基于“知識(shí)圖譜一人工智能賦能一課程思政驅(qū)動(dòng)的研究生課程教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674—2117（2025）12-0102—05

引言

在全球教育變革進(jìn)程中，高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型已然演變?yōu)閼?zhàn)略實(shí)施的關(guān)鍵維度。以人工智能（AI）和大數(shù)據(jù)為核心的技術(shù)演進(jìn)，正在重塑教育生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行架構(gòu)。作為高層次人才培養(yǎng)的核心場(chǎng)域，研究生教育亟待突破“以教師為中心”的傳統(tǒng)范式，向個(gè)性化、智能化、數(shù)字化三位一體的方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。然而，聚焦機(jī)械工程領(lǐng)域的CAD/CAE課程長(zhǎng)期存在典型教學(xué)痛點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)化授課模式與認(rèn)知差異化特征的適配性矛盾突出、思政教育元素在專業(yè)模塊中的融合度顯著不足。超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)依托知識(shí)圖譜的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)特性與人工智能的智能分析技術(shù)，為突破這些教學(xué)瓶頸提供技術(shù)支撐。因此，本研究基于平臺(tái)功能特性，嘗試構(gòu)建“知識(shí)圖譜筑基-智能工具塑形-思政內(nèi)核鑄魂”的課程改革框架，旨在通過(guò)課程數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)行為的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)分析，探索復(fù)雜工程能力培養(yǎng)與社會(huì)責(zé)任意識(shí)培育的協(xié)同機(jī)制。

研究生教學(xué)的背景與問(wèn)題分析

1.研究生教學(xué)的背景

全球科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的持續(xù)深化，使高等教育面臨新的發(fā)展機(jī)遇與轉(zhuǎn)型壓力，機(jī)械工程領(lǐng)域尤為典型。CAD/CAE技術(shù)作為產(chǎn)品研發(fā)的核心技術(shù)載體，其課程體系融合數(shù)學(xué)建模、材料力學(xué)與數(shù)值仿真等交叉學(xué)科理論，兼具工程實(shí)踐深度與技術(shù)創(chuàng)新廣度。然而，技術(shù)迭代加速與知識(shí)體系復(fù)雜化使得傳統(tǒng)教學(xué)模式逐漸顯現(xiàn)出適配性不足。教學(xué)實(shí)踐顯示，CAD/CAE課程要求學(xué)生從幾何建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)到多物理場(chǎng)耦合分析形成全流程能力閉環(huán)，但跨學(xué)科知識(shí)體系的碎片化特征與進(jìn)階式能力培養(yǎng)路徑的失衡，極易引發(fā)認(rèn)知系統(tǒng)建構(gòu)的阻滯效應(yīng)。學(xué)情調(diào)研表明，研究生群體在CAE仿真技術(shù)掌握層面存在顯著分化：工程背景學(xué)生側(cè)重理論深化，跨專業(yè)學(xué)生更關(guān)注實(shí)踐應(yīng)用。這種教學(xué)供給與認(rèn)知需求的結(jié)構(gòu)性矛盾，導(dǎo)致知識(shí)遷移效率受限，更削弱了復(fù)雜工程問(wèn)題解決的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。值得關(guān)注的是，教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型催生的技術(shù)革新正在重構(gòu)教學(xué)范式—如何通過(guò)技術(shù)賦能實(shí)現(xiàn)從“以教為中心”到“以學(xué)為中心”的范式遷移，已然成為提升研究生培養(yǎng)質(zhì)量的核心議題。人工智能驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)通過(guò)解構(gòu)大數(shù)據(jù)與知識(shí)圖譜的耦合關(guān)系，正在重塑教學(xué)資源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與學(xué)習(xí)路徑的生成邏輯。在此背景下，探索基于智能化平臺(tái)的課程改革，既是應(yīng)對(duì)技術(shù)復(fù)雜性挑戰(zhàn)的必然選擇，也是滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展需求的創(chuàng)新實(shí)踐。[2]

2.現(xiàn)存問(wèn)題分析

在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，機(jī)械工程領(lǐng)域研究生教學(xué)實(shí)踐面臨多重現(xiàn)實(shí)困境。首先表現(xiàn)為數(shù)字教學(xué)資源的離散化特征顯著。其次，現(xiàn)有教學(xué)模式仍沿襲教師主導(dǎo)的線性知識(shí)傳遞路徑，課堂參與度不足與實(shí)時(shí)反饋機(jī)制缺失直接制約了學(xué)生創(chuàng)新能力的培育。評(píng)價(jià)體系維度單一化問(wèn)題同樣突出，過(guò)度依賴終結(jié)性考核的評(píng)估機(jī)制難以捕捉學(xué)生在CAE仿真建模等工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)能力發(fā)展。尤為關(guān)鍵的是，機(jī)械類專業(yè)核心課程CAD/CAE系統(tǒng)及應(yīng)用存在明顯的思政教育脫嵌現(xiàn)象，涉及工程倫理決策、技術(shù)社會(huì)責(zé)任等價(jià)值維度內(nèi)容往往停留于表層闡釋，未能與參數(shù)化建模等專業(yè)技術(shù)點(diǎn)形成深度耦合。

知識(shí)圖譜、AI輔助教學(xué)與思政元素的融合意義

知識(shí)圖譜作為語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)圖結(jié)構(gòu)表征概念實(shí)體間的邏輯關(guān)聯(lián)，以可視化方式整合課程知識(shí)體系及其內(nèi)在層次，構(gòu)建系統(tǒng)化認(rèn)知框架，為教學(xué)資源的智能適配提供技術(shù)基礎(chǔ)。3AI輔助教學(xué)依托人工智能技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制重構(gòu)教學(xué)流程，基于學(xué)習(xí)行為特征動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容并生成即時(shí)診斷反饋，其核心價(jià)值在于提升教學(xué)精準(zhǔn)度與個(gè)性化支持效能。課程思政元素的滲透機(jī)制聚焦專業(yè)教育的價(jià)值傳導(dǎo)路徑，通過(guò)工程倫理決策樹(shù)模型構(gòu)建與社會(huì)責(zé)任情境模擬，強(qiáng)化職業(yè)使命感與社會(huì)責(zé)任認(rèn)知的培育深度。

知識(shí)圖譜、AI輔助教學(xué)與課程思政元素的協(xié)同整合，重構(gòu)了研究生課程的教學(xué)范式。知識(shí)圖譜通過(guò)建立“有限元分析”與“參數(shù)化建?！钡燃夹g(shù)點(diǎn)的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，顯著緩解知識(shí)離散化問(wèn)題，基于關(guān)聯(lián)規(guī)則引擎的文獻(xiàn)推薦機(jī)制，有效強(qiáng)化CAE仿真技術(shù)的知識(shí)遷移能力。AI輔助教學(xué)突破傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)空約束，通過(guò)解析解題準(zhǔn)確率與學(xué)習(xí)行為時(shí)長(zhǎng)等學(xué)習(xí)軌跡數(shù)據(jù)，構(gòu)建差異化學(xué)習(xí)路徑生成算法，規(guī)避教學(xué)策略同質(zhì)化弊端；智能診斷系統(tǒng)的即時(shí)響應(yīng)機(jī)制，大幅降低知識(shí)盲區(qū)累積概率。課程思政元素的深度滲透在技術(shù)教學(xué)中體現(xiàn)為：通過(guò)車體輕量化設(shè)計(jì)中的材料選擇對(duì)環(huán)境足跡的影響分析，引導(dǎo)學(xué)生解構(gòu)工程倫理決策邏輯；“雙碳目標(biāo)”導(dǎo)向的實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)技能培養(yǎng)與家國(guó)情懷培育的雙向賦能。

知識(shí)圖譜、AI輔助教學(xué)與課程思政元素的有機(jī)融合，建構(gòu)了“知識(shí)一能力一價(jià)值”三位一體的教學(xué)體系。知識(shí)圖譜通過(guò)構(gòu)建專業(yè)知識(shí)要點(diǎn)的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)提升CAE參數(shù)化建模等技術(shù)原理的認(rèn)知深度；AI輔助教學(xué)基于學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)學(xué)習(xí)路徑，有效提升復(fù)雜工程問(wèn)題的實(shí)踐解決能力；課程思政元素通過(guò)工程倫理決策案例的深度融入，系統(tǒng)性強(qiáng)化職業(yè)倫理認(rèn)知與社會(huì)責(zé)任意識(shí)。教學(xué)實(shí)踐表明，這種三位一體的協(xié)同育人機(jī)制，不僅能顯著增強(qiáng)教學(xué)過(guò)程的精準(zhǔn)性與系統(tǒng)性，更為培養(yǎng)具備技術(shù)創(chuàng)新能力與可持續(xù)發(fā)展理念的復(fù)合型人才提供了創(chuàng)新性實(shí)施路徑。

教學(xué)改革方案設(shè)計(jì)與實(shí)施

1.方案設(shè)計(jì)：理論框架與策略構(gòu)建

（1）知識(shí)圖譜：打造結(jié)構(gòu)化知識(shí)網(wǎng)絡(luò)與資源匹配機(jī)制

知識(shí)圖譜的實(shí)施框架以“關(guān)聯(lián)整合”為主線，通過(guò)構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)體系。在課程設(shè)計(jì)階段，將“有限元分析”“參數(shù)化建?！钡群诵闹R(shí)點(diǎn)按學(xué)科邏輯與工程實(shí)踐需求進(jìn)行層級(jí)化關(guān)聯(lián)，生成可視化的知識(shí)地圖；在教學(xué)實(shí)施階段，基于知識(shí)圖譜的關(guān)聯(lián)規(guī)則，為學(xué)生推薦與其學(xué)習(xí)進(jìn)度相匹配的文獻(xiàn)、案例與習(xí)題，實(shí)現(xiàn)資源的精準(zhǔn)匹配；在評(píng)價(jià)階段，打通知識(shí)點(diǎn)與課程目標(biāo)、畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)，形成目標(biāo)達(dá)成度的量化評(píng)估機(jī)制。這一框架通過(guò)知識(shí)的結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)與資源的智能匹配，為后續(xù)實(shí)施中的資源推薦與目標(biāo)評(píng)價(jià)提供了系統(tǒng)化支持。

（2）AI輔助教學(xué)：構(gòu)建智能化教學(xué)管理閉環(huán)

AI輔助教學(xué)的技術(shù)架構(gòu)以“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”為底層邏輯，依托超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)的學(xué)習(xí)行為追蹤與智能分析技術(shù)，建立教學(xué)全周期的管理閉環(huán)。課前，系統(tǒng)基于歷史學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)特征，創(chuàng)建動(dòng)態(tài)化學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃，推送適配性學(xué)習(xí)資源與訓(xùn)練任務(wù)；課中，通過(guò)注意力識(shí)別算法與互動(dòng)熱力圖分析，動(dòng)態(tài)監(jiān)控認(rèn)知參與度并優(yōu)化教學(xué)節(jié)奏；課后，運(yùn)用作業(yè)智能診斷引擎生成三維學(xué)情圖譜，輔助教師精準(zhǔn)定位CAE參數(shù)化建模等環(huán)節(jié)的能力薄弱點(diǎn)。該框架通過(guò)智能分析技術(shù)的多維度應(yīng)用，重構(gòu)了教學(xué)管理的精細(xì)化流程，為復(fù)雜工程問(wèn)題的教學(xué)策略迭代提供決策支撐。

（3）思政元素：實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)與專業(yè)教育的有機(jī)融合

思政元素的實(shí)施框架以“隱性滲透”為策略，實(shí)現(xiàn)價(jià)值觀塑造與專業(yè)能力培養(yǎng)的協(xié)同推進(jìn)。例如，案例教學(xué)模塊整合工程倫理決策問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生解構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的社會(huì)責(zé)任維度；實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)對(duì)接國(guó)家戰(zhàn)略需求，培育學(xué)生的家國(guó)情懷與技術(shù)創(chuàng)新思維；知識(shí)圖譜構(gòu)建科學(xué)家精神傳承與工程哲學(xué)案例的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，引導(dǎo)職業(yè)理想建構(gòu)與科學(xué)方法論內(nèi)化。這種多維耦合機(jī)制通過(guò)分層滲透路徑，為教學(xué)實(shí)踐中的案例設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)體系提供價(jià)值導(dǎo)向框架。

2.方案實(shí)施：技術(shù)落地與教學(xué)實(shí)踐

（1）課程知識(shí)圖譜構(gòu)建

知識(shí)圖譜的構(gòu)建以“多模式呈現(xiàn)、多維度關(guān)聯(lián)”為核心理念，通過(guò)大綱模式、思維導(dǎo)圖模式、圖譜模式及地圖模式，系統(tǒng)整合課程內(nèi)容。依據(jù)課程大綱，將課程體系解構(gòu)為六大認(rèn)知模塊，包括“引言”“CAD幾何建模及軟件介紹”“CAE有限元建模”“常見(jiàn)單元類型與網(wǎng)格劃分方法”“模型檢查與邊界條件建立”“Hypermesh軟件應(yīng)用”。各模塊內(nèi)知識(shí)點(diǎn)按邏輯關(guān)系分層梳理，將“常見(jiàn)網(wǎng)格劃分方法”作為“CAE有限元建?！钡暮诵墓?jié)點(diǎn)，需以“單元類型”為前置知識(shí)，并通過(guò)思維導(dǎo)圖模式標(biāo)注知識(shí)點(diǎn)間的層級(jí)、關(guān)聯(lián)與發(fā)散關(guān)系，形成清晰的邏輯鏈條。

大綱模式以樹(shù)狀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)課程框架，便于學(xué)生快速掌握整體脈絡(luò)；思維導(dǎo)圖模式聚焦模塊內(nèi)知識(shí)點(diǎn)的橫向關(guān)聯(lián)，如將“邊界條件建立\"與“模型檢查”關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化實(shí)踐邏輯；圖譜模式通過(guò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)展示知識(shí)點(diǎn)間的交叉關(guān)系，如“Hypermesh操作”與“網(wǎng)格劃分方法”的交互應(yīng)用；地圖模式則以空間化視角呈現(xiàn)知識(shí)演進(jìn)路徑，幫助學(xué)生理解從“幾何建?！钡健胺抡鎯?yōu)化”的技術(shù)閉環(huán)。

在資源整合方面，教學(xué)視頻、文獻(xiàn)與習(xí)題庫(kù)按知識(shí)點(diǎn)標(biāo)簽綁定，形成“知識(shí)點(diǎn)-資源-考核”多維網(wǎng)絡(luò)。例如，將“參數(shù)化建?！敝R(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)SolidWorks操作視頻、相關(guān)學(xué)術(shù)論文及建模習(xí)題，學(xué)生可一鍵獲取適配資源。同時(shí)，在知識(shí)圖譜中嵌人思政元素，在“材料選擇”知識(shí)點(diǎn)標(biāo)記“工程倫理”標(biāo)簽，關(guān)聯(lián)“雙碳政策”案例庫(kù)，引導(dǎo)學(xué)生從技術(shù)應(yīng)用與社會(huì)責(zé)任的雙重視角深化學(xué)習(xí)。通過(guò)多模式協(xié)同，知識(shí)圖譜不僅實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的系統(tǒng)化整合，更通過(guò)可視化與動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，助力學(xué)生構(gòu)建“串聯(lián)-發(fā)散-遷移”的立體化認(rèn)知體系。

（2）AI輔助功能配置與數(shù)據(jù)對(duì)接

AI輔助功能在教學(xué)中的實(shí)施圍繞“精準(zhǔn)適配”與“效率提升”展開(kāi)，貫穿課前、課中、課后全流程。

在課前階段，AI出題模塊基于章節(jié)知識(shí)點(diǎn)自動(dòng)生成梯度化習(xí)題庫(kù)，如從上傳的教材內(nèi)容中提取“網(wǎng)格劃分方法”核心概念，生成選擇題與案例分析題，并根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整題目難度。AI教案模塊則依據(jù)課程大綱與教師輸入的文本，自動(dòng)生成包含教學(xué)目標(biāo)、思政案例的教案框架，減少教師備課負(fù)擔(dān)。

在課中階段，課堂互動(dòng)工具通過(guò)“隨機(jī)選人”與“搶答”功能激活學(xué)生參與，如在講解“邊界條件建立”時(shí)，系統(tǒng)隨機(jī)抽取學(xué)生演示操作步驟，并結(jié)合情感分析實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生專注度，動(dòng)態(tài)調(diào)整互動(dòng)頻率。AI課件模塊根據(jù)教師授課主題自動(dòng)生成圖文并茂的課件，嵌入3D模型演示與交互式代碼示例，提升知識(shí)傳遞效率。

在課后階段，AI寫作批閱模塊對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行自動(dòng)化評(píng)分；作業(yè)查重模塊對(duì)比海量學(xué)術(shù)庫(kù)檢測(cè)報(bào)告原創(chuàng)性，確保學(xué)術(shù)誠(chéng)信；AI文獻(xiàn)閱讀工具則輔助學(xué)生快速提煉論文核心觀點(diǎn)，如在“拓?fù)鋬?yōu)化”課題中，學(xué)生可通過(guò)對(duì)話式檢索獲取前沿研究進(jìn)展。此外，AIGC檢測(cè)功能可有效識(shí)別文本生成來(lái)源，引導(dǎo)學(xué)生合理使用AI工具，強(qiáng)化學(xué)術(shù)規(guī)范意識(shí)。

通過(guò)多工具協(xié)同，AI輔助功能實(shí)現(xiàn)從資源生成到效果評(píng)估的全鏈路支持，為CAD/CAE課程的精準(zhǔn)化教學(xué)與思政融合提供了技術(shù)保障。

（3）思政元素融入教學(xué)設(shè)計(jì)

思政元素要結(jié)合軌道車輛工程課程特點(diǎn)，將歷史責(zé)任感、家國(guó)情懷、科學(xué)態(tài)度與可持續(xù)發(fā)展理念貫穿教學(xué)全流程。

在課前階段，在知識(shí)圖譜中嵌入“中國(guó)高鐵發(fā)展歷程”節(jié)點(diǎn)，關(guān)聯(lián)“中國(guó)制造2025”政策文件與相關(guān)文獻(xiàn)，要求學(xué)生閱讀并撰寫讀后感，結(jié)合“軌道車輛輕量化設(shè)計(jì)”技術(shù)分析高鐵對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與科技自主創(chuàng)新的貢獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的歷史責(zé)任感與家國(guó)情懷。

在課中階段，AI輔助功能支持案例教學(xué)與互動(dòng)討論。在“軌道車輛車體結(jié)構(gòu)優(yōu)化”案例中，系統(tǒng)自動(dòng)推送“材料選擇與碳排放”相關(guān)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生分析鋁合金與復(fù)合材料的環(huán)境影響，并結(jié)合情感分析實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生討論深度，動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。知識(shí)圖譜則通過(guò)關(guān)聯(lián)“高鐵安全標(biāo)準(zhǔn)”與“材料力學(xué)性能”，幫助學(xué)生理解技術(shù)應(yīng)用與安全責(zé)任的緊密聯(lián)系，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與工程倫理意識(shí)。

在課后階段，實(shí)踐項(xiàng)目以“綠色軌道交通”為主題，分組完成CAE優(yōu)化方案。推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是人類命運(yùn)共同體理念的深度體現(xiàn)，其實(shí)施會(huì)引發(fā)一場(chǎng)全面且深遠(yuǎn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。4學(xué)生需基于“軌道車輛減重設(shè)計(jì)”任務(wù)，結(jié)合“雙碳”目標(biāo)提出創(chuàng)新方案，并在平臺(tái)提交倫理評(píng)估報(bào)告，反思技術(shù)應(yīng)用的社會(huì)價(jià)值與生態(tài)影響。AI寫作批閱模塊從技術(shù)可行性、創(chuàng)新性、倫理反思多維度評(píng)分，并生成能力雷達(dá)圖，直觀呈現(xiàn)學(xué)生技術(shù)能力與價(jià)值觀培養(yǎng)的平衡度。

（4）多維度考核體系建立

本課程構(gòu)建“過(guò)程性考核（60% 0 + 終結(jié)性考核 （40%） ”的復(fù)合評(píng)價(jià)架構(gòu)。過(guò)程性考核包含課堂互動(dòng) （15%） 、在線測(cè)試 （20%） 與實(shí)踐項(xiàng)目 （25% 三個(gè)維度：課堂互動(dòng)通過(guò)隨機(jī)提問(wèn)、分組研討與即時(shí)搶答機(jī)制，評(píng)估學(xué)生課堂參與度與應(yīng)變能力；在線測(cè)試設(shè)置9次課堂測(cè)驗(yàn)，覆蓋軌道車輛有限元綜述、CAD建?；A(chǔ)與CAE分析原理等核心知識(shí)模塊；實(shí)踐項(xiàng)目由CAD建模作業(yè)、CAE建模與分析作業(yè)、大作業(yè)構(gòu)成，其中大作業(yè)要求自主選擇工程模型完成有限元分析全流程，并提交技術(shù)報(bào)告與答辯展示，重點(diǎn)考查復(fù)雜工程問(wèn)題解決能力。終結(jié)性考核依托知識(shí)圖譜的目標(biāo)達(dá)成度評(píng)估機(jī)制，量化分析學(xué)生在各知識(shí)節(jié)點(diǎn)的表現(xiàn)，驗(yàn)證其課程目標(biāo)達(dá)成度與畢業(yè)要求匹配性。該體系突破傳統(tǒng)考核的單一維度，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)掌握、能力培養(yǎng)與價(jià)值引導(dǎo)的協(xié)同評(píng)價(jià)。

實(shí)施效果與數(shù)據(jù)分析

1.數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

本研究的數(shù)據(jù)來(lái)源于超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)記錄的教學(xué)數(shù)據(jù)，研究對(duì)象為筆者所在學(xué)校車輛工程專業(yè)的113名研究生。數(shù)據(jù)采集涵蓋課前、課中、課后全流程，具體指標(biāo)如下。

① 課前任務(wù)完成率：統(tǒng)計(jì)學(xué)生預(yù)習(xí)任務(wù)的提交率與完成質(zhì)量；

② 課堂互動(dòng)次數(shù)：量化搶答、隨機(jī)提問(wèn)、小組討論等環(huán)節(jié)的參與頻次；

③ 作業(yè)正確率：基于AI自動(dòng)批改系統(tǒng)對(duì)9次課堂測(cè)驗(yàn)、CAD建模作業(yè)及CAE分析作業(yè)的評(píng)分結(jié)果；

④ 實(shí)踐項(xiàng)目得分：由教師根據(jù)大作業(yè)（模型選擇、有限元分析全流程報(bào)告）與答辯表現(xiàn)進(jìn)行綜合評(píng)定，重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)規(guī)范性、創(chuàng)新性與倫理反思。

數(shù)據(jù)分析采用混合研究方法：通過(guò)描述性統(tǒng)計(jì)揭示學(xué)習(xí)行為與成績(jī)的分布特征，利用相關(guān)性分析探究課堂互動(dòng)頻次與項(xiàng)目得分的關(guān)系，并結(jié)合質(zhì)性訪談（隨機(jī)抽取20名學(xué)生）驗(yàn)證量化結(jié)果的可靠性。

2.實(shí)施效果

基于混合研究方法對(duì)筆者所在學(xué)校2023—2024學(xué)年車輛工程專業(yè)的113名研究生的教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合歷年課程評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)（2018—2023年），結(jié)果顯示，教學(xué)改革成效在多維度顯著提升。在學(xué)習(xí)效率方面，知識(shí)圖譜的結(jié)構(gòu)化整合使核心知識(shí)點(diǎn)平均掌握時(shí)間縮短 28% ，課后資源訪問(wèn)頻次同比提升 45% ，預(yù)習(xí)任務(wù)完成率達(dá) 96% （2023—2024學(xué)年），遠(yuǎn)超改革前平均水平（2018—2019學(xué)年預(yù)習(xí)完成率 82% 。在課堂互動(dòng)方面，AI驅(qū)動(dòng)的搶答與隨機(jī)提問(wèn)機(jī)制使課堂參與率提升至 93% ，小組討論中跨學(xué)科觀點(diǎn)提出頻次較往期增加2.3倍，互動(dòng)質(zhì)量從“形式化應(yīng)答”轉(zhuǎn)向“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)型探究”。作業(yè)正確率較改革前提高 16% ，作業(yè)批改效率顯著提升。在價(jià)值觀內(nèi)化方面，實(shí)踐項(xiàng)目中的“社會(huì)責(zé)任”評(píng)分（基于碳排放量化分析）均值達(dá)92.5分，較改革前（2018—2019學(xué)年均分85.7分）顯著提高，在答辯環(huán)節(jié)中 83% 的學(xué)生主動(dòng)探討技術(shù)倫理邊界，體現(xiàn)思政教育從“被動(dòng)接受”向“主動(dòng)反思”的轉(zhuǎn)變。在綜合能力方面，CAE仿真方案創(chuàng)新性評(píng)分（如再生材料應(yīng)用）均值提高至89.4分，模型復(fù)雜度與分析精度達(dá)標(biāo)率較往期提升37% ，驗(yàn)證了“知識(shí)-能力-價(jià)值”三位一體培養(yǎng)模式的有效性。

結(jié)語(yǔ)

CAD/CAE課程教學(xué)模式通過(guò)結(jié)構(gòu)化知識(shí)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化了知識(shí)碎片化問(wèn)題，依托智能化工具提升了課堂互動(dòng)效能，并以價(jià)值導(dǎo)向強(qiáng)化了技術(shù)倫理反思能力。未來(lái)研究將進(jìn)一步拓展知識(shí)圖譜在智能制造、可持續(xù)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的跨學(xué)科關(guān)聯(lián)，深化“AI+思政”協(xié)同育人機(jī)制，探索動(dòng)態(tài)生成式教學(xué)案例與倫理決策模擬工具的應(yīng)用，為培養(yǎng)兼具技術(shù)素養(yǎng)與社會(huì)使命感的新工科人才提供長(zhǎng)效支撐。

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第一作者簡(jiǎn)介：李婭娜（1977—），女，漢族，通訊作者，遼寧大連人，博士研究生，教授，研究方向?yàn)檐囕vCAD/CAE及其關(guān)鍵技術(shù)。

基金項(xiàng)目：遼寧省研究生教育教學(xué)改革項(xiàng)目“基于知識(shí)圖譜的研究生個(gè)性化數(shù)字教學(xué)平臺(tái)建設(shè)及應(yīng)用——以‘CAD/CAE系統(tǒng)及應(yīng)用’課程為例”（LNYJG2024135）；教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“新工科背景下智能制造工程專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)”（編號(hào)：231103177245029）。