人工智能時(shí)代背景下汽車故障診斷課程教學(xué)模式研究

摘 要：隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，汽車故障診斷技術(shù)呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，中高職貫通專業(yè)汽車故障診斷課程教學(xué)模式急需改革創(chuàng)新，基于人工智能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，文章深入分析了傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，探索構(gòu)建了基于人工智能的教學(xué)新模式并提出了相應(yīng)的教學(xué)策略和實(shí)施路徑，研究表明將人工智能技術(shù)融入汽車故障診斷課程教學(xué)能夠有效提升教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)效果，為培養(yǎng)新時(shí)代高素質(zhì)技能人才提供新思路。

關(guān)鍵詞：人工智能 汽車故障診斷 教學(xué)模式 教學(xué)策略

在全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的推動下，人工智能技術(shù)加速向各領(lǐng)域滲透，汽車行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級不斷加快，對汽車故障診斷人才的需求發(fā)生深刻變化，新能源汽車中高職貫通專業(yè)急需順應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，創(chuàng)新教學(xué)模式、優(yōu)化課程體系，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，以下將立足于人工智能時(shí)代背景，深入研究汽車故障診斷課程教學(xué)模式改革創(chuàng)新路徑。

1 人工智能時(shí)代汽車故障診斷課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 課程教學(xué)內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)

當(dāng)前汽車故障診斷課程教學(xué)內(nèi)容存在明顯滯后性，未能及時(shí)融入智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、新能源技術(shù)等現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展新成果，教材內(nèi)容更新周期較長，無法快速響應(yīng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代需求，特別是在智能故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用、遠(yuǎn)程診斷技術(shù)、新能源汽車故障診斷等新領(lǐng)域的內(nèi)容覆蓋不足。課程體系結(jié)構(gòu)仍沿襲傳統(tǒng)模式，過分強(qiáng)調(diào)理論知識傳授，實(shí)踐技能培養(yǎng)比重偏低，且實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與真實(shí)工作場景存在較大差距，教學(xué)案例陳舊，多停留在傳統(tǒng)汽車診斷技術(shù)層面，缺乏智能診斷設(shè)備應(yīng)用案例和新型故障診斷方法。知識體系構(gòu)建缺乏系統(tǒng)性，未能形成完整的智能化診斷技術(shù)能力培養(yǎng)路徑，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識難以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，專業(yè)課程之間銜接不夠緊密，跨學(xué)科知識融合不足，難以滿足智能化背景下復(fù)合型技能人才培養(yǎng)要求。

1.2 教學(xué)方法和手段相對落后

傳統(tǒng)課堂教學(xué)以教師講授為主導(dǎo)，采用講解－演示-練習(xí)單一模式，學(xué)生主動參與度不高，學(xué)習(xí)積極性未得到充分調(diào)動，現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)應(yīng)用不足，虛擬仿真、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等新型教學(xué)手段使用率低，難以為學(xué)生提供沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，智能化教學(xué)平臺建設(shè)滯后，缺乏系統(tǒng)化的在線學(xué)習(xí)資源支持。教學(xué)資源共享程度低，難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的廣泛應(yīng)用，教學(xué)過程中數(shù)據(jù)采集與分析能力不足，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化教學(xué)指導(dǎo)和個(gè)性化學(xué)習(xí)支持，課堂教學(xué)互動性差，教師難以及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，教學(xué)效果評價(jià)方式單一，項(xiàng)目化教學(xué)、情境教學(xué)等先進(jìn)教學(xué)方法應(yīng)用不夠深入，難以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維和問題解決能力[1]。

1.3 實(shí)踐教學(xué)條件制約

實(shí)訓(xùn)設(shè)備更新速度慢，智能診斷設(shè)備配置不足，難以滿足智能化診斷技術(shù)訓(xùn)練需求，實(shí)訓(xùn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相對落后，缺乏智能網(wǎng)聯(lián)汽車、新能源汽車等新技術(shù)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性和前瞻性，未能充分體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢，校企合作深度不夠，產(chǎn)教融合實(shí)效性有待提高，企業(yè)參與實(shí)踐教學(xué)積極性不高。實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理機(jī)制不夠完善，實(shí)訓(xùn)資源利用效率低，實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，對新技術(shù)應(yīng)用掌握程度有限，實(shí)訓(xùn)考核評價(jià)體系不夠科學(xué)，難以準(zhǔn)確評估學(xué)生實(shí)踐能力水平，校外實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)滯后，難以為學(xué)生提供充分的真實(shí)工作環(huán)境實(shí)踐機(jī)會，實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系不夠健全，質(zhì)量保障機(jī)制有待完善，跨校實(shí)訓(xùn)資源共享機(jī)制缺失，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)實(shí)訓(xùn)資源利用率不高。

2 基于人工智能的汽車故障診斷課程教學(xué)模式構(gòu)建

2.1 課程教學(xué)目標(biāo)重構(gòu)

基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，重新構(gòu)建課程教學(xué)目標(biāo)體系，從認(rèn)知能力維度設(shè)定智能診斷系統(tǒng)操作技能、故障數(shù)據(jù)分析能力、診斷方案制定能力和故障處理能力等具體目標(biāo)，強(qiáng)化智能診斷新技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)，使學(xué)生掌握智能檢測儀器使用、智能診斷軟件操作、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)應(yīng)用等關(guān)鍵技能。注重培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力，能夠運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行故障原因分析和預(yù)測性維護(hù)，突出問題解決能力培養(yǎng)，提升學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識解決復(fù)雜故障問題的能力，加強(qiáng)創(chuàng)新思維培養(yǎng)，使學(xué)生具備技術(shù)創(chuàng)新意識和持續(xù)學(xué)習(xí)能力。培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)，重點(diǎn)提升工作責(zé)任心、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和職業(yè)道德水平，強(qiáng)化安全意識培養(yǎng)，確保規(guī)范操作和安全生產(chǎn)，建立多維度的能力評價(jià)指標(biāo)體系，科學(xué)評估教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度，將課程教學(xué)目標(biāo)與職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)相銜接，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)與崗位需求的精準(zhǔn)對接，通過目標(biāo)重構(gòu)形成系統(tǒng)化、層次化的人才培養(yǎng)目標(biāo)體系。

2.2 課程內(nèi)容體系優(yōu)化

系統(tǒng)優(yōu)化課程內(nèi)容體系很重要，突出智能診斷技術(shù)應(yīng)用，整合智能網(wǎng)聯(lián)汽車診斷、新能源汽車故障診斷等新技術(shù)內(nèi)容，更新傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建模塊化課程體系，設(shè)置智能診斷基礎(chǔ)模塊、綜合應(yīng)用模塊和創(chuàng)新拓展模塊，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容的系統(tǒng)化和層次化。基礎(chǔ)模塊涵蓋智能診斷設(shè)備結(jié)構(gòu)原理、操作規(guī)范和基本應(yīng)用，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用模塊圍繞典型故障診斷項(xiàng)目，設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練任務(wù)，提升技能應(yīng)用水平，創(chuàng)新拓展模塊融入前沿技術(shù)發(fā)展動態(tài)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，開發(fā)基于真實(shí)工作任務(wù)的教學(xué)案例，選取企業(yè)實(shí)際故障案例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)教學(xué)實(shí)效性[2]。將智能診斷新工藝、新標(biāo)準(zhǔn)融入課程內(nèi)容，保持教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代性，建立課程內(nèi)容動態(tài)更新機(jī)制，及時(shí)響應(yīng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展需求，優(yōu)化理論與實(shí)踐課時(shí)比例，加大實(shí)踐教學(xué)比重，強(qiáng)化課程思政元素融入，培養(yǎng)職業(yè)精神和職業(yè)素養(yǎng)，構(gòu)建專業(yè)課程間的知識關(guān)聯(lián)，形成系統(tǒng)化的知識結(jié)構(gòu)，建立課程內(nèi)容質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保教學(xué)內(nèi)容的規(guī)范性和先進(jìn)性。

2.3 混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

構(gòu)建線上線下深度融合的混合式教學(xué)模式，運(yùn)用智能教學(xué)平臺開展在線學(xué)習(xí)，提供豐富的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動，學(xué)生通過線上自主學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)知識，課堂時(shí)間用于重點(diǎn)難點(diǎn)講解和實(shí)踐訓(xùn)練，實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)以真實(shí)工作任務(wù)為載體，培養(yǎng)綜合應(yīng)用能力。建立線上學(xué)習(xí)管理機(jī)制，通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析掌握學(xué)習(xí)效果，創(chuàng)新課堂教學(xué)方式，采用案例教學(xué)、情境教學(xué)、討論教學(xué)等多種方法，開展小組協(xié)作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力，建立線上線下教學(xué)資源庫，支持學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)開展實(shí)踐教學(xué)，突破傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)局限，構(gòu)建智能化教學(xué)互動平臺，促進(jìn)師生交流與生生互動[3]。開展基于工作過程的情境教學(xué)，提升教學(xué)實(shí)效性，設(shè)計(jì)課前、課中、課后一體化教學(xué)活動，實(shí)現(xiàn)教學(xué)全程化，建立學(xué)習(xí)效果跟蹤反饋機(jī)制，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，通過混合式教學(xué)模式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的多樣化、學(xué)習(xí)形式的個(gè)性化和教學(xué)效果的最優(yōu)化，形成以學(xué)生為中心、能力為本位、項(xiàng)目為導(dǎo)向的新型教學(xué)模式。

3 人工智能支持下的教學(xué)策略實(shí)施

3.1 智能化教學(xué)資源建設(shè)

建設(shè)基于人工智能技術(shù)的教學(xué)資源體系，打造智能化教學(xué)資源平臺，開發(fā)智能診斷虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，通過三維建模、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)構(gòu)建高度仿真的汽車故障診斷實(shí)訓(xùn)環(huán)境，建立智能診斷教學(xué)視頻資源庫，錄制標(biāo)準(zhǔn)化操作視頻、典型故障案例視頻和專家講解視頻等多樣化視頻資源。開發(fā)智能診斷數(shù)字教材，融入交互式學(xué)習(xí)內(nèi)容、虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和在線測評功能，構(gòu)建智能化題庫系統(tǒng)，包含理論知識題庫、操作技能題庫和綜合應(yīng)用題庫，支持自適應(yīng)測評，搭建智能教學(xué)資源共享平臺，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共建共享。建立教學(xué)資源動態(tài)更新機(jī)制，定期對資源內(nèi)容進(jìn)行審核、更新和完善，開發(fā)移動學(xué)習(xí)資源，支持學(xué)生隨時(shí)隨地開展學(xué)習(xí)，建設(shè)智能診斷案例庫，收集整理各類典型故障案例，形成系統(tǒng)化的案例教學(xué)資源[4]。

3.2 智能教學(xué)工具應(yīng)用

全面推進(jìn)智能教學(xué)工具在教學(xué)過程中的應(yīng)用，引入智能教學(xué)助手系統(tǒng)輔助教師開展教學(xué)活動，提供智能備課、課堂管理、作業(yè)批改等功能支持，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展實(shí)踐教學(xué)，通過VR設(shè)備模擬真實(shí)診斷環(huán)境讓學(xué)生體驗(yàn)沉浸式學(xué)習(xí)，應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在實(shí)物教學(xué)中疊加數(shù)字信息增強(qiáng)教學(xué)直觀性。利用人工智能評測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對學(xué)生理論知識掌握情況和操作技能水平的智能評估，開發(fā)智能教學(xué)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的智能化管理和數(shù)據(jù)分析，建立智能互動教學(xué)平臺，支持師生在線交流互動，開展協(xié)作學(xué)習(xí)，引入語音識別技術(shù)輔助課堂教學(xué)記錄和內(nèi)容整理，應(yīng)用圖像識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)操作規(guī)范性自動評測，開發(fā)智能教學(xué)分析工具對教學(xué)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和評估。

3.3 個(gè)性化學(xué)習(xí)支持

基于學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)分析，為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)，構(gòu)建學(xué)習(xí)者畫像，通過對學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的收集和分析掌握每位學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和能力水平，根據(jù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析結(jié)果制定個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，推送適合的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)任務(wù)。開展智能化學(xué)習(xí)診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中存在的問題，提供針對性指導(dǎo)，實(shí)施學(xué)習(xí)預(yù)警機(jī)制，對學(xué)習(xí)效果不佳的學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注和輔導(dǎo)，建立個(gè)性化題庫推送系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)生掌握程度推送相應(yīng)難度的練習(xí)題[5]。開發(fā)學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)習(xí)情況，適時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)計(jì)劃，提供智能答疑服務(wù)，解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，建立學(xué)習(xí)成果展示平臺來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，實(shí)施學(xué)習(xí)檔案管理，記錄學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程，為持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)。

3.4 產(chǎn)教深度融合

全面推進(jìn)產(chǎn)教融合，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，引入企業(yè)智能診斷設(shè)備和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保障實(shí)踐教學(xué)環(huán)境與生產(chǎn)現(xiàn)場同步更新，開展校企協(xié)同育人項(xiàng)目，共同制定人才培養(yǎng)方案，開發(fā)課程資源，實(shí)施教學(xué)活動。建設(shè)智能診斷實(shí)訓(xùn)基地，配置先進(jìn)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，創(chuàng)造真實(shí)的職業(yè)環(huán)境，建立校企師資交流機(jī)制，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教師與企業(yè)技術(shù)人員雙向流動，開展訂單式培養(yǎng)，根據(jù)企業(yè)需求精準(zhǔn)培養(yǎng)技術(shù)技能人才，實(shí)施現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，建立產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)中心，為學(xué)生提供真實(shí)項(xiàng)目實(shí)踐機(jī)會。開展技術(shù)創(chuàng)新合作，共同開展技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣，建立校企合作長效機(jī)制，保障產(chǎn)教融合持續(xù)深入開展，構(gòu)建產(chǎn)教融合評價(jià)體系，定期評估合作效果，組織企業(yè)專家參與教學(xué)，提升實(shí)踐教學(xué)水平，開展企業(yè)實(shí)踐活動，加深學(xué)生對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的認(rèn)識，建立就業(yè)實(shí)習(xí)基地，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)就業(yè)機(jī)會，通過多層次、多形式的產(chǎn)教融合實(shí)現(xiàn)教育鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的有機(jī)銜接，培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)需求的高素質(zhì)技術(shù)技能人才[6]。

4 教學(xué)模式改革保障措施

4.1 師資隊(duì)伍建設(shè)

全面加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提升教師的智能化教學(xué)能力，制定教師培訓(xùn)計(jì)劃，定期組織教師參加智能診斷技術(shù)培訓(xùn)和教學(xué)能力提升培訓(xùn)，建立校企雙向交流機(jī)制，選派教師到企業(yè)實(shí)踐鍛煉，提高實(shí)踐操作能力，引進(jìn)企業(yè)技術(shù)專家擔(dān)任兼職教師，充實(shí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)力量。支持教師參與技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，提升科研創(chuàng)新能力，建立教師激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)教師開展教學(xué)改革創(chuàng)新，組織教師參加專業(yè)技能競賽和教學(xué)比賽，促進(jìn)教學(xué)水平提升，建設(shè)教師發(fā)展中心，為教師專業(yè)成長提供支持平臺，完善教師考核評價(jià)機(jī)制，將教學(xué)改革成效納入考核指標(biāo)。

4.2 教學(xué)評價(jià)改革

構(gòu)建多元化教學(xué)評價(jià)體系，改革傳統(tǒng)評價(jià)方式，建立過程性評價(jià)機(jī)制，通過智能教學(xué)平臺收集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)全過程評價(jià)，引入企業(yè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將職業(yè)能力要求納入評價(jià)指標(biāo)，開展多主體評價(jià)，實(shí)現(xiàn)教師評價(jià)、學(xué)生自評、同伴互評和企業(yè)評價(jià)相結(jié)合。改革考核方式，采用理論考試與實(shí)操考核相結(jié)合的方式，實(shí)施項(xiàng)目化考核，通過完整項(xiàng)目實(shí)施評估綜合能力，建立評價(jià)結(jié)果反饋機(jī)制，指導(dǎo)教學(xué)改進(jìn)和學(xué)生發(fā)展，設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系，確保評價(jià)的科學(xué)性和可操作性。

4.3 教學(xué)管理創(chuàng)新

創(chuàng)新教學(xué)管理機(jī)制，提升教學(xué)管理效能，建設(shè)智能化教學(xué)管理平臺，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的全程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，完善教學(xué)質(zhì)量保障體系，建立教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新課程管理模式，實(shí)施模塊化、彈性化的教學(xué)組織形式，建立教學(xué)資源管理制度，規(guī)范教學(xué)資源的開發(fā)、使用和維護(hù)[7]。完善實(shí)踐教學(xué)管理機(jī)制，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程管理，建立校企協(xié)同育人機(jī)制，促進(jìn)產(chǎn)教深度融合，創(chuàng)新學(xué)分制管理，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果的認(rèn)定與轉(zhuǎn)換，建立教學(xué)診斷與改進(jìn)機(jī)制，持續(xù)提升教學(xué)質(zhì)量，完善教學(xué)管理制度，為教學(xué)改革提供制度保障。

5 結(jié)語

人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用為汽車故障診斷教學(xué)注入了新的活力，本文提出了基于人工智能的汽車故障診斷教學(xué)模式創(chuàng)新，該教學(xué)模式有助于培養(yǎng)學(xué)生的故障診斷實(shí)踐能力，提高教學(xué)質(zhì)量，為行業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)未來發(fā)展需求的高素質(zhì)技術(shù)技能人才，未來我們還需要進(jìn)一步完善教學(xué)資源建設(shè)、培養(yǎng)復(fù)合型教師團(tuán)隊(duì)，深化產(chǎn)教融合，為汽車專業(yè)教學(xué)改革注入新動力。

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