Fi通信技術(shù)，也拓展了MAVLink協(xié)議和PX4飛控系統(tǒng)的新內(nèi)容。無人機編隊通信在無人機行業(yè)中應(yīng)用廣泛，也能滿足學(xué)生對自主學(xué)習(xí)、雙創(chuàng)實踐項目的需求。

3.3 教學(xué)目標更新

以行業(yè)應(yīng)用與學(xué)情分析為基礎(chǔ)，考慮在GenAI的背景下對以往的教學(xué)目標進行更新，實現(xiàn)跨學(xué)科、高階性、創(chuàng)新性的目標設(shè)計。

知識目標：掌握無人機編隊通信系統(tǒng)的基本原理和組成部分；掌握Wi-Fi通信技術(shù)和MAVLink 協(xié)議的應(yīng)用；闡述PX4飛控系統(tǒng)在無人機編隊中的作用。

能力目標：能夠合理使用GenAI工具；能夠搭建和調(diào)試基于Wi-Fi的無人機編隊通信系統(tǒng)；能夠設(shè)計實驗測試通信系統(tǒng)的性能，并分析實驗結(jié)果；能夠提出改進通信系統(tǒng)的創(chuàng)新方案。

素質(zhì)目標：設(shè)計一種自組網(wǎng)通信方案，提升無人機編隊的協(xié)同性和任務(wù)執(zhí)行能力。

3.4 教學(xué)設(shè)計更新

根據(jù)教學(xué)目標對課程環(huán)節(jié)進行更新設(shè)計，需在教學(xué)環(huán)節(jié)中加強對學(xué)生的GenAI 使用引導(dǎo)，避免學(xué)生盲目使用GenAI，導(dǎo)致學(xué)習(xí)能力下降。教學(xué)設(shè)計圍繞“三段四維”教學(xué)體系展開，以行業(yè)案例為核心，主要分為課前、課中以及課后3個階段。課前，“師—機”協(xié)同進行教學(xué)設(shè)計，“生—機”協(xié)同開展自主學(xué)習(xí)；課中，“師—生”互動引出課堂任務(wù)，“生—機”協(xié)同完成課堂任務(wù)；課后，“師—生”協(xié)同進行反思，“生—機”協(xié)同進行課后拓展。教學(xué)流程設(shè)計如圖 2 所示。

在課前，以“基于Wi-Fi的編隊無人機通信系統(tǒng)設(shè)計”為實踐項目，將項目拆解為系統(tǒng)總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、系統(tǒng)測試4個階段性任務(wù)。發(fā)布預(yù)習(xí)作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)MAVLink協(xié)議以及PX4飛控系統(tǒng)。教師根據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況，總結(jié)課程重難點，并對課程內(nèi)容進行適當調(diào)整。

在課中，首先展示大疆（DJI） 的植保無人機真實案例，融入思政元素，加強思政引導(dǎo)，增強學(xué)習(xí)情境的真實度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；其次，明確實踐項目的四個任務(wù)目標，利用參與式學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生利用GenAI 工具進行小組討論、交流與展示，通過小組活動逐步解決問題，提出個性化設(shè)計方案；最后，教師總結(jié)實踐項目的主要內(nèi)容、關(guān)鍵知識點以及遇到的工程性問題，強調(diào)無人機通信系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用前景，進而布置基于Wi-Fi的無人機編隊通信系統(tǒng)的產(chǎn)品方案等課后拓展任務(wù)。

在課后，教師通過實踐報告、課堂表現(xiàn)、拓展作業(yè)等，利用GenAI對學(xué)生進行評價，生成個性化的評價意見，并根據(jù)學(xué)生掌握情況，動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，持續(xù)改進教學(xué)。

3.5 教學(xué)評價優(yōu)化

1） 提供個性化建議，因材施教，促進發(fā)展。教師利用GenAI工具，上傳學(xué)生實踐報告、項目代碼等內(nèi)容，生成可視化圖表，幫助教師分析課程目標達成度。同時，利用GenAI工具精準識別每個學(xué)生的學(xué)習(xí)優(yōu)勢和不足，為每個學(xué)生量身定制學(xué)習(xí)路徑，推薦適合的學(xué)習(xí)資料和練習(xí)，幫助學(xué)生有針對性地改進學(xué)習(xí)方法。

2） 進行教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化——與時俱進，提升教學(xué)質(zhì)量。教師利用GenAI工具分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，識別出普遍存在的學(xué)習(xí)難點和需要強化的重點內(nèi)容。依據(jù)這些分析結(jié)果，調(diào)整教學(xué)策略，增加對難點內(nèi)容的講解和練習(xí)，形成教學(xué)評價閉環(huán)優(yōu)化。

3） 落實雙創(chuàng)能力評估——科學(xué)評價，助力發(fā)展。教師利用GenAI具從技術(shù)可行性、創(chuàng)意新穎性、實際應(yīng)用價值等多個維度評估學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計，為學(xué)生的創(chuàng)業(yè)項目提供全面的反饋和建議，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進學(xué)生的全面發(fā)展，提高學(xué)生的實踐能力和市場意識。

4 結(jié)束語

本文提出了基于GenAI 實踐教學(xué)的“三段四維”賦能體系，構(gòu)建了涵蓋課前、課中、課后的三階段教學(xué)模式，以及從課程設(shè)計到雙創(chuàng)賦能的四維能力培養(yǎng)框架。該體系打破了傳統(tǒng)實踐教學(xué)的學(xué)科邊界，為跨學(xué)科教學(xué)提供了創(chuàng)新性解決方案，能從學(xué)習(xí)能力、實踐能力到雙創(chuàng)能力，全面提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，為復(fù)合型人才培養(yǎng)提供理論和實踐依據(jù)。

GenAI技術(shù)的快速發(fā)展要求課程資源持續(xù)更新，這對教學(xué)團隊的資源開發(fā)能力提出了更高要求。下一步，需要通過長期跟蹤和大數(shù)據(jù)分析，進一步驗證“三段四維”賦能體系對學(xué)生能力提升的長期影響。同時，探索GenAI技術(shù)與更多學(xué)科的結(jié)合，拓展其在跨學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用場景，進一步激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)具備跨學(xué)科素養(yǎng)、能解決復(fù)雜問題的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

參考文獻：

[1] 焦晨東，黃巨臣.從數(shù)字崇拜到數(shù)字正義：人工智能時代的教育研究新范式[J].電化教育研究，2025，46（4）：19-25.

[2] 姜洋，惠康華，王宏偉.大模型時代背景下程序設(shè)計課程層次化教學(xué)探索與實踐[J].電腦知識與技術(shù)，2025，21（5）：135-137.

[3] 張文婧.全國人大代表陳宏斌：開啟人工智能教學(xué)新范式[N]. 新華日報，2025-03-27（3）.

[4] 郭豐，楊清香，鄭春輝，等.AIGC賦能的新形態(tài)工科實驗教學(xué)初探[J].電化教育研究，2025，46（1）：72-78，85.

[5] 李明蔚，張思，張津銘，等.人機協(xié)同視域下的教師研修：價值內(nèi)涵、表征形態(tài)與實踐進路[J].電化教育研究，2025，46（4）：93-98，113.

[6] 張蓉菲，董艷，王一凡，等.智能時代數(shù)字教材編制的倫理風(fēng)險及治理進路[J].電化教育研究，2025，46（4）：122-128.

[7] 黃榮懷，劉嘉豪，潘靜文，等.面向智能時代的教育系統(tǒng)性變革： 數(shù)字化賦能教育綜合改革[J].電化教育研究，2025，46（4）：5-12.

[8] 鐘柏昌，裴永漫.面向工程教育的TIE提示語框架的設(shè)計與應(yīng)用研究[J].電化教育研究，2025，46（4）：40-48.

[9] 沈凱，鄭岳久，來鑫.AI在新工科教學(xué)中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2025，56（6）：183-185.

【通聯(lián)編輯：聞翔軍】