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2025年湖南省普通本科高校教育教学改革

典型分享项目成果简介

项目名称：AI赋能《城市道路与交通》课程混合式教学改革的路径与方法探究

单位名称：湖南文理学院

项目主持人：彭蓬

团队成员：覃永晖 彭炜 金灿 胡少华

一、项目研究背景

     在国家实施教育数字化战略行动背景下，AI技术深度赋能课程改革已成为高等教育创新发展的必然选择。人工智能技术正在高等教育领域催生多维变革，智能系统已深度融入教学核心环节。作为省级混合式一流本科课程，《城市道路与交通》依托智慧树平台已形成覆盖130所高校、1.5万学习者的教学规模，但面对智能交通技术迭代与工程教育认证新要求，课程的数字化转型仍存在系统性改进空间，课程团队亟需构建AI赋能的混合式教学新模式。主要体现在以下几方面：

（一）教育数字化战略的实践诉求

《中国教育现代化2035》明确提出要“加快信息化时代教育变革”，教育部《教师数字素养》标准要求提升教师智能技术教学融合的能力。《城市道路与交通》课程现有的慕课资源正在数字化转型过程中，但在实时动态知识更新、学生个性化学习特征抓取等方面仍存在技术瓶颈。AI技术的介入可有效破解教学资源静态化的难题，通过构建动态知识图谱实现课程内容与现在智能交通的前沿领域进行同步演进。

（二）教学模式革新的内生需求

传统混合式教学往往存在“在线异步、线下同质”的结构性矛盾，通过建立多模态大模型的智能教学系统，便可突破时空的限制来构建三维教学场景，即在认知方面，通过自然语言处理技术实现24小时智能答疑，弥补现有课程的异步反馈延迟；在实践方面，运用数字技术搭建虚实融合的仿真平台，使道路设计和交通分析等实训环节的数字化转化率大大提升；在评价方面，通过建立多维评价指标体系，更能实现素质教育。

（三）产教融合深化的技术支撑

面对智慧交通产业对BIM工程师、交通大数据分析师等新职业的需求缺口，《城市道路与交通》课程需建立技术赋能的教学创新机制。接触课程知识图谱的生成式AI来动态生成行业真实项目案例，以此来确保教学内容与行业产业发展同步。

（四）教师专业发展的时代要求

《教师数字素养》强调教师智能教育素养的培育，课程教学团队目前存在着一定的智能技术应用能力缺口，AI赋能的教师发展系统可提供智能备课助手、教学反馈与评价助手等功能。通过构建"人类教师+AI助教"协同机制，使教学设计效率得到进一步提升，更可以有效的释放教师专业创新潜能。

本课程作为城乡规划人才培养的核心载体，其AI赋能改革不仅是破解当前混合式教学困境的关键路径，更是响应国家教育数字化战略的必然选择。

二、研究目标、任务和主要思路

（一）研究目标

目前，我校着重以“转型发展”、“内涵发展”和建设“一流地方综合性大学”为发展指引，城乡规划专业的应用型人才培养目标日益明朗、清晰，地方高校深度转型的建设要求将专业人才培养目标确定为培养创新实践能力强、适应国家城乡统筹发展需要的德智体美劳全面发展的高素质复合型人才。本项目依托城乡规划专业已建设的省级混合式一流本科课程《城市道路与交通》课程平台，通过探讨人工智能的特征与混合式课程教学过程的关系，在教育智能化、信息化背景下将课程教学目标订立为对学生创新思维和应用能力的培养，具体分为： 

1. 在课程教学团队中树立适应智能时代的课程教学理念，改革传统教育模式，实现互联网+背景下专业课程与人工智能技术、国家社会需求的紧密结合；

2. 在开展混合式教学的各环节中融入AI技术，构建基于AI的高校智慧教学生态体系，进一步将混合式教学手段、教学技术、教学过程智能化，培养学生的信息技术能力和创新实践能力；

3. 实现公平而有质量的教育，充分利用人工智能分析学生个性化特征，建设学生自主学习平台，在线上、线下教学中有的放矢地针对不同学生特性开展个性化教学，以信息化引领构建以学习者为中心的全新教育生态；

4. 落实立德树人根本任务，以培养新工科领域高素质人才为目标，推动大学生知识、能力、综合素养的协同发展；

5. 通过对AI赋能后混合式教学成果的认定，构建一套完整成熟的人工智能化混合式教学体系，向本校及兄弟院校推广，以促进新技术与本科教育中线上线下混合式教学的深度融合，实现信息化教学从浅层应用阶段迈入融合创新阶段。

（二）研究任务

本研究以AI在教育领域的应用发展为背景，立足省级混合式一流课程《城市道路与交通》已有建设资源，针对教育数字化转型背景下工程教育存在的共性问题，主要研究任务确定为以下五项：

1. 教学理念革新与模式升级

基于《中国教育现代化2035》战略要求，重构“互联网+教育”模式，推动专业课程与人工智能技术、行业需求的三维深度融合。重点突破传统混合式教学中“线上异步——线下同质”的结构性矛盾，通过AI技术实现教学资源的动态重组与教学场景的智能迭代，构建“数据驱动——智能增强——生态重构”的协同机制。

2. 智慧教学生态构建与资源整合

依托中央财政支持的智慧国土空间规划工程实训中心，集成虚拟仿真、VR实景、无人机测绘等智能技术，搭建覆盖教学全流程的数字化基座。开发升级智慧树线上教学平台，实现课程资源智能化分类、个性化推送及多模态交互，构建“物理教室——虚拟实验室——真实工程现场”三空间融合的教学场景，强化学生信息技术应用与复杂工程问题解决能力。

3. 个性化学习路径设计与精准诊断

引入动态知识图谱与多源学情分析技术，建立分层自主学习平台，通过AI预诊、场景交互与强化训练，生成适配学生认知差异的个性化学习路径。结合OBE理念，构建涵盖“课前测评——过程跟踪——结课评估”的闭环反馈机制，实现从“标准化教学”向“以学习者为中心”的精准教育模式转型。

4. 多维评价体系重构与质量提升

响应《深化新时代教育评价改革总体方案》，创新性设计“知识掌握度——实践能力——创新思维——工程伦理——协作能力”五维评价指标体系，利用AI技术整合过程性数据与成果性数据，实现教学评价从单一认知维度向复合能力评估的跃迁，为工程教育专业认证与新工科建设提供科学支撑。

5. 产教协同机制优化与成果辐射

深化校地企合作，围绕智慧城市建设需求，开发虚实结合的交通规划实践项目库。通过“AI+教师”双师协作模式，推动教学成果向行业应用转化，依托线上开放课程与跨校联盟，形成覆盖全国高校的示范性资源共享平台，助力地方高校教学改革与产业技术迭代同频共振。

 （三）主要思路

围绕研究主题，项目组通过前期国内外文献综述，对AI赋能应用型高校混合式教学的相关理论和案例进行深入研究，确定研究目标，借鉴和吸取经验教训，提出对省级混合式一流本科课程《城市道路与交通》的信息化教学改革的方案措施，组建数字化AI教学平台，并从智能混合式教学资源建设、智能混合式教学活动设计、智能混合式学习评价三方面深入推进教学改革。项目研究与改革总体实施方案见AI赋能《城市道路与交通》混合式教学改革技术路线示意图：

三、主要工作举措

（一）理论研究工作

1. 构建“三维四阶”AI赋能框架

课程团队深入分析了AI技术在教育领域的应用现状及趋势，结合《城市道路与交通》课程的教学现状，构建了“三维四阶”AI赋能框架。基于《教育信息化2.0行动计划》提出的“智能引领、融合创新”原则，通过对对传统工程教育痛点的系统性分析，结合《城市道路与交通》省级混合式一流课程建设现状，项目团队构建了AI赋能的“三维四阶”教学改革框架。三维包含技术支撑层（AI基础设施）、教学应用层（混合式教学场景）和生态协同层（人机协同机制）；四阶涵盖资源重构、模式创新、评价优化和生态升级。该框架遵循“数据驱动——智能增强——生态重构”的逻辑主线，旨在实现传统工程教育向智能教育的转型。

（1）技术支撑层通过依托建成的智慧国土空间规划工程实训中心里一系列的AI基础设施，借助智能教学平台、交通大数据中台及虚拟仿真系统，构建了覆盖教学全流程的数字化基座。如在《城市道路与交通》课程搭建的智慧树智能教学中枢和知识图谱，可实时接入城市交通行业的相关动态数据，实现教学应用层混合式场景的创新，将AI深度融入“课前知识构建——课中虚实演练——课后项目实践”的教学闭环。生态协同层则重构师生关系，建立教师主导设计、AI精准执行、学生主动探索的协作机制，如在课程设计中引入AI协同备课系统，教师工作量合理减少的同时，教学设计专业度则得到大幅度提升。

（2）在资源重构阶段，课题组重点解决教学资源静态化问题，模式创新环节突出智能技术的催化作用，开发双师课堂（教师+AI助教）和三空间融合（物理教室+虚拟实验室+真实工程现场）的教学方法，使学生在道路勘测设计和交通体系规划的精准率得到全面提升。

本轮的改革实践表明，课题组提出的框架能有效推动《城市道路与交通》课程从知识传授向能力孵化的转变。学生参与工程实践问题的热情极大的提升，解决复杂工程问题的能力得到显著提高，跨学科协作项目参与度进一步加强。总的来说，技术支撑层破解了工程教育数据贫血症，教学应用层弥合了理论与实践鸿沟，生态协同层则激活了产教融合新动能。

2. 重构“双螺旋”混合式教学模式

项目重点研究了OBE理念下的学生个性化学习模式研究方法，通过动态知识图谱构建、VR教学平台开发及多模态交互技术，重构了“双螺旋”混合式教学模式，实现了AI导学与教师引导的有机结合。

“双螺旋”教学模型理论的核心价值，在于解构了传统教育中技术工具与人文引导的割裂状态——如同DNA链的碱基配对，AI导学系统与教师智慧形成互补共生的教育基因。动态知识图谱的构建并非简单堆砌知识点，而是通过语义网络建模与学习者行为追踪，将抽象的道路设计规范、交通流理论转化为可生长的认知网络，使每个学生获得的不仅是静态知识模块，更是一张实时反映其思维跃迁的学习心电图，并从理论上进一步体现OBE理念。

3. 构建五维指标数据评价体系

构建了涵盖知识掌握度、实践能力、创新思维、工程伦理和协作能力的五维指标数据评价体系，为教学评价提供了更为全面、科学的依据。

传统教学评价体系受限于单一认知维度评估，难以契合新工科人才培养的复合型诉求。本次教改研究基于《中国教育现代化2035》提出的“德才兼备、全面发展”育人目标，课题组创新性建构五维评价指标体系，其核心价值体现在三个层面：其一，突破传统评价的平面化桎梏，实现能力评估的多维解构；其二，对接工程教育专业认证标准，形成闭环反馈机制；其三，响应教育部对新工科建设提出的“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体的要求。

课题组提出的五维指标数据评价体系严格遵循了国家在《深化新时代教育评价改革总体方案》中提出的改进结果评价、强化过程评价、探索增值评价、健全综合评价的指导原则。知识掌握度指标响应的是破除唯分数论的政策导向，实践能力维度对接了产教融合战略需求，创新思维培养契合了创新驱动发展的国家战略，工程伦理教育落实了课程思政的建设要求，协作能力评价呼应了团队创新能力的培养目标。通过一年多的课程教学改革，在采用五维评价体系后，学生解决复杂工程问题的能力得到有效提高。

（二）改革实践工作

1. 智能化教学平台的搭建与资源整合

建设智慧国土空间规划工程实训中心（中央财政项目），为课程教学提供了虚拟仿真、VR体验、3D打印、无人机测绘等数字化条件，让学生在虚拟环境中进行城市道路与交通相关的实验和模拟操作。例如，学生可以在虚拟的城市交通网络中进行交通流量监测、信号灯配时优化等实验，通过亲身体验和实践操作，加深对理论知识的理解和掌握。

优化升级《城市道路与交通》在智慧树线上教学平台的AI功能，建设课程知识图谱和智能辅导系统。在《城市道路与交通》的智慧树课程平台开发基于 AI 的智能辅导系统，根据学生的学习问题和需求，提供个性化的学习建议和辅导材料。智能辅导系统可以采用自然语言处理技术，实现与学生的智能对话，解答学生的问题，帮助学生解决学习过程中遇到的困难。

利用智慧树平台的 AI 技术开发智能作业批改系统，实现对作业的自动批改和反馈。该系统可以识别学生的作业答案，判断对错，并对错误之处进行详细的分析和讲解，同时还可以统计学生的作业完成情况和常见错误类型，为教师提供教学参考。

2. 项目式学习与实践活动的组织

结合城市道路与交通领域的实际问题，设计了一系列具有挑战性和实用性的项目课题，让学生实操开展城市道路横断面、环行交叉口以及道路竖向设计，并带领学生到城市道路实地调研交通量，分析交通问题，并提出解决方案，培养了学生的团队协作能力、创新能力和解决实际问题的能力。具体的组织方式包括：

（1）项目设计与发布

结合城市道路与交通领域的实际问题和热点话题，设计一系列具有挑战性和实用性的项目课题，如城市交通拥堵治理方案设计、道路交叉口交通量控制等课题，利用 AI 技术对项目课题进行分析和拆解，明确项目的目标、任务和要求，并在智能化教学平台上发布项目信息。

（2）项目实施与指导

学生分组进行项目实施，在项目实施过程中，教师利用 AI 辅助教学工具对学生的项目进展情况进行跟踪和指导，及时发现问题并提出改进建议。

（3）项目评价与展示

项目完成后，组织学生进行项目成果展示和汇报。利用 AI 技术对学生的项目成果进行评价和分析，从创新性、可行性、实用性等多个维度进行评估，并给出详细的评价报告和反馈意见。通过项目式学习与实践，培养学生的团队协作能力、创新能力和解决实际问题的能力。

3. “AI+教师”新型协作模式的探索

积极推广“AI+教师”的新型协作模式，加速了AI在教学辅助工作中的应用，推动了教育教学质量的提升。团队教师指导学生获得国家及湖南省学科竞赛获一等奖14项、二等奖7项、三等奖6项，且团队教师被评为省级学科竞赛优秀指导老师。

在《城市道路与交通》线上线下混合式教学的过程中，课题组通过课前智能预诊、课中深度交互、课后强化训练以及全程学习分析等一系列实施路径，构建了“AI导学+教师引导”的双螺旋教学结构。这一教学交互模型具体措施包括：

（1）构建智能化教学平台

① 整合教学资源

搭建一个集课程资料、教学视频、在线测试、虚拟实验室等多种资源于一体的智能化教学平台，方便学生随时随地获取学习资源。同时，利用 AI 技术对教学资源进行分类整理和推荐，根据学生的学习进度和兴趣爱好，为其推送个性化的学习内容。

② 实现智能交互

在平台上设置智能聊天机器人或在线助教，学生可以随时向其提问，获取及时的解答和指导。此外，平台还支持学生之间、学生与教师之间的互动交流，通过在线讨论区、小组协作等功能，促进学生的合作学习和知识共享。

③ 记录学习过程

利用 AI 技术跟踪学生的学习轨迹，记录学生的学习时间、学习内容、答题情况等数据，为教师提供详细的学情分析报告。教师可以根据这些数据了解学生的学习状况，发现学生的学习难点和薄弱环节，有针对性地进行教学干预。

（2）设计个性化学习路径

① 开课前测评

在学生开课前，利用 AI 技术对其进行全面的学科知识和学习能力测评，了解学生的专业课程基础知识储备、学习风格和学习习惯等信息。根据测评结果，为每位学生建立线上个人学习档案，并制定初步的学习计划。

② 学习过程中动态调整

在课程学习的过程中，定期对学生进行阶段性测评，结合平时作业、课堂表现等数据，分析学生的学习进展和知识掌握程度。根据分析结果，及时调整学生的学习路径和学习内容，对于学习困难的学生提供额外的辅导和支持，对于学有余力的学生推荐拓展性的学习资源和项目。

③ 结课前综合评估

在学生结课前，进行全面的综合评估，包括理论知识线上考试、实践操作考核（交通量调研）、道路设计考查(三个模块的设计图)等方面。利用 AI 技术对成绩进行分析，为学生提供个性化的课程总结报告和发展建议，帮助学生明确自己的优势和不足，为未来其他专业课程的学习甚至是职业发展做好准备。

四、取得的工作成效

（一）提高教学质量

    通过构建智能化教学平台和设计个性化学习路径，满足不同学生的学习需求和学习进度，为学生提供更加精准、高效的学习支持，提高了学生的学习积极性和主动性。通过优化教学内容与方法，借助 AI 技术对教学内容进行整合和优化，使教学内容更加生动形象、直观易懂。同时，采用多样化的教学方法，如项目式学习、虚拟实验室等，激发学生的学习兴趣和创新思维，提高学生的实践能力和解决问题的能力。利用 AI 技术对学生的学习过程进行实时监测和分析，及时发现学生的学习问题和困难，并为教师提供详细的学情报告。教师根据学情报告及时调整教学策略和方法，优化教学内容和教学进度，确保了教学质量的稳步提升。

本项目申报时已有前期教研教改论文10余篇，专著1部，省级教学成果奖三等奖1项、校级教学成果奖一等奖2项。在项目研究期间，课题组在研究领域共发表学术论文3篇，优化升级了《城市道路与交通》的线上课程教学平台，开发了智能化教学辅助工具，建设了线上教学资源库平台；作为城乡规划教研室主任，组织修订了城乡规划2024版人才培养方案，编写了新版教学大纲，并主持建设了智慧国土空间规划工程实训中心。项目主持人负责的“城乡规划1+X课程思政教学团队”获得湖南文理学院课程思政教学团队立项，主讲的课程《城市道路与交通》获湖南文理学院2024年创新课堂卓越计划培育项目立项，获湖南文理学院“数智”课程项目建设立项。

（二）培养学生的创新能力和综合素质

    AI赋能《城市道路与交通》课程混合式教学改革的实践，实现了学术创新思维的培养。在项目式学习与实践过程中，鼓励学生独立思考、勇于创新，培养学生的创新意识和创新思维能力。通过解决实际问题和项目挑战，锻炼学生的创新实践能力和团队合作精神。同时，AI 赋能混合式教学不仅关注学生的专业知识学习，还注重培养学生的信息素养、沟通能力、自主学习能力等综合素质。在智能化教学环境下，学生学会了利用各种信息技术工具获取知识、处理信息和解决问题，提高了自身的综合素质和社会竞争力。课题组成员教师指导学生参加国家级、省级学科竞赛获获一等奖14项、二等奖7项、三等奖6项，带领学生完成了城乡规划工程实践项目编制与设计10余项，丰富了开放式教学案例，更获得了社会各界好评。

结合城市道路与交通领域的行业需求和发展趋势，本次教改实践设计了具有针对性的课程教学内容和项目课题，培养学生的职业意识和职业能力。通过与企业的合作与交流，为学生提供了更多的实践机会和就业渠道，可以帮助学生更好地适应未来的职业发展。

（三）推动教育教学改革与发展

    AI 赋能《城市道路与交通》课程混合式教学改革是一种新的教学模式探索和尝试，为学校的课程教学改革提供了有益的经验和借鉴。通过引入 AI 技术和创新教学方法，打破了传统教学模式的束缚，推动了教育教学模式的创新和发展。同时，通过利用互联网和 AI 技术的优势，整合校内外优质教育资源，实现了资源的共享和优化配置。借助与其他高校和企业的合作与交流，拓宽了教育教学的视野和思路，促进了教育资源的开放与共享。

AI 赋能混合式教学的实施需要学校具备一定的信息化基础设施和技术支撑，通过推进课程教学信息化建设，进一步提高了学校的教育信息化水平和数字化管理能力，为学校的教育教学改革和发展提供了有力的保障。《城市道路与交通》作为城乡规划专业核心课程及湖南文理学院优秀校选课程，在其混合式教学改革项目中，课题组围绕AI赋能开展实践应用，研究成果已在本校及芙蓉学院本科生中实施，到目前为止，执行情况良好，学生的总体素质稳步提升。同时，建设的在线开放课程已推广至全国100余所高校选修，选课人数超过1.5万人次，线上累计互动超过6万次，AI赋能的开放式教学课程改革已在本科人才培养模式中显现出良好的效果和巨大的潜力。

五、特色和创新点

    （一）特色

    本教学改革的特色在于深度探索并实践了AI赋能《城市道路与交通》课程的混合式教学路径。依托“三维四阶”AI赋能框架和“双螺旋”混合式教学模式，通过动态知识图谱构建、VR教学平台开发及多模态交互技术，有效破解了教学资源静态化难题，实现了个性化学习路径的精准推送。同时，建立涵盖知识掌握度、实践能力、创新思维等多维指标的多源数据评价体系，为教学评价提供了更为全面、科学的依据。

（二）创新点

1. 构建“三维四阶”智能教育理论框架

创新性提出“技术支撑层——教学应用层——生态协同层”三维架构与“资源重构——模式创新——评价优化——生态升级”四阶演进路径。该框架可以实现教育要素的智能重组与生态重构，为破解“线上异步与线下同质”的结构性矛盾提供理论支撑。

2. 创立“双螺旋”教学交互模型，并用于课程教学实践

突破传统混合式教学的线性模式，构建“AI导学（数据驱动）+教师引导（价值引领）”的双螺旋协同机制，形成“智能预诊——场景交互——强化训练——全息评价”的闭环教育教学链路。

3. 重构“五维”智能评价体系

在进行新版课程教学大纲和教案的编写过程中，建立了涵盖知识掌握度、实践能力、创新思维、工程伦理、协作能力的多源数据评价体系，实现素质类指标覆盖率的大幅度提升。