引 言
随着科技的飞速发展和产业结构的不断升级,社会对人才的需求发生了深刻变化。高校作为人才培养的重要基地,更需要培养出适应新经济、新产业、新技术发展需求的新质人才,为经济社会的高质量发展提供有力的人才支撑。新质人才的培养需要以新质教育为基础,这就要求教育体系自身的革新。新质教育强调成长心态、持续学习以及与人工智能(AI)等高端技术的“人技共智”协同工作能力,鼓励跨学科思维和人机共生的理念。

基于此背景,传统课堂教学模式已难以契合国家对新质人才的培养要求。高等教育作为教育改革的关键领域,亟待更新知识体系以顺应新质生产力的发展趋势,同时,教学模式也须革新,从而有效激发并提升学生的跨学科思维、批判性思维、创新实践能力、持续发展能力。教学模式的变革将直接关乎教育质量的提升与教育目标的达成。

1.课程与教学改革面临的困境
在数智技术浪潮下,教学模式正经历深刻变革。然而,变革之路荆棘丛生,困境与挑战接踵而至。

1.1在教育教学过程中如何贯彻数智教育理念

数智教育是指以大数据与人工智能技术为载体,培养学生数字思维、数字素养、智算技能及解决数智时代问题等数字能力为目标的交叉型人才教育模式。通过数智教育构建以人为本、面向服务、信息互通、数据共享的数字校园,学习数智化教育教学的新思想、新理念、新方法,重点在“数智教育何为”“数智教育之为”“数智教育将为”三个方面。例如,推进教育理念、体系、制度、内容、方法、治理的数智化;运用数智技术推动教育服务供给方式、教学管理机制、人才培养模式的变革。

1.2如何运用数智技术创新人才的培养模式

数智化转型背景下,响应国家战略规划与需要,以服务地方经济社会发展为主责,学校将数智人才培养覆盖到所有学科专业及各个学历层次,在推动数据科学知识的交叉学习基础上,着力培养面向未来的复合型应用型数智人才。重点以修订培养方案、重构教学环境、开展进阶培训等环节作为突破口,深度思考在信息时代如何构建以学生为中心的连接、共享、自主、开放、适切的人才培养体系。例如,运用数智技术推动人才培养模式改革、人才培养方案优化;运用数智技术整合各类教学资源,提高资源利用效率,确保教学资源的优质化和多样化。

1.3如何结合数智技术改进教师教学手段方法

在传统教育模式中,教师是教学活动的主导者。然而,在数智时代,教师与学生构成了教育共同体,双方须共同参与教学过程,围绕学生的成长及特定问题展开探索实践。这使得教师彻底摆脱了单方面输出知识的传统模式,转而与学生共同学习、相互支持,让“教学相长”的理念在数智时代得到充分体现。例如,教师利用数智技术为学生提供丰富的教学资源和有效的学习引导、将科研成果反哺教学、改革教学模式等。

2.课程与教学改革的新质发展
以“微型计算机及控制技术”课程为例,重点从构建知识图谱、智慧教学模式两个方面探索课程与教学改革的新质发展。通过重构课程体系,构建跨学科资源库,结合知识图谱 + 合堂教学法,激发学生学习热情,增强自主学习能力,提高工程实践水平和创新思维能力,为培养适应现代科技发展的高素质工程技术人才提供有力支撑。

2.1运用数字技术,构建知识图谱

2.1.1梳理知识内容,重构课程体系

知识图谱作为一种用于表示和存储知识的图形化数据结构,能够呈现出知识的关系网络。授课教师从多种来源采集数据,进行清洗、去重、格式化等操作,通过结构化的形式进行组织和展示课程包含的知识点、教学资源、教学活动、测评方式之间的关系,利用自然语言处理技术识别命名节点并抽取节点之间的关系,进而对不同来源的知识进行融合,解决冲突和冗余问题,将知识存储在高效的数据库中,是一种新型的数字技术和教学资源。

2.12整合优质资源,构建跨学科资源库

整合理论与实践教学资源:搭建从基础到进阶逐步深人的理论教学架构,同时打造与理论教学相契合的实践教学体系。

理论教学内容:在“微型计算机及控制技术”教学内容基础上,以课程目标为引领,构建应用能力分阶理论教学资源体系。其中,知识目标模块侧重于指令系统、中断系统、定时器/计数器和串行口等;能力目标模块侧重于存储器及IO口扩展、AD/DA等;素养目标模块侧重于微型计算机系统控制;育人目标模块侧重于综合性分析设计、解决工程实践问题、创新意识和创新设计能力等具有挑战度和创新性的内容。

实践教学内容:课程体系特色鲜明,深度融合理论教学,以实验、问题、项目为导向,引领学生步人实践殿堂。依托先进实验平台与虚拟软件工具,学生亲身体验数字微机系统设计,动手能力与设计思维得以锤炼。此体系全方位锻炼学生科研思维、创新意识、复杂问题解决能力,同时提升个人动手实践与团队协作能力,为培养新质人才奠定坚实基础。

2.2运用教学工具,探索智慧教学模式运用“知识图谱 + 合堂”探究式教学法,激发学生深层学习,锤炼解决复杂工程难题之技。

2.2.1学生基于知识图谱线上自主学习

教师依托在线课程平台、超星知识图谱系统,高效发布课程资料,科学布置作业任务;学生观看精选短视频,初步把握课程核心要点,并依据教师精心设计的任务,参与线上互动交流与自主测试评估;针对关键难点,学生借助知识图谱系统深度探究以深化理解与牢固掌握;学生结合个人学习进度的实际情况与兴趣偏好的个性特点,有序开展定制化学习与拓展探索。

2.2.2合堂理论研讨教学

开展合堂理论讲授,搭建多班共同学习的桥梁。打造梯次分明、紧密相连的案例体系,引导学生历经审题、析题、解题的三步研讨。

同时,融合教师、企业专家、同学互助、智能平台等多元力量,为探究式学习打造坚实后盾。用经典范例教学法在课堂开展情境案例推演与单元项目实战教学;进而由浅至深,通过建构主义教学法开启高级计算机项目实践。通过技术与素养相得益彰的学生分组、教师项目阐释、小组规划分工、阶段性研讨、成果展示、多维度评价、贡献激励等七步精雕细琢的小班实操教学模式,培育学生信息技术实践技能、创新逻辑思维,有力消除团队项目中的依附心态,鼓舞团队协作士气。

3.智慧教学改革成效

3.1试验方法与过程

为验证数智化转型驱动下的智慧教学改革的效果,选取电气工程及自动化专业的2022级和2021级180名学生作为研究对象,由于两个年级的学生执行同一版培养方案,因此在学生基础知识和技能储备方面基本相同,具有可比性,因此分别在大三年级时对两个年级进行相同项目的测试。

3.2实验结果及数据分析3.2.1学生能力提升

教学改革实践若从纵向维度审视,学生能力目标与素养目标的达成度逐年提高。近五年,本专业2022级(达成度 70% )相比2021级(达成度 60% ),显著攀升10个百分点;学科竞赛共计荣获49项国家级、135项省级奖励,其中2022级学生比2021级多获得34个学科竞赛奖。

3.2.2教师能力提升

依托课程教学改革,教学团队先后主持完成了省高等教育改革项目3项、教育部校企协同育人项目1项,发表教改论文4篇。将2021级和2022级教师在第二、三学年的教学模式种类、教学资源开发能力、教学反思与改进次数三种维度进行对比发现,参加教学改革的教师在三维度方面均有了显著的提升。

例如,教师在教学模式方面由传统的讲授法、案例教学法转变为情景教学法、体验教学法、主题辩论法等6种教学模式,参与的教学资源开发项目由5种转变为15种,教学反思与改进次数由3次转变为7次,体现了参与教学改革的教师在教学能力方面有了显著的提高。

从以上对比可以看出,数智化转型驱动下的智慧教学在“微型计算机及控制技术”课程中取得了显著的改革成果,无论是学生的学习效果还是教师的教学能力都有了大幅提升。

结语
在教育改革新征程中,教学模式以数字技术为路径,创新教学模式的探索得以稳步推进,为教育变革开辟了全新的方向;人工智能(AI)技术的引人为教学手段的革新注入了强劲动力,借助AI的高效、智能特性,教学过程得以实现精准化、个性化与高效化的转变;混合式教学模式逐渐成为教育实践中的常态趋势,通过融合传统教学的优势与现代信息技术的创新,引领教育在新时代的浪潮中稳健前行。在数智化转型驱动下,基础课程作为培育新质人才的土壤,如何精准把握改革契机,敏锐适应新政新规,积极应对新形势新挑战,全力提升教学质量,是每一位科教工作者肩负的使命,是必须直面的课题。