人工智能助力 數字印刷一流核心課程的建設與教學

本文針對數字印刷課程建設與教學中存在的課程內容陳舊、教學模式單一、師生互動不足、實訓管理困難、教學評價簡單等問題，探索使用人工智能來助力數字印刷課程的建設與教學。通過知識圖譜重構數字印刷的課程內容；利用人工智能輔助建設數字印刷教學資源庫；使用虛擬仿真技術創建數字印刷機結構與操作虛擬仿真平臺；并借助人工智能工具更好地服務智慧課堂教學和實驗實訓管理，從而將數字印刷課程建設成為我校印刷媒體技術專業的一流核心課程，并為高職一流核心課程的建設和創新提供新思路和新方法。

2024年中共中央、國務院發布的《教育強國建設規劃綱要（2024—2035年）》明確要求“以教育數字化開辟發展新賽道、塑造發展新優勢”，強調要促進人工智能助力教育變革。教育部部長懷進鵬在2024年世界數字教育大會上也指出，“智能化是教育變革的重要引擎，為推動科學教育與文化教育有機結合，服務人的全面發展創造了無限可能”。人工智能時代，如何利用各種人工智能技術來助力專業核心課程的建設和教學，促進其成為省一流核心課程，值得每位教師深入探索和實踐。

數字印刷課程的建設與教學

我校印刷媒體技術專業開設了“數字印刷”課程作為專業核心課程。該門課程在印刷媒體技術專業課程體系中占有非常重要的地位，其教學目標是為了讓學生全面系統地理解數字印刷的基本原理，掌握數字印刷機的結構和核心技術，能夠熟練使用和操作數字印刷機，從而滿足數字印刷崗位要求。其以《印刷概論》《印刷色彩》《圖文處理與復制工藝》等專業基礎課程的學習為基礎，為學生后續學習《包裝印刷》《印刷質量檢測與控制》《崗位實習》以及職業能力的發展夯實基礎。

數字印刷是將數字文件直接印刷到承印物上的一種全新印刷方式。其最主要特征是不需要印版，并能實現個性化可變數據印刷。目前已廣泛應用于商業印刷、出版、廣告、包裝等領域。數字印刷是實現印刷“綠色化、數字化、智能化、融合化”新業態的重要體現，也是印刷業未來重點發展和普及的方向。

圍繞數字印刷產業前沿技術迭代更新，組織行業企業技能大師、專家和學校教學骨干，深入行業和企業生產一線，開展數字印刷技能人才需求和職業崗位能力需求調研，聚焦新方法、新技術、新工藝、新標準，結合行業標準、職業標準和崗位規范，挖掘崗位關鍵職業能力。目前面向數字印刷領域的主要崗位包括數字印刷操作員、數字印刷工藝師、數碼產品裝訂員、數字印刷品控員、數字印刷業務營銷員、數字印刷運營管理人員等。將典型數字印刷崗位職業能力要求納入課程標準，重構課程內容，以企業真實項目和工作內容來設計教學任務。將數字印刷課程主要知識點和技能點進行分類和細化，如圖1所示。

圖1 數字印刷課程知識技能點

1.構建課程知識能力圖譜

使用人工智能技術可以自動生成數字印刷課程的知識能力圖譜，通過對自動生成的知識能力圖譜進行二次修改和完善，能夠快速地輔助教師重構出數字印刷課程的核心教學內容，如圖2所示。課程教學內容對接數字印刷職業標準、印刷行業標準和數字印刷員崗位規范，融入數字印刷新技術、新標準，知識涉及廣、技能掌握要求高。通過重構數字印刷課程的核心教學內容，可以把數字印刷員職業崗位所需要的知識、技能和職業素養融入數字印刷課程教學中。

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圖2 數字印刷課程知識圖譜

數字印刷課程總學時為64學時，4學分，分為3個學習環境，即理實一體學習、虛擬仿真操作、數字印刷機生產性操作，每個環境設計對應的教學標準、獨立的課程活動方式和評價方式。課程內容瞄準行業技術發展前沿，以現代高端智能化數字印刷機為主體，在原教材的基礎上，將新技術、新標準、新規范，以及世界技能大賽和全國職業技能大賽數字印刷技術項目的相關內容、數字印刷員工種國家職業技能等級標準等融入到課程內容中，并加重了數字印刷設備維護保養、維修的能力要求。為更好滿足課程實踐教學條件，開發了數字印刷機虛擬仿真實訓系統，校企共建了數字印刷機生產性實訓的真實環境。通過理實一體化課堂、虛擬仿真實訓室和數字印刷車間三個教學環境，虛在課堂、實在車間，將企業崗位、課程內容、技能競賽、職業技能等級證等相關內容融通，重構課程教學內容，并將“優秀中華印刷傳統文化”融入課程教學中，增強學生文化自信。

2.教學資源庫建設

隨著虛擬仿真、增強現實、人工智能等現代信息技術在課程建設與教學中的不斷應用，數字印刷課程資源庫也在不斷發展和完善。目前數字印刷課程有授課計劃1套、核心課程標準1套、教案1套、教學課件（PPT16個）、教學視頻（12個，總時長達200min）、教學習題庫（題庫總題數235題）。數字印刷課程的網絡教學平臺也正在建設和完善中，網絡課程由課程組教師負責維護，形成了線上線下的混合式教學。

在數字印刷網絡教學平臺上，有全套教學要件、網絡教案、典型例題、考試題庫、微課等一系列教學資料，學生可以登錄平臺提前自學，課后鞏固，同時還可以為學生提供網上答疑、網上作業、個性化網上交互練習、數據監測等重要功能。圖3所示為數字印刷課程教學資源庫截圖。

圖3 數字印刷課程教學資源截圖

數字印刷教學資源庫可以引導學生自主學習，打破了學習的時空限制。無論在什么地點,只要有手機、Pad等移動終端和網絡，學生就可以有針對性的利用各種空閑完成學習,將碎片化的時間“零存整取”。數字印刷課程教學資源的開放共享，能夠適應高等職業學校學生的認知特點和學習規律，為學生提供便捷高效的全流程學習服務，滿足不同學生在不同情境下的學習需求。

3.數字印刷機結構與操作虛擬仿真平臺虛擬仿真平臺教學是教育信息化背景下依托虛擬現實和人工智能等新一代信息技術出現的教學新模式。瞄準數字印刷課程實訓教學中存在“高投入高難度高風險、難實施難觀摩難再現”等問題，轉化數字印刷真實生產場景，建設了數字印刷機結構與操作虛擬仿真實訓平臺，如圖4所示。

圖4 數字印刷機結構與操作虛擬仿真平臺

數字印刷機結構與操作虛擬仿真平臺通過拍照、攝像等方式采集場景和實物素材；采用Photoshop、3ds Max等構建2D/3D模型等基礎元素；采用Unity 3D、Unreal等通用軟件構建3D場景；采用Visual Studio、Python、Unity 3D、Unreal等制作交互式圖形用戶界面，配音和配樂存入數據庫上線發布。平臺可記錄學生的實訓過程，包括操作步驟的準確性，結果的正確性等，并且自動生成成績報告，幫助教師全面評估學生的實訓效果。虛擬仿真平臺通過結合人工智能技術，使學生能夠在虛擬環境中掌握數字印刷機的結構并虛擬操作數字印刷機。學生宛如身臨其境，不僅學習了知識，還感受到數字印刷實訓的樂趣。虛擬仿真平臺不僅能提升學生的實操技能，還能激發學生的學習主動性。

4.智慧課堂教學

（1）學情分析與個性化評價

使用人工智能技術，教師可以更快速、準確地分析每位學生的學習數據、習慣和偏好，為每位學生提供量身定制的學習路徑和內容，幫助學生改進學習方法。在學習基礎、知識盲點、習題得分等方面，人工智能技術可以即時生成個體化的學情報告（如圖5所示），使教師明確每一位學生的學習現狀，尤其在高職教學中，學生的學情差異體現在多個層面。通過人工智能分析，教師可以據此調整教學內容，更有針對性地組織課堂教學。例如，在“數字噴墨印刷技術”的教學中，對于基礎知識薄弱的學生，可側重基本概念教學；而對于理解力較強的學生，可以設計更深層次的探究問題，促進學生深度學習。

圖5 學情分析與個性化評價

（2）師生教學互動

教師可以利用AI數字人或其他人工智能工具更好地進行師生教學互動。借助人工智能工具，教師只需輸入與數字印刷相關的知識點、技能點、難度系數、題型等條件，人工智能就能自動生成高質量的測試題目和試卷，包括詳細的答案解析。學生在學習過程中遇到疑難問題，人工智能也能代替教師及時進行解答，還能根據學生的學習情況提供實時反饋，幫助學生及時了解自己的學習狀況并做出調整，從而使師生教學互動更加便捷和高效。

（3）考核評價

將學生的在線課程資源學習情況、在線測驗情況、互動討論等作為主要的過程性指標，納入學生的學習成績考核中，全程自動跟蹤學生的學習過程。如圖6所示，增加學生在課件學習、課堂活動、作業分數等方面在總成績中的權重，減少期末考試成績的權重，從而更科學準確地評估學生的學習成績。

圖6 學生學習成績考核權重

5.實訓教學

在校企合作中，校企雙方共同參與開展學生的實訓教學。企業導師與專業教師一起溝通制定學生的實訓方案，并在實訓全過程中，為學生提供實訓指導。借助人工智能工具能有效輔助實訓教學，包括實訓案例分析、答疑解惑、模擬實際生產等。而且使用人工智能技術能更快捷地幫助學生分析和解決數字印刷機實訓操作中出現的各種故障問題，提升學生的數字印刷實訓技能。

結語

數字印刷課程是根據現代印刷企業的發展趨勢，依據印刷行業“數字化”“綠色化”“智能化”發展需求，為使人才培養適應數字印刷崗位需求而設置的。通過探索使用人工智能來助力數字印刷課程建設成為我校印刷媒體技術專業的一流核心課程，能為高職一流核心課程的建設和創新提供新思路和新方法。

人工智能技術在教育教學領域的應用已是大勢所趨，有效助力了我校數字印刷課程建設成為省一流核心課程，為印刷媒體技術專業培養高素質技術技能人才服務。隨著人工智能技術的不斷發展和完善，其將在更多領域和層面為教育行業帶來革命性的變革。