高等教育信息化教学促教师专业发展——以《材料表面工程》课程为例

李慧珺，王丁，杨光智，李生娟

（上海理工大学 材料与化学学院，上海）

一 引言

2020年初，新冠肺炎疫情肆虐，促使一场全球范围内的信息技术支撑式教学模式革命的发生。自媒体、泛媒体、慕课等线上学习平台的发展使得学生随时随地学习变成了现实，智能助教等服务甚至可为学生提供24小时在线答疑辅导[1]。AI、5G等技术革新在为高等教育智慧化发展提供创新活力的同时，也带来了不少新的挑战。比如，教师及学生如何适应新教学场景中的教－学关系变化？提升教师在技术时代的信息能力，也成为培养教师类人才的重要时代课题。信息素养已然成为未来教师培养绕不过的时代素养。

在信息技术发展的不同阶段，教育信息化具有不同特征。在大数据、人工智能等新兴信息技术的推动下，“互联网+”“人工智能+”教育则成为本轮智能时代信息化教育的新特征。教育信息化对教师角色、素养和能力均提出了新要求，我们需要推动培养对象在践行“四有”好老师过程中主动适应新信息技术变革，提高自身的信息素质及专业化教学能力，在具有较高信息素养技能和扎实学科专业知识的同时，不断更新教育观念。学校层面，在大力推进信息技术与教育深度融合的前提下，也需循序渐进组织建设并整合数字化本科、研究生教育教师的资源，推进数字化资源的全面深度应用，进一步推动翻转课堂、混合课堂等教学方式改革，培养教师将信息技术应用于学科教学的能力以及信息技术与学科教学的深度融合能力。

二 高等教育信息化教学

高等院校是当今社会发展中培养人才的重要阵地。智能时代对多领域交叉人才、创新人才、尖端人才等的需求，以及智能技术对教与学方式的变革影响，都要求高等教育必须提炼出新的教育理念和教学模式以培养智能时代的新人才。

信息技术与教师教育的深度融合是信息时代背景下教育模式的显著特征和必然趋势。信息化教学实践中必将产生信息化了的教学理论，而信息化教学理论反过来又能够指导信息化的教学实践。经过信息化教学模式——信息化教学策略——信息化教学方法等一系列具体过程，教学模式得以进一步更新和完善。在该过程中，应注意以下两个前提：

1. 师生角色须转变。传统线下教学过程中，全教学过程包括课堂传授、课堂实践、课后作业论文指导批复等等。教师们承担了知识技能“传授者”的角色，学生们承担了知识技能“被动接收者”的角色。在信息化时代，两者的角色属性均有所变化，因为高等院校的教师和学生均拥有了触手可及的人机协作环境以及相关的信息操作能力，教师们的信息素养也相比90年代、00年代有了显著提高。师生之间可以充分利用人工智能显著提高工作效率的优势，进而进行更加开放或更具有探索性的交流讨论互动。对教龄较久的教师们来说，角色转变不仅意味着教学习惯和思维观念的转变，也会带来知识结构的变化。为了适应信息化教学，高等院校的教师个体必须学会借助人工智能来实践课程教学，否则将会被能够使用人工智能教学手段的教师群体们所取代。当然，教师须思考哪些教学工作是人工智能可以做的，哪些是教师个人要发挥完成的，这样才能证明个体教学价值的无可替代性；对学生来说，角色转变主要意味着学习观念和学习方式转变。学生们要能够在教师指导和人工智能的协助下，以人机协作的智能方式，实现个性化和选择性的发展[2]。

2. 课程评价方式须改变。人才培养评价体系全面、科学且有效，才能够为人才培养的质量评估提供有力保障及持续监督。传统课程一般会采用“宏观群体”“单一评价”等评价手段方式，但就智能时代而言，这些传统方式必须有所转变，以适应信息化教学过程中人才培养观念和教学模式的变化。信息化时代中，社会及学校对学生培养及期待将更加注重个体独特性的发展及全方位素质的提升，且智能化、个性化、开放性的信息化教学方式本身也会促使学生们在学习过程中会不自觉融入更多的个性化元素，传统“一刀切”评价方式难以兼顾甚至会遏制大学生个性化发展诉求，掐断创新苗头。值得注意的是，信息化时代的学生们更倾向在教师及人工智能手段的双重协助下，能够自主、自由、随时随地获取知识，因此如若采用传统的“经验主义”对其学习效果做出评价，比如，出勤率等，并不能对大学生学习过程数据及效果达成有效、正确的动态追踪和评估。

三 《材料表面工程》信息化教学改革建议

《材料表面工程》是材料科学与工程类的专业选修课。课程较为全面系统地介绍了材料表面工程的基本概念、基本理论与常用应用技术。材料表面工程技术通过对产品或材料表面涂敷改性，赋予了材料表面诸多特殊功能。此外，课程重点突出了材料表面工程技术在加快新材料研究开发、工程化应用方面的重要意义，及在先进制造、轨道交通、新能源、纺织轻工、生物医学、石油化工、钢铁冶金、交通运输等各行业中发挥出的重要作用。该课程具有“综合、复合、交叉、系统”等特色，需注重知识在复杂工程问题中的灵活应用。针对此课程覆盖面较宽、知识点分散等问题，基于教育信息时代对于教师素养能力的新要求，提倡采用虚拟教学平台及智慧教室多渠道信息化辅助教学手段，培养教师将信息技术应用于学科教学的能力。基于此，针对该类课程的信息化教学具体实践思路可分解为：

1.信息化教学能力培训。培训是提升教师教学能力及素养的重要和有效途径之一。教师及校方均可通过整合线上、线下资源，积极探索各类国家级、市级及校级的培训项目与教师培养的融合衔接，采取研修、培训、观摩、实践、互动等多途径相结合模式，促进教师团队智能信息素养能力的提升。具体比如，参加各类培训项目认识了解信息化教学的核心内涵和实现手段，学习观摩优秀教学案例和专家讲解视频，并在日常实践中有意识结合信息手段来综合提升自己的信息能力和素养，从而形成本专业课程的教学理念。此外，各级别教学能力比赛也为教师团体教学能力展示提供了舞台，在比赛过程中，使用信息化手段进行课程教学可列为考查教师教学能力的一个重要指标。教师们在能力展示过程中，也将发现自身教学优势，并发掘如何利用信息化手段最大程度地发挥出来。在各类培训比赛过程中，教师应当注重吸纳各方经验，积极提升自身的信息化教学水平，发现不足，查缺补漏，改进提升[3]。

2.教学内容和方式改革。教师在教学过程中，要学会利用先进信息化手段，将信息化教学理念融入课程中，进而更有效落实信息化教学目标，推动信息化教学改革及课程建设发展。教师们可以结合自身课程特色，凝练出具有专业教学特色的信息化教学方案。比如，主动探索并适应慕课等平台上提供的一些学生学习全过程记录分析工具，打造课程专属的智慧教学系统，实现课程全过程实时监测，老师的课程过程包括课前的备课动作、课中的教学过程、课后的反思总结，学生的课程过程则包括课前预习、课中学习及课后复习。如此，全方位采集分析数据，最终促进智能教学模式的快速发展与持续进步。采用智慧教室进行多媒体及小班化讨论式教学，有效调动学生的学习热情和专注力，提升理论课学习效果。针对材料学院特有的团队包干制、学士导师全覆盖和创新课题丰富等优势，采用课程前期分组方式，把材料表面工程技术有效融入创新课题内，使学生能够做到自主学习，并能持续性学以致用，针对工艺设备受限的问题，采用虚拟教学平台辅助实验教学，增加同学对仪器构造及原理的深入理解。

3.学校端给予更多技术支持。高校如火如荼地建设智慧课堂，也确保信息化教学改革获得了更多技术支持。智慧教室一般会有多个触控显示屏环绕内墙四周，确保教师在教学过程中根据课程需要、学生座位，随时切换，或多屏幕切换显示内容，进而提高学生在课程中的参与度，并给予展示更多教学资源。比如，在使用多屏同步显示教学内容时，无论学生是正面坐，还是围坐讨论，都可以方便且近距离观看教学内容，更不拘束，教学氛围也将更加活泼。此外，多屏分别显示不同内容时，可优化知识传递方式，将多个前后关联有逻辑关系的教学内容在不同屏幕上同时展示，能让学生对专业知识的学习感受变得更形象直观且有逻辑，学生经多资源比较中，也能快速联系、理解，进而构建自己的知识框架体系。智慧课堂的使用一方面可以丰富教学手段增加学生对课程的学习兴趣，另一方面可以把抽象的概念和描述具体化和形象化，对其充分利用将有助于教学质量的大幅度提升[4]。

四 结语

互联网下的《材料表面工程》教学还处于探索、实践、优化阶段。“以实践能力养成和社会主义核心价值观为核心，培养创新性人才” 是《材料表面工程》课程教学改革的终极目标。本课程的教改手段将结合多种方式，综合提升教师核心素养能力，帮助完善智能化时代高等院校教师的培养机制，重点锻造信息化教学方法。

青年教师应以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，强化课堂教学中的问题导向，利用先进的信息化教学模式，结合传统教学理念和方法，协同提高学生的课程参与度。青年教师们要坚持知识传授与价值引领相结合，培养学生独立思考的能力和习惯，磨砺坚强的意志、勇于担当的责任意识；对于工科类型的青年教师们，在教学过程中要始终贯彻提升学生工程应用能力和创新意识这样的理念，善于结合自身的背景和专业优势，多角度多维度创新教学的载体和模式，多分析国家级优秀精品课程的内容设置、知识梳理方法、信息化教学途径，多吸纳国内外优秀名师大家的授课方法，同时要学会反思，多思考结合学生们的反馈，也要不断优化整合网络信息资源能力，最终提升信息化教学能力。当然，还需勇于破除传统教学思维模式，在不断加强信息化教学能力的基础上，充分挖掘课程蕴涵的育人元素，引导学生建立正确的思维模式、批判性的思维方式以及明辨是非的能力，摸索出一条适合新时代中国高校网络教学的发展道路，也让“新工科”人才培养所提倡的产学研协同育人落到实处。