建设一流本科

　　【编者按】随着生成式人工智能的到来，适应人工智能时代的教育教学改革，是当前教育界共同关注的热点议题。2024年，电子科技大学召开了“人工智能+教育”专题交流研讨与推进会，发布了《电子科技大学加强人工智能教育和大力推进探索实践人工智能技术赋能教育教学工作方案》，全面实施“人工智能+教育”行动计划，首批建设超100门人工智能赋能课程，推动构建以智助学、以智助教、以智助管、以智助研的教育新生态。新闻中心将持续报道学校深入实施“人工智能+教育”行动计划的案例和经验，希望为师生带来更多的借鉴和启迪，共同推动人工智能技术赋能学校各项事业发展。本期介绍的是电子科学与工程学院吴涛副教授通过人工智能助力“电路分析与电子线路”课程创新发展的实践。

　　在专业实验室里，一群学生围在闪烁亮光的 “电子盒子”旁，专注地观察着虚拟示波器上跳动的波形。当有同学将自己设计的电路接入平台时，AI 系统立即用红色高亮标注出电感参数的优化方案，原本紊乱的波形逐渐趋于稳定。这一幕，正是电子学院吴涛副教授团队推动的人工智能助力“电路分析与电子线路”课程改革的生动缩影。

电子科学与工程学院吴涛副教授

破局传统：AI重构电路教学新生态

　　“搞电路设计，要么让速度更快，要么令指标更好。这门课的核心围绕电路设计，要借助大量的EDA等工具替代人工计算，人工计算复杂电路如同用算盘跑大数据——我们早该让AI成为学生的‘数字算盘’。”该课程负责人吴涛说。

吴涛在人工智能技术赋能本科教学系列报告会上

　　作为一门上世纪六十年代就已经提出相关概念的课程，“电路分析与电子线路”这门课在当今时代已经日趋完善，在如今人工智能（AI）浪潮席卷全球的情况下，成熟的课程体系又会和新兴的智能教学碰撞出怎样的火花呢？

　　吴涛将AI带入课堂，利用最新的人工智能技术赋予课程新活力，提出“让 AI 成为电路设计的‘ 数字助手’”的理念，积极将其用于课堂，重构教学内容、优化实验方式、提升学习效率，打造一门适应新时代工程教育需求的智能化课程，实现从“知识灌输”转向“能力培养”。

　　在科研工作中，吴涛逐渐感受到了AI辅助的便利，萌生了让人工智能走入课堂的念头，他从其他开源项目中汲取经验，对“电路分析与电子线路”课程不断进行创新完善，最终将改革的核心落脚到AI技术融入实践环节上，在他的巧妙构想及设计下，“电子盒子”项目——一个可以不断扩展功能的智能硬件平台应运而生。

　　从简单的放大器到复杂的通信系统，学生们在这个平台上开发各种电路功能模块，AI技术在其中扮演着关键角色：一能给学生设计的电路图给出优化建议；二能在虚拟实验室模拟各种电路实验场景；三可以为同学提供个性化学习路径，根据学生掌握程度推荐适合的学习内容；四能自动批改系统快速评估作业和实验报告，让学生通过AI互动来学习排错技巧。

　　在吴涛眼中，AI并不会取代脑力活动，而是起辅助作用，精确解决那些繁琐而复杂的重复工作。“我们尝试过让AI生成完整软件，但它做不到。这正是教学的价值所在——培养学生的系统思维和解决问题的能力。”

　　在课程的代码设计环节，多数元器件代码相似的情况下，重复进行相同的工作不仅耗时耗力，还可能因为个别疏漏导致出现差错，而AI编程助手能够智能补全代码，甚至预测学生的编程意图。当学生完成电阻元件的代码后，AI会自动生成电容、电感等类似元件的代码框架，大大降低了编程门槛。让学生有更多的精力去投入在更重要的对动态电路的代码设计当中去。

　　从对给定电路的“按图索骥”，到独立完成类似multisim的仿真软件设计、电路故障排查等，学生们的创新能力也在不断提高，而这独特的教学方式也在不断激发学生们的学习兴趣，展现出属于他们的创造力。虽然在课堂上同学们仍有些腼腆，但他们正不断用自己的创新品表达对课程的喜爱。

做中学，学中做：挑战性课程培养工程实践能力

　　“要培育出学会利用AI的工程师，而不是被AI取代的技术员。”吴涛强调说。

　　课程不光是传统的理论知识的传授，还有实践能力的掌握，80个课时的课程分为64学时的理论课搭配16学时的挑战性项目，学生们不是在被动接受知识，而是在解决真实问题中主动构建知识体系。

　　在吴涛眼中，AI赋予了电路新的活力，“电路如同人的四肢和躯干，而AI则充当大脑，赋予系统思考和决策的能力。”让学生们发自内心地去喜欢，积极投身于电子电路与AI融合的方向，这正是吴涛所希望的。

　　挑战性课程的灵感来自一个家喻户晓的电影——《变形金刚》，寓意着智能硬件系统像变形金刚一样分为两部分，由“头部”（智能控制单元）和“身体”（功能执行单元）组成，可以“合体变形”。

智能硬件平台——“智芯通”

　　同学们首先开发具有AI对话能力的“智能头部”——取名为“智芯通”，然后为其设计各种“身体”——可以是坦克底盘、无人机、潜水艇或是其他创意载体。这一项目大大提高了同学们的学习兴趣，主动去挖掘深层次的原理，在学习中也不断地进行创新，提升自己的能力，以实践来验证自己的学习成果。

　　课程设计的巧妙之处在于分层挑战。对于基础较弱的学生，可以从简单的电路组装开始；而有能力的学生则可以挑战更复杂的系统集成。这种弹性化的教学设计确保每位学生都能在适合自己水平的项目中获得成长。

　　硬件方面，“电子盒子”项目持续迭代升级。从最初只能实现基本电路功能，到现在集成AI语音交互、环境感知等先进特性，这个看似简单的盒子已经成为学生创新实践的舞台。“去年有个学生小组在坦克模型上加装了自动填弹系统，用步进电机和齿轮组实现了炮弹的自动装填。”吴涛回忆道，“虽然从专业角度看原理并不复杂，但这种跨学科的创新思维正是工程师最宝贵的品质。”

　　软件方面，学生们开发的电路仿真平台已经进化到5.0版本，其中的代码都是由学生们独立完成。与商业EDA工具不同，这个由学生自主开发的平台完全透明——每一行代码都由学生编写，每一个分析结果都能追溯到课程讲授的理论方法。最初是给定电路，只能更改其中的器件参数，甚至无法更换电阻电容，而最新版本已经支持用户自由搭建电路拓扑，系统会自动应用节点分析法等课程知识进行求解。未来还将继续把更多元器件加入其中，让二极管、MOS管等器件在电路图中也能正常运行。

　　“市面上成熟的仿真软件是个黑盒子，学生不知道背后的原理。”吴涛说，“而我们让学生自己实现这些算法，他们才能真正理解电路分析的数学本质。”

面向未来：AI时代工程教育的新思考

　　在人工智能技术迅猛发展的今天，教育领域正面临着前所未有的变革机遇与挑战。吴涛认为，AI一直是一个非常好用的工具，它带来的变革并不会取代教师在课堂上的作用，反而会更深化学生所学的知识体系和框架。

　　“我不担心学生用AI辅助完成作业，因为我们考核的是实实在在的能力。AI可以帮忙写代码，但设计电路的思维能力是替代不了的；AI可以生成报告，但做出实际电路的本事是糊弄不了的。”

吴涛与本科同学交流对AI赋能本科教学的理解

　　吴涛一直鼓励同学们积极参加竞赛，无论拿奖与否，都会给予更高的平时分，以此激励大家将想法转变为真正的成果。吴涛的种种创新被学生们看在眼里，近年来其评教成绩几乎都是五星，同学们认真写下对课程的评语，都是发自内心对吴涛的感谢。

　　面对人工智能席卷全球这一不可避免的浪潮，吴涛选择去积极拥抱，他打算分别从硬件软件两方面入手，利用AI帮助同学们培养兴趣，打好电子信息的基础，把课程变得丰富多元化，并与其他专业关联起来，打造复合型人才——将电子科大在雷达、通信、微电子等领域的特色研究，通过适合本科生的形式引入课堂。

　　AI时代，提出问题和解决问题的能力变得弥足珍贵，吴涛的课程改革正是对这一理念的生动诠释——这场始于电路实验室的创新探索，不仅为工科课程改革提供了参考，更向世人展示：在 AI 时代，教育的本质不是技术的堆砌，而是对人的培养与赋能——这，才是教育变革的核心密码。