數智賦能，向“新”而行

摘要：開放教育工科專業的高質量發展對于培養具有創新精神和實踐能力的工程技術人才至關重要。本文對國內外工科專業數智化建設與開放教育相關研究進行梳理，分析國內開放教育工科專業教學實踐中的優勢和面臨挑戰，從教育資源要素和教育模式角度探索數智技術為開放教育工科專業帶來的新機遇、新發展、新態勢。新時代開放教育工科專業應以學生為本位，對接產業和社會需求，構建數智化學習空間融創基座，優化數字教學資源體系，促進工科知識接受度和體驗感轉型，運用PDCA循環理論完善教學評價范圍和質量，實現開放教育工科專業高質量發展。

關鍵詞：數智技術；開放教育；工科專業

引言

新質生產力的提出，強調積極培育新能源、新材料、先進制造、電子信息等戰略性新興產業，積極培育未來產業，加快形成新質生產力，增強發展新動能。新質生產力強調以數字技術為支撐，以要素增值為基礎，以技術創新為根本驅動力，全方位、多角度為經濟發展賦能，是總結歷史經驗、順應時代潮流、面向未來發展基礎上提出的新概念、新思想、新理論，體現了對“科學技術是第一生產力”的深刻認識和戰略把握。

開放教育作為科技生產力、人力資源和創新動力的重要結合點，承擔著發展繼續教育、培養創新人才、促進教育公平、服務國家經濟社會發展的重要使命。工科專業是推動經濟發展和技術創新的核心力量，在解決實際問題、促進產業升級、提升社會福祉等方面發揮著關鍵作用。數智技術的運用有助于促進開放教育工科專業教學資源建設、提升教育效率和質量、促進教育資源共享、培養適應技術發展與產業需求的人才。在新質生產力重要論述的指引下，準確把握開放教育科技創新的重要地位和獨特優勢，客觀評價我國開放教育工科專業發展現狀和存在的問題，提出對策建議，具有重要的理論和實踐意義。

一、工科專業數智化建設

工科專業是推動國家科技進步、促進社會經濟發展和保障國家安全的關鍵力量。國內外學者對高校工科專業的數字化建設展開了大量研究。

國外研究方面，Dalloul采用描述性調查方法研究了Tishreen大學引入建筑信息模型（BIM）技術的教學現狀，提出建筑信息模型（BIM）技術與課程整合的總體框架，建議學校將BIM作為一種有效教育工具整合到課程

中[1]。Seyman研究了工科教育中建筑施工課程的數字化模型（DM），指出DM通過增強現實（AR）技術開發和應用的，提高學生感知、理解和解決建筑施工細節的能力，提出在教學過程中確定適當的數字工具，根據建筑項目階段定義步驟和工作流程，以開發施工圖紙并有效地定義精確的細節，基于此生成并應用DM，有助于提升學生對建筑細節的感知。

國內研究方面，部分學者探索了信息化技術在高職新工科專業中的應用路徑，闡述了信息化技術發展促進高職新工科專業教學設計優化的內在邏輯，以視覺傳達專業中“裝飾藝術設計基礎”課程的項目為例，進行教學設計案例展示，從借助信息技術創新教學理念，變革教學模式，優化教學方法、提升新工科教學中的數字信息技術應用水平、創設線上線下相結合的任務實踐教學模式、打造線上線下互融、多元化的綜合評價體系等方面提出了信息化技術在高職新工科專業教學設計中的應用路徑[2]。劉坤認為新工科新形態教學資源生成邏輯可歸納為基于表現形式和特色內容兩條邏輯鏈路，涵蓋堅持立德樹人根本任務、契合未來發展需要、融合現代信息技術，將教學導向、教學團隊、教學內容、教學適用性和數字資源作為基本構成要素，呈現教學內容新、建設方式新、使用方式新、更新速度快、影響范圍廣等特征，以新工科項目式課程為切入點提出的新形態教學資源評價指標體系，為新工科新形態教學資源建設指出了可行路徑[3]。

二、數智技術為開放教育工科專業帶來新發展

（一）教學資源要素優化

1.教學導向：適應行業發展與社會需求

教學導向要素要求教學資源符合工科建設價值取向。價值取向內隱于教學資源建設全過程，且對教育結果產生深刻影響。通過數智技術實時跟蹤和分析最新的行業發展動態和社會需求，確立思想新穎和先進與規范并重的教學目標。通過在線教育平臺，傳播國家重大戰略相關的知識和技能，有助于強化開放教育工科專業立德樹人的根本任務，服務于國家重大戰略目標。

2.教學團隊：提升信息素養與跨學科合作

數智技術的融入開放教育工科專業體系建設，有助于工科教師提升數據收集、處理、分析和應用等信息素養，以及科學、創新且符合倫理地運用人工智能技術的能力；通過在線文檔、項目管理軟件的使用，幫助教師自動化完成部分教學管理任務，使教師有更多精力關注教學和學生互動，同時提高教學團隊的協作效率，幫助教師使用數智工具進行實時溝通，共同設計課程學習路徑，促進不同工科領域教師之間跨學科合作。使用在線調查工具和反饋系統收集學生和同行的反饋，這些反饋可以幫助教師評估和調整學習路徑。

3.教學內容：確保前沿性、先進性和持續迭代

數智化技術的應用有助于提升教學資源內容選擇的科學性、完整性、先進性、安全性，實現教育內容持續迭代，滿足社會和學生的需求。例如，在中國建筑史的教學中，整合歷史文獻、建筑圖紙、視頻資料、3D模型等各類型資源，構建全面的中國建筑史教學資源庫；利用虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術，為學生提供沉浸式的中國建筑史學習體驗。學生可以通過VR頭顯參觀虛擬的孔廟等歷史建筑，增強學習的直觀性和互動性。

4.教學適用性：推動人才個性化和全面發展

教學適用性強調以學生為中心，堅持人才個性化發展與全面發展。數智技術可以為學生提供個性化學習路徑，通過智能推薦系統，根據學生的學習歷史、興趣和能力提供與其專業相關的最新研究成果、在線研討會或案例分析等個性化的學習建議，幫助學生深入理解專業領域內的最新發展。同時，數智技術可以支持跨學科的項目實踐，通過在線協作工具和虛擬實驗室，幫助學生參與到跨學科的團隊項目中，解決實際工程問題，例如，水利水電工程專業的學生與計算機科學專業的學生合作，利用數據分析技術來優化污水處理系統，在提升專業能力的同時，促進學生寫作能力、溝通技巧、合作精神等綜合素質。

（二）教學模式創新升級

1.教學方法新

數智技術有助于開放教育工科專業教學方法的改進和升級。例如，在講授法、討論法、案例分析法中使用無人機航測三維模型，教師可以通過軟件展示建筑物的不同視圖，如正面、側面、頂部等，以及內部結構和細節；學生使用三維模型分析特定建筑案例，例如，古代的木結構建筑、壇廟建筑等，可以清晰地看到木結構建筑、壇廟建筑的體量、形式、裝飾、色彩等特征，從而分析其如何體現等級規格和禮儀制度的嚴肅性。

2.教學手段新

數智技術在開放教育工科專業中的應用，極大地豐富和擴展了傳統的教學工具和手段。可視化技術在教育中的應用確實為提高教學效果和學生的理解能力提供了重要工具，尤其是在工科專業中，復雜的機械原理、工程流程或科學概念經常需要直觀的展示來輔助教學。動畫可以用來解釋那些難以通過傳統教學工具表達的復雜概念，如流體動力學、電磁學和機械運動。動畫的互動性可以讓學生控制演示的進程，增加學習的動手能力。三維模擬技術允許學生在虛擬環境中探索復雜的機械系統或建筑結構，提供更全面的視角和深入的理解。通過這些可視化技術，教師能夠更有效地傳授復雜的科學和工程知識，而學生則能通過視覺和互動學習工具以更直觀和實踐的方式理解這些知識。這些技術的應用不僅提高了教學質量，也增強了學生的學習動機和成效。

3.教學評價新

數智技術的應用能夠從評價主體、評價指標、評價內容等多方面改進開放教育工科專業的評價體系。通過在線調查、反饋表單和學習管理系統（LMS）中的即時反饋工具收集學生意見，有助于教師及時了解學生需求；利用智能評分系統和學習分析工具，對學生的學習成果進行快速、準確的評估，生成分析報告，幫助教師識別學生的學習難點和進步空間。在評價指標方面，學生對課程內容相關性、教學方法有效性、教師可訪問性和響應性、學習資源的質量和可用性進行評價。

三、數智技術賦能開放教育工科專業高質量發展的實施路徑

（一）以學生為本位，構建數智化學習空間融創基座

開放教育學習空間由網信空間、物理空間和社會空間交織融通而成，共同構建開放教育生態系統的基座。網信空間運行于一定的學習支撐服務平臺之上，是開放教育最核心的學習發生場所，包括在線學習平臺、數字圖書館、個人網絡學習空間等；物理空間包括學校、圖書館等傳統學習場所，學校在開放學習空間中占主導地位；社會空間指人際溝通和協作的空間，為學習者提供全面互聯的學習體驗。在網絡空間優化方面，以學生成長和發展為中心，開發與工科專業相關的在線實驗室、模擬軟件和工程案例庫，使學生能夠在虛擬環境中進行實踐操作和模擬實驗；利用在線論壇、項目協作工具和實時問答系統，支持學生之間的技術討論和團隊項目合作。在物理空間升級方面，在圖書館、學校等學習場所中設置先進的工程實驗室和創新空間，配備必要的硬件和軟件工具，供學生進行實踐操作和創新項目，如渦輪增壓發動機機械系統、渦輪增壓發動機電控系統故障診斷實訓軟件，為學生提供動手實踐的機會。在社會空間拓展方面，利用大數據分析學生的學習習慣和進度，結合人工智能為每位學生設計個性化的學習計劃和資源，從而提升學習效率和成效。

（二）優化數字教學資源體系，促進工科專業教學知識數智化轉型

通過建設和優化國家開放大學“一網一平臺”和數字資源體系，建立一體化、智能化、集約化的工科專業智慧教育平臺。使用數智技術將工科知識進行接受度轉型和體驗感轉型，將語言文字形式的工科專業內容轉化為動圖、短視頻、紀錄片和三維模型等可感知、易理解的數字形式，增強工科專業教育的親和力。例如在《中國建筑史》課程中，建設數字教材，集成最新技術人工智能和虛擬現實，學生可以“走進”歷史建筑，親眼看到不同歷史時期的建筑風格和內部結構，增加學習的直觀性和趣味性。AI可以根據學生的學習進度和測試結果，自動推薦適合的學習材料和難度，實現真正的個性化學習。將游戲化學習、項目式學習融入數字教學資源體系建設中，實現開放教育工科專業從傳統的知識單向傳授向以學生為中心的接受度和體驗感轉型，提升教學效能。

（三）運用PDCA循環理論，完善開放教育工科專業教學評價范圍和質量

充分考慮開放教育工科專業教學全過程周期整體情況，建立并完善以授課教師、學生、工科領域專家等為評價主體，以主觀定性評價和定量數學模型相結合為評價方式，以價值導向、教學內容正確性、教學資源使用量和滿意度為評價指標的開放教育工科專業教學評價體系。按Plan（計劃）、Do（執行）、Chick（檢查）、Act（糾正）順序進行工科專業數智化教學質量管理。以工科專業學生成長和發展為中心，引導學生對數智化教學和課程進行階段性評價和持續性評價；強調工科領域專家評價策略，根據學生反饋和專家意見，從數智化教學的內容正確性、應用合理性、知識實用性等方面優化評價策略，形成動態的數智化教學評建結合機制，實現“評價—建設—反饋—優化—建設”的良性循環機制，完善評價指標的范圍和質量。

結語

作為科技生產力、人力資源和創新動力的關鍵交匯點，開放教育肩負著發展終身教育、培育創新人才、推動教育公平以及服務國家經濟社會發展的重大責任。開放教育工科專業的高質量發展使學生能夠在整個職業生涯中不斷更新知識和技能。數智技術的發展和應用，有助于開放教育工科專業在教學導向、教學團隊、教學內容、教學適用性和數字資源等方面優化教學資源要素，促進教學方法、教學手段和教學評價方式創新。為了全面釋放數智技術的效能和優勢，開放教育工科專業應以學生為本位，對接產業和社會需求，構建數智化學習空間融創基座，優化數字教學資源體系，促進工科知識接受度和體驗感轉型，運用PDCA循環理論完善教學評價范圍和質量，實現開放教育工科專業高質量發展。

本文系黑龍江省中華職業教育社 2024 年度規劃課題《人工智能時代開放教育數字教材建設實踐與探索》（項目編號：HZJS2024YB02）的研究成果。

參考文獻：

[1]劉遠杰，熊慶澄.新質生產力驅動新時代教育變革：邏輯、方向與因應[J].中國遠程教育，2024，44（05）：15-24.

[2]陳鳳英.新質生產力與職業教育高質量發展的耦合機理[J].民族教育研究，2024，（02）：1-8.

[3]劉坤，劉鑫橋，李妍.教育數字化下的新工科新形態教學資源——邏輯內涵、要素特征與建設路徑[J].高等工程教育研究，2023，（04）：22-26+99.

（責任編輯：袁麗娜）