信息技術與教育教學融合的實踐探索
——以中國人民警察大學消防工程專業(yè)為例

杜元斌，段海鵬，徐進奇，董艷磊

中國人民警察大學 a. 發(fā)展規(guī)劃與評估處； b. 教務處，河北 廊坊 065000

當前，信息技術已成為引領全球行業(yè)發(fā)展變革的關鍵動力，以云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新科技帶領人類社會逐步邁入數(shù)智時代。數(shù)智時代最鮮明的特征，就是把數(shù)據(jù)作為社會發(fā)展的戰(zhàn)略資源，依靠數(shù)據(jù)專業(yè)化處理分析應用以及5G、人工智能、信息技術等科技融合，加速推進經(jīng)濟、文化、國防、外交、社會治理等全領域的模式變革。高等教育作為我國實現(xiàn)教育強國的重要支撐，迫切需要主動融入信息技術，加速教育教學模式改革創(chuàng)新，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、信息技術與教育教學融合存在問題分析

我國教育信息化經(jīng)歷了三個階段：前教育信息化階段（1978—1999 年）、教育信息化1.0 階段（2000—2017 年）以及教育信息化2.0 階段（2018 年至今）［1］。以教育信息化2.0 起點為標志，才逐漸步入信息技術與教育教學深度融合的新階段。在此之前，信息技術與教育教學融合存在3 方面問題。一是信息技術不成熟造成教育教學系統(tǒng)功能單一，用戶體驗感不好。信息技術發(fā)展早期階段，技術單一，開發(fā)難度大，開發(fā)的系統(tǒng)平臺功能較為簡單，系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)形成孤島，用戶終端小型化進程緩慢造成使用便攜性較差，用戶體驗不佳。二是依托信息技術開發(fā)的管理系統(tǒng)平臺滯后于教學改革進度和趨勢，實用性不強。因管理系統(tǒng)平臺及其功能模塊開發(fā)周期長，而教育教學改革是與時俱進實時變化的，導致已建成的教育教學管理系統(tǒng)無法適應改革新需求，造成系統(tǒng)重復購置、重復開發(fā)等問題。三是信息技術引領教學改革的作用未得到有效發(fā)揮，先進性不足。高校在總結(jié)教學改革過程中，形成了許多新的教育理念和改革思路，而這些理念思路的落實必須依靠信息技術手段的持續(xù)完善來支撐實現(xiàn)。比如學習者時時可學的泛在化學習需求，管理者基于信息技術開展教學效果智能分析的需求，這些基于舊的技術難以實現(xiàn)。上述3 方面問題，在一定程度上制約了教育高質(zhì)量發(fā)展，也成為新一代信息技術改革的突破口。隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息技術的迅猛發(fā)展，給信息技術與教育教學深度融合帶來新機遇。

二、國內(nèi)外高校信息技術與教育教學融合概況

我國始終高度重視信息技術對教育革命性影響的作用，抓住信息技術革命的窗口期推動智慧教育快速發(fā)展，確立了教育信息化在教育改革發(fā)展全局中的戰(zhàn)略地位和作用，構建了系統(tǒng)完善的教育信息化發(fā)展政策體系［2］。國家《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》把深入推進智慧教育作為重點任務。2022 年啟動實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動，國家智慧教育平臺正式上線，標志著我國智慧教育發(fā)展到了新的歷史階段。一系列教育信息化和新工科建設舉措，致力于解決傳統(tǒng)育人模式教育手段單一、教學體系范圍不寬、資源共享平臺缺乏、學科交叉缺乏有效機制等問題，使得信息技術成為引領教育教學工作高質(zhì)量發(fā)展的新動力。

信息技術不僅改變了教與學的方式，而且已經(jīng)開始深入影響教育的理念、文化和生態(tài)。世界主要教育強國或大國均意識到新形勢下教育變革勢在必行，從國家層面大力開展教育信息化的頂層設計，積極探索新模式，推進新技術支持下的教育教學創(chuàng)新。美國教育部于2017 年發(fā)布了《國家教育技術計劃2017》，提出要在高速寬帶網(wǎng)絡、學習終端、數(shù)字學習環(huán)境以及政策方面加強校園基礎設施建設，支持高效學習。美國鳳凰城大學研發(fā)的個性化學習套件，使得學習者能即時訪問課程資源，支持訂單式培養(yǎng)和多方式獲取學位［3］。麻省理工學院從2017年開始將區(qū)塊鏈技術應用到學生畢業(yè)證發(fā)放領域，將學生個人資料信息（如成績單、畢業(yè)證等）管理與區(qū)塊鏈技術相結(jié)合，有效確保了學生個人信息安全［4］。以智能代理、人機互動與反饋等技術為支撐，游戲化學習的研究與應用也得到快速深入發(fā)展。新加坡繼發(fā)布“智慧國2015”之后，又針對六大類學校發(fā)布了“未來學?！庇媱?，重點推進的前沿應用包括沉浸式學習環(huán)境、虛擬全球教師、課件生成器、可視化工具等。澳大利亞科廷大學則利用傳感器收集學習模式和課程考勤數(shù)據(jù)，將視頻數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)與跨校園設施相結(jié)合，改善課堂學習。近年來，日本為推進信息技術與教學融合，積極建設智能化教學環(huán)境，研發(fā)了可以應用在教育領域的機器人，促進日本教育信息化的變革與發(fā)展［3］。

我國高校近年來大力開展教育信息化建設和智慧教育改革創(chuàng)新，取得了顯著成效。華中師范大學以自主研發(fā)的“云+端”一體化教學支持平臺為依托，實現(xiàn)師生一人一網(wǎng)絡空間，構建線上線下打通、課內(nèi)課外一體、實體虛擬結(jié)合的泛在式智能型教學環(huán)境［5］?；诖髷?shù)據(jù)進行學習，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學評價，學生平時成績在課程總成績中比例從20 %調(diào)整上升到60 %，最高可達80 %。浙江大學建立了在線教育空間、學術資源空間、個人信息空間、信息發(fā)布空間、網(wǎng)上辦事空間，研發(fā)建設了“學在浙大”“智云課堂”“AI協(xié)同筆記”等教育教學空間，建立了虛擬教研室、學科發(fā)展空間?；谌侄未髷?shù)據(jù)，從德智體美勞5 個方面建立學生成長發(fā)展畫像，對學生學習過程進行學業(yè)預警。山西財經(jīng)大學建立了階段性評價和結(jié)果性評價相結(jié)合的課堂教學質(zhì)量評價機制，通過公開問卷、隨堂問卷、移動聽評課、自評互評、階段評價等方式，完善線上線下相結(jié)合的督導聽課機制，客觀合理評價教師、評價學生、評價課程。北京信息科技大學打造學生自主學習空間，形成以研究性學習為特征的新型課堂教學形態(tài)。運用綜合分析、在線評教、各種各樣滿意度測評，開展線上教學督導，使得“課堂—教師—學生”實現(xiàn)一體化教學評價，有力地推動了教學管理水平和質(zhì)量提升［6］。

通過對國內(nèi)外高校信息技術的應用情況初步分析，可深刻感受到信息技術在推動教育模式改革、教育形態(tài)轉(zhuǎn)型等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。借助“雨課堂”“學習通”等信息化教學平臺，擴充課程資源，以學生學習為中心設計教學環(huán)節(jié)，重構教學內(nèi)容，實行“翻轉(zhuǎn)課堂+對分課堂”等教學模式，開展線上線下混合式教學［7］已成為教育教學主流教學模式。智慧教育發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一所大學治理能力的重要標志，也成為能否吸引優(yōu)秀生源的重要因素。

三、中國人民警察大學信息技術與教育教學融合實踐探索

有研究者從網(wǎng)絡時代成長下的學生角度，總結(jié)出了學生學習新需求，比如：希望通過點播、積分、點贊、游戲、彈幕等新方式，活躍線上課堂氛圍，讓學習者從被動走向主動［8］；希望實現(xiàn)無線網(wǎng)在校園的全覆蓋，為師生時時處處可學提供支撐；希望學校的網(wǎng)絡學習平臺能夠提供直播教學、視頻教學、在線考核、在線互動等功能，提供線上學習空間和課程推薦庫；希望完善選課制度，建立線上線下相結(jié)合的管理方式，合理解決平臺學習和網(wǎng)上學習學分認定問題。同時，有研究者也總結(jié)了教學管理人員的具體需求，比如：希望依托信息技術提高管理效率和效果。這些需求或問題，也是中國人民警察大學（以下簡稱“警察大學”）需要破解的難題，為明確學校智慧教育思路提供了啟示。從2011 年開始，警察大學加大對教育教學信息化投入，取得了顯著的智慧教育改革成果，實現(xiàn)了教育教學模式的跨越式變革。

（一）警察大學教育教學信息化建設現(xiàn)狀

學校先后投入5 000萬元，建成了“數(shù)據(jù)驅(qū)動·融合創(chuàng)新”新一代智慧教育體系，初步實現(xiàn)了智慧教、智慧學、智慧管、智慧考、智慧訓、智慧評相結(jié)合。一是建立完善教育教學應用系統(tǒng)。建成統(tǒng)一身份認證平臺、網(wǎng)上辦事大廳、數(shù)據(jù)中心、教學大數(shù)據(jù)平臺、綜合移動智慧校園平臺、“學在警大”移動教學平臺，升級建設了新一代移動化教務管理系統(tǒng)，建設教師教學空間、學生學習空間、管理人員管理空間和數(shù)據(jù)資源空間，實現(xiàn)了系統(tǒng)互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通，深度推進教育教學的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。二是全面推進“互聯(lián)網(wǎng)+”教育管理服務模式落地。依托網(wǎng)上辦事大廳和一卡通系統(tǒng)，上線教學經(jīng)費、教學報修、學生請假等教務辦事服務50 余個，教學管理事項基本實現(xiàn)“網(wǎng)上辦、一次辦、馬上辦”。建成通用課程在線考試系統(tǒng)、計算機和英語在線考試系統(tǒng)、試卷評閱系統(tǒng)等在線考核系統(tǒng)，提升了考核工作效率。三是全面提升移動化、便捷化。依托移動智慧校園平臺，全面升級本科教務管理系統(tǒng)，面向師生開發(fā)移動教務，推動通過手機完成查成績、查課表、填報教學任務、聽課測評等教務業(yè)務，提高教務工作的移動化和便捷化水平。四是建立數(shù)據(jù)支撐的管理決策模式。依托教學大數(shù)據(jù)平臺，建設了課堂教學質(zhì)量、教學日常狀態(tài)、學生學習狀態(tài)與效果等方面的大數(shù)據(jù)分析主題，向師生個人、管理干部、教學管理者、各級領導推送大數(shù)據(jù)報告，為管理決策的科學性提供有效支撐。依托教學管理指揮系統(tǒng)，全校所有課程通過云錄播和直播自動形成數(shù)字化資源，為學生跨專業(yè)、全天候?qū)W習提供支撐。學校每學期120 余門次課程開展翻轉(zhuǎn)課堂等混合式教學，每學期在線修學分人數(shù)超過5 000人次。

（二）充分發(fā)揮信息技術在課程教學質(zhì)量評價中的作用

2016 年學校建成教學管理指揮云錄播平臺，2020 年建設開發(fā)了課堂教學質(zhì)量大數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺，為課程教學質(zhì)量全流程、全方位管理提供了重要支撐。一是開展線上聽評課。專家、同行等評教主體依托課堂教學質(zhì)量大數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺、云錄播平臺等進行在線實時聽課、錄播回放聽課，每門課程至少被1 名校專家、1 名同行聽評。二是形成線上巡課制度。督導專家、教學管理部門依托在線巡課系統(tǒng)查閱課程教學基本文件、教學資料、師生互動情況、課程作業(yè)情況等，結(jié)合聽評課情況完成教師評教問卷。三是強化課堂教學大數(shù)據(jù)的整理與分析。首先，對教師課堂教學質(zhì)量進行綜合性分析挖掘，從教師年齡、職稱、學歷、性別、單位等方面進行對比分析，發(fā)現(xiàn)有價值的數(shù)據(jù)，供決策參考使用。其次，對教師、課程、教研室等進行時間序列分析，綜合對比課堂教學質(zhì)量情況。再次，跟蹤學生到課率、圖書館到館情況、圖書借閱情況、日常消費情況、活動軌跡、在線學習情況、作業(yè)完成情況、階段性測試情況等方面的內(nèi)容，建立學生學習狀態(tài)監(jiān)測機制，綜合監(jiān)測學生的學習狀態(tài)。四是及時反饋大數(shù)據(jù)分析結(jié)果。依托課堂教學質(zhì)量大數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺，在首次課后、課中和課程結(jié)束后等時間節(jié)點向?qū)W生精準推送調(diào)查問卷，通過大數(shù)據(jù)建模形成綜合評教成績，依據(jù)評價標準從多維度對教師教學精準畫像并實時反饋，引導教師持續(xù)改進，并把有關意見建議的改進成效作為下一輪該教師課堂教學質(zhì)量評價的基本依據(jù)。

（三）基于大數(shù)據(jù)技術進行學生學習效果統(tǒng)計分析

近年來，學校依托教學大數(shù)據(jù)分析平臺，運用大數(shù)據(jù)手段，對學生學習效果進行統(tǒng)計分析，有效指導教學質(zhì)量改革。一是運用學生學習過程數(shù)據(jù)指導教學。將學生的“學”作為課程教學質(zhì)量監(jiān)測對象，從課堂表現(xiàn)、學習狀態(tài)、學習成效等方面監(jiān)測學生的“學”。從只關注課上環(huán)節(jié)，延伸到關注課前、課中和課后等課程教學全部環(huán)節(jié)，即從主體構成、時間延續(xù)兩個方面全面監(jiān)測課堂教學質(zhì)量。統(tǒng)計學生成績、學分、考試成績差異度、課程成績特征變化趨勢等方面數(shù)據(jù)，并進行合理化分析，幫助學生根據(jù)考試結(jié)果回溯學習過程，對學習過程進行反思。二是實現(xiàn)對課程教學大數(shù)據(jù)的深度分析。課程教學數(shù)據(jù)處理就是對學習過程數(shù)據(jù)進行整理形成學習記錄數(shù)據(jù)，并存儲在學習記錄數(shù)據(jù)倉庫中。學生學習情況分析主要包括任務點分析、課堂互動分析、作業(yè)分析、考試分析和互動討論分析等。通過大數(shù)據(jù)平臺，教學管理者和教師能夠較為精準掌握學生學習過程的學習行為和學習成效。

大數(shù)據(jù)系統(tǒng)通過統(tǒng)計學生完成任務點情況，評估學生是否完成學習任務。通過章節(jié)測驗統(tǒng)計功能，可統(tǒng)計出完成章節(jié)測驗的人次，章節(jié)測驗的平均分、及格率和優(yōu)良率，通過頻繁的測驗，檢測學生對知識的掌握程度。

（四）深入推進信息技術與教育教學融合的改革思路

教育信息化的高階發(fā)展階段，將是充分滿足學習者處處時時的個性化學習需求，人機充分互動交互的新階段。智能學伴、智能答疑、AI 教師、虛擬沉浸式學習、學習資源個性化智能推送、學生學習行為效果智能分析等將是未來教育的主流模式。當前學校智慧教育所取得的改革成果，基本滿足了師生信息技術應用需求，但還存在很多亟待完善的問題，比如：相關教育管理信息系統(tǒng)還不能滿足學生個性化、多樣化能力生成需求，還不能有效支撐輔修專業(yè)、微專業(yè)學業(yè)模式改革；學生存在學習注意力不集中、教師無法有效進行監(jiān)管情況，缺乏智能輔助學生學習效果評價監(jiān)測體系等。為科學指導學校教育教學信息化建設發(fā)展，學校制定了《智慧教育建設與發(fā)展規(guī)劃（2021—2025 年）》，提出了“構建支撐新型警務人才培養(yǎng)的智慧教育新范式”目標，并明確了3 個方面重點工作任務。一是建立完善智慧教育管理模式。完善“一網(wǎng)通辦”的教學服務模式，加強電子印章、電子簽名和電子認證的應用度。依托智能感知技術采集存儲教學過程數(shù)據(jù)，建立智能分析的評價模式。完善學生綜合素質(zhì)考核評價系統(tǒng)，建立面向師生多終端融合快速信息收集模式，為學生個性化學習、成長指導、德智體美勞全面評價提供支撐。二是深入推進智慧教學創(chuàng)新應用。建設“智慧教”課程教學范式。加強人工智能技術應用，探索構建虛擬教師、智能學伴等新型教學形態(tài)。打造“智慧學”個性化學習空間，將游戲?qū)W習、同伴學習、協(xié)作學習嵌入學生私人定制化學習空間。創(chuàng)建“智慧練”實戰(zhàn)化教學訓練模式，全面應用學生體能訓練考核管理系統(tǒng)，深入挖掘訓練數(shù)據(jù)，提供個性化訓練指導服務。構建“智慧考”課程考核模式，完善課堂教學、無紙化考試、智能閱卷分析一體的智慧考核模式。三是豐富智慧教學資源。全面加強在線開放課程、精品課程、微課程建設，構建豐富的學科專業(yè)核心課程、實戰(zhàn)練兵課程、消防課程、海外安全管理課程、國際化開放課程等特色數(shù)字化課程資源。

四、警察大學消防工程專業(yè)深化信息技術融合教育教學案例

消防工程專業(yè)作為我校國家級特色專業(yè)和國家一流本科專業(yè)建設點，始終高度重視依托信息技術牽引課程教學改革、保證課程教學質(zhì)量，特別是依托虛擬仿真技術，培育了特色鮮明的信息技術應用成果。

（一）“建筑消防設施”課程虛擬仿真教學實踐

該課程按照“虛實結(jié)合、以虛補實”的原則，研發(fā)了“建筑消防設施有效性檢查與功能評測虛擬仿真系統(tǒng)”。該系統(tǒng)采用3D 虛擬仿真技術，運用三維建模、動畫等技術手段，模擬火災自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和防排煙系統(tǒng)在建筑中的設置場景，實現(xiàn)“以虛代實”，讓學生有親歷漫游建筑內(nèi)消防設施的體驗。學生可對各消防系統(tǒng)的工作原理、主要組成、靜態(tài)檢查方法、功能測試方法進行學習和考核，形成了虛擬仿真與場地教學相互補充、完美融合的教學模式，如圖1 所示。課前，學生完成自學任務。課上，教師引導構建知識體系，組織學生自主熟悉各消防設施的原理、組成、狀態(tài)、操作，完成隨堂考核，系統(tǒng)及時反饋考核結(jié)果、自動生成并保存實驗報告。課后，教師可以通過查看實驗報告，進行學習效果分析，學生可結(jié)合知識技能點掌握情況完成復習及作業(yè)任務。整個過程都基于該系統(tǒng)完成，較好實現(xiàn)過程性考核、形成性評價，以及線上線下相融合的翻轉(zhuǎn)課堂教學改革目標［9］。

圖1 “建筑消防設施”課程實驗平臺

（二）“消防燃燒學”課程線上線下融合教學案例

“消防燃燒學”是消防工程專業(yè)的核心課程，依托學校智慧教育平臺持續(xù)開展線上與線下相融合的教學改革實踐，使教學過程數(shù)字化、可視化，建立“線上有資源，線下有互動，過程有評估”的新教學模式，有效提升學生學習的深度及效果。該課程注重將線上教學和傳統(tǒng)教學模式進行有機結(jié)合，取二者之精華，使學生學習方式更加靈活，學習內(nèi)容更加深入。課前，教師通過“學在警大”教學平臺將課件、視頻等教學資源提供給學生，并提前布置課前學習任務。教師可通過平臺查看學生閱讀導學材料的進度，督促學生完成自學任務，了解學生自學時的難點，保證課堂教學過程中有的放矢。課上，由于教師講授時間大幅減少，課堂教學改為翻轉(zhuǎn)課堂式教學，將課堂變?yōu)閹熒蛯W生之間的互動場所，通過平臺發(fā)布簽到、分組討論、隨堂練習等互動活動，平臺可將互動學習情況實時反饋教師，教師根據(jù)反饋情況及時調(diào)節(jié)授課的內(nèi)容和進度。課后，教師通過平臺發(fā)放課程評價表，學生從課程思政、課程設置、課程內(nèi)容等5個方面23 個觀測點進行評價，教師根據(jù)反饋信息優(yōu)化授課內(nèi)容。學生在平臺上回看教學視頻、完成作業(yè)。學期結(jié)束后，教師匯總學生每堂課反饋的意見建議，撰寫課程教學質(zhì)量分析報告，對學生反饋的意見進行反思，總結(jié)改進教學的思路和方式。教研室定期匯總每名教師的反思收獲，作為修改課程標準、修訂教材講義的基本依據(jù)。課程教、學、評、考環(huán)節(jié)實現(xiàn)與智慧教育技術手段深度融合，如圖2所示。

圖2 “消防燃燒學”課程融合智慧教育技術

五、結(jié)束語

當前，國家積極推廣落實OBE 理念，在工程教育、醫(yī)學教育、師范教育等領域積極推動專業(yè)認證工作。專業(yè)認證的核心理念就是對畢業(yè)要求、課程教學目標的達成度分析，找到影響人才培養(yǎng)質(zhì)量提升的關鍵問題，并進行持續(xù)改進，實現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的螺旋式上升，形成完整閉環(huán)的質(zhì)量保障鏈條。科學有效的達成度分析，需要信息技術的支撐，才能實現(xiàn)對學生學習效果的全過程跟蹤與評價。因此，主動應用信息技術能夠最大程度幫助教育管理者踐行以學生為中心理念，實現(xiàn)我們倡導已久的更深層次內(nèi)涵式發(fā)展目標，使學生有更好的學習體驗、更加輕松的學習氛圍，實現(xiàn)更加高效的學習，從而達到培養(yǎng)適應引領數(shù)智時代未來人才的目標。