数学科学学院叶颀教授团队在智能教育与学科交叉方面持续突破、硕果频出

发布时间: 2026-09-15 21:48:00

2026年7月，来自叶颀教授团队的谭露琳、陈艳男、杨坦共同建设的《最优化方法》课程在第六届全国高校教师教学创新大赛中荣获基础课程副高组三等奖。这一殊荣不仅是对团队教学实力的肯定，其成果更获得了专业领域的高度认可，受到中国运筹学会的报道。针对传统教学侧重理论讲授、前沿应用衔接不足等难题，团队将机器学习优化、智能决策等前沿内容融入课程，并以教材《最优化方法与机器学习》重构知识体系，为智能教育技术研发奠定坚实学科基础。 

谭露琳老师开展《最优化方法》课堂教学

《最优化方法与机器学习》，叶颀、谭露琳主编

随着国家教育数字化战略行动深入推进，团队将数学建模、优化算法与人工智能技术引入教育领域，围绕课堂教学智能分析、智能答疑、学习诊断与思政育人四个方向系统布局，构建起覆盖“教、学、评、育”全链条的智能教育体系，为新时代教育教学改革贡献着华师智慧。

在课堂教学智能分析方面，团队以已获授权的“演示文稿分析模型、课堂话语分析模型及其应用”发明专利为核心，研发了智能分析系统。该系统从课件内容和课堂话语两个维度对课堂进行分析：在教学内容层面，自动梳理知识点脉络，判断内容安排是否循序渐进、逻辑是否清晰；在教学过程层面，分析教师提问方式、师生互动频率与深度等，全方位刻画课堂教学状态。系统可在短时间内完成分析并生成结构化诊断报告，让教学评价从“凭经验”走向“靠数据”。在微格教学中，师范生上完课即可获得多维度反馈，基于数据有针对性地改进教学。

演示文稿分析模型、课堂话语分析模型及其应用

在智能答疑方面，团队研发了面向数学教育的智能问答系统，构建“知识库+知识图谱+大模型”协同工作的智能问答体系。团队将数学教材、经典习题等资源系统整理，搭建起坚实的数学知识底座，并把数学概念关联关系梳理成知识图谱，为AI搭建“数学知识地图”。学生提问时，系统通过关键词匹配、语义理解、知识关联等多路径检索，综合筛选最优答案。学生可随时向这位“24小时在线的辅导老师”求助，不仅能得到正确答案，还能看到清晰的解题思路，教师也得以从繁重答疑中解放出来。

如果说智能答疑是面向全体学生的“共性辅导”，那么学习诊断则是深入到每位学生的“个性定制”。团队创造性引入交互式定理证明工具Lean语言，开展人工智能辅助数学学习诊断研究。学生提交解题过程后，系统将其转化为Lean可理解的形式化表达，逐步验证每一步推理的合理性，不仅能判断最终结论正误，更能精准定位定理应用条件不满足、隐含前提遗漏、逻辑推导跳跃等问题。基于Lean语言的智能诊断可为每位学生生成个性化“学习处方”，实现“千人千面”的精准诊断，让“因材施教”有了扎实的技术支撑。相关成果已形成学术论文并在国际学术会议上报告交流。

教育的根本任务是立德树人，智能教育同样不能偏离这个方向。团队依托“AI赋能数学教育思政实证研究”的思想政治工作项目，将思想政治教育融入其中，探索出一条“以智育德、以德启智”的融合育人路径。团队在智能教学中嵌入了思政教育元素，打造了“数学与强国”主题思政案例库，并将其与知识图谱引擎深度融合。当学生学习“椭圆方程”等数学知识时，系统会自动关联北斗导航、航天轨道设计等国家重大科技成就案例；当教师讲解算法原理时，系统可以推荐国产人工智能领域的突破性成果作为拓展阅读。这种“知识+思政”的智能推送机制，让学生在学习知识的同时，自然而然地感受到国家科技发展的脉动，实现知识传授与价值引领的有机统一。

在智能教育的基础上，团队带领学生将优化算法与数学建模推向更广阔的应用场景。在医学领域，团队与南方医科大学珠江医院方驰华主任联合申报的国家自然科学基金“数学与医疗健康交叉重点专项”获批，聚焦胰腺癌手术规划与术后评估的数学方法与演化建模，并获得了发明专利“基于Boosting-Unet分割网络的医学影像分割方法”。目前团队正聚焦肝癌术后高复发难题，构建个体化肝脏数字孪生模型，研发多模态影像配准与增强现实导航技术。

在心理学领域，团队与心理学院合作，围绕脑信号解码问题展开研究，发挥高维统计建模、稀疏优化及深度学习优势，为脑信号特征提取与分类解码提供数学工具。目前，团队与心理学院韩彪副教授等合作研究基于脑机接口的意识神经机制，联合获批国家重点研发计划，围绕脑信号解码研发基于SEEG的意识检测脑机接口系统，通过颅内电信号精准检测意识状态，其对认知负荷与情绪状态的解码能力有望反哺团队在智能学习诊断领域的学习状态识别技术。

团队正是借助智能教育平台，为学生提供扎实的算法训练与精准诊断的同时，将科研课题转化为学生实践项目，使得学生可以深度参与医疗建模、脑机接口等前沿课题，在真实场景中锤炼算法能力，让学生在做中学，研中创，实现从理论到应用的能力跨越。智能教育不仅赋能教学，更成为连接医疗与心理等产业的桥梁，构建起科研、教学与产业深度融合的产学研协同育人闭环。

原链接：https://news.scnu.edu.cn/73373