人工智能技術與高職院校汽車類專業課程融合研究
——以《汽車維護與保養》課程為例

張 芽

（陜西機電職業技術學院，陜西 寶雞721001）

1 人工智能技術背景

近年來，以深度學習為基礎的人工智能技術在自動駕駛、醫療診斷、人臉識別、在線教育等領域取得廣泛應用。在國家對人工智能、大數據和區塊鏈等技術的政策扶持下，各大院校也紛紛設立人工智能學院，成熟的人工智能技術為各大院校課程教學的信息化提供了技術保障。

高職院校汽車類專業課程的信息化一直是課程改革的重難點，以《汽車維護與保養》課程為例，課程內容的特殊性使得教學方式方法單一。將人工智能技術與該課程的有效融合，可以提高教學水平，調動學生學習積極性。同時，通過人工智能技術對汽車維護海量數據的智能化分析，可以提前發現汽車維護過程中的潛在問題，為人工維護提供參考，極大地降低人工維護成本，提高了維護效率。

2 人工智能技術課程應用現狀及存在的問題

2.1 發展現狀

隨著國家對人工智能技術的大力扶持，各大院校紛紛嘗試將人工智能技術引入到教學實踐。就目前應用情況而言，人工智能技術主要包括課堂學生行為分析、學生人臉識別和校園智能安防等。然而這些實踐應用并沒有將人工智能技術應運到具體課堂教學過程，教學過程依然采用傳統單一模式，尤其實踐類課程中，缺乏人工智能技術的智能化應用環節。

2.2 存在的問題

（1）人工智能技術與專業課程教學缺少有效融合。近年來，各院校為積極實現校園信息化建設，不斷加大人工智能技術投入，在校園安防、學生課堂行為分析等方面取得明顯成效。然而課堂教學過程依然采用傳統單一化教學模式，課堂缺乏人工智能技術互動引導，尤其在高職院校實踐類教學過程中，缺乏實踐與技術的有效結合。實踐過程以課堂內容為主，缺乏與人工智能技術融合。

（2）人工智能技術復雜度較高。目前，以深度學習為核心的人工智能技術普遍應用在人臉識別、自動駕駛、目標檢測等領域，并取得了較好效果。然而深度學習技術的掌握需要了解機器學習、數據挖掘、統計分析等多門學科知識，是一種多學科交叉技術。不僅如此，深度學習模型的訓練過程需要大量數據作為基礎支撐，訓練過程對服務器要求較高，一般常用服務器無法滿足其訓練模型需要，這些基礎性要求使得職業院校教師無法將該技術與相關課程結合并在實踐應用。

（3）專業人工智能教師欠缺。人工智能作為近年興起的新興技術，首先在商業生產活動得到廣泛應用，從近幾年開始，各大院校開始設立人工智能學院。但和商業化公司相比，其僅注重于理論知識學習，缺乏課堂應用實踐，究其原因是院校缺少人工智能工程化教師，不能有效針對特定課程制定與之相融合的實施方案。

3 《汽車維護與保養》授課現狀

《汽車維護與保養》作為高職院校汽車類專業中一門重要課程，也是汽車維護與保養環節知識的重要理論課程，該課程需要理論與實踐相結合授課。當前很多院校該課程只停留在理論知識講解，實踐較少，實訓課程僅作為理論知識延伸，沒有充分發揮人工智能技術強大的神經網絡感知和預測功能，導致人工智能技術在實踐環節應用的缺失，學生缺乏實踐積極性。

4 人工智能技術與《汽車維護與保養》課程融合

為進一步推動校園信息化建設，實現人工智能技術在課堂的應用，更好的提高教學水平和學生課堂積極性，在專業課程授課與實踐過程，將人工智能技術融入貫穿其中，從而激發學生學習興趣，利于專業知識學習掌握和對新技術的好奇與探索，正確引導學生發揮自主想象與創新意識。

4.1 課堂與實踐相結合

人工智能技術與《汽車維護與保養》課程的融合，離不開課堂授課與實踐，在課程內容設計時，依然要注重基礎知識授課和動手實踐環節。融入的人工智能技術在課堂與實踐環節都會體現，且人工智能技術通過基礎授課與實踐表現，教學過程，要使學生掌握理解基礎知識和專業實踐，在此基礎上將人工智能技術與其有機結合，并通過人工智能技術作用于專業實踐過程，為學生理解知識點提供動力。

4.2 人工智能技術融入

人工智能技術作為數據與圖像處理利器，通過對汽車硬件參數和關鍵部位采集圖像的分析，可以智能化告警，提前預測未來一段時間可能出現問題。在汽車保養方面，通過其強大的圖像處理技術，只需對攝像頭視頻幀分析便能找出需要保養和存在潛在問題的汽車部位，極大降低人工維修與保養成本，提高汽車維護效率。

（1）前期模型準備。人工智能技術涉及面廣、技術難度大，對授課老師而言，完全掌握人工智能相關基礎理論，并將其與對應的專業教學課程融合較為困難。在實踐當中，需要具備相關理論與工程化知識的人預先針對不同課程訓練不同模型。在《汽車維修與保養》課程教學中，收集大量汽車維護與保養相關數據和圖像，對于圖像數據，需要人工手動進行標注，從而完成數據集準備工作。根據不同融入需求，訓練不同模型，為后續模型在課堂與實踐中的融入做準備，

（2）課堂教學過程融入人工智能。在傳統課堂教學模式基礎上進行創新，授課過程加入人工智能體驗環節，提高學生積極性，加深學生對知識點理解。

《汽車維護與保養》課程安排時，針對重難點知識，通過人工智能技術智能化分析處理加深知識理解。利用課堂老師現場演示激發學生興趣，實現課堂講學融合，使學生掌握汽車維護和保養知識的同時融入人工智能思維，激發學生創新思維意識，提高專業素養。

（3）注重實踐課程訓練?！镀嚲S護與保養》課程涉及內容多，操作性強，針對課程和人工智能技術特點，有針對性選擇汽車發動機維護與保養、汽車故障診斷、汽車運行數據異常告警等汽車關鍵部件和數據進行智能分析。為了更好在課程實踐環節融入人工智能技術，在前期準備過程中，將已訓練完成的模型預先部署到硬件。實踐過程，對實踐內容分組，使學生對課程內容進行實踐，加深對知識理解，提高動手能力。該過程中通過硬件內置的人工智能模型對汽車發動機、運行數據、故障診斷等實踐結果進行預測，為學生實踐提供依據和參考，培養學生實踐興趣和分析問題解決問題能力。

（4）校企合作引入新模式?！镀嚲S護與保養》課程具有很強的實踐性，為最大程度融入人工智能技術，在教學過程中，該課程可采用與企業合作模式。將汽車相關人工智能技術部署到企業生產設備中，院校通過組織學生定期到企業實習方式，不僅使學生了解企業真實生產工作環境和掌握知識，而且有助于學生通過對人工智能技術的應用提升專業技能。學生在學校學習基礎知識，掌握理論，企業實習過程結合專業與人工智能技術為學生拓寬技能。

（5）建立人工智能與專業課程創新基地?！镀嚲S護與保養》課程與人工智能技術的深度融合，更重要是讓學生利用技術學習專業知識的同時了解兩者之間的內在原理。院校根據自身條件為課程設置創新基地，積極組織學生在業余時間學習了解人工智能知識，使學生掌握汽車運行、故障分析等數據收集、標注、訓練、部署等一整套人工智能技術，并根據課程內容設置將模型部署到汽車硬件設備。通過在創新基地實踐，充分發揮學生團隊合作精神，了解人工智能技術與課程融合背后深層次原理。

5 結 語

通過對人工智能技術和高職院?！镀嚲S護與保養》課程分析，從課堂講授、線下實踐、校企合作和建立創新基地等方面就人工智能技術與課程融合進行探討。為高職院校課堂技術引入提供借鑒和參考思路，使學生在掌握專業知識的同時理解技術背后的工作原理，為后續人工智能技術與其它課程融合提供思路，增強了學生的創新意識，對實踐類課程改革具有重要意義。