摘 要:在人工智能背景下,高校車輛工程專業(yè)課程建設面臨諸多挑戰(zhàn),如教學內容滯后、教學設備配套不全、師資隊伍建設不完善等。為解決遇到的問題,文章從更新并拓寬教學內容、搭建智慧教學實踐平臺、人工智能輔助教學方法、產教融合優(yōu)化師資隊伍等方面進行陳述,旨在通過分析人工智能輔助教學的重要性,提升教學質量,培養(yǎng)符合人工智能背景下行業(yè)和社會發(fā)展對復合型人才的需求。
關鍵詞:人工智能 車輛工程 課程建設 教學模式 教學措施
2024年,《政府工作報告》提出開展“人工智能+”行動,打造具有國際競爭力的數字產業(yè)集群?!叭斯ぶ悄?”概念首次提出并迅速成為兩會的熱詞,成功在教育界掀起一股“人工智能+”浪潮。在教育領域,人工智能已經成為推動教育轉型和革新的主要力量之一。當前,汽車產業(yè)正加速向電動化、網聯化和智能化轉型,作為融合人工智能、大數據、云計算等新興技術的產業(yè),對高等學校車輛工程專業(yè)教學模式提出更大的挑戰(zhàn)[1-2]。
人工智能背景下車輛工程專業(yè)課程培養(yǎng)方案、教學模式、培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求以及教學內容均需進行改革與創(chuàng)新[3]。然而,面對科技的進步,融合人工智能的車輛工程專業(yè)存在教學內容單一、教學手段傳統(tǒng)、教學設備老舊等眾多問題。針對人工智能+背景下車輛工程專業(yè)課程建設存在的諸多問題,本文基于河北工業(yè)大學車輛工程專業(yè)近三年在融合人工智能教學方面的成就,提出車輛工程專業(yè)課程建設措施。
1 人工智能背景下車輛工程專業(yè)課程改革的必要性
1.1 適應行業(yè)發(fā)展需求
智能網聯汽車的急速發(fā)展,促進了人工智能與車輛工程的深度融合。隨著車企行業(yè)市場競爭的加劇,新勢力車企已逐漸退出市場,以智駕為主的車企逐漸占據市場份額,如小鵬、理想、小米等。智能化駕駛已成為車企發(fā)展的必然需求。這就要求車輛工程專業(yè)不僅要培養(yǎng)具備車輛工程專業(yè)知識的學生,同時要培養(yǎng)具備人工智能技術能力的復合型人才。為適應行業(yè)發(fā)展需求,融合人工智能的課程建設勢在必行。
1.2 提升人才培養(yǎng)質量
人工智能背景下人才間的競爭越發(fā)激烈。傳統(tǒng)教學模式已不適應當今社會對人才的需求。高校應培養(yǎng)多元化、專業(yè)化、創(chuàng)新化的復合型人才,注重學生綜合素質的提升,才能使學生更好地滿足社會發(fā)展需求。人工智能技術已是大勢所趨,學生可以通過各種途徑獲得所需知識,傳統(tǒng)教學模式勢必進行改革和創(chuàng)新,才能提升人才培養(yǎng)質量,提升學生就業(yè)競爭力,激發(fā)創(chuàng)新思維,滿足社會發(fā)展需求[4]。
1.3 符合教育發(fā)展趨勢
人工智能帶來的技術革新,不僅要在教學內容上改革,還需在教學手段上進一步融合。車輛工程專業(yè)傳統(tǒng)教學模式往往采用“一刀切”形式,很難滿足每個學生的學習需求。人工智能教學模式的引入使混合式教學模式得以更好地實現,使教學試驗得以更好地展示,使學生得以更好地學習。融合人工智能的教學模式已在全國高校全面開花,當今教育發(fā)展趨勢下,車輛工程專業(yè)必須融合人工智能教學模式,才能不被淘汰。
2 車輛工程專業(yè)課程建設現狀
河北工業(yè)大學車輛工程專業(yè)自2020級已增加智能網聯方向學生培養(yǎng)。盡管車輛工程專業(yè)在人工智能方面已經經過三年的探索和改進,但課程建設仍存在以下問題。
2.1 課程體系不完整
自2020級開始車輛工程專業(yè)已全面開展新能源汽車和智能網聯汽車等方向的學習。在智能網聯課程體系上必修課開設智能汽車平臺技術、智能汽車環(huán)境感知、智能汽車定位、智能汽車決策與控制等課程,選修課開設車聯網導論、車輛大數據分析及安全技術、車用燃料電池技術等新課程。同時在理論課程的基礎上搭配實踐課程,提高學生動手實踐能力,從課程體系上看包含了智能網聯汽車自動駕駛所必須掌握的關鍵技術,能夠滿足行業(yè)對智能網聯人才的需求。
但經過學生反饋、行業(yè)評價發(fā)現現有課程體系仍不能完全覆蓋智能網絡汽車所需核心技術和理論,如人工智能基礎、通信原理與技術、計算機編程等。智能網聯車輛工程專業(yè)更加偏重于學科交叉,傳統(tǒng)與新興技術缺一不可,在有限的學時內,如何優(yōu)化課程體系培養(yǎng)行業(yè)需求的復合型人才是人工智能背景下車輛工程專業(yè)面臨的難題。
2.2 教學內容廣且淺
近年來人工智能技術發(fā)展迅猛,車輛工程專業(yè)新增眾多前所未有的課程。作為新興技術,現有教材內容涉及面廣但處于基礎理論的地步,并沒有對核心技術進行深入的剖析,導致新增課程面臨無教材可用的難題。且現有教師多源于傳統(tǒng)車輛的培養(yǎng),同時企業(yè)對高端智能網絡技術人才需求甚廣,高端技術人才難以入職高校,導致智能網聯方向的教師隊伍嚴重不足。
智能網聯技術迭代更新迅速,現有授課內容存在明顯的滯后性,未能及時融入智能網聯技術發(fā)展的新成果、新技術,教材內容更新周期長無法響應產業(yè)技術的迭代需求,導致學生所需知識難以適應產業(yè)發(fā)展需求[6]。
2.3 教學方式傳統(tǒng)化
人工智能技術的應用在車輛工程專業(yè)不僅體現在教學內容的更新迭代上,同時應該加強教學方式的智能化。隨著科技的進步,傳統(tǒng)課堂教學以教師講授為主導的模式已經完全無法激發(fā)學生的興趣,學生主動參與性下降。
隨著人工智能的發(fā)展,現代教學模式如虛擬仿真、增強顯示、個性化學習、精準教學、項目化教學、情景教學等先進教學方法如雨后春筍不斷涌現,且教學方法日新月異。然而這些先進教學手段使用頻率過低,難以為學生提供沉浸式體驗。課堂教學互動性差,教師難以掌握學生的學習狀態(tài)。人工智能已經為時代帶來新的發(fā)展,教學方法應適應時代的發(fā)展和科技的進步,提升學習主動學習的能力。
2.4 實踐設施配套少
實踐是檢驗學生知識掌握的必備課程。新技術的進步往往帶來實踐設備的更新。人工智能在車輛工程專業(yè)方面不僅涉及教學設備的更新,同時設計教學手段的智能化。車輛工程專業(yè)在2020年已增加智能小車、智能沙盤、硬件在環(huán)、實車實踐等教學設備。
然而,受制于高等學校教學資源和百萬級智能網絡設備的限制,再加上技術更新迭代的頻次,目前實驗室設備已完全落后于企業(yè),造成課堂理論知識與實踐脫節(jié)嚴重。且新設備數量有限,難以滿足每個學生的需求。如何在有限的資源內優(yōu)化教學設備,通過人工智能的手段彌補教學設備的欠缺是提升學生綜合素質的必經之路。
3 基于人工智能的車輛工程專業(yè)教學模式改進
聚焦行業(yè)對汽車產業(yè)人才的需求,基于OBE的工程教育理念,全面落實工程教育專業(yè)認證“學生中心、產出導向、持續(xù)改進”教育教學理念,圍繞智能網聯汽車高素質復合型工程技術人才培養(yǎng)定位,對目前車輛工程專業(yè)存在的問題提出以下應對措施。
3.1 科教融合更新并拓寬教學內容
人工智能背景下現代車輛工程專業(yè)已不再局限于機械制造領域。智能網聯汽車的發(fā)展,使得車輛工程專業(yè)已經成為一個融合電子、計算機、通信等多學科的專業(yè)。隨著科技的進步,學生已通過各種渠道學習相關理論和技術。人工智能背景下車輛工程專業(yè)教學內容必須更新與拓寬。
科研項目來源于實際工程需求,通過科教融合,一方面可以借助學院的平臺通過與企業(yè)聯合提高教師的科研能力;另一方面學生也可以通過接觸實際的項目,充分將理論知識融合貫通,培養(yǎng)解決實際問題的能力。河北工業(yè)大學車輛工程專業(yè)構建了“知行用耦合,產學研融合”的車輛工程新工科人才培養(yǎng)新體系。建立了科教融合協(xié)同培養(yǎng)導師制,搭建了面向創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)的科研創(chuàng)新平臺,將高水平科研團隊引入本科人才培養(yǎng)體系。
3.2 產教融合打造智慧教學實踐平臺
產教融合的教學模式已在各大高校推廣至深。將企業(yè)的先進技術手段引入教學實踐中,不僅能為學生提供更貼合市場需求的教育資源,還能推動車輛工程領域的技術創(chuàng)新與應用。如今,眾多高校已與企業(yè)建立了實習實訓基地。
對于智能網聯汽車,企業(yè)的技術已遠遠超過高校,高??山柚髽I(yè)的平臺搭建智能網聯智慧教學實踐平臺。秉持“實踐驅動創(chuàng)新”培養(yǎng)理念,河北工業(yè)大學車輛工程專業(yè)借助企業(yè)平臺搭建了“智能駕駛虛擬仿真實驗室”-“實景交互智能交通沙盤”-“智能網聯汽車示范校區(qū)”三位一體的全方位、立體化、進階式智慧實踐教學平臺。實現了人工智能驅動的教學實踐創(chuàng)新與智能網聯汽車人才培養(yǎng)能力的雙重提升。
3.3 人工智能改革教學方法
人工智能正以前所未有的態(tài)勢融入教育領域,人工智能輔助教學已經成為提升教學質量的關鍵手段。人工智能打破了傳統(tǒng)教學的諸多限制,為教師和學生創(chuàng)新提供了更具成效的教學環(huán)境。
河北工業(yè)大學車輛工程專業(yè)基于超星匯雅大模型完成了智能網聯汽車專業(yè)知識圖譜建設,包括:培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系以及支撐矩陣等內容。AI輔助下可助力專業(yè)完成培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求達成度對比分析。與此同時,針對汽車工程學、汽車試驗學、智能汽車環(huán)境感知、智能汽車定位技術、智能汽車決策與控制等主干課程建立了立體化的課程知識圖譜。AI輔助下的教學方法仍存在諸多新技術,如AI智慧問答、學情分析、個性化定制等。因此,AI輔助教學手段仍需不斷地更新與拓寬。
3.4 交叉融合完善教師隊伍
智能網聯汽車交叉融合涉及多學科領域,可通過引入企業(yè)的高技術人才以學術講座、研討會的方式提升本專業(yè)教師教學能力。智能網聯沖擊下,教師隊伍建設刻不容緩,在本專業(yè)教師有限的前提下,可通過交叉學院、企業(yè)等方式優(yōu)化師資隊伍。
河北工業(yè)大學車輛工程專業(yè)與行業(yè)優(yōu)質企業(yè)協(xié)同開展課堂教學,聯合中國汽車技術研究中心與比亞迪汽車工業(yè)有限公司加速智能汽車先進試驗技術在《汽車試驗學》課程中的實施;邀請中國汽車技術研究中心行業(yè)專家參與專業(yè)導論課程教學;與樂邦(天津)新能源科技有限公司、天津恒碩汽車技術有限責任公司相關專家聯合進行《新能源汽車動力系統(tǒng)原理》《車輛制造工藝學》課程設計、知識拓展應用設計,實現交叉融合優(yōu)化師資隊伍。
4 教學模式改進效果
河北工業(yè)大學基于以上教學模式的改進在專業(yè)建設方面打造的智能汽車產業(yè)學院入選國家首批現代產業(yè)學院。依托產業(yè)學院,通過采用企業(yè)導師進課堂、校企聯合畢業(yè)、本科生拔尖計劃等一系列措施提高學生的綜合實踐能力。自2018年至2022年校企聯合畢設課題數從19增長至134個。
在課程內容方面更新拓寬教學內容,重點基于新技術、新工藝、新方法,完成對傳統(tǒng)教材的升級改造,《車輛制造工藝學》《汽車輕量化—材料、工藝與設計》入選教育部高等學校機械類專業(yè)教學指導委員會規(guī)劃教材。增加學生實踐能力培養(yǎng),2022級學生培養(yǎng)實踐環(huán)節(jié)課程比例超過27%。在數字化資源建設方面已具備智能網聯汽車虛擬仿真實驗室1個、智慧教室7間等數字化教學資源,軟硬件配套設施齊備,支撐車輛動力學、智能網聯汽車、汽車實驗學等多門課程教學。
在師資隊伍方面通過引進學術領軍人物形成具有一定影響力的學科研究方面和研究團隊,同時引進長城汽車、中汽研(天津)、東風汽車等多個國內知名企業(yè)導師優(yōu)化師資力結構。目前車輛工程專業(yè)擁有高級工程師、研究員、教授級高工等89名校外指導老師,大幅度提高教學質量。
本專業(yè)近三年就業(yè)率、境內外升學率高,與全省同類專業(yè)相比,應屆畢業(yè)生就業(yè)率位居前10%。優(yōu)秀畢業(yè)生獲得了企業(yè)的高度認可,以長城為例,目前已有2位總裁級,6位總經理級,4位總監(jiān)級等杰出人才。
5 結語
本文結合智能網聯汽車以及人工智能輔助教學,以河北工業(yè)大學車輛工程專業(yè)現狀為藍本,剖析人工智能背景下車輛工程專業(yè)課程遇到的問題并提出解決措施。當今,高校教學勢必迎來人工智能的沖擊,傳統(tǒng)教學課程必須經過改革與創(chuàng)新才能滿足行業(yè)對人才的需求。本文通過分析車輛工程專業(yè)遇到的問題,從教學內容、實踐平臺、教學方法以及師資隊伍等方面提出人工智能背景下車輛工程專業(yè)應對措施。
基金項目:河北工業(yè)大學本科教育教學改革研究與實踐項目,河北省研究生教育教學改革研究項目(YJG2023013),河北省高等教育教學改革研究與實踐項目(2022GJJG055,2021GJJG045,2025GJJG073);教育
部2022年第二批產學合作協(xié)同育人項目“車輛環(huán)境建模課程資源包”(項目編號:220870
09304827)。
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