人工智能背景下汽修專業教學改革實踐

【摘要】本文分析人工智能背景下新能源汽車運用與維修專業教學的新特征，論述利用人工智能技術改革新能源汽車運用與維修專業教學方式的意義，提出在人工智能時代新能源汽車專業教學改革的實踐措施：以人為本，營造課程中的“信息生態圈”環境；服務產業，強化教學中的“現代職業人”培養；創新手段，打造課程中的“智慧化教育”路徑；動態調整，構建課堂中的“交互式學習”模式。

【關鍵詞】人工智能 職業教育 教學方式 新能源汽車

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）35-0107-05

2020年，教育部等九部門聯合印發的《職業教育提質培優行動計劃（2020—2023年）》明確提出，鼓勵職業學校利用現代信息技術推動人才培養模式改革，滿足學生的多樣化學習需求，大力推進“互聯網+”“人工智能+”教育新形態，推動教育教學改革創新。以大數據、云計算和物聯網為代表的人工智能技術推動了教育領域改革的鏈式反應，“人工智能+教育”掀起了教學方式、培養模式、課堂形式的智能化改革新浪潮，為構建“人工智能+產業”的職業教育新高地賦能增效。當前，職業學校依托人工智能技術推動教育教學改革已經進入關鍵時期，推進人工智能時代職業學校教學方式改革研究勢在必行，這也是推動職教新高地改革創新建設的迫切需要。

一、人工智能背景下新能源汽車運用與維修專業教學的新特征

（一）教學活動虛擬化

人工智能所產生的顛覆性技術正由量變積累向引發職業學校教學活動發生質變的方向發展。新一代人工智能關鍵算法、無人系統、深度推理、類人語言和虛擬現實等技術在職業教育中的應用，突破了傳統教學活動的時空壁壘，形成了數字教學活動的智慧環境，使得類腦智能成為教學活動的重要組成元素。而在新能源汽車運用與維修專業教學中，人工智能技術及相關設備的應用，改變了傳統教學活動開展的思路。比如，無論是新能源汽車運用與維修專業教學活動中語音識別、圖像處理和AR/VR技術的應用，還是活動的全息沉浸式空間構建、3D場景打造和數字化場館建設，都很大程度上改變了該專業教學活動的開展形式，為教學活動的開展創設了新的場景，實現了線上教學和線下教學的協同并進。如教師可以借助虛擬現實技術的渲染功能，使新能源汽車運用與維修專業云端虛擬仿真培訓的場景更加逼真，最大限度還原現實演練場景，實現虛擬和現實的無縫銜接。人工智能技術的應用也使得新能源汽車運用與維修專業教學活動線上化趨勢更加明顯。此外，智慧校園的建設將學生的學習場所從課堂延伸到了校園，云學堂突破了傳統課堂的時空界線；同時AI智能學習系統納入了專業理論、職業實踐、技能分解等多元化的教學活動，也解決了傳統線下教學活動枯燥乏味的問題。

（二）教學管理智能化

人工智能相關技術的應用，尤其是教育領域的類腦智能技術，可通過指令下達智能指令實施教學管理，取代了人工進行大部分數據統計與分析的工作，既降低了人工統計、分析的錯誤率，又增強了教學管理的智能化。一方面，隨著互聯網、大數據、云計算和物聯網技術的廣泛應用，職業學校大部分管理工作從線下轉移到線上，智能化、自動化管理信息系統已經廣泛使用，不同部門、不同專業的“信息孤島”格局被打破。同時，在新能源汽車運用與維修專業教學中加強人工智能技術應用，開發集產教融合、招生管理、專業排課、學生信息、家校互動等功能模塊于一體的智能化專業管理平臺，能有效促進信息互通、功能互補，在推進專業管理工作所需信息的超速索引與自由傳輸的同時，也推進了專業辦公自動化和智能化的創新發展。另一方面，傳統汽修專業教務管理嚴重依賴人工，主要是由教師機械式、按部就班地對學生的學情進行統計、評價、診斷和分析。而人工智能背景下，教師可以利用大數據和云計算，建立動態化的學情評價系統，自動收集、加工和傳輸相關數據，對學生整個學習過程進行隨時記錄，并及時進行分析、評價和反饋，實現教務智能化管理。如新能源汽車運用與維修專業教師可以研發集智能備課、精準教學、師生互動、測評分析等功能于一體的云課程平臺，幫助教師為不同的授課對象量身定制教學方案，從而更好地為學習者學情進行復雜運算、分析，提高學情的縱向與橫向對比分析效率。

（三）教學手段數字化

人工智能核心技術在教育領域的應用，推進了職業學校數字教學資源、數字教材、虛擬仿真實訓基地、云端教研室等建設，職業教育教學方式呈現出數字化特點。新能源汽車運用與維修專業教師在理論教學中采用PPT、視頻、動畫及AR/VR等技術，連接專業課程數字資源庫，有利于創設生動的教學情境，豐富新能源汽車專業教學內容，能夠有效增強學生的學習興趣。同時，教師可以利用人工智能技術梳理專業技能課程的知識領域、知識單元和知識點、技能點，構建各門核心課程的知識圖譜，讓知識“看得見”“看得清”，更有利于學生開展深度學習。而且，通過知識圖譜對學生的學習過程進行記錄和分析，教師可以清楚地了解學生的知識水平和學習能力的發展情況，從而有的放矢地對學生進行教學指導，使教學更加精準、更有針對性，有效提高新能源汽車運用與維修專業課程教學的效率。另外，中職學校可利用三維建模、VR技術、MR技術、動作捕捉技術等人工智能技術，打造“元宇宙”虛擬仿真實訓基地，搭建數字化、虛擬性的教學場景，使新能源汽車運用與維修專業的職業實訓操作更加逼真、直觀、有趣。借助虛擬仿真技術開展實踐操作，新能源汽車運用與維修專業學生能夠不斷熟練操控設備、規范操作行為、提升操作技能，進而增強自身的職業崗位工作能力，如此方能更好地適應人工智能時代虛擬化、線上化、云端化的產業發展趨勢。

二、人工智能背景下改革新能源汽車運用與維修專業教學的意義

（一）社會維度：滿足了經濟發展的迫切需求

在新能源汽車運用與維修專業教學中融入人工智能技術，旨在使人力資源供給端的上游改革培養能夠很好適應新能源汽車產業發展所需的專業化人才。具體而言，一方面，人工智能背景下新能源汽車運用與維修專業教學方式改革滿足了經濟智能化發展的需求。當前，商業智能技術不斷發展，數字驅動的視覺分析、類人語言、智能對話、自動駕駛技術不斷融入各個產業的實用序列，因此新能源汽車運用與維修專業人才培養應該兼顧經濟領域的新產品、新業態和新需求，深入推進教學方式的智能化改革。另一方面，人工智能背景下新能源汽車運用與維修專業教學方式改革適應了產業結構性優化的需求。技術革命推動社會發展進入人工智能時代，從而帶來了生產關系與生產力的改革，使產業領域內就業替代效應變得明顯，即高技能工作崗位的增長逐漸導致中低等技能工作崗位的縮減，加劇了人力市場的結構性失衡。而人工智能技術與新能源汽車運用與維修專業教學的融合，可以有效改變新能源汽車智能化產業內部出現的人才結構失衡和供求不適的現象，通過輸出具備人工智能相關技術的新能源汽車運用與維修專業人才來適應經濟產業發展的現實需要。

（二）科技維度：推進人機耦合的應用創新

近些年，我國大力完善人工智能學科布局，2018年教育部《高等學校人工智能創新行動計劃》明確提出，要加強人工智能與計算機、控制、量子、神經和認知科學以及數學、心理學、經濟學、法學、社會學等相關學科的交叉融合。新能源汽車人機耦合涉及技術實踐的智能化和個體意識的能動性，前者以技術加載的“機”為載體，后者以主觀能動性的“人”為主體，二者以教育為紐帶相互磨合，才能實現多學科、多技術、多領域和多維度的融合創新。在此背景下，不少職業學校新開設了模式識別與智能系統、智能科學與技術、人工智能與信息處理等專業課程，從新能源汽車運用與維修專業教育層面啟動人機耦合應用創新研究。因此，運用人工智能技術實施新能源汽車運用與維修專業教學，研究新一代人工智能的關鍵算法、視覺分析、語言理解、群智計算等相關技術在新能源汽車運用與維修專業領域的應用，有效推進了人機耦合的應用創新。

（三）人本維度：回應了人才培養的本質訴求

人工智能相關技術與職業教育的融合，既強調教學工具的理性應用，又彰顯個體發展的價值回歸，是信息時代背景下培養高質量職業人才的本質訴求。一方面，教學方式的智能化改革是人類社會發展的整體趨勢。人工智能技術在新能源汽車運用與維修專業教學中的應用，是人工智能技術創新應用與高質量新能源汽車運用與維修專業人才培養需求的有機融合。職業學校應充分利用以互聯網、大數據、云計算和物聯網為代表的人工智能技術及其鏈式反應下產生的教育工具，從滿足職業教育傳授職業技能和謀生本領的需求出發，推進新能源汽車運用與維修專業教學的虛擬化、教學管理的智能化和教學手段的數字化發展，不斷強化學生汲取專業知識的消化力、磨礪學生提高職業技能的內動力和提升學生工作崗位技能的駕馭力。另一方面，職業能力是技術技能人才的必備能力，因此新能源汽車運用與維修專業教學方式改革應將培養具備較強職業能力的人才作為終極目標。在人工智能時代，改革新能源汽車運用與維修專業教學方式應始終遵循技術性和人文性緊密聯系的邏輯，在人才培養上以技術性提高滿足經濟發展的社會價值、以人文性發展回應個體發展的人本價值，從而幫助學生砥礪職業技能，獲得謀生手段。

（四）教育維度：加強職業教育的改革創新

在教育領域，人工智能技術的運用加速了新能源汽車運用與維修專業教學方式的改革，使“智能+產業”模式成為當前新能源汽車運用與維修專業教育的主流形態。首先，人工智能在改變人類認知模式和生產方式的同時，也對創新型人才和復合型人才提出了更高的要求。如人工智能相關技術在新能源汽車運用與維修專業教學中的應用，不僅提供了強感知、高交互、泛在化的教育新思路，還推進了學校平臺建設、專業創新、教務管理、師資優化等工作的深入開展。其次，在人工智能背景下，新能源汽車運用與維修專業“云課堂+虛擬場景”的理實一體化教學取代了“粉筆+黑板”的教學模式，仿真技術、全息投影、AR/VR技術、智能算法等數字手段的應用，專業化、仿真性、智能化的虛擬仿真實訓基地或云端教研室等的應用，使得職業實訓的操作需求得到充分滿足，實現了教育資源擴展應用和創新排列。最后，通過數據驅動的視覺分析、類人思想的語言理解、商業智能的虛擬場景，全方位構建了一種智能化、網絡化、個性化、終身化的教育體系，職業學校以此為依托改革新能源汽車運用與維修專業人才培養模式，轉變專業教學方式方法，能夠不斷提高專業人才培養質量。

三、人工智能背景下改革新能源汽車運用與維修專業教學的實踐

結合人工智能時代發展及新能源汽車產業發展的需求，職業學校加快新能源汽車運用與維修專業教學的改革勢在必行。如何推進教學改革工作？筆者認為，職業學校可從營造課程教學“信息生態圈”環境、強化課程教學“現代職業人”培養、構建課程教學“交互式學習”方式、探索課程教學“智慧化教育”路徑等方面著手推進，充分運用人工智能技術進行新能源汽車運用與維修專業人才培養生態的重構，服務汽車產業的可持續發展。

（一）以人為本，營造課程教學“信息生態圈”環境

以人為本是新時代教育落實立德樹人根本任務的內在要求。通過將人工智能技術與教育教學深度融合，加快營造課程教學“信息生態圈”環境，是當前教育信息化建設的重要任務，也是適應人工智能時代發展的必然要求。課程教學“信息生態圈”環境是指對課程建設發展有直接影響的其他信息內容、信息技術、信息時空、信息制度等，是不同種類信息流轉的鏈式依存環境。課程教學“信息生態圈”環境的營造，對推動人工智能與教學的融合具有較大的積極作用。通過營造新能源汽車運用與維修專業課程教學“信息生態圈”，能夠實現課程與崗位的緊密對接，打破汽車人才培養與產業技術發展的阻隔。職業學校教學方式改革的人文價值在于回應人才培養的本質訴求，而信息技術是助力個體砥礪職業技能、獲得謀生手段的基礎。基于此，新能源汽車運用與維修專業教學的改革要以人為本，運用人工智能技術營造新能源汽車運用與維修專業課程教學“信息生態圈”環境。

首先，中職學校要運用人工智能技術，賦能新能源汽車運用與維修專業課堂教學。在營造新能源汽車運用與維修專業課程教學“信息生態圈”環境時，中職學校要堅持以人為本，落實立德樹人根本任務，要建設智慧課堂教學平臺，將專業知識學習與職業技能實踐融合作為改革的目標，避免教學陷入過度“技術化”傾向，逐漸提高人才培養質量。其次，中職學校要以現代信息技術為支撐，滿足新能源汽車運用與維修專業學生的智能化課程學習需求，促進學生職業素養的全面提升。中職學校可以從硬件和軟件兩個層面入手，在硬件層面通過智慧校園和智慧教室建設，優化配置新能源汽車運用與維修專業的數字化教學資源；在軟件層面構建良性的信息生態系統，使不同課程的“信息生態圈”成為整個學校的“信息生態圈”的重要組成部分。最后，中職學校應推動人工智能技術與教育教學的融合創新，實現新能源汽車運用與維修專業課程信息化、教育人文化、教學智能化發展。因此，中職學校要加快新能源汽車運用與維修專業“教育信息化”向“信息化教育”的轉型發展，充分利用人工智能相關技術帶來的便利，加快課程教學“信息生態圈”的營造，提高新能源汽車運用與維修專業課程教學的信息化程度。

（二）服務產業，強化課程教學“現代職業人”培養

服務產業發展是職業學校人才培養的重要目標。人工智能與新能源汽車運用與維修專業教學的有效融合，實現了該專業人才培養、產業銜接和教育活動的有效對接。因此，中職學校要在營造課程教學“信息生態圈”的基礎上，秉持服務新能源汽車產業轉型發展的理念，強化“現代職業人”培養。

一是找準服務新能源汽車產業的原始定位點，以技術推動教育進步、以教育推動產業發展。在新能源汽車運用與維修專業教學中運用人工智能技術，中職學校要立足新能源汽車產業新發展、新業態，緊密結合新能源汽車運用與維修專業教育與產業發展的需求，強化學校與新能源汽車領軍企業的合作，建設新能源汽車研究所、新能源汽車技術實驗中心、智能駕駛實驗中心等技術研發和人才培養平臺。同時，教師要對接新能源汽車各個領域的前沿技術，深度參與汽車企業智能化技術改造，為改革新能源汽車運用與維修專業教學方式提供技術支撐。

二是結合人工智能產業的發展，研發科學、有效的新能源汽車運用與維修專業優秀教學案例。教師利用關鍵算法、視覺分析、全息投影等人工智能技術，突破新能源汽車運用與維修專業課程教學存在的“難題”，結合新能源汽車產業人工智能的發展，總結提煉典型工作任務。如，教師可以從新能源汽車崗位需求出發，設計新能源汽車典型實訓案例，然后運用全息投影技術演示新能源汽車專業技能的規范性操作流程，使學生身臨其境地學習，進而掌握“準”職業人所應具備的操作能力。

三是在新能源汽車運用與維修專業教學中，注重新能源汽車專業人才培養與人工智能技術的融合，打造專業教學資源庫，形成課例推廣模式，不斷提高教學質量。在開發新能源汽車運用與維修專業課例時，教師要基于大數據分析對新能源汽車運用與維修專業學生的學情進行診斷、分析，從中找出學生的學習薄弱項，并及時予以指正或有效幫助。同時，教師依托云計算技術追蹤汽車產業鏈動態，推進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈的有機銜接，將新能源汽車運用與維修專業課程理念、課程目標、課程建設、課程管理等環節與汽車產業鏈融合，為新能源汽車專業人才培養提供實現平臺和載體。

（三）創新手段，探索課程教學“智慧化教育”路徑

《高等學校人工智能創新行動計劃》提出，職業學校要不斷探索人工智能技術與教育環境、教學模式、教學內容、教學方法、教育管理、教育評價、教育科研等方面的融合。中職學校在運用人工智能推進新能源汽車運用與維修專業教學改革時應勇于創新手段，探索課程教學“智慧化教育”路徑。

一是在新能源汽車運用與維修專業課程教學中，教師要不斷創新手段推動專業教育教學改革，促進5G、人工智能、大數據、區塊鏈等新技術與專業教學的融合。同時，教師要抓住數字校園向智慧校園轉變的契機，以智能校園、“智課堂”等平臺推動“人工智能+教育”的發展，構建技術賦能和數字增效的教學環境，探索基于人工智能技術的課程教學新方式，探索線上線下相結合的人才培養模式，重構教學流程，促進學習主體從知識的獲得向發展高階思維、社會交互、創新實踐等轉變，進一步提高教學效果和人才培養質量。

二是中職學校要利用人工智能拓展新能源汽車運用與維修專業的教學空間，推進課堂教學改革創新。在當前新能源汽車運用與維修專業教學環境下，中職學校可以綜合多種人工智能技術，打造“獨立思考、探究合作、虛擬場景”的虛擬仿真實訓基地，讓專業教學更具個性化、智慧化。加強職業實踐虛擬場景的打造，可以從根本上解決傳統實訓中出現的場地狹窄、環境失真、操作混亂等問題。例如，在新能源汽車運用與維修專業云端學習中，教師依托知識圖譜設置不同的學習路徑，讓學生各取所需、選擇不同路徑進行學習，從而保證高質量專業人才的培養。

（四）動態調整，構建課程教學“交互式學習”模式

人工智能推動了知識鏈條與技能樹的多脈絡發展，有助于突破傳統教學的時空界限，很大程度上解決了專業實踐教育的場域失衡與環境失真的問題。基于新能源汽車運用與維修專業人機耦合應用技術的創新需求，人工智能在專業教學改革中的應用還需要進行動態調整，全面構建專業課程教學的“交互式學習”新狀態。

首先，中職學校要動態調適人工智能技術，促進新能源汽車運用與維修專業教育教學活動的改革創新。如，運用人工智能技術解決課堂上的專業問題，促進問題解決的人機配合，比如將關鍵算法、視覺分析、語言理解、群智計算等技術作為引導學生正確認知“人機交互”的雛形，認清“交互式學習”的運作規律，實現人工智能與專業教學的交叉螺旋式發展。其次，中職學校要立足新能源汽車運用與維修專業的“行業性、應用型”人才培養定位，推進課堂教學與相關學科技術、產業發展的跨界融合，通過加強人工智能技術應用，在人機耦合基礎上實現教師和學生、人和機器（技術）、學生個體和團體的交互發展。例如，在新能源汽車底盤構造與維修課程教學中，廣西交通運輸學校教師團隊加快在超星學習通平臺上構建集課程標準、知識圖譜、教學視頻、課件、習題試題、教學案例、實訓項目等一系列教學資源于一體的資源庫，然后通過超星學習通平臺進行線上線下混合式教學，接著通過知識圖譜對學生學習過程進行記錄和分析，以幫助教師了解學生在不同知識點上的學習情況，科學評估教學效果，并調整教學策略和方法，從而不斷提高教育教學質量。

總之，人工智能技術對教育的創新發展影響深遠、廣泛，人工智能技術在教育領域的應用，有助于我們打造一個更加先進、更具包容性的教育體系。在這個體系中，教師可以通過個性化學習、智能輔助教學，幫助學生更好地發掘自己的才能，找到適合自己的學習方式；同時可以充分利用人工智能技術，不斷提高自己的教學水平、提高教學質量，從而為社會培養出更多優秀人才。由此可見，人工智能技術與教育領域的融合，有助于釋放教育領域的巨大潛能，以教育的高質量發展推動社會經濟的高速發展。中職學校要認真思考如何發揮人工智能技術在教育領域的優勢，加速推動教學方式改革，提高學校的教育教學質量，進一步推動職業教育事業的發展。

參考文獻

［1］李冰玲.面向人工智能時代的職業能力培養：邏輯、價值與路徑［J］.教育科學論壇，2022（33）.

［2］葉洲.守正與創新：論人工智能視閾下的職業教育［J］.教育發展研究，2022（9）.

［3］周馳亮，方緒軍.人工智能背景下職業教育教學改革的三重邏輯：起點、挑戰與路徑［J］.中國職業技術教育，2022（20）.

［4］楊翠麗，韓紅桂，喬俊飛，等.人工智能時代高等教育改革及挑戰［J］.教育教學論壇，2020（24）.

［5］陳可，葉林良.人工智能賦能職業教育改革：內蘊邏輯、現實挑戰與時代進路［J］.教育與職業，2023（8）.

［6］郭宏偉.基于智能教育的高校在線課程知識圖譜構建研究：以中國醫學史為例［J］.中國電化教育，2021（2）.

［7］王羽菲，和震.人工智能賦能職業教育：現實樣態、內在機理與實踐向度［J］.中國遠程教育，2022（5）.

注：本文系廣西教育科學“十四五”規劃2023年度資助經費重點課題“人工智能時代職業教育教學與學習方式改革研究”（2023A014）的研究成果。

作者簡介：黃祖棟（1982— ），廣西橫州人，高級講師，高級“雙師型”教師，主要研究方向為機電一體化控制、新能源汽車維修等。