车辆工程专业人工智能课程教学改革与探索

车辆工程专业人工智能课程教学改革与探索

王俊

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摘要：由于人工智能领域的跨学科特点，课程组体系设置较为复杂，人工智能课程大部分章节的内容高度模块化，章节间耦合度较低。为了适应车辆工程专业学生的知识架构特点，需要明确车辆工程专业学生未来的实际需求，再与人工智能教学课程体系相结合，对该课程在教学内容、模式和方法上进行优化，对人工智能课程整体教学安排做针对性地调整具有重要的实际意义。

关键词：人工智能课程；工程教育；教学改革；车辆工程

引言

新工科不单指新的工科专业，还包括对之前的工科专业进行升级改造。汽车产业涉及机械加工、电子信息、新型材料和能源安全等多个方面，是国家的支柱产业。车辆工程专业是工科专业中对社会经济发展影响最大的专业之一，与工程实际联系比较紧密。相对于传统的工科人才，新工科培养的是工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才。工程实践是促进工程基础理论知识升华为综合运用能力、创新能力的重要途径，因此，要推进新工科建设，必须要重视实践教学。生产实习是车辆工程专业实现工程教育培养目标的重要实践环节，推动传统车辆工程专业向新工科人才培养模式转变，必须要创新生产实习教学模式，深化校企合作，切实提高生产实习课程的工程实践效果。

1汽车产业发展现状

当前，我国乃至全球汽车产业正在进行全面升级，车联网、自动驾驶、新能源等技术变革给传统汽车产业带来的冲击力度是前所未有的。我国各级政府陆续推出了一系列的支持政策来促进汽车产业的发展，传统的汽车企业在转型和创新的过程中也遇到了一系列的挑战。在技术创新方面，很多技术难点还有待突破；在人才需求方面，需要更多有交叉学科背景的复合型人才。

2新工科建设下车辆专业实验教学存在的问题与不足

2.1工程实践课程规划不科学

当前车辆专业人才培养方案对工程实践相关教学环节的课程规划不够科学，理论教学与实践教学衔接不够紧密，专业实践课程由于涵盖知识面较广，需要电气、控制、机械等学科的有效支撑，但是各个教学单位只是根据各自的专业需求自行设置课程，缺乏学校层面的交叉设计和层次化体系，各专业实验室和创新平台之间无法相互协作补充，不利于培养学生解决复杂工程问题的能力。

2.2教师工程素养欠缺

作为实践教学活动的执行者和参与者，要求教师具有丰富的工程实践和创新应用能力。但是由于科研考虑，近年来高校引进的专业教师基本上是从校门到校门的年轻博士，尽管拥有丰富的理论知识和较强的科研能力，但对新工科的培养理念和思想了解不够及时，实践教学经验相对不足，缺少行业工程实践背景，导致在工程实践教学环节如毕业设计、课程设计等方面，难以将学科专业知识转化为工程创新实践知识。

2.3实习基地建设力度不够

企业实习实训基地是高校实践教学体系非常重要的环节。由于高校专业实验室设备类型传统单一，与产业趋势的紧密度结合不够，难以反映当前行业技术水平，仪器精度、实验操作等与企业存在较大差别，学生工程实践能力培养急需企业配合达成。但是目前相关的校外实习环节如认知实习、生产实习等由于各种主客观原因大多变成带有参观性质的走马观花，企业很少提供真正的实践岗位，学生缺乏系统性的工程实践锻炼。

3新工科背景下车辆专业实验教学体系的构建

3.1利用虚拟仿真技术

开展热力学实验提升学习效果在新工科背景下，热工基础课程教学学时被压缩至32学时，导致理论学时严重不足，实验学时更是无法保障。对于“热”这种既抽象又模糊的概念，仅仅依靠理论讲解很难让学生掌握其精髓，而实验环节则对于提升学生的理论知识理解能力具有非常重要的作用。在教学学时有限的情况下，利用虚拟仿真技术开展热力学相关实验是非常重要的教学手段。虚拟仿真技术通过计算机仿真软件对三维模型进行建模、运动仿真等操作，使学生体验线下实验的操作过程，可代替线下真实实验。与真实实验相比，虚拟仿真技术因低成本、可重复、安全性高、可控性好、信息丰富等特点，可在实际教学过程中大力推广和应用，进而促进应用型人才的培养。教师借助虚拟仿真技术开展热力学实验，可以使学生在增加新鲜感的同时提高学习的积极性。学生在虚拟仿真实验过程中，不仅能够提高实践动手能力，而且能够加深对晦涩理论知识的理解，真正做到理论与实践紧密结合，促使理论知识落地生根，夯实理论基础。此外，教师还可以利用虚拟仿真平台进行实验操作示范，将示范过程录制并存储为视频资源，作为拓展内容供学生观看学习。

3.2双导师制实习指导

生产实习期间采用校内指导老师与校外企业导师共同参与的“双导师制”指导模式。校内指导老师通常工程实践经验不足，不能及时解决学生实习过程中遇到的工程问题；企业导师在生产一线工作时间较长，虽然工程实践经验丰富但往往缺乏系统的理论知识体系，对学生进行指导时缺少理论知识传授。采用“双导师制”指导学生生产实习，可以优势互补，提高生产实习指导效果。校内指导老师负责学生日常管理、实习出勤情况、实习过程管理及实习成绩汇总等，企业导师负责学生的实习安全教育、实习岗位安排和实习技能考核等。企业导师平时侧重于完成生产任务，实际对学生进行指导的时间有限。为了提高企业导师的指导效果，可以充分利用校友资源，优先联系企业校友工程师作为企业导师（企业校友一般都很愿意腾出时间耐心指导学弟学妹），并提供一定的实习指导经费。

3.3教学内容的重构

课程教学内容要紧跟时代发展，密切联系汽车产业发展需求。针对汽车构造、汽车理论等车辆工程专业的主干课程，组织课程团队对课程的教学内容进行优化重构，保证这些专业核心课程教学内容能体现最新的车辆技术发展趋势和学科前沿，加强一流本科课程建设，打造金课、淘汰水课，完善以质量为导向的课程建设激励机制。比如在汽车构造课程中，强化了发动机可变技术、汽油缸内直喷、废气净化装置、无极自动变速器、双离合器式自动变速器、汽车驱动防滑系统、汽车行驶电子稳定控制系统等技术内容，同时，为适应汽车电动化、智能化、网联化和共享化的发展趋势，增加了车载网络、新能源汽车、智能网联汽车等新技术内容，并对过时、陈旧的内容进行了适当的删减。同时，在课程教学内容中，强化课程思政建设，挖掘专业课程中蕴含的思政元素，树立学生的爱国主义精神，增强学生理想信念和社会责任感，实现专业课程内容与思政教育的有机统一，让专业课程也充分发挥其德育育人功能。使学生在学习工程技术的同时，对人文、法律、环保等其他知识有综合的认识与理解，使学生们既清楚自己未来的发展方向，又融入国家的大发展、大战略，为我国未来的汽车工业建设贡献力量。

结束语

人工智能课程与实际应用联系紧密，且要求学生具有一定的数学和算法编程基础，对于车辆工程专业人才更好地适应新时代的发展具有重要意义。本文从教学目标的制定、教学内容和评价模式等方面，针对车辆工程专业的特定学生群体，设计了一门人工教育课程方案，希望在教学中发挥作用。通过上述教学改革措施，发现可以提高学生科研能力和实践能力，在增加学生课程学习兴趣的同时也提高了课程教学质量。随着人工智能课程改革的深入，期待广大教育工作者可以提出更加有效的改革措施。

参考文献

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