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[AI+教育教学]一体两翼,道术相融——《设计与制造II》的智慧之翼
发布时间:2025-03-12   阅读:100

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这是一门机械大类专业的经典专业基础课程

机械原理与机械设计构成了课程内容的一体两翼

这是一门从理论到实践的核心过渡课程

课堂教学与课程设计构成了教学方法的一体两翼

传统课堂及项目实践平台支撑了课程十余年改革探索

秉承以学生为中心、学以致用的教学理念

数智化技术为之插上智慧的翅膀


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课程宣传片


suncitygroup太阳新城官网《设计与制造II》课程由郭为忠教授负责组织建设,配套数智化课程由王新昶副教授主导探索和建设,学院十余位资深教师参与授课,是机械大类相关专业第一门系统培养学生对现代机器建立正确认知、科学分析和原创设计能力的专业基础课。


一体两翼:课程革新的深度探索


《设计与制造II》是机械大类相关专业必修的专业基础课程,是交大suncitygroup太阳新城官网“设计与制造”系列课程中承上启下的核心课程,是对原“机械原理”“机械设计”两门上海市精品课程的融合与重塑。


经过十余年改革探索,课程建立了产品研发牵引的课堂-课外“双主线”项目式教学方法、知识点和能力点承载思政点的“三点合一”融入式课程思政育人方法,通过“三个搬进”和“四个重塑”,引导学生系统建构起对现代机器的整体认知及其方案原创设计的思维和基本能力,为制造强国建设培养后备生力军。


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“三个搬进”和“四个重塑”


然而,课程内容融合和教学方法改革探索过程中也遇到了“知识点多而杂”“课堂教学与项目设计不同步”“学生不会灵活应用课堂理论知识开展项目设计实践”等新难题。基于传统课堂及项目实践平台,学院将工程实验人员及企业导师融入课程教学团队、“三位一体”指导学生开展课程设计;钱学森班试点“多课程联动的课程设计”新模式;课程项目选题经历了从“固定选题”到“全自主选题”到“自主选题与挑战赛命题相结合”再到“自主选题、挑战赛命题与产教融合企业命题相结合”的演变,部分解决了上述问题,支撑了学生创新设计能力与复杂工程问题解决能力的培养。


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挑战赛现场


每年一度的课程设计项目展上涌现出众多让校内外老师和行业专家眼前一亮的优秀作品,并在机械原理国际大学生奥林匹克竞赛(SIOMMS)、全国机械创新设计大赛等国内外比赛中载誉而归。


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仿生海龟


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海蟹仿生机器人


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竞赛获奖证书 



道术相融:AI赋能的智慧之翼


2024年,全球高等教育进入“智慧教育元年”,AI工具的涌现和发展为新工科课程持续变革和个性化教学模式的实现提供了更有力的支撑。


秉承以学生为中心、学以致用的教学理念,依托超星泛雅智慧课程等平台,课程从“知识-问题-目标-思政”图谱构建、数智化教材组织、AI赋能课堂及实践教学等多个角度对课程进行了全方位重构,为课程插上了智慧之翼。


知识图谱的构建支撑了对课堂教学核心知识点的凝练以及对课堂教学-项目设计教学进度的协同优化。


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知识图谱架构(以第二章为例)


经典课程设计作品牵引的问题图谱为学生提供了清晰的问题解构框架和多元化的思考视角;基于丰富的课程设计项目案例库的数字人及智能体为课程设计项目指导提供了新的智慧模式;上述功能探索共同推动实现了课程教学中理论与实践的深度融合。


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经典课程设计作品牵引的问题图谱


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数字人及智能体推荐课程设计参考案例


AI工作台集AI学情分析、AI出题、智能教案生成、视频内容深度理解等多种工具于一体,全面覆盖课前准备、课堂授课到课后评估的整个教学流程,为任课教师的个性化备课与教学提供了工具和方法支撑。


课程专属AI助教及启发式学习助手“苏格拉星”可以为学生在学习过程中提供高度精准和定制化的辅导,包括但不限于智能答疑、资源推荐等。


继往开来:智慧资源的广泛共享


2024 年 8 月,《设计与制造 II》初版智慧课程建设完成,并在秋季学期王新昶老师的教学班中成功试用。同时,依托教育部机械工程专业虚拟教研室平台,课程面向全国高校机械大类专业教师公开观摩,吸引了广泛关注。


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虚拟教研室智慧课程公开观摩活动


资源库的持续完善是数智课程保持活力的源泉,除去在超星泛雅平台上对于课程资源进行持续更新外,课程知识图谱及各类数字化资源也已同步更新至教育部机械工程专业虚拟教研室平台;此外,学院与出版社达成合作意向,将以本门课程作为典型案例和核心课程,推动建设并出版设计与制造系列课程数智化教材,为课程资源的对外共享筑牢根基。


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虚拟教研室设计与制造系列课程知识图谱全局显示图


交大机械工程专业在国内肩负着“引领”的使命,不忘初心,凭智慧之翼,将持续探索从以下三个层面快速推动智慧教学资源及工具的共建共享:


  • 依托教育部机械工程专业虚拟教研室、超星泛雅智慧课程平台及数智化教材等多渠道对外推广,课程大模型-教学资源库-知识图谱全方位支撑不同高校个性化课程(群)建设或改革;


  • 支撑不同高校教师针对不同类型学生进行个性化备课;


  • 支撑不同高校有不同需求的学生开展个性化学习。


大鹏一日同风起,扶摇直上九万里。《设计与制造 II》课程正凭借扎实的专业知识基础与前沿的数智化技术两翼齐飞,助力机械大类的同学们展翅高飞,探索更高、更远、更广阔的未来天际。


【原文链接】【上海交大新闻网】[AI+教育教学]一体两翼,道术相融——《设计与制造II》的智慧之翼