基于郁金香智慧學習平臺的教學設計與實踐

劉永欣 　趙元棣　遇炳昕　張彬　張健

［摘 要］信息化時代背景下的高等教育凸顯數(shù)字化、智能化的特點和趨勢，基于此，傳統(tǒng)的課堂講授方式也需做出相應的改革，“去講授化”（De?teaching）是改革的必由之路。項目組基于智慧學習平臺，構建了“去講授化”的學生自主探究式教學模式。在該模式中，教師的角色由知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習管理者，制造學習動機、設計學習路徑、激發(fā)學習行為成為教師的核心技能。智慧學習平臺的設計與應用為我國高等教育信息化轉(zhuǎn)型提供了一次大膽、有益的嘗試。

［關鍵詞］智慧學習平臺；“去講授化”；“以學生為中心”；建構主義；學習行為分析；教師角色轉(zhuǎn)變；思政教育

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）10-0020-05

1998年，世界首屆高等教育大會提出，高等教育需要轉(zhuǎn)向“以學生為中心”的新視角和新模式，“以學生為中心”的新理念將對 21 世紀的高等教育產(chǎn)生深遠影響?！耙詫W生為中心”的教學理念表現(xiàn)在教師由教學的主導者轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M者；學生由被動的知識接受者，轉(zhuǎn)為具有主動認知權和更多選擇權的構建者。如今，越來越多的高等教育研究者針對“以學生為中心”嘗試開展教育教學改革研究。2017年，華中科技大學在華東師范大學、中國高等教育學會聯(lián)合舉辦的“推進教育現(xiàn)代化，建設高等教育強國”高峰論壇上提出，“以學生為中心”的本科教學改革理念包括三個方面：以學生發(fā)展為中心、以學生學習為中心、以學習效果為中心。2018年，北京林業(yè)大學在主題為“高校如何推進一流本科教育”的人民網(wǎng)2018大學校長論壇上表示，必須樹立以學生為中心的理念，不斷深化本科教育教學改革。2019年，中共中央、國務院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》明確指出，利用現(xiàn)代技術加快推動人才培養(yǎng)模式改革，實現(xiàn)規(guī)?；逃c個性化培養(yǎng)的有機結(jié)合；同年，《加快推進教育現(xiàn)代化實施方案（2018—2022年）》進一步指出，要促進信息技術與教育教學深度融合，加快推進智慧教育創(chuàng)新發(fā)展。2020年，青海大學提出了“以學生為中心”的“微課堂+六環(huán)節(jié)”教學模式，并取得了良好的應用效果。

在上述背景下，中國民航大學空中交通管理學院研發(fā)了郁金香智慧學習平臺（TULIP——Task?based Ultra Learning Intelligent Platform）（以下簡稱平臺），構建了“以學生為中心”的智慧教學新模式，以此調(diào)動學生的學習興趣，并為促進高校教學改革與質(zhì)量提升提供了有益借鑒。

一、教與學矛盾凸顯，需數(shù)字化轉(zhuǎn)型以適應時代要求

在以“互聯(lián)網(wǎng)”為標志的信息化時代，學生獲取知識和信息的方式已發(fā)生重大改變。對中國民航大學空中交通管理學院4個年級共計2336名學生的問卷調(diào)查顯示，利用電腦和移動終端進行自主學習的比例顯著高于課堂學習。而反觀部分高校，依然沿用傳統(tǒng)的課堂講授方式，即便課堂上教師使出渾身解數(shù)，也很難激發(fā)學生的學習動力；雖然開發(fā)了線上教學平臺并錄制了大量課程，但存在“教師講、學生聽”的情況，教學效果不盡如人意。要想真正實現(xiàn)教育的數(shù)字化和智能化，必須要跳出思維限制，勇于打破傳統(tǒng)，逐步向“去講授化”（De?teaching）轉(zhuǎn)型[1]。

“去講授化”是教育信息化的必由之路，符合信息化時代的教學特征與規(guī)律。但“去講授化”并不意味著教師完全不講，它是由傳統(tǒng)的“以教師講授為中心”逐步向“以學生自主學習”為中心轉(zhuǎn)變，并且以后者為主，前者為輔。最終根據(jù)不同的課程特點，找到最佳的比例點，形成最優(yōu)的線上線下混合教學模式。

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一個重要前提就是“以學生為中心”[2-3]，基于“去講授化”教學方式，項目組對學生的學習行為進行跟蹤分析，并形成學習大數(shù)據(jù)，這是數(shù)字化、智能化的關鍵要素和核心標準。而產(chǎn)生學習行為的前提條件是學習動機。

基于任務的教學是一種有效激發(fā)學習動機的方法，也就是在教師講授之前安排學生完成某項學習任務，而任務的完成需要學生自行尋找相關知識，然后分析知識與任務的適配性，最后利用這些知識完成任務。在整個過程中，學生需要查找資料、搜索知識、學習知識、對比知識、操作任務、復盤反思等，對這些行為進行跟蹤、記錄，并生成學習行為數(shù)據(jù)，屬于高階認識行為。圍繞這些數(shù)據(jù)進行一系列的分析研究，最終形成個性化的學情報告[4-5]。

二、設計郁金香智慧學習平臺，打造現(xiàn)代學習實驗室

中國民航大學空中交通管理學院研發(fā)的平臺如圖1和圖2所示。平臺秉持“以學生為中心”的教育思想，探索“知識傳授、能力培養(yǎng)與價值塑造”三位一體的育人新路徑，遵循能力至上（Competency）、深耕細作（Cultivation）、自主建構（Constructivism）、學以致用（Conduction）”的“4C”理念，將最先進的教育教學理念與人工智能、大數(shù)據(jù)技術相結(jié)合，構建涵蓋“嘗試（Attempt）—探索（Explore）—研究（Research）—操作（Operate）—復盤（Rethink）—評估（Assessment）—質(zhì)疑（Challenge）—創(chuàng)新（Innovate）—生成（Generate）”等一系列學習行為的“Aero?racing”學習模式，全面創(chuàng)新打造一種線上線下混合教學解決方案。

（一）平臺環(huán)境創(chuàng)設

平臺在核心設計理念上完全不同于當前基于“錄課”形式的學習平臺。平臺以生動形象的虛擬仿真任務為載體，精心設計闖關式游戲化學習任務，極大地激發(fā)了學員的學習熱情和探索欲望，促進學生由被動學習向主動學習轉(zhuǎn)變。同時，平臺能夠?qū)W員的學習全過程進行行為跟蹤及信息采集，通過對學習行為數(shù)據(jù)的不斷積累和深度分析，對學生進行多維度評價，并自動生成個性化的學情分析報告，為教師提供教學改進建議[6]。

（二）學習路徑設計

平臺將學習任務設計為闖關模式，如圖3所示，學生需逐一解鎖任務。完成每個任務所需的全新知識均隱藏在平臺的資源庫中，學生需自行查找、探索、辨識和分析。同時，每個任務均會提供三道逐級遞增的“錦囊”作為提示，“錦囊”打開的數(shù)量將決定“學習能力”指標的得分，由此來鍛煉學生主動思考、自主學習的能力。任務完成過程中，允許學生不斷試錯，但通過任務所用次數(shù)與學生的認知能力和解決問題能力得分成反比。任務通過后，學生還需回答一系列問題，以此來檢驗自身的復盤能力、批評意識和創(chuàng)新能力。通過闖關式平臺任務，極大地激發(fā)了學生的學習興趣和探索欲望，契合新時代學生對新型學習方式與手段的訴求。

（三）個性化學情報告生成

從本質(zhì)上講，平臺又可以稱為“學習實驗室”（Learning Lab），它可以通過學生學習大數(shù)據(jù)，對學生的學習風格、學習習慣、認知能力（短時記憶、長時記憶等）、注意力分配等進行評測，并生成個性化學情報告，如圖4所示，為學生的終身學習能力培養(yǎng)提供了重要支撐[7]。

（四）學習行為數(shù)據(jù)挖掘

學習行為數(shù)據(jù)是智慧學習平臺使用、管理與優(yōu)化的基礎，也是完善任務內(nèi)容、提升學習效果的依據(jù)。平臺能夠自動采集每名學生在完成每項學習任務過程中所產(chǎn)生的學習行為數(shù)據(jù)，包括平均學習時長、首次完成任務的學習次數(shù)、最高分數(shù)、學習次數(shù)、“錦囊”使用次數(shù)、留言/互動次數(shù)、資料查看次數(shù)等，數(shù)據(jù)記錄在后臺服務器上，隨時供授課教師和教學管理人員調(diào)取和查看。打造全課程、全任務、全過程的學習行為數(shù)據(jù)庫，是教育信息化、數(shù)字化、智能化發(fā)展的重要體現(xiàn)，有助于實現(xiàn)面向?qū)W生的差異化教學、面向教師的定制化評價以及面向?qū)I(yè)的現(xiàn)代化升級。

三、教師角色轉(zhuǎn)變，由知識傳授者轉(zhuǎn)向?qū)W習管理者

在“以學生為中心”的數(shù)字化、智能化學習環(huán)境中，學生成為真正意義上的學習主角。教師更多的是要開展激發(fā)學生學習動機、設計學習路徑、跟蹤學習過程、分析學習數(shù)據(jù)、評估學習效果、制訂改進方案等工作。

基于平臺，教師的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變，教師作為“學習引導者”的時間只會占到10%～20%，作為“知識傳授者”的時間占到30%～40%，而作為“教學資源管理者”的時間將會達到40%～50%。

在線上線下混合教學中，線上學習由學生在課前自主完成，然后在課堂上由教師針對學生在平臺上的學習情況開展答疑解惑、知識梳理、組織討論、歸納總結(jié)、拓展思考、溝通交流等。其中設計學習路徑是教師最為重要的技能，教師要思考如何設計學習任務。任務需要涵蓋學生必須掌握的知識，然后規(guī)劃獲取相關知識的路徑，由淺入深，使學生逐步完成任務。

在這個過程中，學生需要自己找到完成任務的辦法，教師不直接給出相應的知識點。同時，通過完成任務，學生的學習能力如試錯、查找、搜索、閱讀、操作等，以及高階思維如對比、分析、探究、質(zhì)疑、復盤等，均得到了提高。教師在這個過程中只是起到輔助和引導作用，是學習的設計和管理者[8]。

四、以學生為中心，開創(chuàng)思政學習新模式

思政教育與數(shù)字化、智能化教學的結(jié)合是個難點。思政教育需要的是人與人之間的情感交流與互動，這是很難通過技術來解決的。站在“以學生為中心”的角度，思政教育的最終目的是讓情感直抵人心，通過各種形式讓學生有所感、有所悟——這種感悟單靠聽課是無法體會到的，而是要有一個思考、反思的過程，這樣才能與實際的工作、學習和生活相結(jié)合，落實到行動中，真正達到思政教育的目的[9-10]。

平臺開設了“思政故事匯”模塊，以行業(yè)先進人物和學校優(yōu)秀學生為對象，拍攝訪談小視頻，讓優(yōu)秀的人講述自身的故事，這些人物和故事是離學生最近的，也是最能打動人心的。學生在收看完視頻后需要寫下心得筆記。同時，可以通過筆記共享形成思政大討論，營造出更好的思政學習氛圍。平臺可以自動對文字進行分析，抓取學生心得中的關鍵詞，掌握學生思政學習的情況。

五、新老模式對比，學習效果顯現(xiàn)

為踐行“以學生為中心”的教育理念，探尋新工科背景下的信息化教學手段，驗證平臺的使用效果，中國民航大學空中交通管理學院將機場管制、雷達管制和管制規(guī)則與程序作為首批試點課程，面向2018級、2019級本科生以及2021年由各空管局、機場委培的管制學員全面開放使用平臺。

以管制規(guī)則與程序課程為例，課程共設置8個學習任務，學生被分為兩組，每組學生分別完成4個學習任務。學生利用課下時間在線上自學完成學習任務所對應的課程內(nèi)容，教師不再進行講解；而對于其余4個學習任務所對應的課程內(nèi)容，依然采取傳統(tǒng)課堂教學模式，在課堂進行講解。在教學過程中通過設置有針對性的隨堂測驗，檢驗學生的知識掌握情況，并對比分析平臺自學與傳統(tǒng)教學的學習效果，以問卷形式調(diào)查平臺的使用效果。

從管制規(guī)則與程序課程的“空域分類”和“程序電報”內(nèi)容的隨堂測驗正確率可以看出，相較于傳統(tǒng)學習方式，采用自主學習方式的測驗正確率更高，學習效果更佳，如圖5所示。從全部8個學習任務的隨堂測驗成績對比結(jié)果來看，其中6個任務，采用自主學習方式的答題正確率高于傳統(tǒng)學習方式，驗證了基于平臺的教學理念與方法的有效性。另外2個任務（起飛尾流間隔、區(qū)域飛行沖突）中，自主學習方式的答題正確率略低于傳統(tǒng)學習方式的，但分差均在0.2分以內(nèi)（滿分為5分）。究其原因，這2個任務對應的課程內(nèi)容屬于實踐類的知識，學生在理論學習的基礎上需要通過大量的實踐練習才能熟練掌握，這也將是平臺未來的優(yōu)化方向之一。

針對同樣的知識點內(nèi)容，學生對自主學習和傳統(tǒng)學習方式的評價存在不同，如圖6所示，可以看出學生認為采用自主學習方式的學習強度更小，學習收獲更大，學習體驗更佳。所謂“興趣是最好的老師”，基于平臺的自主學習方式充分激發(fā)了學生的學習興趣，“游戲式”的學習過程給學生帶來了前所未有的學習體驗；通過平臺體系化任務的訓練，學生學會了自主探究知識、建構知識，其學習熱情、學習效果和職業(yè)素養(yǎng)得到了顯著提升。

除了養(yǎng)成教育，中國民航大學空中交通管理學院還承擔著對民航一線單位新進管制學員進行資質(zhì)培訓的重任。與本科生相比，管制學員大多來自非民航院校，存在行業(yè)基礎較差、學習時間較短、地域受限等問題，傳統(tǒng)教學方式的教學效果不夠理想。創(chuàng)新性采用基于平臺的實踐教學方式，打破了不同專業(yè)之間的壁壘，學員以“游戲”的方式快速融入課程，輔以資料查找和解疑，強化學員對課程的理解，使學習效果最大化。

總的來說，使用平臺進行教學的優(yōu)勢主要有以下幾點。

（1）任務都是模擬實際場景，把理論應用于實際，有利于學生擺脫“紙上談兵”的現(xiàn)象，為后續(xù)進行模擬機訓練打下堅實基礎。教師通過查看學情報告，了解學生學習薄弱環(huán)節(jié)。

（2）完成任務后，系統(tǒng)自動彈出問卷，有助于學生檢查自身預習是否到位、關鍵問題是否得到解決等。學生可使用平臺課堂筆記功能，將學習難點記錄下來，便于后續(xù)復習。

（3）平臺安裝簡易，登錄方便，學生可以不受地域限制完成任務。學生可以通過平臺查找專業(yè)資料，彌補了使用互聯(lián)網(wǎng)搜尋專業(yè)資料的不足。

六、結(jié)語

通過實踐教學驗證了基于平臺的線上線下混合教學模式的可行性和先進性。同時，采集并分析每項任務中不同學生的學習行為數(shù)據(jù)，對于升級平臺功能、完善任務設計和改進教學方法具有指導性意義，有助于形成“設計—實踐—反饋”完整閉環(huán)，可有效促進學生學習效果的提升。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 霍恩，斯泰克. 混合式學習：用顛覆式創(chuàng)新推動教育革命[M]. 聶風華，徐鐵英，譯.北京：機械工業(yè)出版， 2015.

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[3］ 鄭祥江， 張強， 謝鴻全，等. 以學生為中心的大學課堂教學改革策略研究[J]. 西南科技大學學報（哲學社會科學版）， 2021， 38（2）： 89-95.

[4］ 高慧. 基于在線學習行為數(shù)據(jù)進行成績預測的分析探索[J]. 南京廣播電視大學學報， 2021（1）： 53-57.

[5］ 張慧如，李楠. 探索基于在線學習平臺的學習行為數(shù)據(jù)模型研究分析[J]. 科技資訊，2020，18（5）：21.

[6］ MARZANO R J， NORFORD J S， FINN M，et al. A handbook for personalized competency?based education[M]. Bloomington： Marzano Resources，2017.

[7］ 何南.遵循工程認證理念實現(xiàn)課程教學改革[J].大學教育，2020（10）：59-63.

[8］ 袁玲玲.建構主義理論指導下的多媒體教學中師生角色的轉(zhuǎn)變[J].科教文匯（下旬刊），2019（36）：53-54.

[9］ 朱艷艷.網(wǎng)絡思政平臺開展大學生思想政治教育的實踐與探索：以“中國大學生在線”為例[J].傳媒，2022（10）：88-90.

[10］ 熊淑萍，田正潮.基于大數(shù)據(jù)和云計算的信息化思政在線教育平臺研究[J].福建開放大學學報，2022（2）：9-12.

［責任編輯：蘇祎穎］