高等教育-空间智能实验教学管理平台

本科院校高等教育

构建“人工智能+虚拟仿真”融合的未来学习中心,赋能本科实验教学创新与人才培养

空间智能实验教学管理平台简介

高等教育-空间智能实验教学管理平台

空间智能实验教学管理平台响应国家“未来学习中心”与“人工智能+高等教育”战略,面向本科院校构建“物理实验空间+虚拟实验空间+泛在化实验空间”三位一体的智能实验教学体系。平台深度融合人工智能、具身智能与空间智能技术,以“三谱一库”(能力图谱、实践目标图谱、岗位图谱、专业知识库)为智能教学底座,实现虚拟仿真实验资源的统一接入、智能调度与全过程数据化管理。通过AI数字教师、MR大空间协同、虚实融合实验、智能编辑工具等核心应用,支撑“孪生双师课堂”教学模式创新,全面赋能探究式、项目式、跨学科实验教学,助力本科院校培养具备创新思维、科研能力与工程素养的高素质人才。

平台介绍

建设目标

建设“人工智能+虚拟仿真”融合的体系化教学平台
建设“人工智能+虚拟仿真”融合的体系化教学平台
为深入贯彻《教育部等九部门关于加快推进教育数字化的意见》中“未来学习中心、‘人工智能+X’国家级实验教学中心”等战略要求,因此构建一个体系化的空间智能实验教学平台,服务于全校各学科专业的未来学习中心,推动实验教学向智能化转型,实现资源集中管理、智能调度与跨域共享。
推动虚拟实验资源开发与技术升级
推动虚拟实验资源开发与技术升级
引入XR交互编辑器等工具,支持教师自主创建虚拟仿真实验资源。通过集成人工智能、具身智能和空间智能等新型技术,实现实验过程的智能指导与个性化学习的支持。
打造以“三谱一库”为核心的智能教学底座
打造以“三谱一库”为核心的智能教学底座
建立涵盖“能力图谱、实践目标图谱、岗位图谱”的三谱体系,并与专业知识库联动,形成结构化的智能教学中枢。可实现学情智能诊断、学习路径推荐、能力达成度分析等功能。
实现教学全过程的数据化管理
实现教学全过程的数据化管理
支持课程建设、学习跟踪、成绩统计等教学全流程的数字化管理,为院、校多层级教学管理提供实时、多维的数据看板与统计分析工具。数据采集与管理符合国家智慧教育平台(ilab-x)等数据标准,支持实验过程、结果与报告一键回传,积累的教学数据可用于各类教学评估、项目申报,形成可持续复用的教学数据资产。
建立实验室、设备与资源的统一管理体系
建立实验室、设备与资源的统一管理体系
实现对虚拟仿真实验设备、数字资源、课程内容、用户权限等管理。支持实验室开放预约、设备状态监控、资源使用统计与效能分析,提升资源利用效率与管理水平,推动实验室向开放共享、智能调度、安全可控的智慧实验空间转型。
打造“孪生双师课堂”新范式,支撑虚拟师资建设与智能导学
打造“孪生双师课堂”新范式,支撑虚拟师资建设与智能导学
构建数字教师开发与应用平台,支持虚拟教师孪生体的创建与应用,实现协同授课、智能答疑、操作示范、情感互动等功能,支撑“双师孪生课堂”模式创新,拓展教学组织形式,增强教学互动与实操指导性。

建设内容

智能教学大脑:“三谱一库”体系
智能教学大脑:“三谱一库”体系
平台构建以“专业能力发展”为导向的图谱化教学与评估体系:首先依据课程专业培养目标,梳理对应行业的多个典型岗位及其能力要求,映射形成课程能力集并提炼为可量化的能力点,形成能力图谱;在课程实施中,教师依据课程要求设计实践环节,关联专业知识库,系统采集学生操作数据与过程表现,通过实践目标图谱进行实时分析与能力达成度评估
虚拟空间建设
虚拟空间建设
空间智能实验教学平台以“真实问题驱动的项目库”为核心构建未来学习中心体系。该学习中心深度融合虚拟空间与现实空间,其中虚拟空间依托XR数字资源、数字教师、智能编辑工具等模块,构建高仿真、可交互的实验场景与资源体系。既能够复现实验的操作逻辑,也可拓展现实场景难以实现的教学内容。
现实空间建设
现实空间建设
空间智能实验教学平台以“真实问题驱动的项目库”为核心构建未来学习中心体系。该学习中心深度融合虚拟空间与现实空间,其中涵盖专业装备、具身智能教学终端、空间智能教学终端及泛在化实验室。虚拟空间通过数据接口、AI导学等方式,对物理空间的实验流程、操作训练与创新实践进行适配、增强与拓展,形成“虚为实用、虚实联动”的一体化项目式教学。
平台基础功能体系
平台基础功能体系
平台核心涵盖虚拟仿真实验与课程的全流程管理,包括课程资源组织、智能题库组卷、多样化开课模式以及AI辅助的实验报告与评价。系统支持课程资源的校内外开放共享与精细化数据统计,并实现对虚实结合实验资源的多模式接入、设备状态监管及智能预约管理。此外,平台提供专门的实验基地管理模块,用于汇聚课程与设备数据,并自动生成符合国家建设指南要求的效能报表。最后,平台提供完整的移动端与多终端支持
空间智能服务系统
空间智能服务系统
空间智能服务系统致力于现实空间设施与虚拟空间资源的深度融合管理。通过提供标准化的数据支撑与开放接口,实现从传统实验室到智慧学习空间的全面升级。
数据管理与接入实施
数据管理与接入实施
平台数据管理以构建开放、合规的实验系统为核心,通过标准化接口与全流程数据闭环,实现内外部系统的高效联动与数据价值挖掘。包括(1)标准化接口与第三方资源接入(2)多层次系统对接与数据贯通
系统服务与技术支持
系统服务与技术支持
系统服务保障体系涵盖多层次的培训支持与全面的技术运维。培训服务体系针对教师、管理员等对象,设计“智能启航、核心技能、实战进阶”三大篇章,系统化提升其平台操作、AI教学应用及资源开发能力。
典型特色案例
典型特色案例
为展示“空间智能实验教学管理平台”在各高校实际教学中的落地成效,选取若干代表性案例,从平台部署、教学模式创新、资源建设、成果影响力等方面进行系统梳理,为高校实验教学改革提供可借鉴的实践经验。

建设功能

智能教学与科研创新资源管理功能
智能教学与科研创新资源管理功能
提供以“三谱一库”(专业知识库、能力图谱、实践目标图谱、岗位图谱)为核心的智能教学体系,支持学情诊断、能力评估与科研训练路径规划;教师可创建AI虚拟教师(数字讲师、学伴、助教),开展“真实教师+虚拟教师”协同教学;提供AI-XR交互编辑器与3D互动PPT工具,支持师生自主开发高仿真、可探究的虚拟仿真实验资源。
虚拟空间与沉浸式学习社区功能
虚拟空间与沉浸式学习社区功能
构建“虚拟学习社区+多元教学空间”一体化的空间互联网平台,支持虚拟大讲堂、研讨室、实验室及直播会议等多种教学场景。学生可通过统一数字身份在PC、VR/MR及移动端泛在接入,开展协作学习、实验探究与学术交流,实现“一个社区,多端互联”。
虚实融合的实验教学功能
虚实融合的实验教学功能
支持“以虚探理、以虚验真、虚实共研”的进阶式实验闭环,涵盖纯虚拟仿真、AR辅助实验、数字孪生联动及MR大空间多人协同实验。集成3D-LED交互显示、MR大空间系统、XR智能设备等硬件,实现高沉浸、可交互的智能实验环境。
实验教学与实验室数字化管理功能
实验教学与实验室数字化管理功能
提供实验课程管理、题库组卷、实验报告智能批改与学情分析功能;支持实验室与设备的在线预约、状态监控、智能考勤、快速报修及可视化房间索引;实现与教务系统、统一认证、数据中台等校内系统无缝对接。
数据集成、运维与安全保障功能
数据集成、运维与安全保障功能
具备实验过程数据全流程采集、多维度统计分析与可视化看板功能;支持与国家虚拟仿真实验教学课程共享平台及校内系统数据对接;提供私有化部署、云监控、自动备份及科学仿真计算服务,保障平台稳定运行与算法安全。

配套资源建设

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