同济大学"工程智能基础"课程:AI与新工科的融合之道
智能小车在赛道风驰电掣,AI机器人独立抓取构件,高层建筑模型接受仿真荷载测试,设计方案以可视化方式展现创意……这些精彩画面,源自同济大学启迪书院项目化课程"工程智能基础"四大前沿领域(智能网联汽车、机器人、工程互联网、智慧空间)的期末考核现场。
不见传统试卷、没有统一答案,唯有实打实的项目检验。这正是启迪书院以"人工智能+新工科"模式培养卓越工程人才的鲜活写照。
四年贯通、领域覆盖:构建工程人才培育新版图
春季学期启动后,项目化"工程智能基础"课程正式开课。前期四周,学生集中学习元胞自动机、粒子群算法等编程基础。随后,学生分别进入四大领域,通过基础项目与进阶项目轮换的形式,感受工程智能的创新活力。
该课程面向启迪书院全体大一近600名学生,整合启迪书院与14个专业学院的60余位跨学科教师资源。大一注重认知启蒙、大二强调方法融合、大三聚焦综合探究、大四突出创新孵化,项目化课程体系贯穿本科四年,使学生在入学至毕业期间始终以项目为驱动,在真实情境中锻炼解决复杂工程难题的本领。
该课程是启迪书院"2+X+Y"人才培养体系的具体实践与创新探索。书院创新"AI+X"与"X+AI"融合培养路径:低年级以"AI+X"学习为核心,筑牢学生的数学物理基础、AI素养和领域共性基础;高年级以"X+AI"为主导,引导学生将AI素养与能力深度应用于相关专业领域的重大工程中,实现问题发现、分析与解决。
真实场景、产教协同:教学内容直连产业与赛事
"真",是这门课程最耀眼的名片,场景真实、问题真实、成果真实。
智能网联汽车领域,学生从零起步组装车辆、调试传感器、编写控制程序、在环形赛道完成循迹竞速,完整经历智能驾驶全流程。机器人领域,学生操控AI复合机器人,完成从基础构件识别抓取到建筑体自主搭建的完整过程。工程互联网领域,学生直面我国基础设施高质量运营维护的实际挑战,运用iS3数字底座和AI算法实现"从概念到验证"的全链路任务。智慧空间领域则将课堂延伸至外滩,利用AIGC、眼动仪、数字孪生等技术,设计虚实融合的未来空间。
以产业需求驱动课程升级。产业资源深度嵌入培养全程——聘请业界资深工程师担任书院企业导师,产业"真问题"与课程内容紧密对接,校企协同育人。英飞凌科技副总裁走进课堂,分享中国汽车产业智能化的前沿动态;赛恩领动等多家企业与书院签订合作备忘录,向学生发布科研创新课题。
让课堂成果自然延伸至竞赛。课堂项目直通各类科技创新赛事,优秀作品对接创业孵化、专利申请与论文发表等成果转化路径,真正实现"学中做、做中赛、赛中创"的育人闭环。
实战锤炼、成果显现:学生科技创新热情蓬勃
创新性采用PPO算法替代传统方法,提升了电梯运送乘客的效率;基于扩散模型的三维石块生成方案,由少量样本产出大量同类石块……该课程已培育出《基于PPO的电梯集群调度系统设计与优化》《形态编码可控的混凝土骨料生成方法》等一系列极具前景的学生作品,部分成果已完成专利与论文初稿,后续将持续深化研究,推动成果转化。
"没想到大一就能经历从想法到成果的完整过程,这样的体验远远超出了我对大学课堂的想象。"一位参与作品孵化的同学感慨道。
一场场实战锤炼,点燃了学生的科技创新热情。工程互联网领域,数智化解决方案可对接重大基础设施运营维护;智慧空间领域,为城市虚实共生开辟了极富想象力的新路径;智能网联汽车领域作品直接对接全国大学生智能汽车竞赛;机器人领域,已有学生深度参与课程配套的科研课题攻关,并成功荣获中国国际大学生创新大赛校级金奖,为后续孵化高水平科技创新成果奠定坚实基础。
启迪书院相关负责人表示,"工程智能基础"课程未来将进一步拓展学生自主选题空间,引入更多企业真实课题,并完善以项目成果为导向的能力评价体系,全力打造工程智能拔尖创新人才高地。目前,已有50余项认知实践活动落地书院,汇聚超60个启迪实验室,由100多位高端导师指导,为启迪学子提供200余个科技创新岗位。2025级学生参与大学生创新实践训练计划(SITP)占比高达81.8%。