信息技术与教育教学融合的实践探索——以中国人民警察大学消防工程专业为例

杜元斌，段海鹏，徐进奇，董艳磊

中国人民警察大学 a. 发展规划与评估处； b. 教务处，河北 廊坊 065000

当前，信息技术已成为引领全球行业发展变革的关键动力，以云计算、大数据、人工智能等为代表的新科技带领人类社会逐步迈入数智时代。数智时代最鲜明的特征，就是把数据作为社会发展的战略资源，依靠数据专业化处理分析应用以及5G、人工智能、信息技术等科技融合，加速推进经济、文化、国防、外交、社会治理等全领域的模式变革。高等教育作为我国实现教育强国的重要支撑，迫切需要主动融入信息技术，加速教育教学模式改革创新，提升人才培养质量。

一、信息技术与教育教学融合存在问题分析

我国教育信息化经历了三个阶段：前教育信息化阶段（1978—1999 年）、教育信息化1.0 阶段（2000—2017 年）以及教育信息化2.0 阶段（2018 年至今）［1］。以教育信息化2.0 起点为标志，才逐渐步入信息技术与教育教学深度融合的新阶段。在此之前，信息技术与教育教学融合存在3 方面问题。一是信息技术不成熟造成教育教学系统功能单一，用户体验感不好。信息技术发展早期阶段，技术单一，开发难度大，开发的系统平台功能较为简单，系统之间数据形成孤岛，用户终端小型化进程缓慢造成使用便携性较差，用户体验不佳。二是依托信息技术开发的管理系统平台滞后于教学改革进度和趋势，实用性不强。因管理系统平台及其功能模块开发周期长，而教育教学改革是与时俱进实时变化的，导致已建成的教育教学管理系统无法适应改革新需求，造成系统重复购置、重复开发等问题。三是信息技术引领教学改革的作用未得到有效发挥，先进性不足。高校在总结教学改革过程中，形成了许多新的教育理念和改革思路，而这些理念思路的落实必须依靠信息技术手段的持续完善来支撑实现。比如学习者时时可学的泛在化学习需求，管理者基于信息技术开展教学效果智能分析的需求，这些基于旧的技术难以实现。上述3 方面问题，在一定程度上制约了教育高质量发展，也成为新一代信息技术改革的突破口。随着云计算、大数据、人工智能、移动互联网等信息技术的迅猛发展，给信息技术与教育教学深度融合带来新机遇。

二、国内外高校信息技术与教育教学融合概况

我国始终高度重视信息技术对教育革命性影响的作用，抓住信息技术革命的窗口期推动智慧教育快速发展，确立了教育信息化在教育改革发展全局中的战略地位和作用，构建了系统完善的教育信息化发展政策体系［2］。国家《“十四五”数字经济发展规划》把深入推进智慧教育作为重点任务。2022 年启动实施教育数字化战略行动，国家智慧教育平台正式上线，标志着我国智慧教育发展到了新的历史阶段。一系列教育信息化和新工科建设举措，致力于解决传统育人模式教育手段单一、教学体系范围不宽、资源共享平台缺乏、学科交叉缺乏有效机制等问题，使得信息技术成为引领教育教学工作高质量发展的新动力。

信息技术不仅改变了教与学的方式，而且已经开始深入影响教育的理念、文化和生态。世界主要教育强国或大国均意识到新形势下教育变革势在必行，从国家层面大力开展教育信息化的顶层设计，积极探索新模式，推进新技术支持下的教育教学创新。美国教育部于2017 年发布了《国家教育技术计划2017》，提出要在高速宽带网络、学习终端、数字学习环境以及政策方面加强校园基础设施建设，支持高效学习。美国凤凰城大学研发的个性化学习套件，使得学习者能即时访问课程资源，支持订单式培养和多方式获取学位［3］。麻省理工学院从2017年开始将区块链技术应用到学生毕业证发放领域，将学生个人资料信息（如成绩单、毕业证等）管理与区块链技术相结合，有效确保了学生个人信息安全［4］。以智能代理、人机互动与反馈等技术为支撑，游戏化学习的研究与应用也得到快速深入发展。新加坡继发布“智慧国2015”之后，又针对六大类学校发布了“未来学校”计划，重点推进的前沿应用包括沉浸式学习环境、虚拟全球教师、课件生成器、可视化工具等。澳大利亚科廷大学则利用传感器收集学习模式和课程考勤数据，将视频数据、运行数据与跨校园设施相结合，改善课堂学习。近年来，日本为推进信息技术与教学融合，积极建设智能化教学环境，研发了可以应用在教育领域的机器人，促进日本教育信息化的变革与发展［3］。

我国高校近年来大力开展教育信息化建设和智慧教育改革创新，取得了显著成效。华中师范大学以自主研发的“云+端”一体化教学支持平台为依托，实现师生一人一网络空间，构建线上线下打通、课内课外一体、实体虚拟结合的泛在式智能型教学环境［5］。基于大数据进行学习，形成数据驱动的教学评价，学生平时成绩在课程总成绩中比例从20 %调整上升到60 %，最高可达80 %。浙江大学建立了在线教育空间、学术资源空间、个人信息空间、信息发布空间、网上办事空间，研发建设了“学在浙大”“智云课堂”“AI协同笔记”等教育教学空间，建立了虚拟教研室、学科发展空间。基于全字段大数据，从德智体美劳5 个方面建立学生成长发展画像，对学生学习过程进行学业预警。山西财经大学建立了阶段性评价和结果性评价相结合的课堂教学质量评价机制，通过公开问卷、随堂问卷、移动听评课、自评互评、阶段评价等方式，完善线上线下相结合的督导听课机制，客观合理评价教师、评价学生、评价课程。北京信息科技大学打造学生自主学习空间，形成以研究性学习为特征的新型课堂教学形态。运用综合分析、在线评教、各种各样满意度测评，开展线上教学督导，使得“课堂—教师—学生”实现一体化教学评价，有力地推动了教学管理水平和质量提升［6］。

通过对国内外高校信息技术的应用情况初步分析，可深刻感受到信息技术在推动教育模式改革、教育形态转型等方面发挥着越来越重要的作用。借助“雨课堂”“学习通”等信息化教学平台，扩充课程资源，以学生学习为中心设计教学环节，重构教学内容，实行“翻转课堂+对分课堂”等教学模式，开展线上线下混合式教学［7］已成为教育教学主流教学模式。智慧教育发展水平已经成为衡量一所大学治理能力的重要标志，也成为能否吸引优秀生源的重要因素。

三、中国人民警察大学信息技术与教育教学融合实践探索

有研究者从网络时代成长下的学生角度，总结出了学生学习新需求，比如：希望通过点播、积分、点赞、游戏、弹幕等新方式，活跃线上课堂氛围，让学习者从被动走向主动［8］；希望实现无线网在校园的全覆盖，为师生时时处处可学提供支撑；希望学校的网络学习平台能够提供直播教学、视频教学、在线考核、在线互动等功能，提供线上学习空间和课程推荐库；希望完善选课制度，建立线上线下相结合的管理方式，合理解决平台学习和网上学习学分认定问题。同时，有研究者也总结了教学管理人员的具体需求，比如：希望依托信息技术提高管理效率和效果。这些需求或问题，也是中国人民警察大学（以下简称“警察大学”）需要破解的难题，为明确学校智慧教育思路提供了启示。从2011 年开始，警察大学加大对教育教学信息化投入，取得了显著的智慧教育改革成果，实现了教育教学模式的跨越式变革。

（一）警察大学教育教学信息化建设现状

学校先后投入5 000万元，建成了“数据驱动·融合创新”新一代智慧教育体系，初步实现了智慧教、智慧学、智慧管、智慧考、智慧训、智慧评相结合。一是建立完善教育教学应用系统。建成统一身份认证平台、网上办事大厅、数据中心、教学大数据平台、综合移动智慧校园平台、“学在警大”移动教学平台，升级建设了新一代移动化教务管理系统，建设教师教学空间、学生学习空间、管理人员管理空间和数据资源空间，实现了系统互联、数据互通，深度推进教育教学的数字化转型。二是全面推进“互联网+”教育管理服务模式落地。依托网上办事大厅和一卡通系统，上线教学经费、教学报修、学生请假等教务办事服务50 余个，教学管理事项基本实现“网上办、一次办、马上办”。建成通用课程在线考试系统、计算机和英语在线考试系统、试卷评阅系统等在线考核系统，提升了考核工作效率。三是全面提升移动化、便捷化。依托移动智慧校园平台，全面升级本科教务管理系统，面向师生开发移动教务，推动通过手机完成查成绩、查课表、填报教学任务、听课测评等教务业务，提高教务工作的移动化和便捷化水平。四是建立数据支撑的管理决策模式。依托教学大数据平台，建设了课堂教学质量、教学日常状态、学生学习状态与效果等方面的大数据分析主题，向师生个人、管理干部、教学管理者、各级领导推送大数据报告，为管理决策的科学性提供有效支撑。依托教学管理指挥系统，全校所有课程通过云录播和直播自动形成数字化资源，为学生跨专业、全天候学习提供支撑。学校每学期120 余门次课程开展翻转课堂等混合式教学，每学期在线修学分人数超过5 000人次。

（二）充分发挥信息技术在课程教学质量评价中的作用

2016 年学校建成教学管理指挥云录播平台，2020 年建设开发了课堂教学质量大数据监测平台，为课程教学质量全流程、全方位管理提供了重要支撑。一是开展线上听评课。专家、同行等评教主体依托课堂教学质量大数据监测平台、云录播平台等进行在线实时听课、录播回放听课，每门课程至少被1 名校专家、1 名同行听评。二是形成线上巡课制度。督导专家、教学管理部门依托在线巡课系统查阅课程教学基本文件、教学资料、师生互动情况、课程作业情况等，结合听评课情况完成教师评教问卷。三是强化课堂教学大数据的整理与分析。首先，对教师课堂教学质量进行综合性分析挖掘，从教师年龄、职称、学历、性别、单位等方面进行对比分析，发现有价值的数据，供决策参考使用。其次，对教师、课程、教研室等进行时间序列分析，综合对比课堂教学质量情况。再次，跟踪学生到课率、图书馆到馆情况、图书借阅情况、日常消费情况、活动轨迹、在线学习情况、作业完成情况、阶段性测试情况等方面的内容，建立学生学习状态监测机制，综合监测学生的学习状态。四是及时反馈大数据分析结果。依托课堂教学质量大数据监测平台，在首次课后、课中和课程结束后等时间节点向学生精准推送调查问卷，通过大数据建模形成综合评教成绩，依据评价标准从多维度对教师教学精准画像并实时反馈，引导教师持续改进，并把有关意见建议的改进成效作为下一轮该教师课堂教学质量评价的基本依据。

（三）基于大数据技术进行学生学习效果统计分析

近年来，学校依托教学大数据分析平台，运用大数据手段，对学生学习效果进行统计分析，有效指导教学质量改革。一是运用学生学习过程数据指导教学。将学生的“学”作为课程教学质量监测对象，从课堂表现、学习状态、学习成效等方面监测学生的“学”。从只关注课上环节，延伸到关注课前、课中和课后等课程教学全部环节，即从主体构成、时间延续两个方面全面监测课堂教学质量。统计学生成绩、学分、考试成绩差异度、课程成绩特征变化趋势等方面数据，并进行合理化分析，帮助学生根据考试结果回溯学习过程，对学习过程进行反思。二是实现对课程教学大数据的深度分析。课程教学数据处理就是对学习过程数据进行整理形成学习记录数据，并存储在学习记录数据仓库中。学生学习情况分析主要包括任务点分析、课堂互动分析、作业分析、考试分析和互动讨论分析等。通过大数据平台，教学管理者和教师能够较为精准掌握学生学习过程的学习行为和学习成效。

大数据系统通过统计学生完成任务点情况，评估学生是否完成学习任务。通过章节测验统计功能，可统计出完成章节测验的人次，章节测验的平均分、及格率和优良率，通过频繁的测验，检测学生对知识的掌握程度。

（四）深入推进信息技术与教育教学融合的改革思路

教育信息化的高阶发展阶段，将是充分满足学习者处处时时的个性化学习需求，人机充分互动交互的新阶段。智能学伴、智能答疑、AI 教师、虚拟沉浸式学习、学习资源个性化智能推送、学生学习行为效果智能分析等将是未来教育的主流模式。当前学校智慧教育所取得的改革成果，基本满足了师生信息技术应用需求，但还存在很多亟待完善的问题，比如：相关教育管理信息系统还不能满足学生个性化、多样化能力生成需求，还不能有效支撑辅修专业、微专业学业模式改革；学生存在学习注意力不集中、教师无法有效进行监管情况，缺乏智能辅助学生学习效果评价监测体系等。为科学指导学校教育教学信息化建设发展，学校制定了《智慧教育建设与发展规划（2021—2025 年）》，提出了“构建支撑新型警务人才培养的智慧教育新范式”目标，并明确了3 个方面重点工作任务。一是建立完善智慧教育管理模式。完善“一网通办”的教学服务模式，加强电子印章、电子签名和电子认证的应用度。依托智能感知技术采集存储教学过程数据，建立智能分析的评价模式。完善学生综合素质考核评价系统，建立面向师生多终端融合快速信息收集模式，为学生个性化学习、成长指导、德智体美劳全面评价提供支撑。二是深入推进智慧教学创新应用。建设“智慧教”课程教学范式。加强人工智能技术应用，探索构建虚拟教师、智能学伴等新型教学形态。打造“智慧学”个性化学习空间，将游戏学习、同伴学习、协作学习嵌入学生私人定制化学习空间。创建“智慧练”实战化教学训练模式，全面应用学生体能训练考核管理系统，深入挖掘训练数据，提供个性化训练指导服务。构建“智慧考”课程考核模式，完善课堂教学、无纸化考试、智能阅卷分析一体的智慧考核模式。三是丰富智慧教学资源。全面加强在线开放课程、精品课程、微课程建设，构建丰富的学科专业核心课程、实战练兵课程、消防课程、海外安全管理课程、国际化开放课程等特色数字化课程资源。

四、警察大学消防工程专业深化信息技术融合教育教学案例

消防工程专业作为我校国家级特色专业和国家一流本科专业建设点，始终高度重视依托信息技术牵引课程教学改革、保证课程教学质量，特别是依托虚拟仿真技术，培育了特色鲜明的信息技术应用成果。

（一）“建筑消防设施”课程虚拟仿真教学实践

该课程按照“虚实结合、以虚补实”的原则，研发了“建筑消防设施有效性检查与功能评测虚拟仿真系统”。该系统采用3D 虚拟仿真技术，运用三维建模、动画等技术手段，模拟火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统、室内消火栓系统和防排烟系统在建筑中的设置场景，实现“以虚代实”，让学生有亲历漫游建筑内消防设施的体验。学生可对各消防系统的工作原理、主要组成、静态检查方法、功能测试方法进行学习和考核，形成了虚拟仿真与场地教学相互补充、完美融合的教学模式，如图1 所示。课前，学生完成自学任务。课上，教师引导构建知识体系，组织学生自主熟悉各消防设施的原理、组成、状态、操作，完成随堂考核，系统及时反馈考核结果、自动生成并保存实验报告。课后，教师可以通过查看实验报告，进行学习效果分析，学生可结合知识技能点掌握情况完成复习及作业任务。整个过程都基于该系统完成，较好实现过程性考核、形成性评价，以及线上线下相融合的翻转课堂教学改革目标［9］。

图1 “建筑消防设施”课程实验平台

（二）“消防燃烧学”课程线上线下融合教学案例

“消防燃烧学”是消防工程专业的核心课程，依托学校智慧教育平台持续开展线上与线下相融合的教学改革实践，使教学过程数字化、可视化，建立“线上有资源，线下有互动，过程有评估”的新教学模式，有效提升学生学习的深度及效果。该课程注重将线上教学和传统教学模式进行有机结合，取二者之精华，使学生学习方式更加灵活，学习内容更加深入。课前，教师通过“学在警大”教学平台将课件、视频等教学资源提供给学生，并提前布置课前学习任务。教师可通过平台查看学生阅读导学材料的进度，督促学生完成自学任务，了解学生自学时的难点，保证课堂教学过程中有的放矢。课上，由于教师讲授时间大幅减少，课堂教学改为翻转课堂式教学，将课堂变为师生和学生之间的互动场所，通过平台发布签到、分组讨论、随堂练习等互动活动，平台可将互动学习情况实时反馈教师，教师根据反馈情况及时调节授课的内容和进度。课后，教师通过平台发放课程评价表，学生从课程思政、课程设置、课程内容等5个方面23 个观测点进行评价，教师根据反馈信息优化授课内容。学生在平台上回看教学视频、完成作业。学期结束后，教师汇总学生每堂课反馈的意见建议，撰写课程教学质量分析报告，对学生反馈的意见进行反思，总结改进教学的思路和方式。教研室定期汇总每名教师的反思收获，作为修改课程标准、修订教材讲义的基本依据。课程教、学、评、考环节实现与智慧教育技术手段深度融合，如图2所示。

图2 “消防燃烧学”课程融合智慧教育技术

五、结束语

当前，国家积极推广落实OBE 理念，在工程教育、医学教育、师范教育等领域积极推动专业认证工作。专业认证的核心理念就是对毕业要求、课程教学目标的达成度分析，找到影响人才培养质量提升的关键问题，并进行持续改进，实现人才培养质量的螺旋式上升，形成完整闭环的质量保障链条。科学有效的达成度分析，需要信息技术的支撑，才能实现对学生学习效果的全过程跟踪与评价。因此，主动应用信息技术能够最大程度帮助教育管理者践行以学生为中心理念，实现我们倡导已久的更深层次内涵式发展目标，使学生有更好的学习体验、更加轻松的学习氛围，实现更加高效的学习，从而达到培养适应引领数智时代未来人才的目标。