新工科教育数字化转型浪潮下,传统工科核心课程如何主动破局?东华理工大学水资源与环境工程学院李寻教授课程教学团队,面向国家水利、土木、市政、地矿等涉水行业新工科一流培养人才需求,打造了“思政贯穿融通、核地特色鲜明、数智赋能引领”的数智化《水力学》课程。该课程以学生培养为中心、能力塑造为导向、水力铸魂为目标,深度融合人工智能(AI)技术,通过“四模块重构、三维度图谱、多维度评价”构建数智化教学新生态,实现“乐学活课堂、知水强能力、爱水巧育人”,为培养兼具“扎实工程能力、协作创新思维、水力报国情怀”的新工科人才和新工科课程建设提供了可复制、可借鉴、可推广的育人新范式。
教学内容重构与图谱化融通,夯实“教”的根基。《水力学》作为力学类课程,具有概念抽象、公式繁多、计算量大等特点,传统模式下教学资源呈现方式相对滞后。为此,课程团队对教学内容进行“四模块化”深度重构,将传统水力学知识体系拆解为“基础认知、原理探究、综合应用、学科前沿”四大模块。在此基础上,建立知识点拓扑关系,将知识点与多媒体教学资源以及“治水修身、兴水匠心、水力报国”等思政元素深度关联,构建“知识-问题-思政”三维图谱,以学校承担的“核地”特色典型工程案例串联知识模块,引导学生完成知识内化和迁移应用,形成了“思政元素隐性化、教学内容具象化、知识应用工程化、工程问题实践化”的课程教学资源,为新工科拔尖创新人才的能力培养与价值塑造提供支撑。
人工智能驱动与个性化适配,激活“学”的动能。该课程以AI技术赋能,形成了“二维课堂联动、三阶递进认知、四度量化评价”的AI教学新模式。其中“二维课堂联动”是利用线上智慧平台和线下智慧教室,实现线上线下两个维度的课堂联动;“三阶递进认知”是利用线上平台完成基础阶次学习、智慧课堂开展提高阶次探讨、智慧平台+教室进行应用阶次拓展;“四度量化评价”是以“任务完成度、讨论活跃度、活动参与度、解答多维度”为核心指标,利用AI智能系统完成学情统计分析、过程动态监测、问题智能诊断,实现“学情画像”精准描绘,基于此推送适配学生认知水平和兴趣点的个性化学习路径、微视频资源和AI学伴大禹,让学生实现“被动接受”到“主动建构”的学习动能转化。
多元精准评价与多维度优化,把脉“育”的成效。依据智慧平台形成“课前学习-线上讨论-课堂活动-课后拓展-章节测验” 五维立体学情数据分析,并概化为“任务完成度、活动参与度、讨论活跃度、解答多维度”四度精准评价模式;基于知识图谱和个体能力AI精准评估,生成动态能力雷达图,实现效果评价由“经验主导的模糊判断”向“数据驱动的精准诊断”转变;聚焦“知识、能力、价值”三个目标,通过教师评价和学生自评\互评,推行“知识掌握、高阶能力、团队协作、情感态度”四个维度的多元化教学评价,塑造学生协作创新的团队合作精神和“兴水匠心”的责任担当。
作为课程主讲人及课程建设负责人,李寻教授积极推动课程建设与教学改革,历经20余年持续深耕,《水力学》课程获批省级课程思政示范项目等省级课程建设成果6项,并于2024年上线新华网全国高校思政服务平台,全网学习量突破22000人次;《水力学》课程被中国地质大学等64所高校学生选学,全网在线学习超过600万人次。课程负责人多次受邀在高校课程思政建设培训班、教育部力学课程指导会议上作经验交流;通过参加青年教师成长沙龙、竞赛经验分享等教研活动,助力课程团队青年教师成长,课程团队涌现出“赣鄱俊才支持计划·高校领军人才”、“全国高校黄大年式教师团队”骨干成员为代表的优秀教师,获批国家虚拟仿真实验教学一流本科课程1门,荣获省部级以上教学成果奖4项,为新工科一流人才培养提供了“数智赋能”育人新范式。(供稿:卢玢宇、李芸)