數智融合支持下高職課堂教學改革的形態表征、內在機理和轉型路徑

［摘要］隨著信息技術的進步與發展，數智融合已成為教育領域改革的重要方向。課堂教學改革是推動高職教育質量提升的關鍵力量。要實現高職院校課堂的數智化轉型，首先需要基于數智融合的理論基礎，構建高職數智化課堂環境、多元化教學資源、個性化學習體驗、項目化任務驅動和智能化課堂監管的表征。其次，探索數智融合在高職課堂教學改革中的虛實共生、模型驅動、人機協同和全域智控等機理。最后，要將數智融合覆蓋到課堂教學流程的全過程，形成“課前—課中—課后”全流程數智化育人的新格局。

［關鍵詞］數智融合；高職教育；課堂教學改革

［作者簡介］胡志飛（1980- ），男，浙江金華人，金華職業技術學院，講師，碩士。（浙江? 金華? 321017）

［基金項目］本文系2021年浙江省教育廳科研項目“互聯網+背景下師范書法新形態教學的研究”（項目編號：Y202146902，項目主持人：胡志飛）和2022年金華職業技術學院教學改革研究項目“數智融合：人工智能時代高職課堂教與學的演進”（項目編號：20222236，項目主持人：胡志飛）的階段性研究成果。

［中圖分類號］G712［文獻標識碼］A［文章編號］1004-3985（2023）24-0090-06

隨著新一代信息技術的迅速發展與應用，教育領域也受到深遠的影響。加強數智融合、賦能各類教育變革逐漸成為當前教育領域重點關注的問題，這也標志著現代教育智能化時代的到來。數智融合指數字技術與智能應用相結合，旨在實現數據的全面采集、存儲、處理和應用。教育數智化是將數字技術融入人類教育領域，并從根本上轉變其結構形態、運行模式、行為觀念的變化過程。這種數字技術與教育活動整合后的教育信息化的高階形式，是利用數字化、風格化、智能化等技術手段，對教育進行劃時代的系統性、深層次變革，從而構建教育新生態。作為培養社會所需高技能人才的高職院校，必須適應工作形態的轉變，不斷提升育人質量。高職課堂教學作為高職院校所有教學工作的核心，是內涵建設的主陣地，應積極響應數智時代要求，主動參與改革。

一、數智融合支持下高職課堂教學改革的形態表征

1.數智化課堂環境。數智化課堂環境是通過各種智能設備和軟件，利用數智融合技術，構建更為多樣、豐富的環境系統。目前，數智化課堂環境發展呈現以下特點：一是基礎服務平臺日趨成熟。作為典型的智慧學習環境的產物，智慧教室通過統一信息門戶、身份認證和數據標準，運用教學支撐平臺、LED大屏顯示系統、監控錄播分析系統、燈光空調通風系統、智能班牌考勤門禁系統和資產管理系統等平臺，快速接入各種應用服務。二是教學應用系統逐漸豐富。業務信息系統廣泛應用于教學管理、學生管理和辦公自動化等剛性需求，網上辦事流程在線運行，能一次登錄和一網通辦，在動態開放、教學機智的課堂中實現高效教學、個性化學習、合作探究的學習方式。在數智化課堂環境中，物聯網、云計算、大數據、移動互聯、AI等新一代信息技術的應用得到了體現，各種學習數據快速生成與流轉，為師生提供更便利的服務。未來，教室將集成更多現代科技和智能技術的課堂教學環境，師生可以隨時隨地、自由地參與教學活動。

2.多元化教學資源。多元化教學資源是指教師利用網絡資源、開放式課程、在線實驗等多元化方式，豐富課堂內容以滿足不同學生學習需求的系統。當前，多元化教學資源發展主要表現在以下兩個方面：一是數智教學資源日益豐富。這些資源涵蓋通用性基礎資源和仿真實訓資源，如網絡課程、多媒體素材和虛擬仿真技術、VR和AR。此外，數智圖書館資源（如數字報紙、電子圖書、數字期刊及網絡教育出版物）和數字化場館資源（如數字科技館、數字博物館、數字實訓館）也日益豐富。二是數智教學平臺不斷創新。教學平臺包括國外開發的Sakai學習平臺、Bb學習平臺、Moodle學習平臺、多人手機云視頻會議軟件等課堂教學模式平臺，以及國內的騰訊會議、超星學習通、釘釘、學堂在線等平臺。這些平臺通過各種互動功能，創設互動與合作的學習環境，鼓勵學生主動參與學習，并提供自主學習的支持。教學資源庫是一種集合教學資源和建設平臺的網絡系統，以資源共享為目標，以打造精品資源為核心，能滿足職業院校師生能學輔教需求的在線教學和學習系統。

3.個性化學習體驗。個性化學習體驗需要借助數據分析和人工智能技術，深度理解學生學習特點和需求，為學生量身打造出一套支持泛在學習、混合學習、定制學習和沉浸學習的系統，使學生可以按照自己的學習進度和興趣進行個性化的選擇和學習。一是建設自適應學習平臺，通過應用人工智能技術，根據學生的學習進度、興趣和學習風格，智能推送適合的學習資源與路徑，助力學生按個人方式和節奏進行學習。二是運用虛擬實驗室技術，讓學生在虛擬環境中進行觀察及實驗操作，為其提供更加靈活且安全的實驗學習體驗，同時可以根據學生的實際情況進行有針對性的實驗設計和指導。三是進行學習數據分析，通過了解學生的學習進度、理解程度以及薄弱環節等，為教師提供針對個體學生的個性化教育方案和指導。四是推薦教學資源智能化，學習平臺可以根據學生的興趣和學習需求，智能化地推薦適合的教材、課件、視頻等教學資源，為學生提供個性化支持，拓展學習機會。

4.項目化任務驅動。項目化任務驅動是以項目為載體、以任務為驅動的教學系統，旨在培養學生的實踐能力、團隊協作能力和創新能力，使他們更好地適應數智時代的挑戰。在數智融合的支持下，高職課堂項目化的任務驅動通過在線平臺和協作工具，學生可以進行團隊合作和互動交流，在實際項目中應用所學的知識和技能。在項目設計階段，教師根據專業特點和學生需求，將課程內容劃分為多個具體項目，每個項目都包含一系列任務。這些任務通常與學生未來的職業發展相關，能夠幫助學生更好地理解和應用所學知識。在教學實踐階段，教師采用項目和任務驅動的教學方法，引導學生通過完成實際項目來學習知識。此外，學生還需要與同伴一起完成項目任務，在過程中學會溝通、協作、解決問題和項目管理等技能。在評價與反饋階段，教師不僅關注學生的理論知識掌握程度，還關注他們在實際項目中的表現。此外，教師會根據學生的反饋和項目完成情況，對課程設計和教學方法進行調整，以提高教學效果和質量。

5.智能化課堂監管。智能化課堂監管是基于數智融合技術的監控和管理系統，它通過數據分析和反饋優化教學，監督和管理教學行為和學生活動。具體而言，智能化課堂監管涵蓋以下幾個方面：一是智能考勤系統，可通過人臉識別、指紋識別等技術，自動記錄學生的課堂參與情況，減輕教師的工作負擔。二是智能課堂管理系統，利用監控攝像頭、聲音傳感器等設備，實時監測課堂情況并分析學生的學習行為和狀態。三是智能作業批改系統，通過人工智能算法自動批改學生的作業并給予及時準確的反饋。在減輕教師批改負擔的同時，還幫助學生更好地理解作業并改進自己的學習。四是智能學習輔助工具為學生提供豐富的學習資源和個性化的學習支持。這些工具包括虛擬實驗室、在線學習平臺，可以幫助學生加深對所學知識和技能的理解。

二、數智融合支持下高職課堂教學改革的內在機理

1.虛實共生：促成數智課堂協同發展的新訴求。數智融合使用大數據、數字孿生、虛擬仿真等信息技術，實時精準映射行為導向元素和實體要素規則，構建面向實體與邏輯對象的數據驅動模型，通過數字主線，減少物理實驗，縮短研發周期，形成模擬現實的高效協同和智能服務的循環迭代。在數智融合支持下，高職課堂可以更好地利用信息技術和網絡平臺進行教學。一是通過技術的支持，實體課堂與虛擬課堂能夠無縫對接，創設一個豐富、多元、互動的教育環境。例如，智慧職教MOOC平臺是連通線上線下課堂教學內容的客戶端運用，智慧教育App免費提供高品質學習資源，便捷地進行網絡授課。二是通過智能化融合各類教學資源，包括教學資源庫、虛擬仿真實驗、在線課程等，使學生的學習體驗更加豐富和高效。例如，智慧教室平臺基于人機交互智能體驗設備，能夠對操作實踐過程進行數智化處理，允許用戶使用真實工具在觸屏等數字操作臺上進行學習、模仿、創作、保存和分享。結合線上線下、虛擬與現實的教學環境和資源，實現各教學要素要求相互配合、協調發展，優化教學質量。

2.模型驅動：加快數智課堂教學變革的新范式。教師通過使用傳感器、攝像頭、麥克風等設備，收集學生在課堂上的行為數據，并對收集到的數據進行預處理，然后將這些數據轉化為適合機器學習算法處理的格式，再根據已經收集到的學生數據使用機器學習算法建立相應的模型。該模型的目標是對學生的學習行為和需求進行預測和識別。模型驅動作為一種先進的軟件開發方法，將軟件系統的行為建模為一系列模型，然后利用這些模型來指導系統的實現和測試。數據和模型兩者之間的雙向驅動是實體運行的核心動力。在這一過程中，模型自動化和數據驅動人工智能技術密切融合，協同工作。通過智能傳感系統、邊緣計算等先進技術，可以實時數據按執行反饋、優化或升級需求來驅動模型。模型以驗證過的建設方案和仿真優化過的執行方案來驅動實體和數據，實現對實體的全要素實時監測和統一管控。數據驅動的高職課堂教學變革，以海量教學數據為支撐，以數據分析挖掘技術為主要手段，精準分析教學目標和教學標準的基礎，重構課堂教學流程與教學生態。同時，通過構建教學模型，模型驅動的高職課堂精準教學對教學目標、教學內容、教學活動、學生表現等進行精準分析，從而制訂最優的教學方案。通過數據和模型雙驅動，教師可以更好地優化教學方式，滿足分類培養的教育需求。

3.人機協同：跨越數智教學時空邊界的新動能。人機協同是利用人工智能技術，特別是自然語言處理（NLP）和機器學習（ML）技術，實現人機協作。數字孿生體作為實際物理工廠的參數級數字映射系統，實現了虛擬實際信息、物理協同。它既保證了虛實同步并行運行，又增強了教學終端上多位學習者的互聯。組織者需要將虛擬工廠模型與實際對象相結合，實現機器、工件和組件之間全面且點對點的數據通信。機器集成人的作用，基于動態用戶畫像，適應人的要求，構成多模態人機交互的閉環系統。數智融合支持下的高職課堂教學，通過人機協同可以打破傳統教學的時空邊界，從而增強學生的互動性和參與性。教師可以利用網絡平臺開展線上討論、在線作業、學習小組等活動，鼓勵學生積極參與課堂，培養學生的主動學習能力與團隊協作能力。通過對模型的分析和解讀，對學生的學習行為進行評估、分析和跟蹤，精確分析學生的學習興趣、學習差異等指標，提升教學效率。

4.全域智控：形成精準數智學習系統的新載體。全域智控指利用數智技術，對學習過程中的網絡設備、網絡拓撲、網絡安全、終端資產設備等所有要素進行全面智能控制。教師將物理實體和虛擬模型進行有機整合，利用多層次、多粒度的分析模型，對實時數據進行處理和加工，并用各種適當的形式進行展示，主要采用多媒體、泛在終端的信息展示方式。基于物理和虛擬設備的同步映射與實時交互，提供精準的故障預測和健康管理服務，創新數據安全管理模式，迅速捕捉故障現象，準確確定故障原因，合理設計并驗證維修策略。通過利用機器學習和人工智能技術，收集、分析和處理學生在課堂上的數據等，及時發現和糾正學生的學習誤差或問題。監控結果還可以向學生、教師和學校提供針對性的反饋和建議，更好地把握學生的學習狀況與需求。這些可以通過可視化工具、報告和推薦系統來呈現，幫助他們更好地理解學生的學習進展和需要改進之處。

三、數智融合支持下高職課堂教學改革的轉型路徑

1.課前轉型：樹立數智教育觀與打造資源庫平臺。一是理念引領：建構課堂教學變革框架。理念引領是建構高職數智課堂變革框架的首要因素。發展高職數智教育是大勢所趨。高職數智教育現代化包括泛在化學習新環境、運用數智技術改進教育教學方式方法、線上線下精品課程建設與共享等。首先，建強數智中心，集中共享優質資源。要全力構建數智教育資源中心，使之成為資源開發利用中心、公共服務中心、應用發展中心、綜合研究中心和安全運維中心。成立數智資源建設委員會，全面負責優質資源開發與公共服務提供、數智資源管理與應用水平評價、校園教育提質與數智教育賦能、政策學術研究與實踐應用創新、標準規范建設與案例高效運行等五個方面的統籌工作。其次，強化數據賦能，提升教書育人效力。通過數據分析和人工智能技術的應用，實現教育治理高效化和精準化，推動教育教學多元化和多樣化，實施教學評價科學化和個性化。再次，提升數智素養，助力服務高職課堂全要素。推動培養目標、教育內容、教學模式、評價方式、教師能力、學習環境等全要素的轉型，探索多樣態學習的新模式。最后，加強校際合作，建立校間合作機制，打破信息壁壘，共享教學資源，聯合培養人才，共同開發研究，推動發展規劃、課程教材、學生成長、教學評價、教師發展等全業務轉型。

二是源建設：打造多元參與學習系統。課程資源建設由新形態教材、數智化課程資源、相關素材所組成。新形態教材包括新型活頁式、工作手冊式、融媒體（富媒體、立體書）式，數智化課程資源包括網絡課程、課件、案例資料、作品集、題庫、數智化實驗實訓包、虛擬仿真實習實訓資源，素材包括文本、圖片、音視頻、短視頻、動畫、三維交互、微課等。課程資源建設注重從固定結構化知識轉向動態開放非結構化知識。課程資源建設首先要用好開放資源。應出臺政策，鼓勵教師使用開放資源，推進國家智慧教育平臺（教學資源庫和精品在線開放課程）、中國大學MOOC、學堂在線、超星學習通等平臺教學資源的校內應用。其次，建好校本資源。以專業教學資源庫為抓手，有序推進專業課程數智化資源建設，創建共同體，建立行業與區域教學資源建設聯盟，形成集聚效應。最后，有序引進資源。通過發揮市場作用，建立資源認證標準和交易機制，共建共享平臺。

課前轉型中的教學變革框架與學習系統建設，一方面，要深化信息技術與教育教學融合。開展信息化環境下的教育教學模式創新研究與實踐，以數智化引領教育理念、手段和方法的變革，促進自主學習和個性化學習。另一方面，要推動教學模式轉型發展。采用即時交互、場內場外遠程互動、角色翻轉等教學模式，從傳統實體空間面授轉變為開放虛實融合空間的多元化活動。運用人機協同進行簽到、隨機點名等操作，同時開展現場搶答和匿名投票等活動。此外，還要通過問卷調查和課堂公告等方式收集學生的反饋意見并進行及時處理和反饋。此外，要推進學習評價與反饋轉型。通過數智化手段收集和分析學生課前、課中和課后的學習行為數據，采用動態的多元化大數據評價與反饋代替傳統靜態的終結性評價方式。

2.課中轉型：發展數智化的教師教學能力與學生學習素養。一是提升教師數智化教學能力的前瞻性，實現教學能力轉型。教師應適應主流創新的翻轉課堂、問題驅動教學、研討教學等教學模式，并能夠靈活運用不同場景的遠程互動直播教學、課堂互動教學等教學形態。為實現這一目標，教師需要完成四大轉變：從以教師為中心轉為以學生為中心，從知識的傳遞者轉為育人的服務者，從注重教科研能力轉為教科研與教育技術能力并重，以及從單純的技術應用轉為人機深度協作。教師轉型的教學能力包括：課程教學能力，指教師不僅要掌握傳統教學能力，還要具備以學習者為中心的教學理念、個性化學習服務供給、混合式等新穎教學法的運用，以及技術與場景駕馭、數智賦能等能力；人機協同能力，指“人師”加“機師”協同下深度參與教、學、管、評等各環節；角色轉換能力，除了傳統的教師、管理者等角色外，還需要扮演設計者、開發者、引導者、促進者、參與者、評價者等多重角色；自我發展能力，包括教育教學研究能力、自主學習能力，以及與他人、與人工智能協同學習的意識與能力。

教師教學能力轉型需要從以下方面入手：首先，更新教學理念，學習數智化教學技能。高職教師應適應數智化技術的發展趨勢，樹立以學生為中心的教學思想，掌握數智化教學技能，如在線課程開發、虛擬仿真實驗等，以便更好地利用數智化教學資源，提高教學質量和效率。其次，參加專業培訓課程，掌握人工智能技術。高職教師可以通過參加專業培訓課程，如數智化教學能力提升培訓班、新技術應用能力研修班等，提高自己的數智化教學能力和素質；掌握相關的人工智能技術，以便更好地利用人工智能技術輔助教學和管理。例如，手機互動教學應用適用公共必修課程、通識類課程、講座培訓等場景，具有微信小程序接入、彈幕與小紙條、教師PPT快捷分享等特色功能，從而提升教學的高效互動性，促成教師智能跟蹤拍攝，利于大班課教學創新探索。在“講授+交互”課中，教師在課堂講授中，利用屏幕廣播、截屏提問、趣味互動等功能，加強課堂交互效果，調動學生的學習積極性，隨時了解學生對知識點的掌握情況；匯報課上，學生自帶移動終端進入課堂，教師使用學生演示等功能，選擇學生進行展示與交流，解決傳統課堂圍觀式教學的問題；隨堂檢測、題目練習課上，教師在課內或課外發布隨堂測驗開展學生知識檢測，學生在自帶移動設備上進行作答，提交后系統智能統計與分析出作答數據。最后，需要政府、社會組織、高校通力協作，從培訓、評價、教研、交流等多方面出發，不斷幫助教師提高自我學習、自我發展的積極性。

二是構建學生數智化學習素養的適應性，實現學習能力轉型。新興技術在學生應用中仍存在滯后性，需要構建學生數智化學習素養的適應性，明確學生學習能力的轉型內涵。一方面，要培養學生信息與數據素養，發展數智內容創作、數智技術應用的能力，提升利用數智技術進行交流與協作的能力，同時要培養學生的數智安全與數智倫理意識，以及與本專業相關的數智化知識和能力。具體而言，學生要掌握利用數智技術獲取、處理、分析、評價和利用信息的知識和技能，能夠利用數智技術進行有效的交流和協作。另一方面，要構建泛在學習的新常態。泛在學習是一種符合人本主義觀念的情境化學習模式，學生可以隨時隨地地開展學習，并以多種途徑獲取所需資源和服務。為了實現學生數智化學習素養的適應性，需要提供以下支持：創設數智化和自適應的學習情境，包括構建數智化的學習環境、開發適用于數智學習的設施和工具、建設數智化學習平臺及資源庫。提供多樣化和智能化的開放教育資源，包括數智化教材和教輔材料、提供在線課程和學習資源、開發智能化學習工具和輔導軟件等。構建開放化和社會化的學習共同體，包括建設在線學習社區和交流平臺、組織在線學習和交流活動、促進校內外學習資源的共享和交流。提供個性化和精準化的學習支持服務，包括制訂個性化的學習計劃和方案、提供針對性的學習指導和學習資料、進行實時監測和學習反饋。

3.課后轉型：統籌教學質量的智能診斷與智慧評價。智能診斷學情作為課后轉型的重要環節，是指利用人工智能技術和大數據分析方法對應新課改背景下課堂教學質量提升的挑戰，對學生的課后作業、練習、測試等學習行為進行分析，了解學生的學習特點和需求，為個性化教學和輔導提供數據支持。通過智能診斷學情，教師可以及時發現學生在學習中存在的問題和不足，為每個學生量身定制最優化的學習計劃和資源。智慧評價課堂指利用數智化技術對課堂教學進行評價和反饋。智慧評價課堂可以幫助教師和學生及時了解自己的教與學效果，發現和解決存在的問題，進一步優化和改進教學方法和策略。

統籌教學質量的診斷與評價，首先要深化評價理念。評價理念既要對辦學全領域、全要素、全過程進行監控與評價，又要使評價內容涵蓋辦學能力、專業建設、社會服務能力、教師教學、學生學業、管理服務、治理水平等各個方面。其次，在開展評價時要遵循一定的評價原則，具體包括真實性、通用性、自動性、形成性和安全性原則，將評價視角從關注結果轉變為關注過程。最后，還要關注評價轉型方向。注重評價主體的多元化、評價工具的智能化、評價方式的多樣化以及評價功能的實效化。具體而言：從教師評價為主轉變為家庭、學校、社區和企業共同參與的協同評價，評價主體日益多元化；從人工評價為主發展為機器與人工交互協作的精準評價，評價工具更加智能化；從結果評價為主轉變為對學習過程的關注，評價方式更為多樣化；從工具性評價為主轉變為關注本體價值的發展評價，評價功能更注重實效性。

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