摘要：開放教育工科專業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展對于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的工程技術(shù)人才至關(guān)重要。本文對國內(nèi)外工科專業(yè)數(shù)智化建設(shè)與開放教育相關(guān)研究進行梳理，分析國內(nèi)開放教育工科專業(yè)教學(xué)實踐中的優(yōu)勢和面臨挑戰(zhàn)，從教育資源要素和教育模式角度探索數(shù)智技術(shù)為開放教育工科專業(yè)帶來的新機遇、新發(fā)展、新態(tài)勢。新時代開放教育工科專業(yè)應(yīng)以學(xué)生為本位，對接產(chǎn)業(yè)和社會需求，構(gòu)建數(shù)智化學(xué)習(xí)空間融創(chuàng)基座，優(yōu)化數(shù)字教學(xué)資源體系，促進工科知識接受度和體驗感轉(zhuǎn)型，運用PDCA循環(huán)理論完善教學(xué)評價范圍和質(zhì)量，實現(xiàn)開放教育工科專業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)智技術(shù)；開放教育；工科專業(yè)

引言

新質(zhì)生產(chǎn)力的提出，強調(diào)積極培育新能源、新材料、先進制造、電子信息等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，積極培育未來產(chǎn)業(yè)，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，增強發(fā)展新動能。新質(zhì)生產(chǎn)力強調(diào)以數(shù)字技術(shù)為支撐，以要素增值為基礎(chǔ)，以技術(shù)創(chuàng)新為根本驅(qū)動力，全方位、多角度為經(jīng)濟發(fā)展賦能，是總結(jié)歷史經(jīng)驗、順應(yīng)時代潮流、面向未來發(fā)展基礎(chǔ)上提出的新概念、新思想、新理論，體現(xiàn)了對“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的深刻認(rèn)識和戰(zhàn)略把握。

開放教育作為科技生產(chǎn)力、人力資源和創(chuàng)新動力的重要結(jié)合點，承擔(dān)著發(fā)展繼續(xù)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才、促進教育公平、服務(wù)國家經(jīng)濟社會發(fā)展的重要使命。工科專業(yè)是推動經(jīng)濟發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新的核心力量，在解決實際問題、促進產(chǎn)業(yè)升級、提升社會福祉等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。數(shù)智技術(shù)的運用有助于促進開放教育工科專業(yè)教學(xué)資源建設(shè)、提升教育效率和質(zhì)量、促進教育資源共享、培養(yǎng)適應(yīng)技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)需求的人才。在新質(zhì)生產(chǎn)力重要論述的指引下，準(zhǔn)確把握開放教育科技創(chuàng)新的重要地位和獨特優(yōu)勢，客觀評價我國開放教育工科專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，提出對策建議，具有重要的理論和實踐意義。

一、工科專業(yè)數(shù)智化建設(shè)

工科專業(yè)是推動國家科技進步、促進社會經(jīng)濟發(fā)展和保障國家安全的關(guān)鍵力量。國內(nèi)外學(xué)者對高校工科專業(yè)的數(shù)字化建設(shè)展開了大量研究。

國外研究方面，Dalloul采用描述性調(diào)查方法研究了Tishreen大學(xué)引入建筑信息模型（BIM）技術(shù)的教學(xué)現(xiàn)狀，提出建筑信息模型（BIM）技術(shù)與課程整合的總體框架，建議學(xué)校將BIM作為一種有效教育工具整合到課程

中[1]。Seyman研究了工科教育中建筑施工課程的數(shù)字化模型（DM），指出DM通過增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的，提高學(xué)生感知、理解和解決建筑施工細節(jié)的能力，提出在教學(xué)過程中確定適當(dāng)?shù)臄?shù)字工具，根據(jù)建筑項目階段定義步驟和工作流程，以開發(fā)施工圖紙并有效地定義精確的細節(jié)，基于此生成并應(yīng)用DM，有助于提升學(xué)生對建筑細節(jié)的感知。

國內(nèi)研究方面，部分學(xué)者探索了信息化技術(shù)在高職新工科專業(yè)中的應(yīng)用路徑，闡述了信息化技術(shù)發(fā)展促進高職新工科專業(yè)教學(xué)設(shè)計優(yōu)化的內(nèi)在邏輯，以視覺傳達專業(yè)中“裝飾藝術(shù)設(shè)計基礎(chǔ)”課程的項目為例，進行教學(xué)設(shè)計案例展示，從借助信息技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)理念，變革教學(xué)模式，優(yōu)化教學(xué)方法、提升新工科教學(xué)中的數(shù)字信息技術(shù)應(yīng)用水平、創(chuàng)設(shè)線上線下相結(jié)合的任務(wù)實踐教學(xué)模式、打造線上線下互融、多元化的綜合評價體系等方面提出了信息化技術(shù)在高職新工科專業(yè)教學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用路徑[2]。劉坤認(rèn)為新工科新形態(tài)教學(xué)資源生成邏輯可歸納為基于表現(xiàn)形式和特色內(nèi)容兩條邏輯鏈路，涵蓋堅持立德樹人根本任務(wù)、契合未來發(fā)展需要、融合現(xiàn)代信息技術(shù)，將教學(xué)導(dǎo)向、教學(xué)團隊、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)適用性和數(shù)字資源作為基本構(gòu)成要素，呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容新、建設(shè)方式新、使用方式新、更新速度快、影響范圍廣等特征，以新工科項目式課程為切入點提出的新形態(tài)教學(xué)資源評價指標(biāo)體系，為新工科新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)指出了可行路徑[3]。

二、數(shù)智技術(shù)為開放教育工科專業(yè)帶來新發(fā)展

（一）教學(xué)資源要素優(yōu)化

1.教學(xué)導(dǎo)向：適應(yīng)行業(yè)發(fā)展與社會需求

教學(xué)導(dǎo)向要素要求教學(xué)資源符合工科建設(shè)價值取向。價值取向內(nèi)隱于教學(xué)資源建設(shè)全過程，且對教育結(jié)果產(chǎn)生深刻影響。通過數(shù)智技術(shù)實時跟蹤和分析最新的行業(yè)發(fā)展動態(tài)和社會需求，確立思想新穎和先進與規(guī)范并重的教學(xué)目標(biāo)。通過在線教育平臺，傳播國家重大戰(zhàn)略相關(guān)的知識和技能，有助于強化開放教育工科專業(yè)立德樹人的根本任務(wù)，服務(wù)于國家重大戰(zhàn)略目標(biāo)。

2.教學(xué)團隊：提升信息素養(yǎng)與跨學(xué)科合作

數(shù)智技術(shù)的融入開放教育工科專業(yè)體系建設(shè)，有助于工科教師提升數(shù)據(jù)收集、處理、分析和應(yīng)用等信息素養(yǎng)，以及科學(xué)、創(chuàng)新且符合倫理地運用人工智能技術(shù)的能力；通過在線文檔、項目管理軟件的使用，幫助教師自動化完成部分教學(xué)管理任務(wù)，使教師有更多精力關(guān)注教學(xué)和學(xué)生互動，同時提高教學(xué)團隊的協(xié)作效率，幫助教師使用數(shù)智工具進行實時溝通，共同設(shè)計課程學(xué)習(xí)路徑，促進不同工科領(lǐng)域教師之間跨學(xué)科合作。使用在線調(diào)查工具和反饋系統(tǒng)收集學(xué)生和同行的反饋，這些反饋可以幫助教師評估和調(diào)整學(xué)習(xí)路徑。

3.教學(xué)內(nèi)容：確保前沿性、先進性和持續(xù)迭代

數(shù)智化技術(shù)的應(yīng)用有助于提升教學(xué)資源內(nèi)容選擇的科學(xué)性、完整性、先進性、安全性，實現(xiàn)教育內(nèi)容持續(xù)迭代，滿足社會和學(xué)生的需求。例如，在中國建筑史的教學(xué)中，整合歷史文獻、建筑圖紙、視頻資料、3D模型等各類型資源，構(gòu)建全面的中國建筑史教學(xué)資源庫；利用虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)，為學(xué)生提供沉浸式的中國建筑史學(xué)習(xí)體驗。學(xué)生可以通過VR頭顯參觀虛擬的孔廟等歷史建筑，增強學(xué)習(xí)的直觀性和互動性。

4.教學(xué)適用性：推動人才個性化和全面發(fā)展

教學(xué)適用性強調(diào)以學(xué)生為中心，堅持人才個性化發(fā)展與全面發(fā)展。數(shù)智技術(shù)可以為學(xué)生提供個性化學(xué)習(xí)路徑，通過智能推薦系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)歷史、興趣和能力提供與其專業(yè)相關(guān)的最新研究成果、在線研討會或案例分析等個性化的學(xué)習(xí)建議，幫助學(xué)生深入理解專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的最新發(fā)展。同時，數(shù)智技術(shù)可以支持跨學(xué)科的項目實踐，通過在線協(xié)作工具和虛擬實驗室，幫助學(xué)生參與到跨學(xué)科的團隊項目中，解決實際工程問題，例如，水利水電工程專業(yè)的學(xué)生與計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生合作，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)來優(yōu)化污水處理系統(tǒng)，在提升專業(yè)能力的同時，促進學(xué)生寫作能力、溝通技巧、合作精神等綜合素質(zhì)。

（二）教學(xué)模式創(chuàng)新升級

1.教學(xué)方法新

數(shù)智技術(shù)有助于開放教育工科專業(yè)教學(xué)方法的改進和升級。例如，在講授法、討論法、案例分析法中使用無人機航測三維模型，教師可以通過軟件展示建筑物的不同視圖，如正面、側(cè)面、頂部等，以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細節(jié)；學(xué)生使用三維模型分析特定建筑案例，例如，古代的木結(jié)構(gòu)建筑、壇廟建筑等，可以清晰地看到木結(jié)構(gòu)建筑、壇廟建筑的體量、形式、裝飾、色彩等特征，從而分析其如何體現(xiàn)等級規(guī)格和禮儀制度的嚴(yán)肅性。

2.教學(xué)手段新

數(shù)智技術(shù)在開放教育工科專業(yè)中的應(yīng)用，極大地豐富和擴展了傳統(tǒng)的教學(xué)工具和手段。可視化技術(shù)在教育中的應(yīng)用確實為提高教學(xué)效果和學(xué)生的理解能力提供了重要工具，尤其是在工科專業(yè)中，復(fù)雜的機械原理、工程流程或科學(xué)概念經(jīng)常需要直觀的展示來輔助教學(xué)。動畫可以用來解釋那些難以通過傳統(tǒng)教學(xué)工具表達的復(fù)雜概念，如流體動力學(xué)、電磁學(xué)和機械運動。動畫的互動性可以讓學(xué)生控制演示的進程，增加學(xué)習(xí)的動手能力。三維模擬技術(shù)允許學(xué)生在虛擬環(huán)境中探索復(fù)雜的機械系統(tǒng)或建筑結(jié)構(gòu)，提供更全面的視角和深入的理解。通過這些可視化技術(shù)，教師能夠更有效地傳授復(fù)雜的科學(xué)和工程知識，而學(xué)生則能通過視覺和互動學(xué)習(xí)工具以更直觀和實踐的方式理解這些知識。這些技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了教學(xué)質(zhì)量，也增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機和成效。

3.教學(xué)評價新

數(shù)智技術(shù)的應(yīng)用能夠從評價主體、評價指標(biāo)、評價內(nèi)容等多方面改進開放教育工科專業(yè)的評價體系。通過在線調(diào)查、反饋表單和學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)（LMS）中的即時反饋工具收集學(xué)生意見，有助于教師及時了解學(xué)生需求；利用智能評分系統(tǒng)和學(xué)習(xí)分析工具，對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進行快速、準(zhǔn)確的評估，生成分析報告，幫助教師識別學(xué)生的學(xué)習(xí)難點和進步空間。在評價指標(biāo)方面，學(xué)生對課程內(nèi)容相關(guān)性、教學(xué)方法有效性、教師可訪問性和響應(yīng)性、學(xué)習(xí)資源的質(zhì)量和可用性進行評價。

三、數(shù)智技術(shù)賦能開放教育工科專業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實施路徑

（一）以學(xué)生為本位，構(gòu)建數(shù)智化學(xué)習(xí)空間融創(chuàng)基座

開放教育學(xué)習(xí)空間由網(wǎng)信空間、物理空間和社會空間交織融通而成，共同構(gòu)建開放教育生態(tài)系統(tǒng)的基座。網(wǎng)信空間運行于一定的學(xué)習(xí)支撐服務(wù)平臺之上，是開放教育最核心的學(xué)習(xí)發(fā)生場所，包括在線學(xué)習(xí)平臺、數(shù)字圖書館、個人網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間等；物理空間包括學(xué)校、圖書館等傳統(tǒng)學(xué)習(xí)場所，學(xué)校在開放學(xué)習(xí)空間中占主導(dǎo)地位；社會空間指人際溝通和協(xié)作的空間，為學(xué)習(xí)者提供全面互聯(lián)的學(xué)習(xí)體驗。在網(wǎng)絡(luò)空間優(yōu)化方面，以學(xué)生成長和發(fā)展為中心，開發(fā)與工科專業(yè)相關(guān)的在線實驗室、模擬軟件和工程案例庫，使學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進行實踐操作和模擬實驗；利用在線論壇、項目協(xié)作工具和實時問答系統(tǒng)，支持學(xué)生之間的技術(shù)討論和團隊項目合作。在物理空間升級方面，在圖書館、學(xué)校等學(xué)習(xí)場所中設(shè)置先進的工程實驗室和創(chuàng)新空間，配備必要的硬件和軟件工具，供學(xué)生進行實踐操作和創(chuàng)新項目，如渦輪增壓發(fā)動機機械系統(tǒng)、渦輪增壓發(fā)動機電控系統(tǒng)故障診斷實訓(xùn)軟件，為學(xué)生提供動手實踐的機會。在社會空間拓展方面，利用大數(shù)據(jù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和進度，結(jié)合人工智能為每位學(xué)生設(shè)計個性化的學(xué)習(xí)計劃和資源，從而提升學(xué)習(xí)效率和成效。

（二）優(yōu)化數(shù)字教學(xué)資源體系，促進工科專業(yè)教學(xué)知識數(shù)智化轉(zhuǎn)型

通過建設(shè)和優(yōu)化國家開放大學(xué)“一網(wǎng)一平臺”和數(shù)字資源體系，建立一體化、智能化、集約化的工科專業(yè)智慧教育平臺。使用數(shù)智技術(shù)將工科知識進行接受度轉(zhuǎn)型和體驗感轉(zhuǎn)型，將語言文字形式的工科專業(yè)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為動圖、短視頻、紀(jì)錄片和三維模型等可感知、易理解的數(shù)字形式，增強工科專業(yè)教育的親和力。例如在《中國建筑史》課程中，建設(shè)數(shù)字教材，集成最新技術(shù)人工智能和虛擬現(xiàn)實，學(xué)生可以“走進”歷史建筑，親眼看到不同歷史時期的建筑風(fēng)格和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加學(xué)習(xí)的直觀性和趣味性。AI可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進度和測試結(jié)果，自動推薦適合的學(xué)習(xí)材料和難度，實現(xiàn)真正的個性化學(xué)習(xí)。將游戲化學(xué)習(xí)、項目式學(xué)習(xí)融入數(shù)字教學(xué)資源體系建設(shè)中，實現(xiàn)開放教育工科專業(yè)從傳統(tǒng)的知識單向傳授向以學(xué)生為中心的接受度和體驗感轉(zhuǎn)型，提升教學(xué)效能。

（三）運用PDCA循環(huán)理論，完善開放教育工科專業(yè)教學(xué)評價范圍和質(zhì)量

充分考慮開放教育工科專業(yè)教學(xué)全過程周期整體情況，建立并完善以授課教師、學(xué)生、工科領(lǐng)域?qū)＜业葹樵u價主體，以主觀定性評價和定量數(shù)學(xué)模型相結(jié)合為評價方式，以價值導(dǎo)向、教學(xué)內(nèi)容正確性、教學(xué)資源使用量和滿意度為評價指標(biāo)的開放教育工科專業(yè)教學(xué)評價體系。按Plan（計劃）、Do（執(zhí)行）、Chick（檢查）、Act（糾正）順序進行工科專業(yè)數(shù)智化教學(xué)質(zhì)量管理。以工科專業(yè)學(xué)生成長和發(fā)展為中心，引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)智化教學(xué)和課程進行階段性評價和持續(xù)性評價；強調(diào)工科領(lǐng)域?qū)＜以u價策略，根據(jù)學(xué)生反饋和專家意見，從數(shù)智化教學(xué)的內(nèi)容正確性、應(yīng)用合理性、知識實用性等方面優(yōu)化評價策略，形成動態(tài)的數(shù)智化教學(xué)評建結(jié)合機制，實現(xiàn)“評價—建設(shè)—反饋—優(yōu)化—建設(shè)”的良性循環(huán)機制，完善評價指標(biāo)的范圍和質(zhì)量。

結(jié)語

作為科技生產(chǎn)力、人力資源和創(chuàng)新動力的關(guān)鍵交匯點，開放教育肩負(fù)著發(fā)展終身教育、培育創(chuàng)新人才、推動教育公平以及服務(wù)國家經(jīng)濟社會發(fā)展的重大責(zé)任。開放教育工科專業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展使學(xué)生能夠在整個職業(yè)生涯中不斷更新知識和技能。數(shù)智技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，有助于開放教育工科專業(yè)在教學(xué)導(dǎo)向、教學(xué)團隊、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)適用性和數(shù)字資源等方面優(yōu)化教學(xué)資源要素，促進教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)評價方式創(chuàng)新。為了全面釋放數(shù)智技術(shù)的效能和優(yōu)勢，開放教育工科專業(yè)應(yīng)以學(xué)生為本位，對接產(chǎn)業(yè)和社會需求，構(gòu)建數(shù)智化學(xué)習(xí)空間融創(chuàng)基座，優(yōu)化數(shù)字教學(xué)資源體系，促進工科知識接受度和體驗感轉(zhuǎn)型，運用PDCA循環(huán)理論完善教學(xué)評價范圍和質(zhì)量，實現(xiàn)開放教育工科專業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

本文系黑龍江省中華職業(yè)教育社 2024 年度規(guī)劃課題《人工智能時代開放教育數(shù)字教材建設(shè)實踐與探索》（項目編號：HZJS2024YB02）的研究成果。

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（責(zé)任編輯：袁麗娜）