数字中国背景下专业升级和数字化改造路径研究

摘   要：文章在国家“数字中国”的战略背景下，为有效落实教育部一系列有关实现专业升级和数字化改造的通知精神，探讨为培养新时代高素质数字化人才而实现专业升级和数字化改造的路径，论述实现专业升级和数字化改造的理论基础，重点介绍专业升级和数字化改造的保障工程——数字教材建设，以及专业升级和数字化改造的主体工程——实现人才培养全链条质量智能监控的方法，并结合现状提出实现专业升级和数字化改造需要注意的几个问题。

关键词：数字中国;专业数字化改造;云教学;云教材;教学现代化;质量智能监控

中图分类号：G434      文献标志码：A      文章编号：1673-8454（2022）10-0011-07

一、专业升级和数字化改造的国家政策背景

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出： “迎接数字时代，激活数据要素潜能，推进网络强国建设，加快建设数字经济、数字社会、数字政府，以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革。”[1]对应教育领域的人才培养，就是要全面实现专业升级和数字化改造，更新专业人才培养目标，调整专业课程设置，提高师资队伍的数字化素养和能力，推进数字化融媒体教材建设，实验实训融入物联网元素，打造数字中国背景下的一流专业和高水平专业群，培养新时期高素质复合型数字化人才。为此，教育部出台一系列落实“纲要”的政策和措施。

与高等教育相关的方面，教育部明确提出：“目前教育部正在扎实推进高等教育数字化战略行动，不断完善教育信息化顶层设计和体制机制，以高水平的教育信息化引领教育现代化，推动教育高质量发展。”“教育部积极引导教育系统干部投入数字化战略行动，要求在政治站位上再提高、理解把握上再深化、工作目标上再聚焦，切实推进数字化战略行动深入实施。”[2]2022年2月23日，《教育部高等教育司关于印发2022年工作要点的通知》明确提出：“全面推进高等教育教学数字化。”并要求：“加快完善高等教育教学数字化体系、提升数字化应用能力、提升数字化治理能力、提升数字化国际影响力。”

与职业教育相关的方面，2020年8月14日，《教育部办公厅关于做好职业教育专业目录修（制）订工作的通知》要求：“稳中求进，促进专业升级和数字化改造。对接新业态、新模式、新技术、新职业等对技术技能人才培养的新需求，以既有专业为基础，通过合并、取消、更名、增设、超前规划，进一步健全目录体系，其中，本科层次职业教育专业重点面向实体经济领域适当设置。”2021年3月12日，教育部印发的《职业教育专业目录（2021年）》要求：“各地要指导职业院校依据《教育部关于职业院校专业人才培养方案制订与实施工作的指导意见》，对照《目录》和专业简介等，全面修（制）订并发布实施相应专业人才培养方案，推进专业升级和数字化改造。”

与职业教育和高等教育均相关的方面，2021年3月12日，教育部发布的《高等学校数字校园建设规范（试行）》中有关数字教材建设明确高等学校的数字教学资源主要包括：在線课程、数字化教材、实验实践资源、学术报告类资源等。高等学校应鼓励教师在编写、修订或引进高水平教材的基础上，积极开发适合本校学生使用的电子课本、网络教材、多媒体教学课件、软件和教学网站等。高等学校应为开发数字化教材的教师提供以下支持：①配备技术支持人员，鼓励以教师为主技术支持人员为辅，共同设计与开发。②推进利用信息技术制作数字化教材的相关技术方法和工具的培训。③建立数字化教材更新机制，保证教材的及时更新。④鼓励教师在教学中使用数字化教材。⑤提供数字化媒体制作工具或环境，支持教师自助式制作数字化教材。

二、专业升级和数字化改造的理论基础

教育是培养人的事业，专业升级和数字化改造是一项庞大的系统工程，该工程的基石离不开先进的科学技术，顶层设计需要有与先进科学技术紧密接轨的符合人才培养规律、符合人成长规律、符合人类社会发展规律的先进理论来指导。

（一）理论基础一：云教学理论

1.云教学的定义

云教学是基于云计算和人工智能技术开展的教学活动，该活动结果由活动过程的行为大数据全面呈现，并基于该大数据实施客观的科学管理。基于教学工具、教学内容、教学管理、教学监督与评价，云教学模式包括全面云的技术化、智能化、大数据化。云教学行为包括教师的教学行为和学生的学习行为;云教学过程包括专业建设、课程建设、教材建设、教学实施过程的全面组织与实施。云教学模式服务于传统专业升级和数字化改造，促进本科双一流、职业教育双高建设，实现教学现代化。[3]

云教学将给中国的课堂教学、管理、监督、评价模式带来根本性革命，这场革命是不以人的意志为转移的、划时代的、根本的、彻底的。这场革命包括课堂革命、质量革命、学习革命。疫情带来国际政治、经济、军事的百年大变局，也带来教学改革的大变局。一场疫情让课堂革命、质量革命全面发生，但课堂革命、质量革命的目的依然是促进人才培养质量的提高，还没有从根本上解决人才培养质量的问题。课程设置得再科学，教材编写得再好，课讲得再好，学生不学是没用的，所以，需要靠云教学理论的指导撬动一场翻天覆地的学习革命，让学生乐学、爱学、主动学，这样才能从根本上解决提高人才培养质量的问题。

2.云教学的特征

（1）技术特征

云教学的技术特征主要包括移动互联、云计算、大数据、人工智能四方面。以下重点介绍一下云计算与大数据。

关于云计算。人们喜欢将自己手机里的通讯录或者家里珍贵的照片上传到云端备份一下，这种在本地可以访问外地服务器里的资源，实现互联互通、资源共享的技术采用的就是云计算。由于上传到云端的服务器不知道在哪里，网络工程师在后台查找也不知道在哪里，于是工程师在画网络图时就习惯于用一朵云来代替， “云”就此而得名。云计算的出现给互联网带来突飞猛进的发展，也相应解决很多问题，与教育有关的主要解决三个大问题——有效消除院校平台孤岛现象、让计算机大存储成为可能、网络的数据流对带宽需求越来越小。5G时代更是发展为边缘云计算，“云”扩散到每个终端，因此运算速度更快，让万物互联的物联网成为可能。

关于大数据。大数据是一个专用词， 1982年由美国人提出，1984年写入《第三次浪潮》一书，直到2009年才被人类所应用。大数据分为结构性大数据和非结构性大数据，最突出的特征是真实。结构性大数据是根据固有的组织架构、将一些真实的数据统计汇总而形成一定规模的数据库。非结构性的大数据是通过互联网上的终端设备实时采集人的行为数据，日积月累达到一定规模后形成的数据群集。非结构性的教学实证大数据可以用来分析挖掘出一些有规律的结论，并实行精准的个性化指导，有效实现因材施教、有教无类。[4]

（2）过程特征

云教学的过程特征包括充分互动、教学内容智能化跟踪、教学过程评价主导三个方面。云教学的课前、课中、课后，师生之间都将依托云教学平台实现充分互动;具有智能跟踪原理的云教材让教师能够实时跟踪到学生课前、課中、课后对教师布置的教学内容学习的程度和效果;云教学对学习行为数据的实时客观采集，将一改一考定一课、一考定终身的传统模式，有的课程可能会取消期末考试和期中考试，将以过程考核和平时成绩为主。

（3）形式特征

主要以线上线下混合式教学为主要形式，促进实现人人皆学、时时能学、处处可学的学习型社会。这一特征对社会培训很重要，可以将传统的完成局部或者部分培训转化为完成全员培训，全日制教育也可以将过去面授的形式转化为网络直播面授的形式。

（4）功能特征

基于云教学的教学过程，操作简单便捷，不受时空限制，人工智能会成为教师的助手，降低教师的劳动强度，提高师生幸福指数，支撑实现教学现代化。

（二）理论基础二：教学现代化

1.教学现代化的内容及内涵

教学现代化包括教学工具现代化、教学内容现代化、教学管理现代化、教学监督与评价现代化、教学设备现代化。教学现代化是在现代化教学思想指导下的现代化教学实践，现代化教学实践就是依托人工智能技术实现教学过程数据自动记录、教学结果自动生成、教学管理监督与评价智能化，具有预警、预测功能，拥有全过程、全内容、全行为的大数据特征。其中，教学过程自动记录是指，在教学活动结束后，教师及学生所有的教学过程数据均能自动记录并能够溯源;教学结果自动生成是指，在教学活动结束后，学生的学习结果、教师的教学结果、教学管理者需要的管理结果、教学监督与评价人员需要的监督与评价结果，均能够自动生成、不再需要人工录入数据。

2.教学现代化的三个阶段

教学现代化分为初级阶段、中级阶段、高级阶段。到高级阶段后还会有更高级阶段，随着技术的发展，教学现代化的建设和发展将会永无止境。

（1）初级阶段。指教学工具、教学内容、教学管理的全面云技术化和大数据化。例如，很多师生和院校所使用的云班课、云教材、云教学大数据管理平台三者的结合，就让教学步入现代化的初级阶段。初级阶段的典型特征：行为自动跟踪，结果自动生成，管理与评价无纸化，具备初步预警功能。

（2）中级阶段。是指在教学工具、教学内容、教学管理等方面，全面实现云技术化、大数据化、中等人工智能化。2017年，随着云班课这样的教学工具率先对人工智能技术的融入，标志着中国的教学现代化中级阶段逐步走向成熟。中级阶段的主要特征：行为自动跟踪，结果自动生成，管理与评价无纸化，具备完善的预警功能，具备初步的预测功能。

（3）高级阶段。是指在教学工具、教学内容、教学管理、教学监督与评价等方面，全面实现云技术化、大数据化、人工智能化。高级阶段的教学结果随着教学活动的结束均能自动生成。教学监督与评价的智能化是教学现代化高级阶段的重要标志。教学监督与评价的智能化主要指课堂、课程、专业三个环节的人才培养质量监控的智能化，这三个环节的教师教学、学生学习的达标度均能智能化地自动生成，课堂、课程、专业人才培养质量报告一键输出，与用人单位紧密接轨的毕业生综合能力素质画像的智能输出，实现了教学质量可追溯。教学现代化高级阶段将随着人工智能技术的升级而不断升级。教育现代化的发展将永无止境。

高级阶段的主要特征：行为自动跟踪，结果自动生成，教学管理及教学质量监督评价智能化，具备完善的预警功能，具备完善的预测功能，教学准备各环节具备完善的编辑器，教学各环节工作完全实现无纸化和智能化。

三、实现专业升级和数字化改造的路径

（一）专业建设内容及各内容之间的逻辑关系

1.专业建设内容

每个专业都要有配套的人才培养方案。一般人才培养方案主要包括专业人才培养目标、课程设置、师资队伍建设、教材建设、实验实训建设五个部分。这是传统专业建设的五个方面，新时期，要实现专业升级和数字化改造，在原有的五个方面基础之上还要增加第六个方面——人才培养质量评价系统建设。

2.六个专业建设内容之间的关系

专业建设的六个部分环环相扣、互为依赖和支撑，形成完整的教学系统工程的全链条。每个专业都要确定相应的人才培养目标;目标确定后要找到一些课程，能够满足这个人才培养目标的需求，这就是课程设置;课程设置定下来后，要组建一支能够将这些课程传授给学生的教师队伍，这就是师资队伍建设;有了师资队伍后，教师要能够为学生编写对应每一门课程的学材，即教材，这就是教材建设;除了有理论教学外，还需要有实验实训教学，这就需要进行实验实训建设;每个部分的建设质量都离不开质量检测的监督与指导，达到以评促建的效果，这就是人才培养质量评价系统建设。

人才培养目标是顶层设计，课程设置是基础，师资队伍建设是核心，教材建设是主题，实验实训建设是为了完善系统，人才培养质量评价系统建设是保障。

（二）完成专业升级和数字化改造需要做的工作

1.人才培养目标

在基本素养和职业素养方面，要增加学生数字化、智能化、现代化的培养目标。

2.课程设置

要用“互联网+”“智能+”的元素改造课程体系和内容，满足新的人才培养目标需求。

3.师资队伍建设

要培养新时代高素质“双师”人才。这样的人才拥有现代化教育思维，满足产教融合、工学结合模式需求，能随时代发展及时更新专业教材，熟悉依托大数据、人工智能技术的教学手段，通过精准的学生画像实现精准个性化指导，不断创新教学方法。

4.教材建设

教材建设是专业建设的主体工程，将纸质教材改造成数字教材也是实现专业升级和数字化改造的主体工程。

（1）有关教材数字化改造的政策

在职教领域，2020年9月，教育部等九部门印发的《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》明确提出，“健全三年大修订、每年小修订的教材动态更新调整机制，创新教材形态，推行科学严谨、深入浅出、图文并茂、形式多样的活页式、工作手册式、融媒体教材”。2021年，教育部发布的《高等学校数字校园建设规范（试行）》在高等学校（高职和本科）数字校园建设规范方面要求，“建立数字化教材建设和更新机制，保证教材及时更新”“鼓励教师在教学中使用数字化教材”“支持教师自助式制作数字化教材”“探索纸质教材数字化改造”。2022年教育部职业教育工作重点再一次明确提出“推动数字化融媒体教材建设”。数字教材列入“十三五职业教育国家规划教材”“十四五国家规划教材”“首批国家优秀教材”的評选之列。

（2）数字教材的定义

数字教材是以满足专业人才培养目标需求为前提，以符合课程标准的富媒体内容为基础，用云计算，大数据，人工智能技术打包、加密、封装，通过出版社审校可在线发行的电子出版物（适用于高等教育和职业教育）。

以云教材为例进行数字教材的功能和特征阐述。云教材是一种新形态智能化的数字教材。云教材是融媒体的、立体交互的，具有全内容大数据特征、学习行为可精准跟踪、学习过程可追溯的智能化教学资源体。校本云教材可随时随地更新，公开出版的云教材可随时申请再版。大学本科的云教材符合学科体系的逻辑需求，职业教育符合活页式、工作手册式特征需求。

（3）智能化新形态数字教材——云教材特征

第一，具有云计算、大数据、人工智能、移动互联等技术特征。第二，具有简单便捷随时更新、融媒体立体交互、不受时空限制自主创作、不受时空限制学习、作者与编辑可协同作业、作者与读者可在线沟通与交流的场景特征。第三，具有全内容大数据化、精准行为记录分析、全程可互动的行为特征。第四，具有能够抓取学生自主学习6个大数据维度17个大数据点，用视觉、听觉、深度参与感吸引学生兴趣，从而有效提高教学质量的结果特征。第五，具有集学、练、测于一体，笔记、答疑于一体，理论学习与实践操作演示于一体，课内学习、课外学习于一体的一体化特征。第六，具有电子出版，没有印刷、污染、使用垃圾的低碳环保特征等。

新形态智能化的数字教材——云教材的发展目前已进入大众化生产阶段，在教师使用简单便捷云教材编辑器自主创作的同时，由出版社编辑随时随地进行协同审校。

（4）云教材对三教改革的影响

对教师：人人皆做、时时能做、处处可做云教材的时代来临，教材内容可与时代紧密接轨。

对教材：云教材或类似云教材的数字教材会逐步替代纸质教材，学生学习行为无法判断的时代将逐步消失。

对教法：线上线下混合式教学会成为教学的主流和主体，实现精准的个性化指导的教学方法将层出不穷。

（5）云教材的发展趋势

目前，中国的教学改革正在发生三场革命。第一场是课堂革命。因为一场疫情，课堂革命全面发生。第二场是质量革命。教育界正在开展一场提高人才培养水平的质量革命。但是，教材编写得再好，教师讲得再好，学生不学是没用的。所以课堂革命、质量革命虽然是针对人才培养的，但是没有从根本上解决提高人才培养质量的问题。要想从根本上解决人才培养质量的问题，必须要撬动一场翻天覆地的学习革命才行。因此，第三场是学习革命。学习革命始于在线课程（慕课），不是从纸质教材开始的，而是从可以和游戏竞争的一种新的教学资源体开始的，这个教学资源体就是云教材的第二代产品——基于知识图谱自适应学习的云教材。这也是云教材未来发展的新业态。人工智能越发达，自适应能力就越强;自适应能力越强，就越能吸引学生自主学习的兴趣。当然，对富媒体内容建设的要求会越来越高。所以，在教材建设领域，人工智能技术的高水平发挥依赖于人的主观能动性，在降低人的劳动强度的同时，还能不断激发人的更高智慧。

5.实验室建设

符合人才培养目标、与课程设置相配套的实验实训基地建设，包括“一实一虚”：“一实”主要指设备建设，要求设备具有“物联网+技术”功能，设备学习要能够与智慧校园的大数据融合;“一虚”主要指虚拟仿真建设，要有“VR+”的功能特征，未来还会发展成“元宇宙+”教学。

6.人才培养质量评价系统建设

为了适应专业升级和数字化改造，需要实现教学过程全链条质量的智能监控。这是实现教学现代化最难、最大、最后，也是最了不起的工程。

（1）教学过程全链条质量智能监控的定位

要用“智能+技术”实现课堂、课程、专业人才培养全链条质量的智能监测，结合人才培养目标对人才培养结果输出精准的毕业生综合能力素质画像，对每个毕业生给出科学的就业方向建议，该人才培养画像与用人单位人才需求的能力素质模型紧密接轨，测算出匹配度。

（2）教学过程全链条质量智能监控的顶层设计

要实现明晰完整的人才培养链，就要进行教学过程全链条质量智能监控的顶层设计。教学过程的人才培养链如图1所示。

教学质量评价主要包括课程实施质量评价、课程质量评价、专业质量评价三个部分，三者之间互相依存、互相支撑、互相反馈，形成一个良性、完整的教学质量监控闭环。课程实施质量直接影响课程教学质量和专业教学质量，反过来，课程教学质量、专业教学质量能够反馈诊断并有助于不断提高课程实施质量;课程质量直接影响专业质量，反过来，专业质量能够反馈诊断并有助于不断提高课程质量。一门课程每一堂课的教学质量都汇聚了该门课程的教学质量;一个专业所有课程的教学质量都汇聚了该专业的教学质量。教学质量评价体系如图2所示。

因为教学运行过程中的复杂性以及数据量的庞大程度，想通过人工统计的方式计算出每一堂课、每一门课程、每一个专业，包括师生教与学精准的教学质量量值是根本做不到的，但用计算机的高运算速度性能和人工智能替代人来操作就能实现。通过人工智能技术抓取师生教与学的行为大数据，再与课堂、课程、专业标准进行对照，就能实现教学质量监控的智能化。比如融入人工智能技术的云教学平台——“云班课+云教材+各环节标准”就能够实现这一点。

（3）实现教学过程质量智能监控需要澄清两个问题

第一，教师走进教室进行教学活动需要完成什么任务。第二，教学质量监控的内容是什么。以往，很多人都会给出这样的答案：教师需要完成教学任务，监控的内容是教学质量。给出这样的答案是普遍的现象，但这样的答案是不准确的。准确的提法：教师需要完成本次课的人才培养目标;监控的内容是人才培养质量。基于此，教学过程质量智能监控最基本的设计问题就得以解决，就可以通过人工智能、大数据技术手段监控到教学过程每一个环节的每个细节，做到教学质量监控无漏洞、无死角。

（4）教学过程质量智能监控需要监控到的细节

第一，课堂教学各环节的细节：①课前。内容准备、教法设计、活动设计（互动、测试、作业等等）、师生互动等质量的实时监控。②课中。出勤、课堂各类互动、课堂活跃度、教师目标达标度、学生目标达成度、测试成绩、课堂教学整体质量等的实时监控。③课后。作业检查与指导、师生互动、作业检查、学生预习、学生综合素质画像等质量的实时监控。④落后学生个性化指导。对人工智能预测出可能挂科、偏科的学生制定个性化指导方案等质量的监控。⑤优秀学生激励。是否设置班级助教、是否鼓励优秀学生帮助教师和同学开展工作等情况的质量监控。

第二，管理者需要智能输出的显性结果：①课堂、课程、专业的达标度（含教师、学生两个维度）。②课堂、课程、专业的画像（含教师、学生两个维度）。③课堂、课程、专业的教学质量报告（含教师和学生两个维度）。

四、实现专业升级和数字化改造

需要注意的问题

（一）遵循规律，科学规划，做好顶层设计

以先进的教学基础理论为指导，遵循教育教学规律，遵循人才培养规律，遵循人类社会发展规律，高站位思考，以长远眼光规划和设计，让专业升级和数字化改造能够全面、健康、可持续发展。

（二）以教师为中心，降低劳动强度，提高幸福指数

新时代，要用人工智能技术替代教师传统教育教学过程中事务性的工作，让教师从繁重的统计工作中解脱出来，在提高实效和时效的前提下，更要能够降低劳动强度，提高幸福指数。

（三）以学生为中心，贯穿OBE的理念

坚持以学生为中心、结果导向、持续概念。这里的结果有学生的学习结果、教师的教学结果、教学管理者需要的管理结果、教学监督和评价人员需要的监督与评价的结果，最终的落脚点是真正能够映射办学质量的毕业生综合能力素质画像与用人单位需求的能力素质模型匹配度。

参考文献：

[1]新华社.中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要[EB/OL].（2021-03-11）[2021-03-15].http：//www.gov.cn/xinwen/2021-03/13/content_ 5592681.htm.

[2]教育部.加强统筹、更好推进高等教育数字化转型[EB/OL].（2022-07-25）[2022-07-28].https：//www.edu.cn/xxh/focus/zc/202208/t20220823_2242492.shtml.

[3]商桑，靳新.云教学理论与实踐研究[M].北京：北京理工大学出版社，2017：1-4.

[4]商桑.积极利用云技术创新人才培养模式[J].中国人才，2020（5）：34-35.

作者简介：

商桑，理事长，副教授，本科，主要研究方向为高等教育与现代教育技术，邮箱：1457796139@qq.com。

Research on Professional Upgrading and Digital Transformation Path

under the Background of Digital China

Sang SHANG

（Staff education branch of China Communications Education Research Association， Beijing 100006）

Abstract： In the context of the national “Digital China” strategy， in order to adhere to the spirit of a series of notices and instructions of the Ministry of Education on achieving professional upgrading and digital transformation， this paper discusses the path to realize professional upgrading and digital transformation， so as to cultivate high-quality digital talents， illustrates the theoretical basis for achieving professional upgrading and digital transformation， and defines a series of basic theories related to cloud teaching， teaching modernization and digital textbooks. In addition， it focuses on introducing the construction of digital teaching materials （the main project of professional upgrading and digital transformation）， and the guarantee project of professional upgrading and digital transformation （the method of realizing intelligent monitoring of quality in the whole process of talent training）. Finally， this paper puts forward several problems that should be emphasized in realizing professional upgrading and digital transformation in combination with the current situation.

Keywords： Digital China; Professional digital transformation; Cloud teaching; Cloud teaching materials; Teaching modernization; Quality intelligent monitoring

编辑：王天鹏   校对：王晓明