基于郁金香智慧学习平台的教学设计与实践

［摘 要］信息化时代背景下的高等教育凸显数字化、智能化的特点和趋势，基于此，传统的课堂讲授方式也需做出相应的改革，“去讲授化”（De⁃teaching）是改革的必由之路。项目组基于智慧学习平台，构建了“去讲授化”的学生自主探究式教学模式。在该模式中，教师的角色由知识传授者转变为学习管理者，制造学习动机、设计学习路径、激发学习行为成为教师的核心技能。智慧学习平台的设计与应用为我国高等教育信息化转型提供了一次大胆、有益的尝试。

［关键词］智慧学习平台；“去讲授化”；“以学生为中心”；建构主义；学习行为分析；教师角色转变；思政教育

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）10-0020-05

1998年，世界首届高等教育大会提出，高等教育需要转向“以学生为中心”的新视角和新模式，“以学生为中心”的新理念将对 21 世纪的高等教育产生深远影响。“以学生为中心”的教学理念表现在教师由教学的主导者转变为促进者；学生由被动的知识接受者，转为具有主动认知权和更多选择权的构建者。如今，越来越多的高等教育研究者针对“以学生为中心”尝试开展教育教学改革研究。2017年，华中科技大学在华东师范大学、中国高等教育学会联合举办的“推进教育现代化，建设高等教育强国”高峰论坛上提出，“以学生为中心”的本科教学改革理念包括三个方面：以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心。2018年，北京林业大学在主题为“高校如何推进一流本科教育”的人民网2018大学校长论坛上表示，必须树立以学生为中心的理念，不断深化本科教育教学改革。2019年，中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》明确指出，利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合；同年，《加快推进教育现代化实施方案（2018—2022年）》进一步指出，要促进信息技术与教育教学深度融合，加快推进智慧教育创新发展。2020年，青海大学提出了“以学生为中心”的“微课堂+六环节”教学模式，并取得了良好的应用效果。

在上述背景下，中国民航大学空中交通管理学院研发了郁金香智慧学习平台（TULIP——Task⁃based Ultra Learning Intelligent Platform）（以下简称平台），构建了“以学生为中心”的智慧教学新模式，以此调动学生的学习兴趣，并为促进高校教学改革与质量提升提供了有益借鉴。

一、教与学矛盾凸显，需数字化转型以适应时代要求

在以“互联网”为标志的信息化时代，学生获取知识和信息的方式已发生重大改变。对中国民航大学空中交通管理学院4个年级共计2336名学生的问卷调查显示，利用电脑和移动终端进行自主学习的比例显著高于课堂学习。而反观部分高校，依然沿用传统的课堂讲授方式，即便课堂上教师使出浑身解数，也很难激发学生的学习动力；虽然开发了线上教学平台并录制了大量课程，但存在“教师讲、学生听”的情况，教学效果不尽如人意。要想真正实现教育的数字化和智能化，必须要跳出思维限制，勇于打破传统，逐步向“去讲授化”（De⁃teaching）转型[1]。

“去讲授化”是教育信息化的必由之路，符合信息化时代的教学特征与规律。但“去讲授化”并不意味着教师完全不讲，它是由传统的“以教师讲授为中心”逐步向“以学生自主学习”为中心转变，并且以后者为主，前者为辅。最终根据不同的课程特点，找到最佳的比例点，形成最优的线上线下混合教学模式。

教育数字化转型的一个重要前提就是“以学生为中心”[2-3]，基于“去讲授化”教学方式，项目组对学生的学习行为进行跟踪分析，并形成学习大数据，这是数字化、智能化的关键要素和核心标准。而产生学习行为的前提条件是学习动机。

基于任务的教学是一种有效激发学习动机的方法，也就是在教师讲授之前安排学生完成某项学习任务，而任务的完成需要学生自行寻找相关知识，然后分析知识与任务的适配性，最后利用这些知识完成任务。在整个过程中，学生需要查找资料、搜索知识、学习知识、对比知识、操作任务、复盘反思等，对这些行为进行跟踪、记录，并生成学习行为数据，属于高阶认识行为。围绕这些数据进行一系列的分析研究，最终形成个性化的学情报告[4-5]。

二、设计郁金香智慧学习平台，打造现代学习实验室

中国民航大学空中交通管理学院研发的平台如图1和图2所示。平台秉持“以学生为中心”的教育思想，探索“知识传授、能力培养与价值塑造”三位一体的育人新路径，遵循能力至上（Competency）、深耕细作（Cultivation）、自主建构（Constructivism）、学以致用（Conduction）”的“4C”理念，将最先进的教育教学理念与人工智能、大数据技术相结合，构建涵盖“尝试（Attempt）—探索（Explore）—研究（Research）—操作（Operate）—复盘（Rethink）—评估（Assessment）—质疑（Challenge）—创新（Innovate）—生成（Generate）”等一系列学习行为的“Aero⁃racing”学习模式，全面创新打造一种线上线下混合教学解决方案。

（一）平台环境创设

平台在核心设计理念上完全不同于当前基于“录课”形式的学习平台。平台以生动形象的虚拟仿真任务为载体，精心设计闯关式游戏化学习任务，极大地激发了学员的学习热情和探索欲望，促进学生由被动学习向主动学习转变。同时，平台能够对学员的学习全过程进行行为跟踪及信息采集，通过对学习行为数据的不断积累和深度分析，对学生进行多维度评价，并自动生成个性化的学情分析报告，为教师提供教学改进建议[6]。

（二）学习路径设计

平台将学习任务设计为闯关模式，如图3所示，学生需逐一解锁任务。完成每个任务所需的全新知识均隐藏在平台的资源库中，学生需自行查找、探索、辨识和分析。同时，每个任务均会提供三道逐级递增的“锦囊”作为提示，“锦囊”打开的数量将决定“学习能力”指标的得分，由此来锻炼学生主动思考、自主学习的能力。任务完成过程中，允许学生不断试错，但通过任务所用次数与学生的认知能力和解决问题能力得分成反比。任务通过后，学生还需回答一系列问题，以此来检验自身的复盘能力、批评意识和创新能力。通过闯关式平台任务，极大地激发了学生的学习兴趣和探索欲望，契合新时代学生对新型学习方式与手段的诉求。

（三）个性化学情报告生成

从本质上讲，平台又可以称为“学习实验室”（Learning Lab），它可以通过学生学习大数据，对学生的学习风格、学习习惯、认知能力（短时记忆、长时记忆等）、注意力分配等进行评测，并生成个性化学情报告，如图4所示，为学生的终身学习能力培养提供了重要支撑[7]。

（四）学习行为数据挖掘

学习行为数据是智慧学习平台使用、管理与优化的基础，也是完善任务内容、提升学习效果的依据。平台能够自动采集每名学生在完成每项学习任务过程中所产生的学习行为数据，包括平均学习时长、首次完成任务的学习次数、最高分数、学习次数、“锦囊”使用次数、留言/互动次数、资料查看次数等，数据记录在后台服务器上，随时供授课教师和教学管理人员调取和查看。打造全课程、全任务、全过程的学习行为数据库，是教育信息化、数字化、智能化发展的重要体现，有助于实现面向学生的差异化教学、面向教师的定制化评价以及面向专业的现代化升级。

三、教师角色转变，由知识传授者转向学习管理者

在“以学生为中心”的数字化、智能化学习环境中，学生成为真正意义上的学习主角。教师更多的是要开展激发学生学习动机、设计学习路径、跟踪学习过程、分析学习数据、评估学习效果、制订改进方案等工作。

基于平台，教师的角色发生了转变，教师作为“学习引导者”的时间只会占到10%～20%，作为“知识传授者”的时间占到30%～40%，而作为“教学资源管理者”的时间将会达到40%～50%。

在线上线下混合教学中，线上学习由学生在课前自主完成，然后在课堂上由教师针对学生在平台上的学习情况开展答疑解惑、知识梳理、组织讨论、归纳总结、拓展思考、沟通交流等。其中设计学习路径是教师最为重要的技能，教师要思考如何设计学习任务。任务需要涵盖学生必须掌握的知识，然后规划获取相关知识的路径，由浅入深，使学生逐步完成任务。

在这个过程中，学生需要自己找到完成任务的办法，教师不直接给出相应的知识点。同时，通过完成任务，学生的学习能力如试错、查找、搜索、阅读、操作等，以及高阶思维如对比、分析、探究、质疑、复盘等，均得到了提高。教师在这个过程中只是起到辅助和引导作用，是学习的设计和管理者[8]。

四、以学生为中心，开创思政学习新模式

思政教育与数字化、智能化教学的结合是个难点。思政教育需要的是人与人之间的情感交流与互动，这是很难通过技术来解决的。站在“以学生为中心”的角度，思政教育的最终目的是让情感直抵人心，通过各种形式让学生有所感、有所悟——这种感悟单靠听课是无法体会到的，而是要有一个思考、反思的过程，这样才能与实际的工作、学习和生活相结合，落实到行动中，真正达到思政教育的目的[9-10]。

平台开设了“思政故事汇”模块，以行业先进人物和学校优秀学生为对象，拍摄访谈小视频，让优秀的人讲述自身的故事，这些人物和故事是离学生最近的，也是最能打动人心的。学生在收看完视频后需要写下心得笔记。同时，可以通过笔记共享形成思政大讨论，营造出更好的思政学习氛围。平台可以自动对文字进行分析，抓取学生心得中的关键词，掌握学生思政学习的情况。

五、新老模式对比，学习效果显现

为践行“以学生为中心”的教育理念，探寻新工科背景下的信息化教学手段，验证平台的使用效果，中国民航大学空中交通管理学院将机场管制、雷达管制和管制规则与程序作为首批试点课程，面向2018级、2019级本科生以及2021年由各空管局、机场委培的管制学员全面开放使用平台。

以管制规则与程序课程为例，课程共设置8个学习任务，学生被分为两组，每组学生分别完成4个学习任务。学生利用课下时间在线上自学完成学习任务所对应的课程内容，教师不再进行讲解；而对于其余4个学习任务所对应的课程内容，依然采取传统课堂教学模式，在课堂进行讲解。在教学过程中通过设置有针对性的随堂测验，检验学生的知识掌握情况，并对比分析平台自学与传统教学的学习效果，以问卷形式调查平台的使用效果。

从管制规则与程序课程的“空域分类”和“程序电报”内容的随堂测验正确率可以看出，相较于传统学习方式，采用自主学习方式的测验正确率更高，学习效果更佳，如图5所示。从全部8个学习任务的随堂测验成绩对比结果来看，其中6个任务，采用自主学习方式的答题正确率高于传统学习方式，验证了基于平台的教学理念与方法的有效性。另外2个任务（起飞尾流间隔、区域飞行冲突）中，自主学习方式的答题正确率略低于传统学习方式的，但分差均在0.2分以内（满分为5分）。究其原因，这2个任务对应的课程内容属于实践类的知识，学生在理论学习的基础上需要通过大量的实践练习才能熟练掌握，这也将是平台未来的优化方向之一。

针对同样的知识点内容，学生对自主学习和传统学习方式的评价存在不同，如图6所示，可以看出学生认为采用自主学习方式的学习强度更小，学习收获更大，学习体验更佳。所谓“兴趣是最好的老师”，基于平台的自主学习方式充分激发了学生的学习兴趣，“游戏式”的学习过程给学生带来了前所未有的学习体验；通过平台体系化任务的训练，学生学会了自主探究知识、建构知识，其学习热情、学习效果和职业素养得到了显著提升。

除了养成教育，中国民航大学空中交通管理学院还承担着对民航一线单位新进管制学员进行资质培训的重任。与本科生相比，管制学员大多来自非民航院校，存在行业基础较差、学习时间较短、地域受限等问题，传统教学方式的教学效果不够理想。创新性采用基于平台的实践教学方式，打破了不同专业之间的壁垒，学员以“游戏”的方式快速融入课程，辅以资料查找和解疑，强化学员对课程的理解，使学习效果最大化。

总的来说，使用平台进行教学的优势主要有以下几点。

（1）任务都是模拟实际场景，把理论应用于实际，有利于学生摆脱“纸上谈兵”的现象，为后续进行模拟机训练打下坚实基础。教师通过查看学情报告，了解学生学习薄弱环节。