基于AI技術的船舶與海洋工程專業教學改革與探索

摘" 要：當前，我國正處于百年未有之大變局中，為應對新一輪科技革命和產業變革所面臨的新機遇、新挑戰，加快培養勇闖“無人區”的高層次人才刻不容緩。工業革命加速經濟、技術全球化，AI技術逐步滲透到各個領域，對船舶與海洋工程專業的人才培養提出更高的要求。目前，傳統船舶與海洋工程專業教學存在諸多問題，AI技術與專業教學的有機融合刻不容緩，該文從課程的AI智能設置、教學模式的AI智能嘗試、教學效果的AI智能評估三個方面對AI技術在船舶與海洋工程專業的教學改革探索提出系列建議，為高等院校培養未來需要的復合型創新人才提供參考借鑒。

關鍵詞：船舶與海洋工程;AI技術;教學改革;創新人才;教學模式

中圖分類號：G642" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）04-0021-04

Abstract： Currently， China is in the midst of profound changes unseen in a century. To cope with the new opportunities and challenges posed by the new round of technological revolution and industrial transformation， it is imperative to accelerate the cultivation of high-level talents who dare to venture into \"uncharted territories.\" The industrial revolution has accelerated economic and technological globalization， with AI technology gradually infiltrating various fields， thereby imposing higher requirements on the talent cultivation in the fields of naval architecture and ocean engineering. Presently， there are many issues in the traditional teaching of naval architecture and ocean engineering， and the organic integration of AI technology and professional teaching is urgent. This paper proposes a series of suggestions for exploring the application of AI technology in the teaching reform of naval architecture and ocean engineering majors from three aspects： AI-powered curriculum design， AI-enabled teaching mode experimentation， and AI-based teaching effect evaluation. These suggestions aim to provide references for higher education institutions in cultivating the composite and innovative talents needed in the future.

Keywords： naval architecture and ocean engineering; AI technology; teaching reform; innovative talents; teaching mode

《中國海洋工程科技2035發展戰略研究》提出建設海洋強國是我國重要的長期發展戰略目標。目前，我國尚處于探索和開發海洋的初步階段，一場以開發海洋為標志的“藍色革命”正在全球興起，加快海洋強國建設，提升海洋開發面臨國際爭端的應對能力，確保我國在百年未有之大變局中穩健航行成為當務之急[1]。在這一背景下，人才尤其是掌握前沿科技的工程技術人才，成為了推動海洋事業發展的關鍵力量。強化人才儲備，特別是針對船舶與海洋工程領域的高質量科技人才培養，被賦予了前所未有的重要性，是強化海洋強國戰略技術儲備的首要任務[2]。

船舶與海洋工程專業在全球經濟、科技發展以及海洋資源開發利用中占據著舉足輕重的地位。它不僅是國家海洋戰略的重要支撐，也是推動國際航運、海洋工程、海洋能源、海洋環境保護等領域發展的關鍵力量。通過培養具備船舶設計、建造、維護管理以及海洋工程結構研發設計等方面專業知識與技能的人才，船舶與海洋工程專業為構建安全、高效、綠色的海洋交通體系，促進海洋資源的可持續利用，以及維護國家海洋權益做出了重要貢獻。

當前，世界范圍內新一輪科技革命和產業變革加速進行，綜合國力競爭愈加激烈，人工智能（Artificial Intelligence， AI）技術已經滲透到各個行業，高等教育領域也不例外。AI技術在高等教育中發揮著日益重要的作用，它通過個性化學習路徑規劃、智能輔助教學、虛擬實驗室與仿真教學、在線學習與遠程教育以及教育數據分析與決策支持等多個方面，為學生提供了更加高效、靈活和個性化的學習體驗，同時也為教育工作者帶來了前所未有的教學便利與資源支持。隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展，AI技術將在高等教育中發揮更加重要的作用。

在“中國制造2025”戰略背景下，根據新工科建設的要求深化信息技術與傳統工科的交叉融合刻不容緩，人工智能和船舶與海洋工程專業的深度融合已成為不可逆轉的趨勢[3-4]。面向未來技術和產業發展的新趨勢和新要求，傳統的人才培養方法已不能滿足現階段船舶與海洋工程專業人才培養的要求，必須緊跟行業發展潮流，不斷改革創新，實現從學科導向轉向以產業需求為導向，從專業分割轉向跨界交叉融合，才能培養造就一大批多樣化、創新型船舶與海洋工程專業卓越工程科技人才，為我國海洋強國建設提供智力和人才支撐。本文旨在探討基于AI技術的船舶與海洋工程專業教學改革與探索，以期為該專業的教學質量和人才培養提供新的思路。

一" 傳統船舶與海洋工程專業教學存在的問題

傳統船舶與海洋工程專業教學主要依賴課堂講授與實驗實踐等手段，學生積極性不高，教學質量無法保障。隨著科技的進步和行業需求的變化，傳統船舶與海洋工程專業教學體系中存在的問題日益凸顯，主要包含教學內容、教學模式、教學評價三個方面。

（一）" 教學內容與行業需求存在偏差

在傳統船舶與海洋工程專業教學內容中，理論力學、材料力學、結構力學等力學課程占較大比重，理論教學往往側重于書本知識的傳授，學生獲取了較多的理論知識，但行業的實際工程實踐內容較少，忽視了對學生實踐能力和創新能力的培養，理論知識應用于工程實際的能力有所欠缺;新工科建設要求工科專業根據產業需求建專業，注重學科交叉融合，船舶與海洋工程目前已發展成為集合結構、機械、自動化、控制、電力、計算機和信息等不同學科和領域相關知識與技術的綜合新型工程學科，傳統以單一學科為主的教學內容愈發局限，缺乏對相關學科知識的吸納和融合，難以培養掌握并融會貫通多學科知識的行業需要的復合型創新人才[5];隨著科技的快速發展，船舶與海洋工程領域的新技術、新工藝層出不窮，但傳統教學往往難以及時跟進，導致課程內容更新滯后，難以滿足行業發展的需求;同時，多數高校專業教師同時承擔科研與教學雙重任務，教師重科研輕教學的現象屢見不鮮，教師的精力不愿向教學傾斜，導致專業教育潛力挖掘不夠，限制船舶與海洋工程專業教學內容，導致教學質量下降[6];課程思政建設的好壞直接影響未來專業人才培養的成敗，課程思政的教學內容、教學方法缺乏統一的標準，且教學人員缺乏思政經驗，造成教學效果事倍功半，甚至影響原本的專業教學[7]。

（二）" 教學模式守舊

目前，船舶與海洋工程專業的本科教學依然存在很多傳統的“填鴨式”教學，過度依賴講授式教學，學生往往處于被動接受知識的狀態，沒有主動探索和思考的機會，教學缺乏互動性和啟發性，難以激發學生的學習興趣和主動性，導致學生參與度不高，抬頭率下降，學生學習效果較差;由于實驗設備和場地限制，教學實驗部分以演示教學的形式進行講授，同時實驗時間有限、資源有限、工況有限，存在學生實驗操作機會較少、安全隱患較大、運行維護成本高和課程覆蓋率較低等不足，學生無法將所有知識在實踐中得到實驗驗證[8]。

（三）" 教學評價不完善

傳統的教學評價往往過分依賴考試成績作為評價標準，忽視了對學生綜合素質、創新能力、實踐能力等多方面的考量，難以全面反映學生的學習成果和潛力;傳統的教學評價模式中反饋機制不夠健全，學生難以及時獲得有效的學習反饋，從而影響學生的學習積極性和效果;傳統的教學評價往往側重于結果評價，即對學生最終的學習成果進行評價，而忽視了對學生學習過程的評價，這種評價方式無法全面反映學生在學習過程中的努力、進步和困難，也無法為教師提供有針對性的教學指導;傳統的教學評價的主體通常局限于教師，而學生、企業、行業專家等多元評價主體的聲音往往被忽視，單一的評價主體難以保證評價的客觀性和全面性，也無法滿足社會對船舶與海洋工程專業人才多樣化的需求;部分高校設置學生評教環節，由學生為教師的教學質量進行評價，但評價系統不夠智能，存在惡意評價或者隨意評價的現象，導致評價結果有失精準。

二" AI技術在船舶與海洋工程專業教學中的嘗試與思考

當前，國內外正處于人工智能賦能教與學發展的轉型期，同時也是人工智能技術研發的關鍵期，推動人工智能與教育深度融合已成為全球持久的戰略布局。面對如火如荼的第四次工業革命的巨大浪潮，若想站穩腳跟必須迎合時代發展培養未來需要的復合型創新人才。船舶與海洋工程專業作為關系國防安全的工科專業，其智能教學改革是時代發展的必然趨勢，也是高等教育發展的內在要求，具有非常重要的教育意義。

（一）" 課程的AI智能設置

1" 構建智能化教學內容

充分利用大數據和人工智能技術，建立學生學習行為與能力評估的綜合數據庫;通過持續收集并分析學生的學習進度、成績表現、興趣偏好等數據，為每位學生提供個性化的學習路徑和推薦資源，實現教學內容的精準推送和動態調整;積極引入船舶與海洋工程領域的最新智能化技術成果，如智能船舶技術、海洋工程智能技術裝備、海洋工程遠程監控與自主維護系統等等;智能動態抓取前沿技術成果，動態優化課程體系，生成動態培養目標，注重理論應用實際，將力學知識通過案例分析、專題講座等形式實際應用到海洋結構分析中，將理論知識落實到實際工程，培養學生解決工程實際問題的能力，促使學生及時了解行業動態和技術前沿，激發學生學習興趣和創新思維。

2" 構建工程案例智能圖譜

利用人工智能技術，構建全面覆蓋、智能互聯且持續優化的船舶與海洋工程專業工程案例圖譜，深度融合多源數據采集與預處理技術，確保案例數據的全面性和準確性;通過先進的實體識別與關系抽取算法，構建出復雜而精細的知識網絡，實現案例之間的智能關聯與知識互補;利用可視化分析工具和智能推薦系統，為學生提供直觀、個性化的知識服務體驗;采用動態更新機制，緊跟行業發展趨勢，及時吸納新技術、新案例，確保案例圖譜的時效性和前沿性。工程案例圖譜面向行業、高校開放共享，為行業學者、工程技術人員提供學習渠道，促進行業發展，為海洋強國戰略的實施奠定技術基礎。

3" 構建多學科交叉融合知識圖譜

針對船舶與海洋工程專業本科生，明確多學科知識領域，抽取交叉融合知識點，構建多學科交叉融合知識圖譜，培養掌握并融會貫通多學科知識的行業需要的復合型創新人才;針對船舶與海洋工程專業教師，深入挖掘船舶與海洋工程領域專業教學內容，實時更新行業動態，融合最新技術，抓取相關學科知識點，構建涵蓋專業知識與多學科交叉的智能知識圖譜，深度分析圖譜數據，挖掘知識關聯關系，為教師授課方向與內容提供決策支持。

4" 融合課程思政建設

運用AI技術對學生思想動態進行精準分析，設計個性化思政教育方案，提高思政教育的針對性和實效性;將智能技術、專業教學、思政建設有機融合，如通過虛擬仿真技術模擬海洋工程實際場景，使學生在實踐中學習理論知識的同時深刻理解思政元素;運用AI技術建設智能教學平臺與思政智能知識圖譜，基于“三全育人”理念構建船舶與海洋工程專業思政教學模式，實現線上線下相結合的混合式教學模式，豐富思政教育資源，增強學生學習興趣[9];加強教師隊伍建設，提升教師的人工智能技術素養和思政教育能力，確保課程思政的高質量實施，有效促進船舶與海洋工程專業課程與思政教育的深度融合，培養具有家國情懷、國際視野和創新能力的高素質人才。

（二）" 教學模式的AI智能嘗試

1" 虛擬仿真實驗平臺的智能應用

針對船舶與海洋工程專業的實踐性特點，加強實踐教學環節的設計與實施。利用AI技術建立虛擬仿真實驗平臺，搭建多樣化的海洋環境、船舶建造過程、海洋工程結構建造過程和海洋平臺生產場景等等，模擬實體實驗室不能完全重現的實驗場景，極大降低實驗成本，提高實驗安全性;應用大數據智能技術，研發隨機實驗工況，模擬不同實驗場景，確保實驗覆蓋全體學生，包絡全部實驗工況;開展虛擬實驗競賽，使學生進行沉浸式實驗，為學生提供豐富的實驗機會，塑造學生創新能力，激發學生的參與熱情，增強其團隊協作、親自動手和解決實際問題的能力[8];利用AI技術，促使虛擬仿真實驗平臺進一步實現智能化、自適應的實驗設計，根據學生的學習進度和能力水平動態調整實驗難度和復雜度，確保每位學生都能獲得最適合自己的實驗體驗。

2" 開放共享的智能設計

利用AI技術打破地域限制，構建全國乃至全球范圍內的船舶與海洋工程教育資源共享網絡，進行高校之間、高校與企業之間的資源開放共享，不僅可以實現教育資源的均衡分配，提高全國高校育人質量，還能實現高校與企業之間的無縫對接，讓學生更早地接觸到行業前沿技術和實際需求，為未來的職業發展奠定堅實基礎;創新虛擬學習社區或平臺，為師生、生生之間的學習交流提供便利，集成多種交互功能，如在線討論、心得分享、問題解答等，讓學習不再局限于課堂之內，而是延伸到日常生活的每一個角落，增強學習過程中的互動性與針對性，提升學生學習效率[10];充分利用AI技術，通過自然語言處理、情感分析等技術手段，自動識別并推薦相關的在線學習資源和在線學習伙伴，幫助學生更快地找到解決問題的思路和方法，提升學生學習效率。

3" 自動化教輔工具的智能應用

在船舶與海洋工程專業的本科教學中，專業教師的工作主要涵蓋科研與教學兩個方面，科研工作負擔往往較重，教學工作中的備課、作業批改、出題、閱卷等環節占據大量時間，教學效果受到影響，充分利用人工智能技術，開發自動化教學輔助工具，如智能備課系統、智能批改作業系統等，減輕教師工作負擔，使專業教師有更多的時間和精力投入到教學質量的提升上，從而保障教學質量;建立學生全過程智能監測系統，探索多元化過程評價方法，實時反饋授課效果，幫助教師更好地了解學生的學習狀況和需求，迅速調整授課策略，優化教學內容與課程時間結構;借助人工智能的實時監控、數據采集和精確分析，建立人臉表情與坐姿形式數據庫，實時監督反饋學生聽課狀態，智能分析判斷學生課堂知識接收程度，構建科學動態學生智能監測體系，教師根據反饋數據調整教學策略，提升教學效率。

4" 混合式教學的智能應用

利用AI技術，輔助混合式教學的智能開展，重新定義教師與學生的角色關系，充分利用各類教學資源平臺、微課、慕課和翻轉課堂等，通過AI技術為學生提供豐富的學習資源和互動平臺，幫助學生實現線上線下的無縫銜接，激發學生學習主動性，提高學習效率;在這一模式下，教師不再僅僅是知識的傳授者，而是轉變為學習的引導者和促進者，教師負責設計富有啟發性的學習任務，搭建多樣化的學習平臺，并為學生提供必要的指導和支持，而學生則成為學習的主體，他們需要在教師的引導下，主動探索知識，積極參與討論，勇于提出問題和見解。

（三）" 教學效果的AI智能評估

1" 教學數據智能收集與處理

利用先進的信息技術工具，如物聯網設備、學習管理系統和移動應用等，全面收集學生在學習過程中的各種數據，包括學習行為數據（如觀看視頻時長、互動頻率、作業提交時間等）、課堂表現數據（如參與度、注意力集中度）以及教師授課視頻和互動記錄;通過自然語言處理和圖像識別等技術，對這些數據進行清洗、標注和結構化處理，以確保分析的數據質量和準確性。

2" 智能反饋與迭代機制的構建

依托智能收集的教學數據，利用AI技術建立有效的反饋與迭代機制。定期收集學生、教師及行業專家的意見和建議，對課程內容、教學方法和評價體系進行持續優化和改進，利用數據挖掘技術，對學生的學習行為和成效進行深入分析，為教學決策提供科學依據，不斷提升課程質量和教學效果;利用人工智能技術，構建學生課堂表現及作業數據庫，智能分析計算學生平時成績，結合期末考試成績智能計算總成績。

3" 個性化學習效果圖譜智能構建

增加時間維度，依托智能收集的教學數據，利用AI技術構建個性化學習效果智能圖譜，基于學生個體、班級、專業三個維度精準分析課程全部知識點的學習效果，推送學生學習的難點與易錯點，針對學生個體、班級、專業三個維度建立個性化教學與自主學習策略，對難點重點教學資源進行精準推送，提升學生學習效果;利用智能技術，設定學習計劃，實時監控學生學習效果與學習進程，建立基于時間變化的學生個體、班級、專業三維度學習效果數據庫，智能監控是否偏離計劃并實時提醒，督促學生、教師保質保量地完成課程的學習與教學;結合船舶與海洋工程專業各模塊知識圖譜，智能分析各模塊學生的知識接受度與興趣點，結合教學目標，利用人工智能技術，合理優化期末考試試卷結構，結合人工智能技術生成平時成績，得到合理優化的期末成績。

4" 智能評價系統應用

利用人工智能技術構建智能評教系統，自動識別過濾惡意或不正當評價，確保對教師教學的全方位評價的客觀性，監督教師教學，保障教學質量;利用智能評價技術，通過在線測試、在線作業、學生互評等方式開展多元化評價，更加客觀公正地反饋學生學習情況與教師教學效果;分析學生解答過程與解題思路，檢測學生解題錯誤模式，提供及時反饋，糾正學生錯誤，幫助教師及時了解學生學習效果，從而調整教學策略[11]。

三" 結束語

隨著經濟全球化的不斷深入，技術全球化也在持續推進，AI技術已經逐步滲透到各行各業。古人說：“敬教勸學，建國之大本;興賢育才，為政之先務。”船舶與海洋工程專業作為涉及國防安全的特色專業，其專業教學必須順應時代潮流，積極開展智能教學改革，培養滿足未來技術和產業發展要求的卓越工程智能科技人才。本文全面剖析了傳統船舶與海洋工程專業教學存在的問題，從課程的AI智能設置、教學模式的AI智能嘗試、教學效果的AI智能評估三個方面提出建議，為高等院校本科教學與AI技術的有效融合提供參考借鑒。

參考文獻：

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[2] 建設海洋強國背景下船舶與海洋工程專業實踐教學系統[J].中國現代教育裝備，2024（13）：37-39.

[3]" “新工科”建設行動路線（“天大行動”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[4] “新工科”建設復旦共識[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[5] 張敏，袁文永，孟珣.建設海洋強國戰略背景下船舶與海洋工程專業課程體系改革探索——以中國海洋大學為例[J].大學，2022（35）：37-40.

[6] 莊一凡，吳德烽.基于科教融合與人工智能的船海人才培養探索[J].集美大學學報（教育科學版），2021，22（4）：59-62.

[7] 姚熊亮，武國勛，楊娜娜.船舶與海洋工程專業課教學中的課程思政探索[J].教育教學論壇，2023（47）：177-180.

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[9] 徐萬海，周麗丹，杜尊峰.基于“三全育人”理念的船舶與海洋工程專業思政教學改革探索[J].高教學刊，2024，10（20）：71-74.

[10] 褚如心.生成式人工智能賦能高等教育發展的應用、風險及破解之道[J].青年學報，2024（4）：60-66.

[11] 趙彤.教育數字化背景下高校教學發展內涵與路徑[J].黑龍江教師發展學院學報，2024，43（8）：1-9.

基金項目：2023年天津市教委頒布教改項目“船舶與海洋工程與智能化深度融合創新型人才培養模式改革與實踐”（B231005632）

第一作者簡介：徐萬海（1981-），男，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，博士，教授，博士研究生導師。研究方向為船舶與海洋工程。