实验要求
(1)专业与年级要求
主要面向语言学(+人工智能)专业和汉语国际教育专业本科三年级学生开设,也适用于心理学、认知科学、智能科学等相关专业具备同等知识基础的学生。
相关专业学生可依据课程基础和教学需求,选择适当任务情境与拓展路径,在完成共同核心流程的基础上开展差异化训练。
(2)基本知识和能力要求
1.先修课程要求:已修读语言学概论、现代汉语、语言实验设计与操作等课程;修读本实验时,应已完成神经语言学中与语言脑机制、脑结构和语言障碍相关的基础教学内容。
2.基本知识要求:
掌握语言结构和语言加工的基础知识,能够理解词汇、语义、音系及句子加工问题。
理解研究问题、假设、自变量、因变量、控制变量及实验对照的基本含义。
具备基础描述统计、差异比较和相关分析知识,能够阅读简单图表及统计结果。
了解脑叶、左右侧和基本空间方向,具有脑成像与语言障碍的初步认识。
3.基本能力要求:
能够使用计算机完成材料整理、表格配置和文件归档。
能够依据研究问题选择材料、设置条件并记录操作理由。
能够阅读实验说明,核对数据和图表,完成结构化报告。
理解参与者保护、数据隐私、学术诚信及人工智能辅助使用规范。
教学成果
实验背景
新文科人才培养要适配社会经济发展需求。语言健康作为健康中国的重大需求之一,对接语言健康评估、康复等应用场景对语言学人才培养提出了新挑战。当前,语言障碍患者的大脑功能检测需要用到单体价格2000万人民币的核磁共振成像设备,普通高校无法建立足够的实验条件和课程项目。因此我们设计了语言障碍生成式虚拟仿真实验项目。
江苏师范大学语言学团队于二十世纪九十年代开创了国内的神经语言学学科方向,建立了神经语言学课程体系,创立了语言神经科学与认知工程江苏省重点实验室,在此基础上又重组成脑认知与语言康复江苏高校重点实验室,强化了与江苏省人民医院等应用单位的合作交流。在此基础上,依托我校语言学(教育强国三年行动计划试点专业)和汉语国际教育(首批国家一流专业)两大专业,面向未来健康方向,设立了语言障碍脑机制生成式虚拟仿真实验项目。传统实验教学痛点与虚拟仿真必要性:在《神经语言学》等交叉课程教学中,开展真实语言障碍脑成像实验面临三重客观瓶颈:一是高成本与低可及性,研究级磁共振成像设备购置维护与机时费用高昂,本科生难以普遍进入真实扫描操作台开展独立训练,且扫描参数设置失误会导致整批数据报废,试错代价极大;二是特殊临床被试获取难与容错率低,脑卒中失语症等临床患者招募受医疗伦理与医院场景严格限制,患者易疲劳且伴随口语运动头动伪影,无法承受本科生教学训练中的反复操作失误;三是实验周期冗长与分析门槛高,真实实验从方案拟定、语料编制、扫描采集到预处理与多模态统计建模周期长达数月,难以在有限课堂学时内实现完整科研训练与参数迭代对比。通过构建生成式虚拟仿真实验,能够实现高还原度、零风险、可反复调参试错的综合探究训练,为学生进入真实科研与临床实践提供系统化前置训练。
设计原则
本实验项目秉持“真实问题牵引、跨学科深度融合、生成式容错探究、智能体分级赋能、全过程图谱评价”的设计原则。一是坚持虚实互补与全链条还原,针对真实脑成像实验成本高、周期长及临床语言障碍被试获取难、容错率低等痛点,将语言障碍脑机制探查的真实科研全流程转化为5大环节、24步可交互操作,还原真实实验原理、操作环境与研究规范;二是坚持数据驱动与生成式可控仿真,依托真实案例数据与生成式多模态神经影像仿真计算引擎,根据学生不同的实验设计、扫描参数与统计配置实时生成动态脑激活与行为反馈,支持多路径试错、调参重运行与证据对比,推动实验教学由验证性操作向综合设计型与研究探索型转变;三是坚持智能支架与自主探究相平衡,在实验设计、影像质控与统计解读等关键节点部署三大专业垂域智能体实施分级启发引导,赋能学生跨学科复杂问题解决与独立科学判断能力;四是坚持图谱赋分与伦理规范并重,依托多维实践目标图谱实现全过程量化赋分与能力画像,并将扫描安全规范、临床数据伦理与人工智能使用学术规范贯穿始终,促进学生知识、能力与科研素养协同发展。
实验目标
知识维度:掌握语言实验设计与脑成像核心原理;熟稔语言大脑解剖与语言障碍神经基础;理解神经影像数据处理与统计推断逻辑
能力维度:形成语言障碍脑机制实验设计能力;掌握语言脑成像程序构建与规范采集能力;掌握脑成像多模态处理、统计分析与可视化能力;具备跨学科实验评估、调参优化与自主探究能力
素养维度:锤炼科学证据意识与批判性研究思维;涵养科研规范意识、医学伦理与人文关怀
