11415012-“AI驱动、范式转变、思政引领”地质学专业一流课程群建设
“AI驱动、范式转变、思政引领”地质学专业 一流课程群建设——成果报告


一、成果的时代背景

在全球数字化驱动下,高等教育教学正经历前所未有的深刻变革。教育部《教育信息化2.0行动计划》要全面推进教育数字化,提升教育现代化水平,“人工智能+教育”已成为国家战略目标,因此,高等教育课程教学与AI的协同进化,课程教学正发生范式转变和跃进。

我校地质学为国家级一流学科和一流专业,根据地质学研究内容及特点将其专业课程划分为“地球物质、结构构造、形成演化和实践课程”四大课程体系,体系中的课程都具有创立、传承和创新的悠久历史。地球物质课程体系主要包括结晶学与矿物学、岩石学等课程,由池际尚院士、陈光远院士创建,莫宣学院士、邓晋福教授传承,得到于柄松教授、李胜荣教授创新;地球结构构造主要包括构造地质学、大地构造学等课程,由马杏垣院士、马谨院士创立,金振民院士、宋鸿林教授传承,王根厚教授、余心起教授、梁晓教授创新;地球演化课程体系包括地层古生物学、地史学、综合地质学、地球科学概论等,由王鸿祯院士、杨遵义院士、郝诒纯院士创立,王成善院士、史晓颖教授传承,颜丹平教授、陈建强教授创新。现在拥有一支教学名师引领、老中青结合的优秀课程群教学团队(图1)。

地质学专业课程群团队是一支集科教融汇、产教融合、思政融教于一体的优秀教师团队,这为地质学专业课程综合改革及建设提供强有力保障。地质学专业基础课程群依托地质学国家级一流学科、国家级一流专业优势,根据分层次、多元化人才培养定位,借助团队主导的深时数字地球(DDE)国际大学科学计划,创新构建了地质学课程建设新模式。(图2)。

基于地质学课程时空宽广、实践性强的特点,课程团队开展持续的课程建设和改革,该成果在国家级课程、实验平台、系列教材、师资队伍等建设方面取得系列进展,在国内同类专业课程建设方面具有引领作用。

图1 地质学专业课程群创立、传承及创新历程表

图1 地质学专业课程群创立、传承及创新历程表

地质学专业课程群教师团队借助科教融汇、产教融合、思政融教的优势,为地质学专业课程综合建设和改革提供强有力保障。地质学专业课程建成了“AI驱动、范式转变、思政引领”的教学新模式(图2)。

图2  “AI驱动、范式转变、思政引领”的地质学专业课程建设新模式

图2  “AI驱动、范式转变、思政引领”的地质学专业课程建设新模式

基于地质学课程时空宽广、实践性强的特点,课程团队开展持续的课程建设和改革,该成果在国家一流课程、精品课程、课程思政以及虚拟仿真等建设方面取得系列进展(图3),在国内同类专业课程建设方面具有引领作用。

图3 地质学专业课程群建设成效

图3 地质学专业课程群建设成效

二、成果的主要内容

1AI驱动,重塑教学模式与实践体系

依托AI技术构建地质学基础课程知识图谱,开发系列动态视频,赋能教师智能备课,打造多元化学习载体,精准匹配学生个性化学习需求。结合AI技术与MOOC平台,系统推进课程内容优化与课程体系重构,将课程实习实践占比逐步从30%提升至50%,提升了学生自主学习与实操能力。

2范式变革,构建五维协同体系

通过教学理念、教学内容、教学方式、教学资源和教学评价五大要素的系统性迭代,推动教学范式的转变(图4)。在AI技术支持下,经过长期探索和实践,最终形成以“学生全面发展”为理念,以“教学内容重构”为核心、以“教学方式转变”为引擎、以“教学资源变革”为手段、以“过程化考核”为导向的课程教学新范式。


图4 课程教学要素范式转变及内涵

图4 课程教学要素范式转变及内涵

3思政融教,打造一四五课程思政体系

出版系列课程思政专著,确立“课程知识及体系把控为核心、课程思政元素挖掘凝练为关键、知识和思政元素深度融合为根本”的融教原则,构建了“一目标、四导引、五融合”的“一四五”课程思政融教体系,即以一流课程建设目标,以“一带一路”、“双碳目标”、“减灾防灾”、“两山理论”为四导引;以“理想信念”、“地质报国”、“责任使命”、“科学思维”、“创新能力”为五融合。实现知识传授与价值引领的有机统一。

三、成果的特色和创新点

(一)成果特色

1. AI驱动教学模式重塑

(1)基于AI技术完成了构造地质学知识图谱的构建。以知识图谱、问题图谱和能力图谱等创新学习载体,满足个体化学习需求。

(2)利用AI技术制作反演构造形成过程的动态视频,有利于学生理解抽象的地质现象;将实习实践占比提升到50%,大大提升了学生自主学习和实践能力培养。

(3)利用AI技术进一步完善国家级一流课程及虚拟仿真实验建设。一流课程的作业批改、试卷综合分析以及学生学习动态在AI技术的利用下快速、便捷、准确。

(4)基于AI技术的MOOC平台及建设,改革课程教学体系;智能备课,构建“师—生—机”未来课堂。

2. 理念带动教学范式转变

1)教学理念:传统教学以教师为中心,教学活动主体是教师,学生往往是被动接受者。转变的教学理念以学生为中心,体现在“以学生发展、以学生学习、以学习效果”为中心的教学理念。学生发展突出国家需求、学科前沿及课程思政;学生学习突出搭建平台自主学习;学习效果突出教学质量及成效及时反馈(图5)。

图5以学生为中心内涵建设框架图

图5以学生为中心内涵建设框架图

2)教学内容:于信息化时代知识获取便利、不受时空限制的特点,因此,课堂内容的更新、转变显得尤为重要。传统的教学内容突出知识传授,表现形式为照本宣科,教学范式转变下教学内容突出“知识”向“问题导向”转变、“知识”向“能力和素养”转变。因此,课程教学内容转变突出“课程内容与课程模块体系化、与颠覆性前沿技术、与学科发展前沿、与科学研究、与课程实践平台有机融合、与课程思政元素”六大内容有机融教。

3)教学方式:按照知识-问题-素质3个层次进行课程设计;第一层次突出学生对基本知识和理论的掌握;第二层次突出理论知识在实际运用,培养学生发现问题、解决问题和掌握前沿的能力;第三层次课程思政元素的凝练和有机融教,培养学生辩证思维和家国情怀。构建了“现象-理论-问题-前沿-思政”5环相扣的创新教学模式,开展启发式、研讨式、探究式、讨论式授课。

4)教学资源:依托教育部地质学类教学指导委员会开展高校青年教师课程培训;依托教育构造地质学虚拟教研室开展课程教学研讨;依托课程团队与西部高校校际野外地质实践交流平台开展教师野外联合典型地质现象考察,这些独特的举措为青年教师教学水平与能力起到非常重要作用;依托DDE地质野外实践平台、MOOC、虚拟仿真实验、构造物理模拟、数字模拟等平台培养学生兴趣及实践能力。

5)教学评价:实施过程评价、线上评价以及定性定量评价,突出知识、能力和素养综合评价。课堂过程考核占15%;线上定量考核占15%;实践实习考核占20%;期末考试考核占50%。

3. 需求促进课程思政建设

基于学校研究型人才培养定位、自然态地球科学属性、地质学艰苦专业以及地质学时空抽象特点,凝练了“一目标、四融合、五理念”思政融教体系,以一流课程建设为目标,以“一带一路、双碳目标、减灾防灾、两山理论”为四融合;以“理想信念、地质报国、责任使命、科学思维、创新能力”于一体的五理念,该体系构建的课程获国家级课程思政示范课程。

(二)成果创新

(1)AI驱动,重塑教学模式

以AI技术为核心驱动,推进教学模式深度创新。突破传统“教师主导、学生被动”的授课模式,构建 “数据驱动+个性化学习”新体系;依托AI技术搭建学科知识图谱,精准分析学生学情以推送定制化资源;通过AI批改作业并生成针对性反馈,大幅提升教师教学效率;结合MOOC平台与大数据分析,动态优化学习路径,实现教育从标准化向个性化、从单向传授向互动协作的转型。

长期改革成效显著,成功获批1个国家级虚拟教研室和3个国家级虚拟仿真实验课程。

(2)范式转变,升级教学理念

伴随AI的迭代,教学范式实现系统性变革,涵盖教学理念、教学内容、教学方式、教学资源和教学评价的全维度升级。经过长期探索实践,形成以“学生全面发展为前提,教学内容重构为核心、教学方式转变为驱动、教学资源变革为手段、过程化考核为导向”的课程教学新理念,为学科教学注入新理念。

依托该理念,累计获批15门国家级课程,彰显教学改革的示范价值。

(3)体系赋能,提升教师能力

教师能力是教学质量的核心保障。构建“教育部教指委全国青年教师培训、教育部虚拟教研室教学研讨、校级野外实践平台交流”三位一体的提升体系,为中青年教师成长提供多元支持。最终形成“教学名师引领、中青年教师为骨干”的一流教学团队。

通过长期建设,团队获批国家级、省部级教学团队5个。

(4)思政融教,构建全新体系

创新构建了一流课程思政体系:以“校训和人才培养目标、地质学学科、地质学专业、一流课程”为框架,明确“课程知识把控为核心、课程思政元素挖掘为关键、知识和思政融教为根本”的原则。凝练形成“一目标、四融合、五理念”的系统化方案。实现知识传授与价值引领的深度统一。

体系落实成效突出,共有5门课程入选国家级、省部级思政课程。

四、成果的推广应用和示范辐射

地质学一流课程群建设成效显著,培养了一大批优秀地质人才,为课程建设与教学深层次改革起到了积极的辐射和示范作用,为我国高等地质教育改革积累了宝贵经验。经过长期深耕,课程群建设成效显著:获评国家级课程15门、国家虚拟仿真实验课程3门,国家级优秀教学团队2个;荣获国家万人计划教学名师2名(颜丹平、王根厚)、国家级教学名师1人(颜丹平),全国优秀教师1名(王成善)、全国先进工作者1名(王成善)、全国五一劳动奖章获得者1名(王成善)、全国优秀教育工作者1名(王根厚)、李四光科学技术奖3名(王成善、颜丹平、王根厚),北京市教学名师4名,指导学生创新创业项目88余项,发表教学法论文61篇,开展全国课程青年教师培训3次,出版课程思政专著5本(见附件),依托教学实验改造获批实用新型发明专利2项,持续发挥示范辐射作用。

1)辐射作用

专业课程建设成效斐然、辐射作用广泛:依据专业课程特色,构建的地质学专业一流课程群(地球物质学、地球演化学、地球结构学及实践课程)建设举措及经验,在全国地质类院校院长联席会、全国地球科学课程论坛以及地质学虚拟仿真联盟以及地质学实践课程年会12进行大会报告交流(见附件),得到众多高校专业教师的高度认可,并予以借鉴。

Ai驱动下教学范式转变:依托专业课程建设,系统建成的教学理念、教学内容、教学方式、教学资源、教学评价课程教学得到同类高校的采纳,如依托Ai技术构建的课程知识图谱、MOOC平台如何改革课程体系?我们采纳压缩课时、增加实践比例,得到许多高校采纳。课程群建设的MOOC平台,选课学生超过8000多人,学习人次超过2000万次。

教材及实习指导书被广泛使用:依托地质出版社出版教材和实习指导书,被北京大学和南京大学等院校以及众多地质单位参考采用。

课程思政建设具引领作用:2005、2008、2024年依托地质出版社先后出版与课程思政相关的专注4本,团队获批国家级课程思政示范课程,负责人先后为多所高校(中国科学院大学、中国石油大学、青海大学、河北地质大学等10多所高校)介绍课程思政建设举措与成效,并在全国地球科学课程论坛做大会报告。大家一致认为,中国地质大学(北京)课程思政建设具有针对性、系统性、效仿行,在全国具有引领作用。

虚拟教研室建设成效显著2022年,以我校为主体、西部5所高校参与的构造地质学获批教育部虚拟教研室,至今先后开展教学研讨30余次,对于青年教师尤其西部高校青年教师能力提升起到非常重要作用,在同类虚拟教研室建设中具有示范作用。

2)推广应用

青年教师课程教学能力提升培训方法在教育部教学指导委会得到推广应用,依托教育部教学指导委员会首次开展全国高校青年教师课程研讨、培训3次(见附件),有效的解决了青年教师教学能力薄弱问题。

“现象-理论-问题—前沿-思政”5环相扣的创新教学模式在成都理工大学、青海大学等高校得到借鉴推广;多元化有机融合的现代教学方法,课程体系改革,加大实习实践课时比例等成果得到同类高校广泛借鉴。

3)引领示范作用

教学团队连续6届共逾50人次参加了全国大学地球科学课程报告论坛,做大会报告6次。大家一致认为:“中国地质大学(北京)精品课程、国家一流课程、课程虚拟教研室及课程思政以及课程青年能力提升等方面建设在国内具有明显的引领作用,值得借鉴。