AI 驱动的土木工程材料课程建设智能化转型

引言：

土木工程材料是土木工程专业的基础课程，土木工程材料的教学质量影响学生专业知识的学习、工程实践能力的培养。土木工程材料课程建设中引入 AI技术，能够推动课程智能化转型，提升教学质量，还能激发学生学习兴趣，培养学生创新思维、实践能力。人工智能（AI）技术应用于土木工程材料课程建设，可以为个性化教学提供极大支持。教师借助 AI 技术能够分析学生的学习数据，如学习进度、答题情况、学习习惯等，教师借助数据能够了解学生的学习特点、需求，给学生提供个性化的学习方案、学习建议，实现因材施教 [1]。此外 AI 技术极大丰富了教学资源与形式，教师利用 AI 技术开发教学资源，如虚拟仿真实验、智能题库、交互式课件等。AI 技术开发的教学资源能够以更生动、直观的方式呈现教学内容，增强学生的学习体验，提高学习效果。最后，教师借助AI 系统可以收集、分析学生的学习数据，发现学生学习过程中存在的问题，并反馈给教师。教师据此调整教学策略、内容，来优化教学过程，提高教学针对性、有效性 [2]。

一、AI 驱动土木工程材料课程建设智能化转型策略

（一）智能化教学资源开发

教师运用 AI 技术整合行业最新研究成果、工程案例，来更新教材内容，保持教材内容的时效性。教师还可以借助 AI 技术制作交互式课件，课件中嵌入动画、视频、虚拟实验等元素，来增强课件的趣味性、互动性，帮助学生理解材料性能、工程应用知识。

教师借助 AI、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）技术，来搭建虚拟仿真实验平台。学生可以在虚拟环境中模拟进行土木工程材料的性能测试、配比设计等实验，学生可以不受实验设备、场地和时间的限制，降低实验成本，还能提高实验的安全性和可重复性，培养学生的实践操作能力[3]。

教师利用 AI 算法来分析知识点、题型，如构建如多种题型、难度分级的智能题库。教师还能利用 AI 技术建立学习资源库，整合学术论文、工程案例、行业标准等资源，方便学生获取学习资料。

（二）创新教学模式

教师利用 AI 技术建立在线教学平台，来开展线上教学活动，如发布教学视频、组织线上讨论、进行在线测试等。线下课堂，教师以问题导向、项目驱动等组织教学，引导学生探讨、解决实际问题，实现线上线下教学的优势互补，提高教学效果。

教师可以利用 AI 系统根据学生的学习基础、学习目标和学习进度，给每个学生制定个性化的学习路径。如基础薄弱的学生，系统推荐基础知识讲解视频练习题；学有余力的学生，系统提供拓展性学习资源、挑战性任务，来满足不同学生的学习需求。

（三）智能化学习效果评价

教师利用 AI 构建多元化评价指标体系，如建立知识掌握程度、实践能力、创新思维、学习态度等评价指标体系。教师还可以利用 AI 技术收集、分析学生的课堂表现、作业完成情况、实验操作、项目成果等，来实现对学生学习效果的综合评价。

教师利用 AI 系统跟踪学生的学习过程，记录学生学习阶段的表现、进步情况，来进行过程性评价 [4]。教师还可以利用 AI 分析评价结果，学生能够了解自己的学习状况，调整学习策略；教师可以根据反馈优化教学方案，提高教学质量。

教师利用 AI 根据学生的学习情况、能力水平，来调整评价难度、内容。学习进步较快的学生，教师提高评价难度，激发学生的学习潜力；学习困难的学生，教师降低评价难度，来增强其学习信心，保证评价的科学性、有效性。

二、实践案例与效果分析

(-) 案例背景

高校土木工程材料课程教学中引入 AI 技术，开展智能化课程建设实践。学校搭建基于AI 的教学平台，教师开发智能教材、虚拟仿真实验资源和智能题库，采用线上线下混合式教学模式，教师还构建智能化学习效果评价体系。

（二）实施过程

第一，学校组织教师与技术团队合作，更新教材内容，把纳米材料、绿色环保材料等前沿知识融入课程教材；教师借助AI 开发虚拟仿真实验项目，如混凝土配合比设计、沥青性能测试等；教师还可以借助 AI 建立智能题库，包含5000 余道试题，实现自动组卷、智能批阅功能。

第二，教师借助线上教学平台发布教学视频、学习任务，学生自主学习，完成在线测试；线下课堂围绕工程案例开展小组讨论、项目实践，教师进行针对性指导。智能教学助手还能解答学生疑问。

第三，教师利用AI 系统收集学生的学习数据，从多个维度对学生进行评价。AI 系统每学期末向学生和教师反馈评价结果，教师根据反馈优化教学内容和方法。

（三）效果分析

实践证明，学生的学习积极性提高，课堂参与度从原来的 60% 提升至

85% 。期末考试中，学生的平均成绩提高 10 分，实践操作考核优秀率从 30% 提升至 50% 。问卷调查显示， 80% 以上的学生认为 AI 技术的应用有助于理解课程内容，提高学习效率，学生对智能化教学模式表示满意。

三、结论

AI 技术的应用给土木工程材料课程建设智能化转型提供支持，智能化教学资源的开发、教学模式的创新，解决传统教学中存在的问题，提升教学质量、学生学习效果。未来，高校要强技术研发，完善数据安全保障体系，加强教师培训，提高教师运用 AI 技术开展教学的能力。教师也要学习 AI 和土木工程材料课程教学融合的新途径、新方法，推动课程建设不断向智能化、个性化方向发展，来培养适应新时代需求的土木工程专业人才。

参考文献

[1] 陶 世 峰 .AI 在 土 木 工 程 中 的 局 限 与 突 破 [J]. 施 工 企 业 管理 ,2025,(05):79-82.

[2] 林沛元 , 黄林冲 , 马保松 , 王复明 .“土木工程 +AI”本科人才培养现状分析 [J]. 高教学刊 ,2024,10(35):17-22+28.

[3] 贾晨 , 邵永松 .AI 赋能的递进式土木工程创新教育模式探索 [C]//中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会 , 广州大学 . 中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会第 18 届（ISSF-2024）学术交流会暨教学研讨会论文集 . 哈尔滨工业大学 ;,2024:71-73.

[4] 姜绍飞 , 刘之洋 . 人工智能及其在土木工程中的应用 [J]. 四川建筑科学研究 ,1997,(01):50-53.

作者简介：颜川奇（19921—），男，汉族，四川乐山，博士，副教授，研究方向：道路工程。