人工智能赋能教育4.0:挑战、潜能与案例——《塑造未来学习:人工智能在教育4.0中的作用》的要点与思考

世界经济论坛将适应未来能力、技能、态度和价值观的教育称为教育4.0。教育4.0框架是面向未来需求转变学习内容和学习体验的全球框架。世界经济论坛2024年4月发布的《塑造未来学习:人工智能在教育4.0中的作用》报告,基于教育4.0框架,以未来教育模式和人才培养需求为导向,阐述了全球教育面临的师资短缺、教师行政负担重且教育评价效率低、数字技能和人工智能人才短缺等挑战,论述了人工智能技术可有效简化教育管理流程、提高教育评价效能、培养学生数字素养和人工智能素养、实现学生个性化学习等潜能,并结合具体案例分析了人工智能对传统教育模式的颠覆和重塑及其应用于教育的风险与应对措施。我国应优化多元主体与智能技术的协同实践,重塑未来学习生态和新质人才培养模式;构建并完善人工智能教育数字治理体系,推动数智化时代新质教育可持续发展;完善人工智能算法智能评测教育体系,夯实人工智能赋能教育4.0的数字底座;提升师生数字素养和人工智能素养,加快建构教育4.0时代的新质教育新体系;秉持以融创教育为核心的教育设计理念,推动人工智能教育与新质教育融通。

面向物流4.0的高职物流工程综合实训室建设实践

实训室建设与管理是高等教育的重要内容,如何建设面向物流4.0的综合实训室是高职物流工程专业普遍关心的问题。介绍了物流4.0的概念,探讨其对从业能力的要求和对高职物流工程教育的挑战。分析了物流4.0对物流工程综合实训室和课程体系带来的变革要求。以浙江经济职业技术学院为例,详细介绍了物流工程综合实训室的建设过程,包括理念和目标、建设内容、建设成效和不足。可为我国高职院校物流工程教育中提供参考与借鉴。

循环经济理念下的产业园4.0规划设计——以广州中创产业园为例

在国家推进碳中和的背景下,实现经济高质量发展尤为重要。循环经济具有降低能源消耗和碳排放的关键作用,是实现经济高质量发展的必由之路。以广州中创产业园为例,引入循环经济理念,对产业园区规划存在的问题进行分析,并进行系统性规划设计。同时,基于循环经济理念对产业园进行功能结构布局,进一步探讨物质循环系统、生态循环系统和智慧园区具体的规划策略。探索广州中创产业园4.0实现循环经济发展的路径与对策,为我国其他工业化地区建设面向循环经济的工业园区4.0提供参考。

“媒介自延伸”:人机交互中知识权力话语模式变迁及潜在风险

以ChatGPT4.0为代表的生成式人工智能技术,不仅打破千百年来人类的话语主体地位,更冲出以人为本的“媒介即延伸”发展轴线,转向以媒介自我能力延伸的“媒介自延伸”之轨,人类知识权力话语模式的主体、特征以及权力关系受到巨大冲击。在梳理人类历史进程中不同媒介时代权力话语模式变迁基础上,采用扎根理论研究方法,对当下生成式人工智能引发的人机交互权力话语模式与特征进行分析,发现算法规制下的智能话语或将人类话语引入范式化与平庸化,造成机器知识内容权力宣示、庸语驱逐俗语以及情感话语蛊惑方面的潜在风险,需从个体“算法启蒙”及社会规制层面采取必要举措并进行反思。

盘管式冰蓄冷空调技术蓄冰过程理论与实验研究

冰蓄冷空调系统对电网调峰及改善用冷经济性有重要作用。该文通过对盘管式冰蓄冷系统的蓄冰过程研究发现,蓄冰过程包含两个明显阶段:第1阶段,10.0到4.0℃过程中,水的密度随温度降低而增大,4.0℃冷水迅速聚集到蓄冷单元底部,并逐渐充满整个水域;第2阶段,4.0到0℃过程中,水的密度随着温度降低而减小。前期,换热管下表面最先出现冰层;后期,随着上方聚集的低温水增多,换热管上表面开始产生冰层。该实验中,当蓄冰过程进行到100 min时,换热管上下表面冰层厚度均达到8.56 mm。之后,上表面冰层厚度逐渐超过下表面。该研究揭示冰蓄冷单元内部自然对流及4.0℃时水的密度逆转对结冰过程的影响规律,对盘管式冰蓄冷系统的优化设计及运行控制有一定指导意义。

Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金固溶处理工艺研究

对铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金进行了双级固溶+时效处理,采用SEM、XRD、硬度测试等研究了双级固溶中第二级固溶温度和时间对铸态合金组织与硬度的影响。结果表明:铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金组织主要由α-Al固溶体、块状初生Si相、针状共晶Si相以及网状第二相组成。经过双级固溶处理后,合金中块状初生Si相明显钝化,共晶Si相明显细化,网状第二相也显著碎化。490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶处理合金中网状相基本完全碎化,共晶Si相最为细小。随着双级固溶中第二级固溶温度的提高,固溶时间的延长,T6态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金的硬度先升高后降低,490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶+180℃×6 h时效处理合金的硬度最高,达到88.2 HRB。

开展可见光—红外线—太赫兹波成像系列实验培养解决真实问题人才

物理学的研究成果有力推动了三次工业革命的发展。进入新世纪以来,量子计算、低维物理、量子探测等现代物理研究成果正在促进第四次工业革命暨工业4.0向纵深发展。笔者在大学物理实验中规划布局多层次物理实验题目,以开展可见光-红外线-太赫兹波探测与成像系列实验为例,介绍了学生深刻理解不同波段的电磁波在新旧产业领域应用性的异同。这一教学模式有利于学生掌握近现代物理成果与实验综合技能,培养他们成为解决新产业领域面临的真实问题的新理工科人才,从容面对新技术革命与职业选择。

基于质量4.0的印制电路板智能缺陷检测研究

新一代信息技术的高速发展为制造业的转型与发展提供了机遇,同时也推动了制造质量管理方式的重大变革。本文结合制造业发展实际情况,概述了质量4.0的基本理论及关键技术,并进一步探讨了质量4.0的实施与落地应用。具体而言,将印制电路板(printed circuit board,PCB)缺陷检测作为研究案例,设计了基于质量4.0的PCB智能缺陷检测方案,并提出了缺陷检测的5个关键评价标准;提出的检测方案可有效帮助PCB制造企业过滤缺陷假点、控制产品良率、获取缺陷解决建议,并为员工掌握专业检测技能提供学习和培训平台。本文旨在研究质量4.0环境下的智能缺陷检测及其PCB中的应用,以推动制造业质量管理数字化和智能化转型。

材料成型及控制工程专业实践教学改革探索——以“生产实习”课程为例

新工业革命势必对高等教育尤其是工程教育产生变革性影响。“新工业革命4.0”背景下,工程人才培养应符合科技创新和智能时代需求,适应未来新工业挑战。以材料成型及控制工程专业作为工程学科典型代表,探索新工业革命技术创新要素与材料成型及控制工程专业实践教学结合点,更新符合新工业革命要求的教学内容及知识体系,在信息化、智能化和知识碎片化的时代背景下,提出材料成型及控制工程专业实践教学改革的方式方法,包括打造实验平台、建立稳定的校外实习基地、促进教学环境智能化、鼓励团队学习法等,以期为我国高等工程教育及人才培养提供借鉴。

智能煤矿综采控制系统双人协同作业情境意识研究

目的探究智能煤矿综采控制系统双人协同作业中个体在不同协同条件下的情境意识(SA)的构建情况,为智能煤矿中人员协同操作模式提供管理的相关依据。方法利用E-prime软件模拟智能煤矿综采控制系统中的采煤机运行状态监控任务,实验模拟四种不同协同场景(单独作业、操作协同、工作交流协同、非工作内容交流协同),利用全局情境意识技术测度被试总体情境意识以及感知、理解、预测三阶段情境意识得分,并验证不同协同条件下双人协同作业模式中个体的情境意识影响差异。结果双人操作协同与工作内容交流协同显著提升个体情境意识水平,并取得较高的工作绩效;在情境意识感知阶段,非工作内容交流协同与其他三组对比情境意识得分显著下降;在理解阶段,工作内容交流组与其他三组均呈现情境意识得分上的显著性差异,且工作内容交流组得分最高;在预测阶段单独作业组与操作协同组和工作内容交流协同组在SA得分上存在显著性差异,单独作业在预测阶段的得分显著低于有协同组。结论相较于单独作业,操作协同、有关工作内容的交流协同能够有效维持个体情境意识和提高绩效水平,但非工作内容的交流协同反而会降低个体情境意识。

轨道交通列车新一代健康管理系统架构研究

科学维护运营车辆、保障列车运行安全一直以来都是轨道交通领域的核心问题。近年来,随着列车预测性维修和无人驾驶等重大需求的提出,迫切需要实现全息状态感知、精细诊断预测、及时反馈处置的列车健康管理功能。现有系统架构存在着感知低效、融合深度不足、模型优化动态差、计算协同弱、自主化决策水平低等问题,先进的物联网、大数据、人工智能、数字孪生等技术的发展,推动了列车健康管理系统架构向更高水平智能化演进。文章对列车健康管理系统技术发展阶段进行了梳理划分,在此基础上提出了基于泛在感知与协同计算的轨道交通列车健康管理系统4.0架构,详细阐述了其内涵概念、系统架构和关键技术,归纳出泛在感知、协同计算与健康管理深度融合的解决途径、技术手段和预期效果,明确了现阶段技术攻关的主要方向,进而支撑列车安全保障和运维品质的提升。

退火工艺对Mg-4.0Zn-0.8Zr合金组织与性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验、浸泡腐蚀试验等手段,研究了不同温度退火对热轧态Mg-4.0Zn-0.8Zr合金组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:热轧态Mg-4.0Zn-0.8Zr合金晶粒沿着轧制方向被拉长。320℃退火合金组织仍保持热轧态纤维状形貌,360℃退火合金再结晶完全,晶粒为均匀的等轴晶,退火温度再升高,合金晶粒均匀性变差。随着退火温度的升高,合金的抗拉强度不断下降,伸长率先升高后降低,腐蚀速率先降低后升高。360℃退火的合金伸长率最高,为22.1%,腐蚀速率最低,为0.24 mm/a,其抗拉强度为250.4 MPa。

工业4.0下的质量管理

全球工业正面临第四次工业革命,即工业4.0。它指的是系统的连接和集成,以收集和分析数据,并将组织机构的运营数字化。质量4.0是与第四次工业革命相关的概念,指工业4.0背景下质量工作的数字化。探讨了质量4.0如何成为质量工作演进的一部分,重点是了解组织应如何过渡到质量4.0。提出了质量4.0的定义,并提出了过渡到质量4.0的总体过程,包括6个连续阶段,适用于计划过渡到质量4.0的不同组织机构。

PF-LBM耦合模型下Al-Cu合金的枝晶生长和气泡形成

基于Shan-Chen多相流的格子玻尔兹曼方法模拟复杂多相流系统,探索气泡在液相中的生长和运动.研究了Al-4.0wt.%Cu合金在凝固过程中枝晶与气泡的相互作用,各向异性对凝固组织的影响以及枝晶与气泡共存时溶液密度的变化情况.结果表明:在定向凝固枝晶生长模型中,气泡先在枝晶底部析出,压差导致气泡上升,流动的过程中会与枝晶产生相互作用且会出现气泡合并与消失的情况,在枝晶间密集通道处大气泡会变成蠕虫形状.模拟区域的高长比会影响枝晶和气泡的生长情况,当高长比较小时更容易产生短而小的气泡,高长比较大时更容易产生蠕虫状气泡.在等轴枝晶生长模型中,气泡在枝晶间析出,随着枝晶的生长,气泡同样会发生合并与消失的情况,并且在受到挤压时发生形变.

机器人技术课程思政的教学探究与改革

工业4.0的提出为工业发展指明了发展方向,对高等教育也产生了极大的触动与冲击。为了发挥高校专业课程在人才培养中的作用,本文结合机器人技术的课程大纲,以机器人技术为例,进行课程思政的教学研究,对教学过程和教学方案进行分析,明确思政目标与思政元素,实现专业课教学中有机地融合思政元素,达到提升专业课教学质量的同时增强学生思政元素的学习。

面向增材制造的数字孪生实施方法综述

增材制造以其全数字化加工方式可为数字孪生模型提供可靠的数据支撑;数字孪生有助于增材制造在设计、制造、服务等过程中充分发挥其不同于传统制造的优势,二者的结合在工业制造领域受到广泛关注。以总结数字孪生在增材制造中的实施方法为目的,介绍了数字孪生的概念和发展历程,分析了增材制造中实施数字孪生的关键技术;基于数字孪生对于增材制造全生命周期过程的应用潜力,从设计、制造、质量检测以及服务4个阶段阐述了国内外相关研究的方法和侧重点。展望了粘结剂喷射工艺中实施数字孪生的挑战,并提出了针对其的一种数字孪生技术路线。最后总结了增材制造中实现数字孪生存在的难题以及未来的发展方向。

制造企业数字孪生的数字化衍生机制与成熟度研究

本研究探索了制造企业数字孪生“产力、算力、数力”基础管理架构(构成、内涵、组成要素、职能等),剖析了基于数字孪生4.0价值链内生的一体化流程框架和大数据函数DT模型。4.0价值链具备价值传导、迭代功能机制,赋能制造企业数字化供应链、产业链衍生拓展,制造企业通过DT产生大数据,基于此形成数字化产业链(4.0价值链、数字化供应链、移动增值服务MvaS链、需求链、空间平台链)。通过对制造企业数字孪生衍生机制分析,创新性探索出数字化成长路径(数字孪生→4.0价值链→供应链→数字化产业链→数字经济),并综合性地设计与凝练出制造企业5级数字孪生成熟度模型和算法。数字孪生重塑数字化管理理论范式,夯实数字时代基座(智能制造、数字工厂、数字企业、数字化产业链、数字经济等),对数字经济发展产生深远影响,具有重要研究和应用价值。

基于文献研究的精益建造与数字技术集成综述

精益建造(LC)与数字技术集成是提高建筑业经济效益和生产效率的关键,也是近年来理论研究和实践创新的热点领域。鉴于目前尚无学者对精益建造与数字技术集成进行系统总结,针对国内外学术刊物发表的精益建造以及应用于建造领域与数字技术相关的研究论文,采用文献计量学和重点文献分析等方法,进行系统分析和归纳。结果表明,数字技术(特别是建筑信息模型(BIM)技术)逐步成为精益建造应用推广的关键支撑,两者深度融合能产生正向协同效应,进一步提高项目管理效率并降低项目管理成本。

工业4.0背景下实训室智能控制系统设计

实训室的智能化改造和升级不仅是职业教育发展的需要,也是培养未来工业人才的关键环节。以智能实训室为实例,研究和设计了一套适合工业4.0背景下的实训室智能控制系统,为职业教育领域提供切实可行的解决方案。首先,分析了工业4.0环境下智能实训室所需满足的基本要求和挑战,通过文献综述和现场调研,分析了智能实训室在智能制造人才培养中的重要性以及目前面临的挑战和发展机遇。概述了基于物联网的实训室智能控制系统,描述了系统网络路径数学模型。其次,包括实时数据处理、系统互联互通的能力以及灵活适应教学需求的能力,提出了一种基于物联网技术的智能控制系统设计框架。该框架以模块化设计为核心,能够有效适应不同教学和实训场景的需求。通过实际部署和测试,验证了智能控制系统在智能实训室内的应用效果。测试结果显示,所设计的智能控制系统不仅能够实现高效的实训室管理和运行,显著提高了实训的质量和效率,特别是在教学资源利用率、实训项目完成率、教学互动质量和学生学习积极性等方面都有明显提升。

冷轧变形对引线框架用Cu-Ni-Si合金硬度与导电性能的影响

对固溶态Cu-4.0Ni-0.5Si合金进行了不同变形量冷轧试验,采用维氏硬度计、涡流电导仪、SEM等研究了冷轧变形量对冷轧态、时效态Cu-Ni-Si合金的硬度、导电性及组织的影响。结果表明:经过冷轧变形后,Cu-4.0Ni-0.5Si合金的硬度得到明显提高,导电率有所下降。对不同变形量冷轧的合金进行450℃的时效处理,冷轧变形量越大,Cu-4.0Ni-0.5Si合金时效过程中合金元素析出越完全,合金的导电率越高,合金硬度达到峰值的时效时间就越短。80%冷轧+450℃×6 h时效的Cu-4.0Ni-0.5Si合金的导电率最高,为62.5%IACS。