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数字电子技术实验与AI协同——驾驭智能工具,重塑硬件开发新范式

发布者: 海洋工程学院
发布时间: 2026-06-15
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        为深入推进人工智能与教育教学的深度融合,构建“AI+虚实融合”的新型实验教学范式,6月11日,海洋工程学院海洋信息工程教研室柳振明老师为24级海洋信息本1班讲授了一堂“数字电子技术实验——集成门电路测试与AI赋能实践”公开课,旨在通过AI助教、智能仿真与实物实操的有机结合,提升学生的工程实践能力与数字化素养。

        课程伊始,柳振明老师从学生普遍面临的“硬件接线复杂、故障排查困难”这一痛点切入,提出核心观点:AI不仅是代码生成器,更是硬件开发的“智能协作者”。他强调,AI在工程教育中的本质是增强型辅助工具:Web端AI擅长知识问答与逻辑推演,而实验平台集成的AI助教则能提供实时反馈,形成“设计-仿真-实操-排查”的闭环支持。他告诫学生:“实验成败的关键,在于工程师对电路原理的理解与故障判断力。AI是助手,而非替代者。”这一理念为整堂课奠定了“工具赋能、人本核心”的基调。

        在理论与技术融合环节,柳老师重点展示AI如何提升实验设计效率。学生通过Multisim的AI智能仿真插件,一键生成74LS00与非门的引脚图及派生逻辑门电路,并自动生成真值表。AI系统实时比对仿真数据,精准标记逻辑错误,确保学生在实物操作前完成理论验证。这一过程大幅降低了因接线错误导致芯片烧毁的风险,让学生直观感受到算法对工程效率的质变提升。柳老师指出:“AI不是替代思考,而是将工程师从重复性验证中解放,聚焦创造性设计。”

        课程进入硬件实操阶段,学生需利用两片74LS160芯片搭建六十进制计数器,观测数码管循环显示。遵循“先仿真、后实操”原则,学生完成仿真验证并上传数据至学习通平台,经AI比对无误后方可进行实物接线。当遇到“LED不亮”“计数异常”等故障时,AI成为“智能排查向导”:学生输入故障现象,系统推送“电源未接”“悬空引脚处理不当”“清零信号时序错误”等可能原因,引导学生自主查线验证。柳老师穿梭各组指导:“AI给出方向,工程师亲手验证触点——这才是真正的工程素养。”这一“AI提示+人工确认”模式,既提升排错效率,又避免了工具依赖,实现“智能辅助,人在回路”的工程实践训练。

        课程强调“工具驾驭能力”与“工程规范”的双重培养。柳老师指导学生运用结构化提示词模板(角色设定-任务描述-技术约束-输入输出定义-附加要求)撰写实验报告,要求定义“接线颜色标准”“数据记录格式”等规范文件,确保AI输出与工程实践高度一致。他总结道:“工程师的核心竞争力,在于用专业判断力审视AI输出。实验数据需经亲手验证,专业尊严不容妥协。”

        此次教学实践,是海洋工程学院“新工科”建设的重要探索。通过将AI技术深度融入硬件实验,课程不仅提升了学生的实操能力与数字化素养,更塑造了“人机协同”的工程思维。当芯片的脉冲与AI算法共振,新时代海洋工程人才的模样愈发清晰:他们既深谙硬件的严谨,又具备驾驭智能工具的视野。在烟台这片海洋科技热土上,这样的课堂变革正书写着教育未来——人机共生,而非替代;协同创新,永不止步。