在智能建造、智慧交通成为行业发展核心引擎的时代背景下,如何打通信息技术与专业教学的深度融合壁垒,培养适配行业数字化转型需求的复合型人才,成为高等工科教育面临的重要课题。黄河交通学院牵头,联合郑州工业应用技术学院、河南杰文信息技术有限公司共同完成的河南省高等教育教学改革重点项目《信息技术与交通土建类课程教学深度融合实践研究》,历时两年深耕细研、聚力攻关,构建起“技术—内容—方法—评价”四位一体融合体系,开发系列化数字化教学资源,形成可复制、可推广的教学改革范式,为高等教育工科课程数字化转型提供了坚实的“河南方案”。该项目成果已在省内5所高校推广应用,覆盖师生超1.1万人次。
一、直面行业转型痛点 找准教学改革靶心
交通土建行业作为国民经济的支柱产业,近年来正加速向智能化、数字化转型,BIM(建筑信息模型)、数字孪生、AI监测等技术已广泛应用于工程勘察、设计、施工全流程,行业对“懂专业、通技术、善实践”的复合型人才需求日益迫切。然而,传统交通土建类课程教学中的诸多痛点,导致人才培养与行业需求严重脱节。
“交通土建类课程向来以知识抽象、实践要求高著称,传统教学模式下,学生对《钢筋平法识图》中复杂节点的理解正确率不足60%,对《建筑施工技术》中高危工况操作规范仅能达到‘知晓’而非‘会用’的程度。”项目主持人、黄河交通学院高卫亮副教授介绍,传统教学中,教师依赖板书、二维图纸与静态模型授课,难以动态呈现复杂施工场景;同时,受工地安全管控、项目周期等限制,学生深入一线参与完整工程项目实践的机会稀缺,“理论与实操脱节、课堂与行业断层”问题突出。
调研显示,传统模式培养的毕业生,上岗后需企业额外开展3—6个月专项培训才能适配岗位,仅15%能独立完成基础BIM构件绘制。此外,信息技术与教学融合存在“浅层化”“形式化”问题,部分高校VR/AR设备利用率低,数字资源重复建设率超30%,教师融合教学设计能力不足,技术赋能价值未充分释放;传统评价模式聚焦期末分数,忽视学生数字化技能与工程创新能力培养。
在国家教育数字化战略推进背景下,《教育强国建设规划纲要(2024—2035年)》《关于加快推进教育数字化的意见》等政策,明确要求推动课程、教材、教学数字化变革。河南省紧跟国家部署,在《河南省“人工智能+教育”三年行动计划(2025—2027年)》中提出新建省级虚拟仿真实训中心、推进智慧课程建设,为改革提供了政策支撑。在此背景下,黄河交通学院牵头启动专项研究,直面行业与教学痛点,探索深度融合有效路径。
二、构建四位一体体系,打造教学融合标杆
针对传统教学痛点,项目组建跨高校、跨企业、跨学科研究团队,涵盖土木工程、计算机技术、行业企业专家等多方力量,遵循“理论构建—资源开发—实践验证—优化推广”逻辑,构建起“技术—内容—方法—评价”四位一体融合体系,系统性推进信息技术与交通土建类课程深度融合。
(一)资源创新:打造体系化数字化教学矩阵
“以前对着二维图纸琢磨半天看不懂钢筋节点,现在微信扫码就能360°查看BIM构件模型,还能完成知识考核,学习效率大幅提高。”黄河交通学院土木工程专业学生的体验,正是项目资源创新的生动体现。
项目团队聚焦教学需求,建成12门课程在线资源库,涵盖《钢筋平法识图》《交通设计》等核心课程,整合课件、微课、3D模型等多元素材。其中,《钢筋平法识图》细化开发52个任务节点资源,配套689分钟精品视频、101个BIM构件模型库、438题精选题库,整合6个VR资源与1个AR图集,支持沉浸式学习;课程累计选课887人,页面浏览量超162万人次。
虚拟仿真资源建设成效显著,项目开发“交通工程深基坑支护技术”“高层与超高层建筑施工”2个省级虚拟仿真项目,1:1还原施工场景,解决了传统教学中核心内容“看不见、进不去、动不了”的难题;联合企业共建装配式建筑等补充虚拟仿真资源,进一步丰富实践场景。
教材创新亮点突出,团队主编的新形态教材《道路工程材料》正式出版,嵌入13个试验视频、27个微课视频及179道交互习题,实现纸质内容与数字化资源联动;参与编写的《土力学与地基基础》已出版,在编《钢筋平法识图与算量》完成修订,嵌入大量BIM轻量化模型,微信扫码即可查看,大幅降低使用门槛。
(二)模式创新:构建混合式教学新范式
项目团队设计“线上自主研学+线下互动实操+课后智能评价”混合式教学流程,实现“知识传递—技能培养—素养提升”递进式育人。线上环节,学生依托超星学习通等平台,通过数字化资源自主预习,平台实时记录学习轨迹,为教师精准教学提供支撑;线下环节,结合案例研讨与VR沉浸式实操,深化知识理解,同时引入问题驱动、项目式教学,引导学生开展自主探究。
为保障模式落地,构建“技术操作+教学设计”双轨培训体系,确保90%的试点教师能熟练运用BIM、VR等技术;通过“老带新”、跨校教研等方式,提升教师融合设计能力;依托中部地区“土木—交通主干课程群”河南省虚拟教研室,分享教学案例,推动教师从“静态展示技术”转向“设计互动任务”。
(三)评价创新:建立三维立体评估体系
项目突破传统分数评价局限,构建“知识+技能+素养”三维评估体系,全面衡量教学成效。知识维度涵盖在线测试、期末考试等量化指标;技能维度以虚拟仿真操作、BIM建模精度等为核心,衡量数字化实操能力;素养维度聚焦工程创新、团队协作等高阶能力,通过过程表现、企业反馈等多渠道评价。
团队打通多平台数据通道,自动采集学生线上学习、虚拟仿真操作等数据,结合问卷、访谈等质性数据,通过对比分析精准识别教学短板,实现“以评促改”闭环。
(四)机制创新:形成多方协同育人格局
项目创新打造“高校教师+企业专家+BIM学生”三元协同开发团队,既保障资源的专业准确性与教学适配性,又通过学生参与降低开发成本。建立“企业参与教学+学生参与项目”协同机制,邀请企业专家制定课程标准、编写案例,将真实工程项目转化为教学资源;组织学生参与企业BIM模型处理、虚拟仿真测试等实践,缩短岗位适应周期。
依托省级虚拟教研室,建立跨校资源共享机制,实现优质资源互通共用,为成果规模化推广提供团队支撑。
三、改革成效显著 示范效应凸显
经过三年多实践,项目在人才培养、教师发展、行业服务等方面取得丰硕成果,示范效应显著。
人才培养质量大幅提升。《钢筋平法识图》课程试点后,学生平均成绩从72分提升至78.6分,良好率从31.98%跃升至72.02%,不及格率清零;试点班级平均成绩较非试点班级提升12%,优秀率提升8个百分点。学生实践能力显著增强,虚拟仿真项目完成优良率达90%,累计斩获全国BIM毕业设计创新大赛等国家级奖项30项,2024年获该赛事一等奖4项(全省第一)。毕业生岗位适应周期从3—6个月缩短至1个月内,受到中交一公局等企业高度认可。
教师教学能力全面提升。90%的试点教师能熟练运用数字化技术开展教学,8名教师在省级及以上教学竞赛中获奖,其中高卫亮老师获河南省教育系统2024年度教学技能竞赛(高校工科)一等奖;依托项目新增校级教改项目10项、教学团队1个,发表教学改革类论文5篇、SCI论文2篇,出版专著1部,形成“以研促教、以教提质”良性循环。
成果推广成效突出。项目已向郑州升达经贸管理学院等5所省内高校推广,覆盖教师超1000人、学生超10000人,合作高校专业课程平均成绩提高10%—15%。开发的资源被纳入企业员工培训体系,获批教育部产学研协同育人项目2项、省级虚拟仿真项目2项,项目团队获批第三批河南省本科高校黄大年式教师团队。
四、持续深化改革 赋能行业转型
“项目实现了三大转变:从知识传授向综合培养转变,从单一资源建设向体系化矩阵转变,从传统评价向人机协同多维评价转变。”高卫亮副教授表示,未来团队将针对技术应用深度不足、小众课程资源薄弱等问题,进一步深化改革。
后续,项目将持续开发3—5个智能建造、智慧交通领域虚拟仿真项目,完善10门课程在线资源库;将成果推广至10所省内高校,拓展2—3家行业龙头企业合作,推动资源纳入企业继续教育体系;深化人工智能、数字孪生技术应用,开发学情分析模型,构建沉浸式自学场景;深化研究性教学改革,完善资源共享平台,建立毕业生长期跟踪机制,推动教学质量迭代升级。
业内专家评价,该项目精准把握教育数字化与行业智能化融合趋势,其“四位一体”融合机制与教学模式,为同类院校工科课程改革提供了可复制范本,对推动高等教育数字化转型、支撑交通土建行业高质量发展具有重要示范价值。
黄河交通学院校长表示,学校将以该项目为基础,持续深化教育教学改革,推进信息技术与各专业课程深度融合,完善协同育人机制,为交通土建行业数字化转型培养更多高素质技术技能人才,为教育强国、交通强国建设贡献更大力量。