数智融合支持下高职课堂教学改革的形态表征、内在机理和转型路径

［摘要］随着信息技术的进步与发展，数智融合已成为教育领域改革的重要方向。课堂教学改革是推动高职教育质量提升的关键力量。要实现高职院校课堂的数智化转型，首先需要基于数智融合的理论基础，构建高职数智化课堂环境、多元化教学资源、个性化学习体验、项目化任务驱动和智能化课堂监管的表征。其次，探索数智融合在高职课堂教学改革中的虚实共生、模型驱动、人机协同和全域智控等机理。最后，要将数智融合覆盖到课堂教学流程的全过程，形成“课前—课中—课后”全流程数智化育人的新格局。

［关键词］数智融合；高职教育；课堂教学改革

［作者简介］胡志飞（1980- ），男，浙江金华人，金华职业技术学院，讲师，硕士。（浙江  金华  321017）

［基金项目］本文系2021年浙江省教育厅科研项目“互联网+背景下师范书法新形态教学的研究”（项目编号：Y202146902，项目主持人：胡志飞）和2022年金华职业技术学院教学改革研究项目“数智融合：人工智能时代高职课堂教与学的演进”（项目编号：20222236，项目主持人：胡志飞）的阶段性研究成果。

［中图分类号］G712 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2023）24-0090-06

随着新一代信息技术的迅速发展与应用，教育领域也受到深远的影响。加强数智融合、赋能各类教育变革逐渐成为当前教育领域重点关注的问题，这也标志着现代教育智能化时代的到来。数智融合指数字技术与智能应用相结合，旨在实现数据的全面采集、存储、处理和应用。教育数智化是将数字技术融入人类教育领域，并从根本上转变其结构形态、运行模式、行为观念的变化过程。这种数字技术与教育活动整合后的教育信息化的高阶形式，是利用数字化、风格化、智能化等技术手段，对教育进行划时代的系统性、深层次变革，从而构建教育新生态。作为培养社会所需高技能人才的高职院校，必须适应工作形态的转变，不断提升育人质量。高职课堂教学作为高职院校所有教学工作的核心，是内涵建设的主阵地，应积极响应数智时代要求，主动参与改革。

一、数智融合支持下高职课堂教学改革的形态表征

1.数智化课堂环境。数智化课堂环境是通过各种智能设备和软件，利用数智融合技术，构建更为多样、丰富的环境系统。目前，数智化课堂环境发展呈现以下特点：一是基础服务平台日趋成熟。作为典型的智慧学习环境的产物，智慧教室通过统一信息门户、身份认证和数据标准，运用教学支撑平台、LED大屏显示系统、监控录播分析系统、灯光空调通风系统、智能班牌考勤门禁系统和资产管理系统等平台，快速接入各种应用服务。二是教学应用系统逐渐丰富。业务信息系统广泛应用于教学管理、学生管理和办公自动化等刚性需求，网上办事流程在线运行，能一次登录和一网通办，在动态开放、教学机智的课堂中实现高效教学、个性化学习、合作探究的学习方式。在数智化课堂环境中，物联网、云计算、大数据、移动互联、AI等新一代信息技术的应用得到了体现，各种学习数据快速生成与流转，为师生提供更便利的服务。未来，教室将集成更多现代科技和智能技术的课堂教学环境，师生可以随时随地、自由地参与教学活动。

2.多元化教学资源。多元化教学资源是指教师利用网络资源、开放式课程、在线实验等多元化方式，丰富课堂内容以满足不同学生学习需求的系统。当前，多元化教学资源发展主要表现在以下两个方面：一是数智教学资源日益丰富。这些资源涵盖通用性基础资源和仿真实训资源，如网络课程、多媒体素材和虚拟仿真技术、VR和AR。此外，数智图书馆资源（如数字报纸、电子图书、数字期刊及网络教育出版物）和数字化场馆资源（如数字科技馆、数字博物馆、数字实训馆）也日益丰富。二是数智教学平台不断创新。教学平台包括国外开发的Sakai学习平台、Bb学习平台、Moodle学习平台、多人手机云视频会议软件等课堂教学模式平台，以及国内的腾讯会议、超星学习通、钉钉、学堂在线等平台。这些平台通过各种互动功能，创设互动与合作的学习环境，鼓励学生主动参与学习，并提供自主学习的支持。教学资源库是一种集合教学资源和建设平台的网络系统，以资源共享为目标，以打造精品资源为核心，能满足职业院校师生能学辅教需求的在线教学和学习系统。

3.个性化学习体验。个性化学习体验需要借助数据分析和人工智能技术，深度理解学生学习特点和需求，为学生量身打造出一套支持泛在学习、混合学习、定制学习和沉浸学习的系统，使学生可以按照自己的学习进度和兴趣进行个性化的选择和学习。一是建设自适应学习平台，通过应用人工智能技术，根据学生的学习进度、兴趣和学习风格，智能推送适合的学习资源与路径，助力学生按个人方式和节奏进行学习。二是运用虚拟实验室技术，让学生在虚拟环境中进行观察及实验操作，为其提供更加灵活且安全的实验学习体验，同时可以根据学生的实际情况进行有针对性的实验设计和指导。三是进行学习数据分析，通过了解学生的学习进度、理解程度以及薄弱环节等，为教师提供针对个体学生的个性化教育方案和指导。四是推荐教学资源智能化，学习平台可以根据学生的兴趣和学习需求，智能化地推荐适合的教材、课件、视频等教学资源，为学生提供个性化支持，拓展学习机会。

4.项目化任务驱动。项目化任务驱动是以项目为载体、以任务为驱动的教学系统，旨在培养学生的实践能力、团队协作能力和创新能力，使他们更好地适应数智时代的挑战。在数智融合的支持下，高职课堂项目化的任务驱动通过在线平台和协作工具，学生可以进行团队合作和互动交流，在实际项目中应用所学的知识和技能。在项目设计阶段，教师根据专业特点和学生需求，将课程内容划分为多个具体项目，每个项目都包含一系列任务。这些任务通常与学生未来的职业发展相关，能够帮助学生更好地理解和应用所学知识。在教学实践阶段，教师采用项目和任务驱动的教学方法，引导学生通过完成实际项目来学习知识。此外，学生还需要与同伴一起完成项目任务，在过程中学会沟通、协作、解决问题和项目管理等技能。在评价与反馈阶段，教师不仅关注学生的理论知识掌握程度，还关注他们在实际项目中的表现。此外，教师会根据学生的反馈和项目完成情况，对课程设计和教学方法进行调整，以提高教学效果和质量。

5.智能化课堂监管。智能化课堂监管是基于数智融合技术的监控和管理系统，它通过数据分析和反馈优化教学，监督和管理教学行为和学生活动。具体而言，智能化课堂监管涵盖以下几个方面：一是智能考勤系统，可通过人脸识别、指纹识别等技术，自动记录学生的课堂参与情况，减轻教师的工作负担。二是智能课堂管理系统，利用监控摄像头、声音传感器等设备，实时监测课堂情况并分析学生的学习行为和状态。三是智能作业批改系统，通过人工智能算法自动批改学生的作业并给予及时准确的反馈。在减轻教师批改负担的同时，还帮助学生更好地理解作业并改进自己的学习。四是智能学习辅助工具为学生提供丰富的学习资源和个性化的学习支持。这些工具包括虚拟实验室、在线学习平台，可以帮助学生加深对所学知识和技能的理解。

二、数智融合支持下高职课堂教学改革的内在机理

1.虚实共生：促成数智课堂协同发展的新诉求。数智融合使用大数据、数字孪生、虚拟仿真等信息技术，实时精准映射行为导向元素和实体要素规则，构建面向实体与逻辑对象的数据驱动模型，通过数字主线，减少物理实验，缩短研发周期，形成模拟现实的高效协同和智能服务的循环迭代。在数智融合支持下，高职课堂可以更好地利用信息技术和网络平台进行教学。一是通过技术的支持，实体课堂与虚拟课堂能够无缝对接，创设一个丰富、多元、互动的教育环境。例如，智慧职教MOOC平台是连通线上线下课堂教学内容的客户端运用，智慧教育App免费提供高品质学习资源，便捷地进行网络授课。二是通过智能化融合各类教学资源，包括教学资源库、虚拟仿真实验、在线课程等，使学生的学习体验更加丰富和高效。例如，智慧教室平台基于人机交互智能体验设备，能够对操作实践过程进行数智化处理，允许用户使用真实工具在触屏等数字操作台上进行学习、模仿、创作、保存和分享。结合线上线下、虚拟与现实的教学环境和资源，实现各教学要素要求相互配合、协调发展，优化教学质量。

2.模型驱动：加快数智课堂教学变革的新范式。教师通过使用传感器、摄像头、麦克风等设备，收集学生在课堂上的行为数据，并对收集到的数据进行预处理，然后将这些数据转化为适合机器学习算法处理的格式，再根据已经收集到的学生数据使用机器学习算法建立相应的模型。该模型的目标是对学生的学习行为和需求进行预测和识别。模型驱动作为一种先进的软件开发方法，将软件系统的行为建模为一系列模型，然后利用这些模型来指导系统的实现和测试。数据和模型两者之间的双向驱动是实体运行的核心动力。在这一过程中，模型自动化和数据驱动人工智能技术密切融合，协同工作。通过智能传感系统、边缘计算等先进技术，可以实时数据按执行反馈、优化或升级需求来驱动模型。模型以验证过的建设方案和仿真优化过的执行方案来驱动实体和数据，实现对实体的全要素实时监测和统一管控。数据驱动的高职课堂教学变革，以海量教学数据为支撑，以数据分析挖掘技术为主要手段，精准分析教学目标和教学标准的基础，重构课堂教学流程与教学生态。同时，通过构建教学模型，模型驱动的高职课堂精准教学对教学目标、教学内容、教学活动、学生表现等进行精准分析，从而制订最优的教学方案。通过数据和模型双驱动，教师可以更好地优化教学方式，满足分类培养的教育需求。

3.人机协同：跨越数智教学时空边界的新动能。人机协同是利用人工智能技术，特别是自然语言处理（NLP）和机器学习（ML）技术，实现人机协作。数字孪生体作为实际物理工厂的参数级数字映射系统，实现了虚拟实际信息、物理协同。它既保证了虚实同步并行运行，又增强了教学终端上多位学习者的互联。组织者需要将虚拟工厂模型与实际对象相结合，实现机器、工件和组件之间全面且点对点的数据通信。机器集成人的作用，基于动态用户画像，适应人的要求，构成多模态人机交互的闭环系统。数智融合支持下的高职课堂教学，通过人机协同可以打破传统教学的时空边界，从而增强学生的互动性和参与性。教师可以利用网络平台开展线上讨论、在线作业、学习小组等活动，鼓励学生积极参与课堂，培养学生的主动学习能力与团队协作能力。通过对模型的分析和解读，对学生的学习行为进行评估、分析和跟踪，精确分析学生的学习兴趣、学习差异等指标，提升教学效率。

4.全域智控：形成精准数智学习系统的新载体。全域智控指利用数智技术，对学习过程中的网络设备、网络拓扑、网络安全、终端资产设备等所有要素进行全面智能控制。教师将物理实体和虚拟模型进行有机整合，利用多层次、多粒度的分析模型，对实时数据进行处理和加工，并用各种适当的形式进行展示，主要采用多媒体、泛在终端的信息展示方式。基于物理和虚拟设备的同步映射与实时交互，提供精准的故障预测和健康管理服务，创新数据安全管理模式，迅速捕捉故障现象，准确确定故障原因，合理设计并验证维修策略。通过利用机器学习和人工智能技术，收集、分析和处理学生在课堂上的数据等，及时发现和纠正学生的学习误差或问题。监控结果还可以向学生、教师和学校提供针对性的反馈和建议，更好地把握学生的学习状况与需求。这些可以通过可视化工具、报告和推荐系统来呈现，帮助他们更好地理解学生的学习进展和需要改进之处。

三、数智融合支持下高职课堂教学改革的转型路径

1.课前转型：树立数智教育观与打造资源库平台。一是理念引领：建构课堂教学变革框架。理念引领是建构高职数智课堂变革框架的首要因素。发展高职数智教育是大势所趋。高职数智教育现代化包括泛在化学习新环境、运用数智技术改进教育教学方式方法、线上线下精品课程建设与共享等。首先，建强数智中心，集中共享优质资源。要全力构建数智教育资源中心，使之成为资源开发利用中心、公共服务中心、应用发展中心、综合研究中心和安全运维中心。成立数智资源建设委员会，全面负责优质资源开发与公共服务提供、数智资源管理与应用水平评价、校园教育提质与数智教育赋能、政策学术研究与实践应用创新、标准规范建设与案例高效运行等五个方面的统筹工作。其次，强化数据赋能，提升教书育人效力。通过数据分析和人工智能技术的应用，实现教育治理高效化和精准化，推动教育教学多元化和多样化，实施教学评价科学化和个性化。再次，提升数智素养，助力服务高职课堂全要素。推动培养目标、教育内容、教学模式、评价方式、教师能力、学习环境等全要素的转型，探索多样态学习的新模式。最后，加强校际合作，建立校间合作机制，打破信息壁垒，共享教学资源，联合培养人才，共同开发研究，推动发展规划、课程教材、学生成长、教学评价、教师发展等全业务转型。