新工科背景下信息化課堂教學模式建設與研究

摘" 要：為了有效推進新工科建設，培養創新型、復合型、應用型高素質人才，進行新工科背景下的信息化課堂教學研究。對新工科教育理念進行分析，依據新工科人才特征，以學生為中心、以成果產出為導向進行教學設計研究；以信息技術為驅動，構建線上線下融合、仿真實訓結合的教學模式，實現學生課前、課中和課后的個性化探究式學習；依據新工科多元化、交叉性要求及時更新教學內容，利用信息技術建設多維度資源空間，滿足教學需求；課程思政融入教學，挖掘工科課程蘊含的思政元素，實現全面育人；建立多元化教學評價體系，以評促建，形成教學閉環。該教學模式經過實踐運行，能夠有效達成教學目標，對于促進新工科建設具有較強的理論參考意義和應用價值。

關鍵詞：新工科；教育信息化；信息技術；翻轉課堂；課程思政

文章編號：1671-489X（2025）04-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.04.0

0" 引言

21世紀是信息技術飛速發展的時代，隨著大數據、人工智能等信息技術掀起社會生活、工作、學習與思維變革，信息技術在教育領域的巨大潛力逐漸顯現，以信息技術為手段推動教育領域的創新發展已成為現代教育的發展趨勢。2018年4月，教育部印發《教育信息化2.0行動計劃》，指出要加快教育現代化和教育強國建設，推進新時代教育信息化發展[1]。2022年2月發布的《教育部2022年工作要點》中明確提出，實施教育數字化戰略行動，積極發展“互聯網+教育”，加快推進教育數字轉型和智能升級[2]。信息技術將從環境、資源、教與學形態等多方面促進我國教育現代化發展[3]。

新工科建設是高等工程教育為了應對新一輪科技革命與產業變革的挑戰而采取的積極行動，是以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟對高等工程教育改革的強烈需求。與傳統工科教育“以知識傳授為中心”不同，新工科教育的特征是繼承與創新、交叉與融合、協調與共享，強調學科的實用性、交叉性與綜合性[4]。

相比于傳統工科教育，新工科教育培養的是具有更強工程實踐能力和創新能力的復合型人才。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在個性化、多元化、開放性、創造性等方面都存在更多的共性，信息技術為新工科教育提供新的驅動力，以信息技術為手段進行教學模式改革，建立以學生為中心的智慧課堂，有助于創新型和復合型人才的培養。

1" 新工科背景下以學生為中心的教學設計

教學理念是教師對教學活動內在規律認識的集中體現，明確表達的教學理念對教學活動具有極其重要的指導意義。傳統的教學理念把教與學分離或對立，更注重教而忽視學，教學行為單調死板，形成以教師為中心的灌輸式教學模式，其弊端主要表現在三個方面：

1）傳統教學模式下，教師單調地講解理論知識，難以對難點和重點內容深入地展開教學，無法有效反饋學生的掌握情況；

2）由于工科專業課程實踐應用性強，而傳統教學局限于課堂，有限的課堂時間導致學生學完專業知識后沒有時間訓練，存在眼高手低、紙上談兵、理論與實踐脫離等問題；

3）傳統教學模式下，教師教學的效果僅僅以學生考試成績作為評價標準，抑制學生學習的主動性和能動性，難以激發學生的內驅力和創新能力。

新工科教育理念以學生為中心，關注學生個性化成長和創新能力的培養，與工程教育認證的OBE（Outcome Based Education，基于成果導向教育）理念本質上具有一致性，都強調教學過程輸出結果，強調分層施教的個性化教學，強調采用有利于學生高階思維能力培養的教學模式。新工科教育應注重培養學生的自主學習能力、知識探究能力和創新意識，著力促進學生全面發展，培養復合型、創新型、應用型高素質人才。

新工科背景下，課堂的教學場景從教與學的單向灌輸轉化為柔性雙向模式，將以教師為主導的教學方式轉變為以學生為中心的導學方式，課堂交流轉變為師生互動、生生互促的三維場景。

在以學生為中心的課堂教學中，充分利用信息技術的創造性、能動性和交叉性優勢進行教學設計，豐富教學資源，不斷改進教學方式，采用翻轉課堂、項目導學等方式，讓學生忙起來、動起來。關注學生的學習過程與成效，教學評價從單一的成績考核轉向知識、能力和素質的成果產出評價。從傳統的教學理念向新工科背景下的教學理念轉變，如圖1所示。

2" 線上線下融合的信息化課堂教學模式建設

依據布魯姆的教育目標分類方法，把新工科教學目標劃分為低階思維和高階思維兩個層級。其中，記憶、理解和應用為低階思維層級，分析、評價和創造是高階思維層級。新工科創新能力需求屬于高階思維。以信息技術賦能信息化教學，在夯實知識基礎的同時，對學生高階思維的培養提出更高的要求，這就需要給高階思維的培養留有足夠的空間和時間。

教師作為課堂的引導者，借助大學生MOOC、SPOC、雨課堂等智慧教學平臺，把探究式學習與線上教學、線下教學有機結合。對應不同層級思維的培養采用線上線下融合的教學方式，學習過程由淺入深、深淺交叉，整合線上線下教學活動流程，將教育學、心理學理論與方法整合到專業知識關鍵問題的教學活動中，采用翻轉課堂、案例式教學、任務驅動等教學方式，讓學生將學習與動手結合，教學相長，從而實現“易學、能用、深思、有情”的教學過程[5]，把教學從傳統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模式如圖2所示。

以信息技術驅動的線上線下融合的信息化課堂教學模式中，線上教學資源為學生提供自主學習空間，讓學生課前在線上學習概念、定義和應用等基礎知識，達到記憶和理解的目標；課堂教學以學生為中心，采用任務設置、小組項目實訓、成果展示等方式，進行翻轉課堂，促使學生積極思考，提高學生參與度，引導學生質疑和探究，進行高階思維訓練，培養學生的創新能力；學生需要在課后完成教師布置的作業，通過線上視頻、文本等資源復習和鞏固課堂上學到的知識；教師通過線下指導、在線交流等方式引導學生參加課外科技活動，鼓勵學生參加第二課堂，對學生學術科技活動、科技立項和學科競賽等進行激勵性增值評價；教師吸納學生進入科研課題小組，引導學生參與課題研究，同時把科研成果及時應用到教學中。

3" 數字賦能、虛實結合的多維度學習空間

建設

新工科人才知識結構的“新”體現在知識的前沿性與時代性，教師在教學中要注重內容的科學性、前沿性和拓展性，要摒棄知識本位思想，引入科學素養、能力創新的項目案例，注重問題解決和探究思考的項目引導，注重知識的交叉性和綜合性；要及時將學術研究、科技發展的前沿成果引入課程，教學內容要與時俱進，兼顧繼承與發展，體現思想性、科學性與時代性；加快數字化平臺建設，豐富教學資源，重構教學內容，為學生線上自主學習、線下探究式學習提供支持。

信息技術飛速發展的今天，課堂教學需要多元化、立體化的教學資源作為支撐，豐富的網絡教學資源可以為學生個性化學習和教師層次化分類施教提供支持。教學資源的建設需要考慮學生學習基礎、行為習慣、學習能力、學習習慣目標等方面的差異，充分利用信息技術，多維度搭建多階多元、虛實結合的線上自學、課堂學習、虛擬仿真、線下實操、能力提升的線上線下多維學習空間，為學生全方位學習提供支持，促進學生由淺層向深層推進學習，提高學習效率。多維度學習空間如圖3所示[6]。

4" 課程思政融入專業課教學

課程思政是實現全面育人必不可少的環節。

首先，專業課教師是課程思政的具體實施者，專業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，傳遞正確人生導向。

其次，要增強課程內容的吸引力和觸動性。

再次，學生都具有明顯的“向師性”，教師要注意一言一行，做學生的榜樣，做塑造學生品格、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、恰當地貫穿教學，推進課程內涵建設，增強學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生的價值體系，將思想價值引領貫穿教學計劃、課程標準、課程內容、教學評價等整個教學過程。專業知識與課程思政有效融合是關鍵的一環，要做到不突兀、不牽強附會，必須深刻理解課程的教學內容和特點，針對具體章節找到專業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[7]，如圖4所示。

在課程教學過程中，注意“入深入細、落小落全、做好做實”，注重教學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學生的學習需求、心理特征、成長規律和價值取向，堅持因事而化、因時而進、因勢而新，提升學生對專業課程學習的專注度，引發學生的知識共鳴、情感共鳴和價值共鳴。

5" 建立科學的教學質量評價體系

新工科背景下的信息化教學必須基于成果輸出導向，建立全過程、全方位的教學質量評價體系，以多元化的評價機制實現對學生知識、能力、素質的全面學習成果評價，激發學生學習內驅力，培養復合型、創新型、應用型高素質人才[8]。教學質量評價尤其要注意以下幾個方面。

5.1" 評價主體多元化，建立學生評價、同行評價、專家評價、督導評價、認證評估、社會評價相結合的多元化主體評價模式

依據課程目標和課程特點對參加評價的主體賦予不同的權重，不同評價主體評價側重點有所不同，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，學生既是評價主體，又是評價對象。要科學設置學生評價的權重，實現充分體現學習成果輸出的客觀評價。

5.2" 科學設置包含學生知識、能力和素質的全方位

評價指標體系，科學調整評價指標

不同評價主體對于教學成果目標輸出的側重點和關注點不同，指標體系條目的設置應該充分考慮不同評價主體的權重。依據教學核心要素和條件要素設置教學態度、教學模式、教學方法、教學效果等一級指標，再將各一級指標細化為可以量化的二級指標。

5.3" 利用數字平臺進行數據采集，把教學質量評價

落實到教學全過程中

在新工科背景下，教學過程中的數據采集和分析工作量大大增加，要使用人工智能等先進技術自動收集和分析數據，避免給教師和管理人員造成額外負擔。

5.4" 教學質量評價要保證及時性和有效性，實現以

評促建

教學質量評價是為了有效地改進和提升教學質量，通過大數據和數字網絡技術建立在線閉環的教學質量監控平臺，實現各個主體評價結果實時可見、教師教學和學生學習中存在的問題實時可查、評價整改措施實時監控。

6" 結束語

新工科建設對于持續深化工程教育改革與創新作用重大，加快新工科人才培養是工科院校一項艱巨而迫切的任務，需要加快信息技術在教學中的應用研究，充分利用大數據、人工智能等信息技術，以信息技術驅動新工科建設，把新工科教育理念落實到課堂教學活動中。本文研究的新工科背景下的信息化課堂教學模式充分利用線上和線下教學優勢，打造具有創新性、高階性和挑戰度的一流課堂。經過幾年的實踐證明，該教學模式可以有效激發學生學習的主動性，挖掘學生發展的潛力，提升學生的工程實踐能力和創新創業能力，有效促進學校新工科專業高質量發展。

7" 參考文獻

[1] 教育部2022年工作要點[EB/OL].（2022-02-08）[2024-02-03].http：//education.news.cn/2022-02/08/c_1211560325.htm.

[2] 教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知[A/OL].（2018-04-25）[2024-01-03].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

[3] 陳云龍，翟曉磊.教育數字化轉型的構想與策略[J].中國電化教育，2022（12）：101-106.

[4] 汪毅.落實新工科教育理念培養綜合型土木人才[J].大學，2024（2）：1-2，205.

[5] 趙靜華，潘巧明，郝曼琪.信息技術與教育教學融合創新的策略探討[J].中國教育信息化，2020（22）：12-16.

[6] 范文翔，李珂琳.高等教育數字化轉型的學習空間轉向：從智慧教室到全息教室[J].高等工程教育研究，2024（1）：112-117.

[7] 何柏娜，胡元潮，安韻竹，等.新工科背景下課程思政融入專業教育路徑研究與實踐：以高電壓技術為例[J].中國教育技術裝備，2023（22）：120-122.

[8] 胡建軍.信息化背景下應用型本科高校教師教學質量評價的探索[J].上海教育評估研究，2022，11（1）：26-29.

*項目來源：山東省高等教育本科教學改革研究項目“四種能力、五維空間、深度學習的生態課堂教學模式研究與實踐”（Z2023249）。

作者簡介：胡冠山，副教授。