新工科背景下信息化課堂教學(xué)模式建設(shè)與研究

摘"要：為了有效推進新工科建設(shè)，培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型高素質(zhì)人才，進行新工科背景下的信息化課堂教學(xué)研究。對新工科教育理念進行分析，依據(jù)新工科人才特征，以學(xué)生為中心、以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向進行教學(xué)設(shè)計研究；以信息技術(shù)為驅(qū)動，構(gòu)建線上線下融合、仿真實訓(xùn)結(jié)合的教學(xué)模式，實現(xiàn)學(xué)生課前、課中和課后的個性化探究式學(xué)習(xí)；依據(jù)新工科多元化、交叉性要求及時更新教學(xué)內(nèi)容，利用信息技術(shù)建設(shè)多維度資源空間，滿足教學(xué)需求；課程思政融入教學(xué)，挖掘工科課程蘊含的思政元素，實現(xiàn)全面育人；建立多元化教學(xué)評價體系，以評促建，形成教學(xué)閉環(huán)。該教學(xué)模式經(jīng)過實踐運行，能夠有效達成教學(xué)目標，對于促進新工科建設(shè)具有較強的理論參考意義和應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：新工科；教育信息化；信息技術(shù)；翻轉(zhuǎn)課堂；課程思政0"引言21世紀是信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)掀起社會生活、工作、學(xué)習(xí)與思維變革，信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的巨大潛力逐漸顯現(xiàn)，以信息技術(shù)為手段推動教育領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展已成為現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢。2018年4月，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》，指出要加快教育現(xiàn)代化和教育強國建設(shè)，推進新時代教育信息化發(fā)展[1]。2022年2月發(fā)布的《教育部2022年工作要點》中明確提出，實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動，積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，加快推進教育數(shù)字轉(zhuǎn)型和智能升級[2]。信息技術(shù)將從環(huán)境、資源、教與學(xué)形態(tài)等多方面促進我國教育現(xiàn)代化發(fā)展[3]。新工科建設(shè)是高等工程教育為了應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)而采取的積極行動，是以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟對高等工程教育改革的強烈需求。與傳統(tǒng)工科教育“以知識傳授為中心”不同，新工科教育的特征是繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享，強調(diào)學(xué)科的實用性、交叉性與綜合性[4]。相比于傳統(tǒng)工科教育，新工科教育培養(yǎng)的是具有更強工程實踐能力和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才。教育信息化是新工科教育的必然選擇，新工科教育與信息技術(shù)在個性化、多元化、開放性、創(chuàng)造性等方面都存在更多的共性，信息技術(shù)為新工科教育提供新的驅(qū)動力，以信息技術(shù)為手段進行教學(xué)模式改革，建立以學(xué)生為中心的智慧課堂，有助于創(chuàng)新型和復(fù)合型人才的培養(yǎng)。1"新工科背景下以學(xué)生為中心的教學(xué)設(shè)計教學(xué)理念是教師對教學(xué)活動內(nèi)在規(guī)律認識的集中體現(xiàn)，明確表達的教學(xué)理念對教學(xué)活動具有極其重要的指導(dǎo)意義。傳統(tǒng)的教學(xué)理念把教與學(xué)分離或?qū)α?，更注重教而忽視學(xué)，教學(xué)行為單調(diào)死板，形成以教師為中心的灌輸式教學(xué)模式，其弊端主要表現(xiàn)在三個方面：1）傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師單調(diào)地講解理論知識，難以對難點和重點內(nèi)容深入地展開教學(xué)，無法有效反饋學(xué)生的掌握情況；2）由于工科專業(yè)課程實踐應(yīng)用性強，而傳統(tǒng)教學(xué)局限于課堂，有限的課堂時間導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完專業(yè)知識后沒有時間訓(xùn)練，存在眼高手低、紙上談兵、理論與實踐脫離等問題；3）傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師教學(xué)的效果僅僅以學(xué)生考試成績作為評價標準，抑制學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和能動性，難以激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力和創(chuàng)新能力。新工科教育理念以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生個性化成長和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，與工程教育認證的OBE（OutcomeBasedEducation，基于成果導(dǎo)向教育）理念本質(zhì)上具有一致性，都強調(diào)教學(xué)過程輸出結(jié)果，強調(diào)分層施教的個性化教學(xué)，強調(diào)采用有利于學(xué)生高階思維能力培養(yǎng)的教學(xué)模式。新工科教育應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、知識探究能力和創(chuàng)新意識，著力促進學(xué)生全面發(fā)展，培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型、應(yīng)用型高素質(zhì)人才。新工科背景下，課堂的教學(xué)場景從教與學(xué)的單向灌輸轉(zhuǎn)化為柔性雙向模式，將以教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的導(dǎo)學(xué)方式，課堂交流轉(zhuǎn)變?yōu)閹熒?、生生互促的三維場景。在以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)中，充分利用信息技術(shù)的創(chuàng)造性、能動性和交叉性優(yōu)勢進行教學(xué)設(shè)計，豐富教學(xué)資源，不斷改進教學(xué)方式，采用翻轉(zhuǎn)課堂、項目導(dǎo)學(xué)等方式，讓學(xué)生忙起來、動起來。關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與成效，教學(xué)評價從單一的成績考核轉(zhuǎn)向知識、能力和素質(zhì)的成果產(chǎn)出評價。從傳統(tǒng)的教學(xué)理念向新工科背景下的教學(xué)理念轉(zhuǎn)變，如圖1所示。2"線上線下融合的信息化課堂教學(xué)模式建設(shè)依據(jù)布魯姆的教育目標分類方法，把新工科教學(xué)目標劃分為低階思維和高階思維兩個層級。其中，記憶、理解和應(yīng)用為低階思維層級，分析、評價和創(chuàng)造是高階思維層級。新工科創(chuàng)新能力需求屬于高階思維。以信息技術(shù)賦能信息化教學(xué)，在夯實知識基礎(chǔ)的同時，對學(xué)生高階思維的培養(yǎng)提出更高的要求，這就需要給高階思維的培養(yǎng)留有足夠的空間和時間。教師作為課堂的引導(dǎo)者，借助大學(xué)生MOOC、SPOC、雨課堂等智慧教學(xué)平臺，把探究式學(xué)習(xí)與線上教學(xué)、線下教學(xué)有機結(jié)合。對應(yīng)不同層級思維的培養(yǎng)采用線上線下融合的教學(xué)方式，學(xué)習(xí)過程由淺入深、深淺交叉，整合線上線下教學(xué)活動流程，將教育學(xué)、心理學(xué)理論與方法整合到專業(yè)知識關(guān)鍵問題的教學(xué)活動中，采用翻轉(zhuǎn)課堂、案例式教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動等教學(xué)方式，讓學(xué)生將學(xué)習(xí)與動手結(jié)合，教學(xué)相長，從而實現(xiàn)“易學(xué)、能用、深思、有情”的教學(xué)過程[5]，把教學(xué)從傳統(tǒng)課堂延伸到課前和課后全線程。線上線下融合的信息化課堂教學(xué)模式如圖2所示。以信息技術(shù)驅(qū)動的線上線下融合的信息化課堂教學(xué)模式中，線上教學(xué)資源為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)空間，讓學(xué)生課前在線上學(xué)習(xí)概念、定義和應(yīng)用等基礎(chǔ)知識，達到記憶和理解的目標；課堂教學(xué)以學(xué)生為中心，采用任務(wù)設(shè)置、小組項目實訓(xùn)、成果展示等方式，進行翻轉(zhuǎn)課堂，促使學(xué)生積極思考，提高學(xué)生參與度，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑和探究，進行高階思維訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；學(xué)生需要在課后完成教師布置的作業(yè)，通過線上視頻、文本等資源復(fù)習(xí)和鞏固課堂上學(xué)到的知識；教師通過線下指導(dǎo)、在線交流等方式引導(dǎo)學(xué)生參加課外科技活動，鼓勵學(xué)生參加第二課堂，對學(xué)生學(xué)術(shù)科技活動、科技立項和學(xué)科競賽等進行激勵性增值評價；教師吸納學(xué)生進入科研課題小組，引導(dǎo)學(xué)生參與課題研究，同時把科研成果及時應(yīng)用到教學(xué)中。3"數(shù)字賦能、虛實結(jié)合的多維度學(xué)習(xí)空間建設(shè)新工科人才知識結(jié)構(gòu)的“新”體現(xiàn)在知識的前沿性與時代性，教師在教學(xué)中要注重內(nèi)容的科學(xué)性、前沿性和拓展性，要摒棄知識本位思想，引入科學(xué)素養(yǎng)、能力創(chuàng)新的項目案例，注重問題解決和探究思考的項目引導(dǎo)，注重知識的交叉性和綜合性；要及時將學(xué)術(shù)研究、科技發(fā)展的前沿成果引入課程，教學(xué)內(nèi)容要與時俱進，兼顧繼承與發(fā)展，體現(xiàn)思想性、科學(xué)性與時代性；加快數(shù)字化平臺建設(shè)，豐富教學(xué)資源，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)、線下探究式學(xué)習(xí)提供支持。信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，課堂教學(xué)需要多元化、立體化的教學(xué)資源作為支撐，豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源可以為學(xué)生個性化學(xué)習(xí)和教師層次化分類施教提供支持。教學(xué)資源的建設(shè)需要考慮學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、行為習(xí)慣、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣目標等方面的差異，充分利用信息技術(shù)，多維度搭建多階多元、虛實結(jié)合的線上自學(xué)、課堂學(xué)習(xí)、虛擬仿真、線下實操、能力提升的線上線下多維學(xué)習(xí)空間，為學(xué)生全方位學(xué)習(xí)提供支持，促進學(xué)生由淺層向深層推進學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。多維度學(xué)習(xí)空間如圖3所示[6]。4"課程思政融入專業(yè)課教學(xué)課程思政是實現(xiàn)全面育人必不可少的環(huán)節(jié)。首先，專業(yè)課教師是課程思政的具體實施者，專業(yè)課教師對課程思政的理解和認識直接影響課程思政的效果，專業(yè)課教師要認識到課程思政的必要性和重要性，傳遞正確人生導(dǎo)向。其次，要增強課程內(nèi)容的吸引力和觸動性。再次，學(xué)生都具有明顯的“向師性”，教師要注意一言一行，做學(xué)生的榜樣，做塑造學(xué)生品格、品行、品位的“大先生”。最后，教師要充分挖掘課程中蘊含的思政元素，將課程思政柔性地、恰當?shù)刎灤┙虒W(xué)，推進課程內(nèi)涵建設(shè)，增強學(xué)生的責任感和使命感。秉承“課程承載思政”和“思政寓于課程”的理念，以潤物無聲的形式將課程思政融入學(xué)生的價值體系，將思想價值引領(lǐng)貫穿教學(xué)計劃、課程標準、課程內(nèi)容、教學(xué)評價等整個教學(xué)過程。專業(yè)知識與課程思政有效融合是關(guān)鍵的一環(huán)，要做到不突兀、不牽強附會，必須深刻理解課程的教學(xué)內(nèi)容和特點，針對具體章節(jié)找到專業(yè)課程與課程思政之間的融入點，將思政元素以隱性教育的方式融入教學(xué)[7]，如圖4所示。在課程教學(xué)過程中，注意“入深入細、落小落全、做好做實”，注重教學(xué)形式的多樣性和有效性，避免附加式、標簽式的生硬說教，要深入分析工科專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求、心理特征、成長規(guī)律和價值取向，堅持因事而化、因時而進、因勢而新，提升學(xué)生對專業(yè)課程學(xué)習(xí)的專注度，引發(fā)學(xué)生的知識共鳴、情感共鳴和價值共鳴。5"建立科學(xué)的教學(xué)質(zhì)量評價體系新工科背景下的信息化教學(xué)必須基于成果輸出導(dǎo)向，建立全過程、全方位的教學(xué)質(zhì)量評價體系，以多元化的評價機制實現(xiàn)對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的全面學(xué)習(xí)成果評價，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型、應(yīng)用型高素質(zhì)人才[8]。教學(xué)質(zhì)量評價尤其要注意以下幾個方面。5.1"評價主體多元化，建立學(xué)生評價、同行評價、專家評價、督導(dǎo)評價、認證評估、社會評價相結(jié)合的多元化主體評價模式依據(jù)課程目標和課程特點對參加評價的主體賦予不同的權(quán)重，不同評價主體評價側(cè)重點有所不同，可以有針對性地采用不同的評價手段和評價方式。在評價體系中，學(xué)生既是評價主體，又是評價對象。要科學(xué)設(shè)置學(xué)生評價的權(quán)重，實現(xiàn)充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)成果輸出的客觀評價。5.2"科學(xué)設(shè)置包含學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的全方位評價指標體系，科學(xué)調(diào)整評價指標不同評價主體對于教學(xué)成果目標輸出的側(cè)重點和關(guān)注點不同，指標體系條目的設(shè)置應(yīng)該充分考慮不同評價主體的權(quán)重。依據(jù)教學(xué)核心要素和條件要素設(shè)置教學(xué)態(tài)度、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)效果等一級指標，再將各一級指標細化為可以量化的二級指標。5.3"利用數(shù)字平臺進行數(shù)據(jù)采集，把教學(xué)質(zhì)量評價落實到教學(xué)全過程中在新工科背景下，教學(xué)過程中的數(shù)據(jù)采集和分析工作量大大增加，要使用人工智能等先進技術(shù)自動收集和分析數(shù)據(jù)，避免給教師和管理人員造成額外負擔。5.4"教學(xué)質(zhì)量評價要保證及時性和有效性，實現(xiàn)以評促建教學(xué)質(zhì)量評價是為了有效地改進和提升教學(xué)質(zhì)量，通過大數(shù)據(jù)和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立在線閉環(huán)的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控平臺，實現(xiàn)各個主體評價結(jié)果實時可見、教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題實時可查、評價整改措施實時監(jiān)控。6"結(jié)束語新工科建設(shè)對于持續(xù)深化工程教育改革與創(chuàng)新作用重大，加快新工科