大學(xué)人工智能+教學(xué)試點(diǎn)課程立項(xiàng)建設(shè)申報(bào)書

附件1大學(xué)“人工智能+教學(xué)”試點(diǎn)課程立項(xiàng)建設(shè)申報(bào)書課程名稱：機(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)專業(yè)名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)及制造課程負(fù)責(zé)人：董主任推薦單位：機(jī)械工程學(xué)院教務(wù)處制

填報(bào)說明1.申報(bào)課程名稱、授課教師（課程負(fù)責(zé)人）須與教務(wù)系統(tǒng)中已排課程的教師一致，并附教務(wù)系統(tǒng)中個(gè)人課表或課程開設(shè)信息截圖。2.專業(yè)名稱請(qǐng)?zhí)顚懻n程所屬專業(yè)。3.申報(bào)書按每門課程單獨(dú)裝訂成冊(cè)，一式4份。課程基本信息課程名稱機(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)課程編碼3F2S3006教務(wù)系統(tǒng)截圖課程類型○公共基礎(chǔ)課程○通識(shí)選修課程○學(xué)科基礎(chǔ)課程√專業(yè)核心課程○專業(yè)方向課程○實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程○其他課程性質(zhì)○必修√選修開課年級(jí)本科三年級(jí)面向?qū)I(yè)機(jī)械工程學(xué)時(shí)32學(xué)分2開課時(shí)間○2023-2024第1學(xué)期○2023-2024第2學(xué)期√2024-2025第1學(xué)期○2024-2025第2學(xué)期人工智能賦能教學(xué)形式（可多選）□個(gè)性化教學(xué)設(shè)計(jì)□智能輔助教學(xué)工具建設(shè)?多元化教學(xué)資源整合□虛擬教室和虛擬實(shí)驗(yàn)室搭建?虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)與在線協(xié)同學(xué)習(xí)□實(shí)時(shí)學(xué)情監(jiān)測(cè)和分析□其他：授課教師（教學(xué)團(tuán)隊(duì)）課程團(tuán)隊(duì)主要成員（序號(hào)1為課程負(fù)責(zé)人，課程負(fù)責(zé)人及團(tuán)隊(duì)其他主要成員總?cè)藬?shù)限5人之內(nèi)）序號(hào)姓名單位出生年月職務(wù)職稱手機(jī)號(hào)碼電子郵箱教學(xué)任務(wù)授課教師（課程負(fù)責(zé)人）教學(xué)情況（300字以內(nèi)）（教學(xué)經(jīng)歷：近5年來在承擔(dān)學(xué)校教學(xué)任務(wù)、開展教學(xué)研究、獲得教學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)方面的情況，特別是在人工智能賦能教育教學(xué)改革方面的情況）一、近5年承擔(dān)的學(xué)校教學(xué)任務(wù)①2024~至今主講本科生課程《機(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)》二、近5年開展的教學(xué)研究近五年申請(qǐng)獲批的校級(jí)教育教學(xué)改革項(xiàng)目：①新工科背景下課程教學(xué)模式優(yōu)化研究（2020年，已結(jié)題）；②課程“問題鏈”教學(xué)法的構(gòu)建與實(shí)施（2021年，已結(jié)題）；③智能制造專業(yè)課程體系思政教學(xué)建設(shè)研究（2022年，已結(jié)題）；近五年發(fā)表的教改論文：①2019年發(fā)表教改論文“基于Photoshop圖像處理花草茶包裝設(shè)計(jì)”；②2020年發(fā)表教改論文“大數(shù)據(jù)時(shí)代的交互設(shè)計(jì)課程體系建設(shè)”建設(shè)目標(biāo)和主要內(nèi)容（1000字以內(nèi)）一、人工智能技術(shù)人工智能技術(shù)（ArtificialIntelligence，簡稱AI）是指模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)的總稱。它通過模擬人類的認(rèn)知、學(xué)習(xí)、推理、決策等能力[1]，使機(jī)器能夠具備類似于人類的智能水平，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、自主決策和自主執(zhí)行任務(wù)。而人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化領(lǐng)域的全過程實(shí)現(xiàn)，離不開機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺、自然語言處理等算法及訓(xùn)練工具[2]，在通用支撐技術(shù)的助力下，結(jié)合工業(yè)知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行自動(dòng)化機(jī)械生產(chǎn)應(yīng)用，如圖1所示。圖1人工智能技術(shù)在機(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)中的實(shí)施范式二、建設(shè)目標(biāo)人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得顯著成果，為高校教學(xué)帶來了無限可能，借助人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，高校課堂在教學(xué)方式數(shù)字化、智能化思政平臺(tái)建設(shè)及教學(xué)師生協(xié)作化等方面獲得了更多技術(shù)和智力支持。（一）智能定位：提升教學(xué)目標(biāo)與過程的匹配度。人工智能賦能高校教學(xué)是教育領(lǐng)域的一項(xiàng)創(chuàng)新，合理應(yīng)用人工智能技術(shù)，有助于為高校課堂注入新的活力?！稒C(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)》是智能制造專業(yè)的一門專業(yè)特色課程，受益于人工智能技術(shù)的發(fā)展，一方面，可以創(chuàng)建本課程的智能化學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，可以通過主流媒體（視頻平臺(tái)、通訊工具、BB系統(tǒng)）、專業(yè)教學(xué)應(yīng)用軟件（word、ppt）、專業(yè)工程軟件（comsol、solidworks）等渠道匯聚豐富的教育資源，構(gòu)建本課程高質(zhì)量的在線教學(xué)資源庫，實(shí)現(xiàn)共建、共管與共享。任課教師可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上傳教學(xué)資源，與學(xué)生進(jìn)行在線交流和答疑，提高教學(xué)的互動(dòng)性和實(shí)效性。另一方面，人工智能技術(shù)也《機(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程帶來了更多可能性。圖像、音頻、視頻等多種形式被引入專業(yè)課的課堂，有助于學(xué)生更加直觀、生動(dòng)地理解和掌握思專業(yè)知識(shí)，更加有效地啟迪思維、激發(fā)創(chuàng)新潛能。交互式的學(xué)習(xí)方式還可以生成個(gè)性化的學(xué)習(xí)資料和教學(xué)資源，有利于學(xué)生更好地理解和消化專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容，從而達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，為高校專業(yè)課教學(xué)帶來更廣闊的發(fā)展空間。（二）智能建構(gòu)：助力推進(jìn)北京工商大學(xué)專業(yè)課程“大平臺(tái)”的建設(shè)人工智能技術(shù)作為當(dāng)在高等教育領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)逐漸深入，特別是在高校專業(yè)課的教學(xué)中，人工智能技術(shù)更是發(fā)揮了重要作用。利用人工智能技術(shù)，可助力構(gòu)建出一個(gè)全新的專業(yè)課教學(xué)“大平臺(tái)”，最大程度地將北京工商大學(xué)課堂進(jìn)行拓展，實(shí)現(xiàn)教學(xué)空間的廣泛覆蓋。這一平臺(tái)不僅能夠提供更加豐富、多樣的教學(xué)內(nèi)容，從而更好地滿足高校學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。通過數(shù)據(jù)分析等方式，人工智能技術(shù)可以為高校教師提供更加科學(xué)、精準(zhǔn)的教學(xué)參考，更好地指導(dǎo)學(xué)生，為提升思政課的教學(xué)質(zhì)量提供強(qiáng)有力的支持。同時(shí)，人工智能還可更好地將實(shí)踐與理論相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。總之，人工智能技術(shù)能夠強(qiáng)有力地助力智能教學(xué)平臺(tái)建設(shè)，打造極具智能化的專業(yè)課堂。（三）智能革新：推進(jìn)教學(xué)方式與學(xué)習(xí)方法的創(chuàng)新在高校教學(xué)中，人工智能的對(duì)話式交互模式展現(xiàn)了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。相較于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，這種教學(xué)模式能有效激發(fā)學(xué)生參與互動(dòng)的積極性，使課堂變得更加生動(dòng)有趣。通過對(duì)話式交互，學(xué)生可以在課堂上直接與人工智能進(jìn)行對(duì)話，提出自己的疑問和觀點(diǎn)，獲得實(shí)時(shí)的反饋和解答。這種互動(dòng)方式不僅增強(qiáng)了學(xué)生的主動(dòng)性，還能使其更加深入地理解和掌握知識(shí)。人工智能建立起的對(duì)話式交互模式還可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和興趣點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化的教學(xué)，提供定制化的學(xué)習(xí)路徑和資源。三、主要內(nèi)容人工智能技術(shù)從完備鞏固理論知識(shí)、科學(xué)全面地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、多元可靠地建立科學(xué)實(shí)踐、科學(xué)保質(zhì)的教學(xué)反饋等多個(gè)方面探索《機(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程教學(xué)的推陳出新之路。（一）完備鞏固理論知識(shí)人工智能的迅猛發(fā)展給傳統(tǒng)機(jī)械教育帶來了前所未有的機(jī)遇，其中之一就是為傳統(tǒng)機(jī)械教育提供完善全面的教材[3]。人工智能技術(shù)在《機(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)》教學(xué)的應(yīng)用上可以使教材更加智能化、個(gè)性化，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步教育的理論知識(shí)庫可以不斷更新。其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)籌能力和智能算法與機(jī)械制造教學(xué)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的教材知識(shí)進(jìn)行匯總和分類[4]。（二）科學(xué)全面地進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)人工智能可以運(yùn)用在機(jī)械制造教育中的設(shè)計(jì)和模擬環(huán)節(jié)。通過使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和仿真軟件，學(xué)生可以利用人工智能來設(shè)計(jì)和模擬零件、產(chǎn)品或系統(tǒng)。這有助于學(xué)生理解設(shè)計(jì)原理，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，并進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)。通過這種方式，學(xué)生可以從理論到實(shí)踐，全面地了解設(shè)計(jì)過程。人工智能還可以用于機(jī)械制造教育的自主實(shí)驗(yàn)?；谌斯ぶ悄艿淖灾鲗?shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生的需求和反饋，從龐大的器材庫中調(diào)取實(shí)驗(yàn)儀器，自動(dòng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)，幫助學(xué)生思維從文本躍遷到現(xiàn)實(shí)，從而提供一個(gè)個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在機(jī)械制造教育的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，人工智能可以幫助學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理。通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，學(xué)生可以更全面地理解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律，并進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)分析。（三）多元可靠地建立科學(xué)實(shí)踐人工智能可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，為學(xué)生提供虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐各種機(jī)械制造過程和技術(shù)，避免了實(shí)踐過程中對(duì)實(shí)踐場地、實(shí)踐儀器以及安全措施等所產(chǎn)生的局限性。人工智能可以用于機(jī)械制造教育中的機(jī)器人協(xié)作實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以與機(jī)器人合作完成特定任務(wù)，學(xué)習(xí)機(jī)器人編程和控制技術(shù)，同時(shí)系統(tǒng)可以確保實(shí)驗(yàn)機(jī)器人的安全性，更加方便學(xué)生與機(jī)器人進(jìn)行合作。通過與機(jī)器人的實(shí)際操作和交互，學(xué)生能夠更好地理解機(jī)械制造中的自動(dòng)化技術(shù)和系統(tǒng)集成，并且拓寬接觸到較為新興的科技產(chǎn)物，更好地為走向世界奠定基礎(chǔ)。人工智能可以幫助學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。機(jī)械制造中通常會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，使用人工智能的數(shù)據(jù)分析算法和優(yōu)化模型可以幫助學(xué)生提取有價(jià)值的信息和洞察，并優(yōu)化相關(guān)的制造參數(shù)和流程。在機(jī)械制造實(shí)踐中，人工智能可以用于智能輔助決策。通過機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，人工智能可以分析實(shí)際制造過程中的數(shù)據(jù)，為學(xué)生提供準(zhǔn)確的反饋和決策支持。并且人工智能可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需求，自適應(yīng)地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)任務(wù)。（四）科學(xué)保質(zhì)地教學(xué)反饋機(jī)械制造教學(xué)與人工智能的結(jié)合可以提供更智能化、個(gè)性化的教學(xué)反饋和指導(dǎo)，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和理解機(jī)械制造知識(shí)，提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)成果。人工智能程序做出了嚴(yán)謹(jǐn)完備的教學(xué)跟蹤，在考勤教學(xué)中，人工智能采用了人臉識(shí)別技術(shù)，指紋聲音身份識(shí)別，GPS定位跟蹤以及采用了時(shí)間戳技術(shù)——通過服務(wù)器端記錄學(xué)生的打卡時(shí)間戳，確保打卡信息的準(zhǔn)確性和可靠性。人工智能教學(xué)系統(tǒng)也可以將學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡轉(zhuǎn)化為可視化的圖表或報(bào)告。教師可以通過這些可視化數(shù)據(jù)來了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)進(jìn)度，從而更好地個(gè)性化指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。[1]陳林.現(xiàn)代人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].模具制造，2023，23（10）：184-186.[2]汪小杰.人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)[J].玩具世界，2023，（04）：54-56.[3]劉美亮.人工智能時(shí)代下師生關(guān)系研究[D].東北師范大學(xué)，2022.[4]王果，李建華.人工智能時(shí)代“他-我”師生關(guān)系的建構(gòu)——在教育性對(duì)話中深化責(zé)任、關(guān)懷和人格感召[J].中國教育學(xué)刊，2021，（07）：40-44.已有基礎(chǔ)和應(yīng)用情況（500字以內(nèi)）申請(qǐng)人所在的機(jī)械工程學(xué)院是“人工智能+教學(xué)”改革的抬頭兵和橋頭堡，具有得天獨(dú)厚的軟件和硬件優(yōu)勢(shì)，在智能制造專業(yè)的課程教學(xué)過程中，已經(jīng)進(jìn)行了卓有成效的人工智能技術(shù)教學(xué)嘗試，《機(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程作為智能制造專業(yè)的特色課程，也進(jìn)行了以下應(yīng)用實(shí)踐。（一）CAD智能設(shè)計(jì)應(yīng)用CAD智能設(shè)計(jì)應(yīng)用是人工智能技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中最為常見的典型案例，solidworks、comsol等專業(yè)設(shè)計(jì)軟件基于自身所集合的專家、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)及算法，對(duì)機(jī)械及自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)性能和效率。此外，通過人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)和優(yōu)化算法，CAD可以自動(dòng)化地生成最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。（二）機(jī)械設(shè)計(jì)方案預(yù)設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì)方案的預(yù)設(shè)在人工智能技術(shù)的助力下可以提高機(jī)械制造的效率、質(zhì)量和可靠性，利用人工智能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造方案的智能優(yōu)化，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和優(yōu)化算法，可以自動(dòng)生產(chǎn)最有的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。此外，授課團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成教學(xué)課件、教學(xué)日歷、教學(xué)大綱等教學(xué)文件的撰寫，收集、整理、優(yōu)化了1000個(gè)設(shè)計(jì)案例，為項(xiàng)目后期案例庫的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。授課團(tuán)隊(duì)還撰寫了20月份實(shí)驗(yàn)方案，錄制了30部（約600min）的視頻教學(xué)案例，所有案例均已上傳至學(xué)習(xí)平臺(tái)，點(diǎn)擊播放量已超過20余萬次，初步實(shí)現(xiàn)了共建、共管與共享。主要特色與創(chuàng)新之處（500字以內(nèi)）人工智能技術(shù)映射教學(xué)反饋的動(dòng)態(tài)化，將有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)《機(jī)械結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計(jì)》課程過程中，學(xué)習(xí)方式橫向擴(kuò)展，使自適應(yīng)學(xué)習(xí)、無邊界學(xué)習(xí)及情感性學(xué)習(xí)共同構(gòu)筑一個(gè)日益完備的學(xué)習(xí)生態(tài)網(wǎng)，并形成以下特色。（一）自適應(yīng)學(xué)習(xí)朝向個(gè)性化、建構(gòu)性發(fā)展人工智能驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)是以自主性為特征、以個(gè)性化為本質(zhì)的“閉環(huán)”式核心架構(gòu)，即以學(xué)生數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)通過學(xué)習(xí)進(jìn)度的評(píng)估、學(xué)習(xí)活動(dòng)的推薦等預(yù)設(shè)路徑來執(zhí)行定制化任務(wù)。這種學(xué)習(xí)是一種由線性、階梯式發(fā)展的固有模態(tài)轉(zhuǎn)向非線性、開放式聯(lián)通的新學(xué)習(xí)范式，使個(gè)性化、建構(gòu)性特征日益成為自適應(yīng)學(xué)習(xí)超前識(shí)變的突破基點(diǎn)。（二）無邊界學(xué)習(xí)朝向廣域性、泛在性發(fā)展人工智能技術(shù)催生無邊界學(xué)習(xí)的廣域性，即破除固有思維的多元發(fā)展。廣域性強(qiáng)調(diào)對(duì)獲取學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)方式的路徑開發(fā)以及在學(xué)習(xí)過程中采用多維度、發(fā)散性的視域思考。本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處在于超越經(jīng)驗(yàn)取向，尋求多邊技術(shù)的融合創(chuàng)新，避免教師角色與技術(shù)價(jià)值失衡。人工智能技術(shù)作為教學(xué)創(chuàng)新與變革的動(dòng)力結(jié)構(gòu)，是促使二者深度融合的重要支撐點(diǎn)，教師教學(xué)則從以人為本的視角出發(fā)，通過持續(xù)創(chuàng)新與整合自然語言處理、數(shù)據(jù)挖掘、圖像識(shí)別等多元技術(shù)的內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，尋求符合教學(xué)與學(xué)生全面發(fā)展規(guī)律的突破點(diǎn)以加強(qiáng)二者的聯(lián)結(jié)性。進(jìn)度安排與預(yù)期成果（500字以內(nèi)）（一）計(jì)劃進(jìn)度①2024.07~2024.08深入調(diào)查、研討制定研究項(xiàng)目建設(shè)的具體實(shí)施方案②2024.09~2025.01結(jié)合秋季課程實(shí)施任務(wù)方案③2025.02~2025.03總結(jié)方案實(shí)施情況，并提出改進(jìn)意見④2025.04~2025.05優(yōu)化完善教學(xué)文件及學(xué)術(shù)論文的撰寫⑤2025.06~2025.06總結(jié)研究成果，申請(qǐng)結(jié)題（二）預(yù)期階段成果①研究報(bào)告：完成不少于1萬字的項(xiàng)目研究報(bào)告。②優(yōu)化出更加符合我校學(xué)生特點(diǎn)并符合社會(huì)需求的“人工智能+教學(xué)”的教學(xué)方法