新時代特色工科專業課程混合式智慧教學探索

［摘 要］ 在“雙一流”與新工科的強力推動下，智慧教育作為新型教學方式，適應新時代發展需要。航空宇航科學與技術學科的特色專業課程長期面臨無法滿足學生個體化的多樣性學習需求與試驗實踐動手能力培養的問題，以北京理工大學特色專業課程為例，更新智慧教學理念，通過線上教學平臺、虛擬仿真實訓系統與智慧教室的有機結合，深度應用先進信息技術平臺、大數據處理與虛擬現實技術等，積極探索實踐混合式智慧教學，為新時代特色學科專業課程的智慧教學改革與實踐提供思路，助力高等院校專業人才培養。

［關鍵詞］ 智慧教育；專業課程；特色學科；教學改革；混合式教學

［基金項目］ 2022年度北京理工大學校級教學改革項目“‘雙一流’背景下武器發射工程專業課混合式智慧教學探索”（2023CGJG020）；2024年度教育部產學合作協同育人項目“新時代武器發射工程專業課智慧教學探索”（231001388073903）

［作者簡介］ 王文杰（1988—），男，山東煙臺人，博士，北京理工大學宇航學院副研究員（通信作者），主要從事航空宇航科學與技術研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）09-0091-04 ［收稿日期］ 2023-03-13

在“雙一流”和新工科建設背景下，根據我國現有國情，實現高水準教育現代化、高水平教育強國，建設讓黨放心、人民滿意的世界一流大學。智慧教育順應科學技術和先進生產力快速發展的新時代背景，充分融合了人工智能、大數據、互聯網、虛擬現實等先進信息手段，打破了傳統集中式教育的固有模式，已成為教育跨越式發展和教學改革與探索的必然選擇，勢必有力推進新時代教育信息化發展。

針對傳統特色專業課程教學模式固化、教學手段單一、知識體系綜合性不高、評價體系不完善、學生獲得感較低等問題，本文以北京理工大學航空宇航科學與技術特色專業課程“航空航天測試技術”為例，結合“延河課堂”、樂學、MOOC等智慧教育平臺，分析總結特色學科專業課程的現狀與迫切需求，基于混合式智慧教育的探索與實踐提出應對思路，從智慧課堂的混合式教學開展實踐分析，旨在為“雙一流”與新工科建設提供新思路，力爭打造新時代國際領先的特色學科專業課程。

一、智慧教育概述

（一）智慧教育的內涵

“智慧教育”又稱為“教育信息化”，通常是指在教育管理、教育教學、教育科研等教育領域中深入綜合運用人工智能技術、新型計算機技術、先進的教與學信息技術等現代教育信息化手段，借助智能教學系統并融入現代教育教學改革，使教學過程數字化、網絡化、智能化和多媒體化，通過開放、共享、交互、協作、泛在等手段充分滿足學生個性化、智慧化、精準化的學習需求。以教育信息化促進教育現代化，用信息技術改變傳統模式。

隨著科技水平的迅速發展，結合時代背景，學生的學習需求與培養模式已經不再是傳統的單一式、模板化的固有形式，智慧教育打破傳統教學壁壘，實質上是教學設計的轉變、教學思路的更新、教學環境的提升、教學管理的轉型等。智慧教育通過教學理念的轉變，在教學目標、教學設置、教學過程、教學安排等方面不斷更新，使教學環境突破時空界限。學生的學習不受空間與時間的約束，通過場景互聯、虛擬現實等技術訪古問今、切身體會，在互動中掌握知識，加深理解。

（二）智慧教育的意義

為進一步推進教育信息化與教育強國建設，積極促進新時代教育信息化建設，國家先后出臺了《“十四五”國家信息化規劃》《中國教育現代化2035》《教育信息化2.0行動計劃》等文件。同時，教育部教育管理信息中心已建成中國教育信息化網，依托部委資源為各級教育行政和教學部門提供教育信息化進程的參考依據。2022年3月28日，教育部教育技術與資源發展中心建設“國家智慧教育公共服務平臺”，采用先進的智聯網引擎技術為全國高等院校、在校教師學生與相關社會從業人員提供高水平在線教育資源、優質在線教育服務、高品質在線教學管理等。

北京理工大學積極貫徹國家關于教育信息化的相關文件，牽頭成立“延河高校人才培養聯盟”［1］。應用先進信息化技術平臺建設“延河課堂”，采用智聯網技術框架，以智慧與互聯為理念，摒棄程序化管理模式，再造“人機物環”關系，突破時間約束與學科專業限制，建立以“樂學平臺”為基礎的智慧教育品牌，通過強化名師教學、智聯招聘融動、教育衍生創新，全面激活辦學動力，努力打造引領中國未來高等教育變革創新發展的品牌。

二、新時代特色工科專業課程面臨的挑戰

（一）教學模式傳統固化、思路單一

長期以來，傳統課堂教學模式已經固化，并逐漸形成了以教師為中心的封閉式課堂模式。至今仍有不少教師認為高校教育與教學改革僅面向教學內容與課程體系，教學方法改革不足以影響教學改革成敗，從而忽視教學方法改革的價值和作用［2］。甚至部分教師認為教學就是教師的“教”和學生的“學”簡單疊加。專業課程“航空航天測試技術”傳統課堂的“填鴨式”“灌輸式”教學只能基本了解學生的掌握情況，教師主要關注課堂把控與教學進度控制，較難關注學生的個性化需求，容易忽略學生的自主學習與個性發展。

（二）教學形式枯燥、手段單一

傳統課堂的教學基本以教師為中心，設計的教學內容機械、單一。就專業課程“航空航天測試技術”而言，課上教師僅通過幻燈片演示的單一手段傳授基本概念，無法掌握學生對知識的理解與掌握情況，容易造成課件播放過快、學生流水線式“劃水”，無法充分理解并掌握所講授的知識。例題講解、公式推導和理論證明基本上是采用黑板板書進行，需要耗費大量課堂時間，無法充分調動學生的好奇心、主動性和積極性，課堂氛圍欠佳，無法完全滿足學生在認知水平、興趣等方面的個體需求，難以完全滿足學生個性化與碎片化的學習要求。

（三）教學效果不理想、氛圍欠佳

在“航空航天測試技術”專業課程的傳統課堂教學過程中，存在課堂氛圍欠佳、學生積極性不高、參與度低的情況。在教學過程中需要學生積極進行討論與思考，然而，由于學生不清楚所講授內容的背景與工程實踐價值，往往會出現兩種現象：一是完全由教師親自安排引導學生搜索相關背景進行了解。顯然，這樣的結果是將原本的討論時間變成了知識拓展的時間。二是學生并不愿意參與討論，造成討論期間部分學生無所事事、虛度光陰。這兩種情況都會導致教學效果不理想，課堂討論變成了可有可無的形式化流程。

（四）評估體系不全面、以偏概全

在傳統教學過程中，教師以考試成績、課堂表現和課后作業等作為專業課程“航空航天測試技術”學生成績的評定標準，并以此評判學生優秀與否。顯然，這種成績論的評估方式過于單一死板、局限性較強，沒有考慮學生的個體特長，是一種不合理的評估方式。這種評估方式會造就學生只關注分數的提升，嚴重忽略終身可持續發展、發現問題解決問題的能力培養的局面，最終造成學生死記硬背、學習效率低下，無法實現全面發展。

三、新時代智慧教育背景下的應對思路

（一）改革思路，提升創新意識

在“雙一流”與新工科的建設背景下，教學改革已經持續多年，強調教學主體從“教師為主、學生為輔”向“學生為主、教師為輔”轉變。然而，教學過程的實施還需要考慮教學地點、教學手段，新時代智慧教育理念下的教學理念變革不僅是傳統教學理論的一次更新升級，還應該結合新時代中國特色、突破傳統教學理念，特別注重教育多元化的發展，為適應社會發展格局做準備；重點關注學生的學習能力、創新能力、溝通能力，培養具有良好思維品質、較高創新能力和溝通能力的創新型人才。

（二）加強修養，提高業務能力

新時代的高校學生群體對課堂教學的需求早已不再滿足于傳統的講授方式，單一的教學手段不僅不能有效開展教學活動，還會降低學生的求知欲與發展需求。先進的互聯網技術、人工智能技術、多源數據融合技術、信息通信技術等科技快速發展，可以有力支撐智慧教學，這也對新時代廣大高校教師的業務能力提出了較高的要求。智慧教學要求教師不僅能夠熟練應用傳統的多媒體設備、網絡設備和移動終端，還要有較強的信息技術處理能力，可以嫻熟地駕馭智慧教室與智慧課堂。從調研及交流匯總情況來看，青年教師一般對先進信息技術接受與使用較快，可以很快地應用于實際課堂；部分資歷深的老教師存在本能的焦慮、擔憂甚至排斥，較難將寶貴的科研經歷與深厚的知識儲備以智慧教學的方式展示出來。毫無疑問，智慧教學的開展與實踐對教師自身業務能力要求較高，需要廣大教師傾注熱情與時間來學習并實踐。

（三）兼容并包，豐富教學手段

當前部分教師機械地認為混合式教學等同于“線上課堂+線下課堂”的簡單組合，不太重視線上的學習動態與綜合評價。目前，線上課程快速發展，導致教師只注重線上資源建設的數量與速度，而忽略了資源之間的內在相關性和邏輯性。此外，仍有不少教師無法深度融合線上學習與線下課堂，無法充分發揮混合式教學的優勢。多數高校都具有智慧教學平臺、智慧教室、線上精品課程等大量線上資源，合理運用現代教育技術，有機結合線上資源，精心設計課堂環節，激發學生的主動性和求知欲，充分挖掘學生的潛力，這些都需要教師在實施智慧教學時豐富教學手段，有效規劃教學實踐。

（四）推陳出新，更新評估體系

智慧教育對學生的評估體系應涵蓋學生的綜合能力，不能將成績作為單一的準繩。教學環境應該更加智能化、靈活化、個性化、先進化，能夠采集學生在學習過程中的各種學習行為數據，并及時分析反饋，教師以此相應調整教學節奏和內容進度，從而提升教學質量。課后教師基于智慧課堂數據分析準確預測學生的學習規劃與路線，及時干預糾正錯誤的學習習慣，使教師全方位、立體化地了解學生的學習情況，有利于教師對學生綜合能力做出公平、公正的評價。

四、基于“延河課堂”的混合式智慧教學實踐探索分析

（一）完善教學頂層設計，推進改革落地

北京理工大學將“融合創新、智慧賦能”作為內核驅動力，重塑育人圖譜，實施思政“活化”、知識“衍新”、學以“智用”，賦智于人、融智于校、強智于國，旨在造就“胸懷壯志、明德精工、創新包容、時代擔當”的領軍人才，逐漸創造出智慧教育的“北理工模式”。通過全面實施“寰宇+”培養計劃，踐行“價值塑造、知識養成、實踐能力”的“三位一體”人才培養模式，構建本碩博一體化貫通型人才培養體系。同時，依托“延河聯盟”不斷打造“樂學平臺”，基于“時空思維+知識穿越”的“五維教育”模式建設“延河課堂”，以激勵學生主動學習，促進群智衍新?！把雍诱n堂”不僅融合了“在線課程”“云錄播”和“云課堂”等網絡平臺的優質特色服務功能，還提供慕課、小規模網絡教學和其他各類智慧教學模式，將優質教學資源與教學成果跨越時空同步共享，以知識圖譜貫穿學科知識維度，激發學生創新思維與創新能力，促進群智衍新，實現了由“群灌同質”培養到以人為本的個性化培養。

（二）提升智慧教學能力，充分使用智慧教室

北京理工大學積極推廣智慧教學工具，定期舉行智慧教室培訓，方便教師交流智慧教學工具使用經驗，為教師智慧化教學提供了多樣化選擇，幫助教師打造豐富多彩的課堂?！昂娇蘸教鞙y試技術”作為特色學科專業課程，在智慧教學過程中通過智慧教室中的高清液晶電子顯示屏替代傳統黑板與投影，配合電子輔助屏擴展顯示，實現跨屏、跨時空共享。同時，教室采用可移動拼接桌椅，替換傳統固定式或階梯式桌椅，方便根據教學活動中不同的學習內容開展不同組合形式的分組討論。在智慧教室授課過程中，基于人臉識別技術精確捕捉學生出勤率與抬頭率等過程性數據，對學生課堂行為進行實時學情分析。根據學生上課情況進行學情統計分析，進行后臺總結數據分析，可以為提升教師授課質量提供有力的信息保障。另外，智慧課堂中的各種電子輔助屏均配備了內置設備，可以支持手機、平板、電腦的投屏，便于移動數據閱讀、網絡數據收集和觸屏板書的使用，學生在課堂閱讀中隨時能夠將自己對知識的了解、疑惑和回答的問題進行上傳提交，并和教師實時交流。尤其在跨校區或跨區域智慧教室中，虛擬現實的投影裝置可以實現多地實時互動，教師可以同時給不同地域校區的學生實時講課、相互交流。此外，通過虛擬現實功能和增強現實功能技術，推出體驗式思想政治教學形式，將思想政治內容貫穿于專業課程。

（三）整合教學資源，完善混合式教學實踐

專業課程“航空航天測試技術”涉及兵器科學與技術、航空宇航科學與技術等學科，多數試驗內容較難實際開展，幾乎無法實現每名學生都親手做試驗，這也是特色學科專業課程長期面臨的困境與限制。對此，智慧課堂的引入將有效解決該瓶頸問題，通過開發線上虛擬仿真試驗系統，實現每名學生的課堂試驗夢。例如，通過使用智慧教室與“延河課堂”、協同虛擬仿真試驗系統，真正調動學生的學習積極性，實現個體多樣性發展，不斷整合智慧教學資源，讓每名學生在動手中學習知識、鞏固知識、實踐知識。

結語

在“雙一流”與新工科建設背景下，特色學科專業課程的智慧教學改革與實踐勢必要依賴于智能技術與網絡技術，滿足新時代學生的個體化、多樣性學習與認知需求。通過資源整合構建混合式智慧課堂，有效避免試驗教學的安全隱患，真正實現賦教于做、賦教于樂?；旌鲜街腔壅n堂的實現也對教師提出了新要求，需要教師打破傳統觀念，更新教育理念，活用教學資源，充分融合教與學，調動學生的好奇心與積極性，最大限度地提高教學質量與教學效果，全力培養扎根中國大地的世界一流人才。

參考文獻

［1］張軍.智慧教育視域下的全人化人才培養［J］.中國高教研究，2022（7）：5.

［2］鄧薇，尤怡丹.智慧教育環境下高校教學方法改革研究［J］.淮南職業技術學院學報，2022，22（1）：3.

Exploration on the Mixed Smart Education of Engineering Courses in the New Era

WANG Wen-Jie

（School of Aerospace Engineering， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China）

Abstract： With the strong promotion of “Double First-class” and emerging engineering education， smart education， as a new teaching method， is suitable for the development needs of the new era. The specialized courses of aerospace science and technology have faced the bottleneck problem of failing to meet the students’ individualized and diverse learning needs and the training of practical ability in experiments for a long time. This paper takes the postgraduate specialized course Aircraft and Engine Cooling Technology as an example to update the concept of smart education， deeply apply advanced information technology platform， virtual simulation training system and intelligent classroom through the organic combination of online teaching platform， virtual simulation training system and intelligent classroom， big data processing and virtual reality technology， etc.， and actively explore practical hybrid smart teaching， which provides ideas for smart education reform and practice of specialized courses in disciplines with characteristics of the new era， and helps colleges and universities cultivate world-class talents.

Key words： smart education; professional courses; characteristic discipline; teaching reform; blended teaching