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

張 芽

（陜西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 寶雞721001）

1 人工智能技術(shù)背景

近年來，以深度學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的人工智能技術(shù)在自動駕駛、醫(yī)療診斷、人臉識別、在線教育等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。在國家對人工智能、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈等技術(shù)的政策扶持下，各大院校也紛紛設(shè)立人工智能學(xué)院，成熟的人工智能技術(shù)為各大院校課程教學(xué)的信息化提供了技術(shù)保障。

高職院校汽車類專業(yè)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(yǎng)》課程為例，課程內(nèi)容的特殊性使得教學(xué)方式方法單一。將人工智能技術(shù)與該課程的有效融合，可以提高教學(xué)水平，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。同時，通過人工智能技術(shù)對汽車維護海量數(shù)據(jù)的智能化分析，可以提前發(fā)現(xiàn)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(shù)課程應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

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

2.2 存在的問題

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

（2）人工智能技術(shù)復(fù)雜度較高。目前，以深度學(xué)習(xí)為核心的人工智能技術(shù)普遍應(yīng)用在人臉識別、自動駕駛、目標(biāo)檢測等領(lǐng)域，并取得了較好效果。然而深度學(xué)習(xí)技術(shù)的掌握需要了解機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計分析等多門學(xué)科知識，是一種多學(xué)科交叉技術(shù)。不僅如此，深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練過程需要大量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)支撐，訓(xùn)練過程對服務(wù)器要求較高，一般常用服務(wù)器無法滿足其訓(xùn)練模型需要，這些基礎(chǔ)性要求使得職業(yè)院校教師無法將該技術(shù)與相關(guān)課程結(jié)合并在實踐應(yīng)用。

（3）專業(yè)人工智能教師欠缺。人工智能作為近年興起的新興技術(shù)，首先在商業(yè)生產(chǎn)活動得到廣泛應(yīng)用，從近幾年開始，各大院校開始設(shè)立人工智能學(xué)院。但和商業(yè)化公司相比，其僅注重于理論知識學(xué)習(xí)，缺乏課堂應(yīng)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(yǎng)》授課現(xiàn)狀

《汽車維護與保養(yǎng)》作為高職院校汽車類專業(yè)中一門重要課程，也是汽車維護與保養(yǎng)環(huán)節(jié)知識的重要理論課程，該課程需要理論與實踐相結(jié)合授課。當(dāng)前很多院校該課程只停留在理論知識講解，實踐較少，實訓(xùn)課程僅作為理論知識延伸，沒有充分發(fā)揮人工智能技術(shù)強大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)感知和預(yù)測功能，導(dǎo)致人工智能技術(shù)在實踐環(huán)節(jié)應(yīng)用的缺失，學(xué)生缺乏實踐積極性。

4 人工智能技術(shù)與《汽車維護與保養(yǎng)》課程融合

為進一步推動校園信息化建設(shè)，實現(xiàn)人工智能技術(shù)在課堂的應(yīng)用，更好的提高教學(xué)水平和學(xué)生課堂積極性，在專業(yè)課程授課與實踐過程，將人工智能技術(shù)融入貫穿其中，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，利于專業(yè)知識學(xué)習(xí)掌握和對新技術(shù)的好奇與探索，正確引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮自主想象與創(chuàng)新意識。

4.1 課堂與實踐相結(jié)合

人工智能技術(shù)與《汽車維護與保養(yǎng)》課程的融合，離不開課堂授課與實踐，在課程內(nèi)容設(shè)計時，依然要注重基礎(chǔ)知識授課和動手實踐環(huán)節(jié)。融入的人工智能技術(shù)在課堂與實踐環(huán)節(jié)都會體現(xiàn)，且人工智能技術(shù)通過基礎(chǔ)授課與實踐表現(xiàn)，教學(xué)過程，要使學(xué)生掌握理解基礎(chǔ)知識和專業(yè)實踐，在此基礎(chǔ)上將人工智能技術(shù)與其有機結(jié)合，并通過人工智能技術(shù)作用于專業(yè)實踐過程，為學(xué)生理解知識點提供動力。

4.2 人工智能技術(shù)融入

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

（1）前期模型準(zhǔn)備。人工智能技術(shù)涉及面廣、技術(shù)難度大，對授課老師而言，完全掌握人工智能相關(guān)基礎(chǔ)理論，并將其與對應(yīng)的專業(yè)教學(xué)課程融合較為困難。在實踐當(dāng)中，需要具備相關(guān)理論與工程化知識的人預(yù)先針對不同課程訓(xùn)練不同模型。在《汽車維修與保養(yǎng)》課程教學(xué)中，收集大量汽車維護與保養(yǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)和圖像，對于圖像數(shù)據(jù)，需要人工手動進行標(biāo)注，從而完成數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備工作。根據(jù)不同融入需求，訓(xùn)練不同模型，為后續(xù)模型在課堂與實踐中的融入做準(zhǔn)備，

（2）課堂教學(xué)過程融入人工智能。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，授課過程加入人工智能體驗環(huán)節(jié)，提高學(xué)生積極性，加深學(xué)生對知識點理解。

《汽車維護與保養(yǎng)》課程安排時，針對重難點知識，通過人工智能技術(shù)智能化分析處理加深知識理解。利用課堂老師現(xiàn)場演示激發(fā)學(xué)生興趣，實現(xiàn)課堂講學(xué)融合，使學(xué)生掌握汽車維護和保養(yǎng)知識的同時融入人工智能思維，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維意識，提高專業(yè)素養(yǎng)。

（3）注重實踐課程訓(xùn)練。《汽車維護與保養(yǎng)》課程涉及內(nèi)容多，操作性強，針對課程和人工智能技術(shù)特點，有針對性選擇汽車發(fā)動機維護與保養(yǎng)、汽車故障診斷、汽車運行數(shù)據(jù)異常告警等汽車關(guān)鍵部件和數(shù)據(jù)進行智能分析。為了更好在課程實踐環(huán)節(jié)融入人工智能技術(shù)，在前期準(zhǔn)備過程中，將已訓(xùn)練完成的模型預(yù)先部署到硬件。實踐過程，對實踐內(nèi)容分組，使學(xué)生對課程內(nèi)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(nèi)置的人工智能模型對汽車發(fā)動機、運行數(shù)據(jù)、故障診斷等實踐結(jié)果進行預(yù)測，為學(xué)生實踐提供依據(jù)和參考，培養(yǎng)學(xué)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(yǎng)》課程具有很強的實踐性，為最大程度融入人工智能技術(shù)，在教學(xué)過程中，該課程可采用與企業(yè)合作模式。將汽車相關(guān)人工智能技術(shù)部署到企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，院校通過組織學(xué)生定期到企業(yè)實習(xí)方式，不僅使學(xué)生了解企業(yè)真實生產(chǎn)工作環(huán)境和掌握知識，而且有助于學(xué)生通過對人工智能技術(shù)的應(yīng)用提升專業(yè)技能。學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，掌握理論，企業(yè)實習(xí)過程結(jié)合專業(yè)與人工智能技術(shù)為學(xué)生拓寬技能。

（5）建立人工智能與專業(yè)課程創(chuàng)新基地。《汽車維護與保養(yǎng)》課程與人工智能技術(shù)的深度融合，更重要是讓學(xué)生利用技術(shù)學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時了解兩者之間的內(nèi)在原理。院校根據(jù)自身條件為課程設(shè)置創(chuàng)新基地，積極組織學(xué)生在業(yè)余時間學(xué)習(xí)了解人工智能知識，使學(xué)生掌握汽車運行、故障分析等數(shù)據(jù)收集、標(biāo)注、訓(xùn)練、部署等一整套人工智能技術(shù)，并根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)置將模型部署到汽車硬件設(shè)備。通過在創(chuàng)新基地實踐，充分發(fā)揮學(xué)生團隊合作精神，了解人工智能技術(shù)與課程融合背后深層次原理。

5 結(jié) 語

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