屏幕前
一位“數(shù)字人”
正娓娓道來催化劑制備的奧秘
虛擬實驗室里
學生大膽試錯
反復推敲制備方案
知識圖譜上
520多個知識點
如星云般連接成網(wǎng)……
2025年11月5日
這門由中石大化學工程與環(huán)境學院教授
吳志杰主講的課程“催化劑設計與制備”
從全國162門申報課程中脫穎而出
入選中國學位與研究生教育學會評定的
21門“AI創(chuàng)新課程”
2025研究生數(shù)智教育大會AI創(chuàng)新課程證書頒發(fā)儀式
傳統(tǒng)的工科學科
如何利用AI工具
助力培養(yǎng)“具有突出技術創(chuàng)新能力”
“善于解決復雜工程問題”的
未來卓越工程師
課程教學是非常重要的一環(huán)
吳志杰教授給學生上課
錨定課程教學的核心痛點
“以前，這門課涉及的五百多個知識點是碎片化的，像一盤散沙，我常常感到困惑，很難把它們串成一個完整的體系。”最初學習“催化劑設計與制備”這門課時，很多同學都有類似的苦惱。
課程負責人吳志杰教授說，催化本身是化學、材料與工程交叉的學科，選修該課程的學生專業(yè)背景差異大、年級跨度大（大四、研一和博一學生）。工業(yè)催化專業(yè)的學生熟悉催化基本理論，而來自環(huán)境專業(yè)、動力工程及工程熱物理等專業(yè)的學生基本未接觸催化，學習基礎參差不齊。
傳統(tǒng)的“教師講、學生聽”模式，難以實現(xiàn)個性化教學。更棘手的是，催化劑制備與性能評價實驗，往往涉及高溫高壓、易燃易爆氣體，危險性高、實驗成本高昂，學生的實操機會有限。如何讓學生掌握理解催化劑制備和評價實踐中的關鍵技術和方法，并能將其應用于后續(xù)的科學研究或工程實踐中，成為教學改革必須攻克的難題。
數(shù)字人AI學習空間
2023年起，中石大依托“研究生教育質量與創(chuàng)新工程”，啟動AI課程專項建設?！按呋瘎┰O計與制備”課程團隊開始探索將人工智能深度融入教學全流程。
吳志杰教授給學生上課
“AI+能源催化”教學探索實踐
課程團隊構建的核心引擎是 “催化加速器”的智能體矩陣。打造了“理論學習—模擬實踐—問題診斷—科研創(chuàng)新—實驗安全”全鏈條智能體協(xié)同矩陣，提升學生靈活應用知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。
催化能量池
催化模型庫
課程團隊拆解、重構了海量教學資源。將1300多個視頻、音頻、課件等碎片化內(nèi)容，系統(tǒng)整合成一個包含16.8萬條知識點的智能知識庫，并構建了可視化的課程知識圖譜。
“這就好比給所有知識點安裝了‘導航系統(tǒng)’。”吳志杰介紹道，“學生可以按圖索驥，自主探索知識關聯(lián)?！?/span>
AI工具箱
AI樞紐
課程的第二個創(chuàng)新在于，建設集成7大工具集、51項指令的“AI輔助工具箱”，覆蓋AI助教、助學、助研、實驗、素養(yǎng)提升五大維度。對于學生而言，最直接的感受是身邊多了一位 “智能學伴”。
“以前上課忙著抄筆記，現(xiàn)在AI會同步生成重點突出的圖文摘要，核心公式、邏輯脈絡一目了然，我能全程專注聽講和互動。”
AI學伴
課程還運用檢索增強生成技術，將相關科研實踐和工業(yè)生產(chǎn)案例引入智慧教學過程。其中最重要的是將高風險、高成本的實驗環(huán)節(jié)“搬”進了虛擬空間。借助“智慧實驗平臺”，學生可以在仿真實踐設計和操作實驗。平臺還與知識圖譜、AI學伴深度聯(lián)動。博士生郭盈鑠表示實驗中遇到瓶頸，隨時可以提問。比如“基于我的數(shù)據(jù)，哪些因素限制了選擇性？”AI能結合操作記錄與理論，給出精準調整建議。同時，針對基礎薄弱的學生，能把復雜的催化理論，結合具體的工業(yè)案例娓娓道來，幫助學生夯實基礎，彌合專業(yè)背景差異。
AI講伴
科研能力的培養(yǎng)還延伸到課堂之外：AI科研助手能幫學生分析文獻、潤色論文，催化劑設計工坊針對需求推薦科研選題，科研論文寫作訓練室模擬從選題到成文的全流程。
“以前是老師講什么我學什么，現(xiàn)在我能通過AI自主探索感興趣的科研方向”。
這種轉變背后，是課程“虛實融合”“產(chǎn)研貫通”的特色優(yōu)勢，讓學生在虛擬場景中夯實專業(yè)基礎、扎實科研能力。
吳志杰教授給學生上課
“AI不是萬能的”
“AI不是萬能的，容易存在AI幻覺?！眳侵窘鼙硎?，目前課程仍存在需要完善的地方：AI對部分復雜科研問題的解答不夠精準，學生答題可能出現(xiàn)“套路化”傾向，模型還需要通過多輪教學數(shù)據(jù)持續(xù)訓練優(yōu)化。
“催化領域的一個顯著特點是工業(yè)實踐往往領先科學研究，很多實踐問題目前沒有標準答案，這對AI訓練是挑戰(zhàn)?！?吳志杰說，未來會繼續(xù)聯(lián)合平臺更新工業(yè)案例庫，引導學生批判性使用 AI，避免過度依賴。
從知識圖譜到智慧實驗，從AI學伴到科研工坊，中石大類似“催化劑設計與制備”的“人工智能+高等教育”融合創(chuàng)新仍然在繼續(xù)推進。未來，學校將持續(xù)深化人工智能賦能教育教學，為服務國家戰(zhàn)略需求和培養(yǎng)能源領域高素質復合型人才注入更多智慧動能。
支持單位：研究生院
采訪：華南
視頻：王貴雯 胡桂宇
編輯：王貴雯
責任編輯：華南
審核：李麗平 劉志慶
倒計時3天！中石大與你一“研”為定!
貫徹落實卓越工程師培養(yǎng)改革座談會精神，中石大答好時代新命題！
“雙青”賽，閃耀！
喜訊又傳來！
勿忘！勿忘！勿忘！吾輩自強！
為智慧創(chuàng)新的中石大點521個和?！
