面向AI数字能力培养的“双师+数字平台”协同教学模式创新
- 2026-04-03 15:08:24
面向AI数字能力培养的“双师+数字平台”协同教学模式创新面对电子信息产业智能化升级对复合型技术技能人才的迫切需求，针对传统教学中存在的“技术迭代滞后、产教融合不深、教师数字素养不足”等痛点，山东工程职业技术大学电子信息工程专业联合百科荣创(山东)科技发展有限公司、济南华清远见教育科技集团、济南博赛网络技术有限公司等企业，搭建校企“双向流动”平台，创新构建“双师协同-AI赋能-数字平台”协同教学模式，通过校企双导师深度合作与数字化技术融合，实现教师能力提升与产业需求精准对接。该模式以“技术引领、教学创新、数字驱动”为核心，从AI数字能力培养、教学模式构建、教学平台建设、课程设计与实践创新四个方面进行探索，推动电子类教师向“教学+技术+实践+数字化”复合型转型。 AI数字能力是人工智能时代学生需要具备的核心能力，因AI数字能力培养是人工智能时代的一项重要教学任务。要完成新的教学任务，将AI技术与已有的课程教学融合、构建人工智能时代的新教学模式尤为关键。 聘请百科荣创（山东）科技发展有限公司、济南华清远见教育科技集团、济南博赛网络技术有限公司等企业优秀技术人员，高级工程师担任智能电子产品开发、单片机技术应用、嵌入式技术应用等实践实训课程主讲导师，将企业先进的理念，新的创新型技术引入到课堂。如AI具身智能机械臂项目、智慧农业智能物联数字孪生平台项目、AI机器视觉项目等，如图1、图2所示。 
图1 AI具身智能机械臂项目 
图2 智慧农业虚拟仿真3D 场景运行展示 组建由专业带头人、骨干教师组成的课程开发团队，将企业项目拆解为教学模块，开发“项目手册+虚拟仿真资源+故障案例库”三件套资源包，融入数字孪生技术模拟真实工作环境。 采用“双师+学生”分组模式，通过“需求分析-方案设计-原型制作-测试优化”四阶段，完成智能电子产品开发、单片机技术应用、嵌入式技术应用等真实项目，实现电路设计全流程数字化。 在本课程中，数字能力具体表现为人与计算机、数字机器的互动能力。随着信息技术的发展，数字能力培养形成了从数字化到数据化再到数智化的演变路径。从最初的信息数字化能力，到算法程序化能力，再到个体利用人工智能完成任务和解决问题所必需的综合能力，这些能力组成了“人工智能数字能力”。 “五步数字化”教学模式如图3所示。 
图3 “五步数字化”教学模式 企业发布年度技术需求清单，教师团队筛选适合教学的任务，如AI具身智能机械臂项目、智慧农业智能物联数字孪生平台项目、AI机器视觉项目，通过云端平台实时更新项目需求。 华清远见企业年度技术需求清单（2025年度）
企业导师提供技术参数与工艺标准，校内教师设计教学情境，共同开发课程。这就需要创新教学模式，之后应用新模式指导教学实践层面的实施，如整合AI技术与教学内容、打造互动式学习环境、优化评估与反馈机制等。围绕AI数字能力培养的任务，本课程以校企“双师”互补、人机“双师”协同为理论框架，构建了AI赋能的“双师”协同教学模式。 理论环节：校内教师和企业导师通过仿真演示，线下授课的方式； 实践环节：校内教师指导学生使用数字工具完成PCB布局、程序设计、仿真调试、项目汇报等环节，企业教师对企业实际项目要求进行指导； 调试环节：双师共同分析学生作品中的共性问题，利用大数据平台生成个性化改进方案。 采用企业标准进行功能测试，邀请行业专家组成评审团，对作品进行商业化潜力评估，优秀作品推荐参加“互联网+”、创新创业、电子设计大赛、嵌入式大赛等。 建立教师成长档案，记录参与企业项目数、指导学生获奖情况等数据，作为教师能力提升的重要依据，推动优秀成果转化为教学资源或软著专利等。 AI教学平台建设主要围绕“如何培养学生AI数字能力”这一重要议题展开，通过发挥教师与AI技术的优势与潜能，达到优化教学过程、提升教学质量的目的。AI教学平台建设思路主要包括：基于群聊的课程社区，支持全定制的个性化服务；打造多角色的互动社区，设置教师、学生和AI三类角色，提供实名或匿名的互动选项；构建人机互动的群学社区，引入AI助教增强人机互动，以丰富学生的学习体验，满足学生的个性化学习需求。 教师发展大数据平台。实时追踪教师成长轨迹，通过智能算法推送个性化培养方案，如针对数字技术薄弱的教师自动匹配“Python编程”“AI应用”等培训课程。 校企协同云平台。搭建企业与教师沟通桥梁，支持远程技术指导、项目协作，确保教师能触达产业一线，参与生产服务获取最新技术。同时，搭建学生辅助教学平台，加强学生学习的积极性，效果显著。 由企业工程师采用线下教学的方式，带领学生一起熟悉开发平台以及准备必要的开发知识。并通过项目分组，由老师带领学生进入完整的项目开发流程，让学生在学到新知识的同时，也能提前体验到企业项目开发流程，为后续进入企业打下坚实的基础。 本课程坚持“技术线”与“职业线”双线并行，在授课过程中除讲解技术知识外，还安排职业规划师向学生展示嵌入式人工智能方向企业研发部门真实工作场景，包括开发环境搭建、开发工具选择、核心技术选择及运用、应用层和底层分离、团队合作、开发流程、版本控制、维护升级等，全程指导学生在规定的时间内高质量完成项目客户端和服务器端的研发，体验一个真实项目的实战过程。同时通过对专业基础知识的讲解和更多行业典型应用的分析，让学生更贴近企业的真实需求和行业的发展，为进一步在嵌入式人工智能应用研发行业中发展打下扎实基础，从而达到满足企业实际开发以及个人创新创业需求的目的。 本课程培养学生技术创新能力，通过技术讲解、项目实战，提升学生技术基础知识，培养学生做企业项目开发的能力，让学生真正完成一个企业级项目，为以后应聘简历增分。学生获山东省各级各类职业院校技能大赛一等奖20项，二等奖35项，三等奖42项，毕业生平均起薪较传统模式提高25%，企业满意度达93%，用人单位反馈学生技术适应性显著增强。教师能力显著提升，“双师型”教师占比从60%提升至96%，并且获山东省技能大师1名。 项目背景：本项目融合了人工智能视觉识别技术与精密机械控制技术，构建了一套完整的智能分拣实训系统，不仅具有教学示范价值，更展现了现代智能制造系统的典型应用场景，为工业自动化领域提供了一个可扩展的技术平台。 教学转化：本项目采用模块化设计思想，将系统划分为设备端（机械臂）、PC端（PyQT界面）两大功能模块。在设备端六轴机械臂采用STM32F103单片机作为主控单元，通过地线、电源线与（PWM）信号线控制六个舵机。在STM32单片机中开启定时器的PWM功能和编码器采集功能，进行驱动和控制六个舵机。在设备端根据实际生产需要创建多组既定的动作来应对生产中的各种情况，这些动作是由多个小步骤组成，如：松开夹爪、调整姿态、夹紧夹爪等。除此之外在STM32端开启串口的接收中断来接收PyQT界面端下发的控制指令，从而满足用户在细节处调整手动机械手臂的姿态的需要。如图4所示。 
图4 LeArm机械手臂 实施过程：企业导师提供各模块选型建议与测试标准，通过云平台远程指导调试，利用移动端控制机械臂完成相应的动作，并设计“故障树分析法”教学情景，利用虚拟仿真平台模拟极端环境进行测试。校内教师负责项目课程标准、PPT、教案、授课计划的制定，并指导学生进行实训，学生团队完成从原理图设计到APP开发的完整流程。如图5所示。 
图5 移动端控制页面 教学考核：实训成绩组成=学生考勤15%+学生日志提交15%+项目答辩成绩70%。 成果展示： 
图6 学生答辩及作品展示环节 
图7 学生答辩PPT展示 面对AI技术带来的挑战与机遇，教育界需要不断探索和适应，通过人机协同打造未来学习的新常态。对此，教师要及时更新教育理念和知识体系，将AI技术有效融入教学设计，构建人机协同的学习环境，从知识传递者转变为学习引导者和教学研究者；学习者要了解和学习各种AI技术，并应用AI技术降低学习门槛，提高学习效率，拓展视野，培养跨学科思考能力。为了更好地支持双师协同教学，学校提供硬件和软件支持，优化教学资源，并组织相关技术的应用培训，提升教师对AI技术的应用水平，更大程度地发挥AI的赋能作用，助力学生AI数字能力和创新思维的提升。该模式已形成“标准体系+实施路径+数字工具”的方案，有效解决了电子类课程“技术滞后、教学脱节、评价单一”的难题，为电子信息产业人才培养提供了可复制的“双师型”教师建设范式。（作者：王锐、韩启凤、马玉英、韩晓敏 单位：山东工程职业技术大学电子工程学院）
一、实施背景
二、主要做法
（一）学生AI数字能力培养
1.企业技术人员担任讲师，主导前沿技术导入
2.校内教师主导教学设计与资源开发
3.学生团队实施数字化项目
（二）教学流程创新：实施“五步数字化”教学模式
1.需求对接数字化
需求类别 | 需求名称 | 需求描述 | 优先级 | 合作对象建议 | 可提供支持 |
产品研发类 | 具身智能教学产品线扩展 | 开发多关节AI机械臂与机器狗协同实训系统，支持算法验证到实物部署的全流程闭环教学，解决传统教学“虚实脱节”问题。 | 高 | 头部科技企业、检测机构 | 实训基地、行业案例库、资金支持 |
元宇宙在线实验平台升级 | 集成人工智能、嵌入式与物联网技术，增强3D动态交互功能，优化复杂技术场景模拟精度。 | 中 | 高校、科研院所 | 数据共享、校企合作投资 | |
开源智能硬件创新 | 推出适配鸿蒙HarmonyOS的嵌入式实验箱，强化跨领域技术融合，支持“人工智能+”多元教学需求。 | 中 | 国际组织、开源社区 | 人才联合培养、技术资源 | |
教学创新类 | AI大模型教学应用 | 构建个性化学习智能体，提供代码辅助、简历优化等服务，支持教师定制知识库。 | 高 | AI技术公司、教育机构 | 教学数据、政策补贴 |
智能医疗实训套件开发 | 整合心电仪、血压计等传感器，设计模块化医疗系统，培养智慧医疗场景开发能力。 | 中 | 医疗设备厂商、医院 | 场地支持、实训设备 | |
虚拟仿真系统优化 | 针对机械臂与机器狗训练，提升物理引擎与GPU加速性能，缩短强化学习训练周期。 | 中 | GPU供应商、仿真软件公司 | 技术方案、硬件资源 | |
平台建设类 | 中德智能网联汽车试验基地深化 | 招引检测与研发企业共建数据共享平台，推动自动驾驶与车联网技术标准制定。 | 高 | 汽车制造商、国际检测机构 | 行业数据、资金投入 |
高校合作创新中心 | 联合开发轻量化教学工具，如生态种植技术模拟器，促进山地农业机械化教育。 | 低 | 农业院校、地方政府 | 政策支持、产学研合作 |
2.联合备课智能化
3.课堂实施虚实融合
4.项目验收企业化
5.成果转化持续化
（三）数字赋能体系：AI教学平台建设
（四）课程设计与实践
在AI赋能的人机双师协同教学模式下，教师的角色不仅仅是知识的传递者，而要更多地成为学生学习的引导者和学习活动的设计者。基于此，本课程将AI引入混合式课堂，教师负责传授核心知识和引导学生思考，充分发挥面授教学的优势，并结合学生互动弹幕，引入AI的扩展回答，以进一步启发学生思考，提升听课效果；同时，AI助教辅以学习任务的配套设计，生成多维度、深层次的互动反馈，以促进教学内容向深度知识输出的转化、定制课程专属AI助教、提高学习任务的AI含量，以期在新模式的指导下，更大程度地发挥AI赋能教育教学的价值。
（五）实施成效
（六）典型案例
案例名称：AI具身智能机械臂
三、经验总结
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| 职业教育适应性 | 类型教育 | |
| 高质量发展 | 1+X证书 | 职教本科 |
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