课程改革进行时︱机械工程学院打造“AI+工科”智慧课程

发布日期:2025-07-11 作者:机械学院 文/图 点击量:17

AI赋能版课堂辅助在线学习,极大提高学生学习效率。以《机械制造技术基础》课程为例,AI版线上平台将复杂的机床结构和加工原理中的静态图片变化为直观的3D动态模型,将老师的讲解总结演化为详细的知识图谱。学习过程中,AI版“24小时智能学伴”功能时时快速解答学生疑问,并根据学生的薄弱点推荐针对性习题。例如:学生在“切削力分析”知识学习中遇到难点,“智能学伴”不仅对公式推导进行详细解释,并且推送相关仿真案例协助学生巩固知识点。相比传统课堂“问题攒到课后、答疑排队等半天”的情况,AI赋能版课堂辅助在线学习优势凸显。

这种课程操作实训变革源自尹晓伟教授团队主导的《机械制造技术基础》AI赋能课程。作为2020年获批的辽宁省一流本科教育示范课程,该课程历时五年迭代升级,构建起AI驱动的智慧课程体系,目前广泛适用于机械工程、智能制造等领域的理论课、实验课及实训课,支持跨学科迁移,推动从“教师中心”到“AI赋能”的教学模式变革,促进机械工程与计算机科学的交叉融合。目前已在5个班级试点,学生的累计使用时长达30个小时。

AI 技术:重构工科教学的底层逻辑

传统工科教学中,“教师讲、学生听”的单向模式,标准化的教材与习题,以及实验室资源的时空限制,始终是制约学习效率的瓶颈。而AI赋能的《机械制造技术基础》课程,通过动态知识建模、智能交互引擎和虚拟仿真融合实现了教学逻辑的更新。例如学生提出“如何优化车削加工的表面粗糙度”,系统不仅给出参数调整方案,还会关联展示相关的最新研究成果,确保学生接触的始终是鲜活的知识体系。这就是在课程研发中利用知识图谱关联技术,使得AI能根据学生提问自动匹配最优解。课堂上的虚拟仿真系统支持无限次工艺试错,课后AI导师会根据学习轨迹推送定制化习题,形成“知识-能力-问题”三维动态模型。

教学环节

传统模式

AI 模式

学习路径

统一进度,按章推进

基于入学测试生成个性化路径,基础薄弱生强化理论模块,进阶学习者侧重工程案例

答疑辅导

课堂提问或office hour,受时间限制

24小时智能学伴实时响应,结合学生历史数据提供针对性解析

练习反馈

统一习题集,人工批改滞后

AI自动生成梯度化习题,即时批改并标注知识盲区,推荐补学资源

实验教学

固定设备与预设步骤,难以试错

虚拟仿真支持无限次参数调试,AI记录操作轨迹并分析优化空间

拟仿真重塑实践教学

《机械制造技术基础》课程是机械设计制造及其自动化专业核心课程之一,旨在培养学生掌握机械制造全流程的理论与实践能力。课程衔接机械原理、机械设计等基础课,需要一定的实践教学,低年级学生在实践教学中由于缺乏经验存在一定安全隐患。而AI赋能课程便突破传统实验室的设备与安全限制,AI 驱动的虚拟仿真系统可在高度仿真的工业级设备模型和环境布局中完成实践技能训练。学生通过虚实结合的方式开展实验实训,可提高实践教育资源的利用效率,有效促进学员创新能力和实践技能的提升。

构建AI+工程教育新生态

在推进课程改革的同时,学院同步强化教师授课观念的更新,聚焦培养学生解决复杂工程问题,勇于应用AI技术,让AI由成为学生的作业助手,转变成教师创新授课的应用工具。把教育数字化转型作为推动教学工作的重要引擎,积极探索从传统课堂教学向数字化、智能化和个性化新形态教学的转型。

AI学情报告功能实时监控学生学习状态,辅助学生日常管理。系统重点关注学生的缺勤情况、学习任务完成情况、成绩表现等关键指标,对学生异常状态进行预警。学工系统辅导员与专任教师的联合管理,迅速发现问题并采取有效措施,帮助学生及时恢复良好的学习状态。AI教学分析助手动态监测课程进展,为教学过程提供实时的修正和改进建议,确保教学活动始终朝着高质量的方向发展。

机械工程学院在2024年下半年启动首批共8门新形态AI课程的建设工作,以《机械制造技术基础》为起点,打造了“虚实结合、智能交互、全程伴学”的智慧课堂新范式,为我校AI赋能课程建设提供了范本和经验。接下来,机械工程学院将加速推进其余7门课程的AI改造。

与传统教学改革不同,这场变革的核心是构建“AI + 工程教育 ”的生态体系。通过对接企业真实生产数据,AI系统可将最新工程难题转化为教学案例,通过分析行业人才需求变化,动态调整课程能力培养目标。

正如尹晓伟所说:“人工智能的引入,不是由AI替代教师,而是在新技术的赋能下,让学校的专业教育与工程教育的深度融合,在提升教学效率的同时,更是让每个学习者都能获得最适合自己的成长路径,这正是AI赋能教育的终极意义。”

课程获奖介绍:《机械制造技术基础》是辽宁省一流课程,机械工程学院首个AI赋能课程,其教材《机械制造工艺学》曾获评辽宁省优秀教材。2022年该课程升级为双语课程,开展双语线上教学资源建设,2023年获评教育部“拓金计划”示范课程,同年上线学堂在线优质开放课程,并出海印尼。2024年获评辽宁省课程思政示范课程、教学名师和团队,同年课程负责人尹晓伟获评辽宁省教学名师。