创新驱动下的高校理科教育教学发展路径分析

（四川旅游学院 大数据与统计学院，四川成都 610100） 张倩铃 肖梅

摘要：科技革命和信息技术的加速推进，高校理科教育面临知识迭代加快、学科交叉融合、社会需求多元化等挑战。本文从理科教师的实践视角出发，探讨新时代教育教学发展的现状，提出以“学生为主导、能力为导向、实践为支撑”的发展路径，旨在探索模块化课程重构、翻转课堂+PBL 项目式学习、多元动态评价的实验教学。

关键词：创新驱动；教育教学；路径分析

信息技术正深刻改变着人们的生活生产方式、学习教育教学等，如 AI 学习机可实时诊断学生的知识薄弱点，自动生成针对性练习；AI 分析系统可监测学习专注度曲线，结合作业完成数据生成周度学习报告。传统教学模式已难以适应当下信息技术的快速发展，对创新型人才培养提出了新的需求，促使学校推动教育智能化转型，实现因材施教，人机协同赋能教学管理。

一、高校理科教育教学发展现状

1.教学方式较落伍

当前高校理科教师仍然习惯于采用“填鸭式”教育，以提高学生考试成绩为目的，忽视了学生课堂主体地位，学生缺乏学习的自主学习意识。与传统的“板书＋粉笔”教学方式相比，多媒体辅助教学工具是目前教师应用最为广泛的，多媒体的应用不但能够有效地提高课堂教学效率，还可以借助网络媒体以故事、动态图象解释晦涩难懂的概念和定义。但是从目前的教学效果来看，多媒体的应用并没有大幅度提升学生对理科类课程的学习动力，机械的教学方式却严重影响到了学生的听课兴趣。

2.教学内容缺乏实用性

据教育部 2023 年调研显示，超过 65%的理科学生认为课程内容未能及时反映学科前沿，课堂教学缺乏实用性。从小学到高中接受了 12 年的数学类课程教学，但高校大一学生普遍有一个疑问：学这门课程与我的专业有什么关联？对于学生而言，学以致用是未来人才市场对他们提出的基本要求，高校在教育上最重要的是培养学生实践并应用知识的能力，让学生知道所学知识点能够解决哪些实际问题。然而，在教学过程中，因种种因素高校教师没有联系实际案例，枯燥的讲授数理公式，通过做课后习题的方式应用这些知识点，除此之外一无所知。

3.学生理科基础存在差异性

针对高校数学类课程的教学体验，学生来自不同的地方，家庭经济的差异，在校生的数学基础普遍比较薄弱，数学逻辑思维与空间想象力不足，数学方法（如类比、归纳等）掌握较差，在学习新知识的同时难以把已学的知识联系到一起。教师在教学过程中也未必有意识地帮助学生夯实知识基础，导致学生在学习新知识时比较吃力，严重的甚至对老师所讲不知所云。这种情况的产生不仅会极大地打击学生学习的自信心，而且也不能保证课堂教学有效性。

二、创新驱动下理科教育教学发展路径

推动理科教育教学创新具有重要的意义和实践价值，探索以“学生为主导、能力为导向、实践为支撑”的发展路径，从教育发展角度看，理科教学内容与教学模式的改变有助于破解“重知识轻能力、重分数轻创新”的弊端，可以有效促进教育高质量发展。从学生发展维度看，通过教学内容重构、教学方法创新和评价体系改革，能够有效提升学生的科学素养、创新能力和跨学科思维，更好地适应未来社会发展需求。实践层面，探索理科教育教学新路径具有示范引领作用。

1.以学生为主导

传统的教学都是教师讲解+学生听讲的学习模式，随着社会活动的不断改变，这种缺乏学生参与且被动的学习状态很容易被周围的环境干扰，加上理科课程内容繁重，学生思想稍微开个小差，后续的学习就变得吃力，影响学生继续学习的心思，也会打击学生想要好好学习的信心。因此，为增加学生学习的积极度与主动性，课堂有必要以学生为主导，构建模块化课程，项目式学习促进学生的学习主动性。

2.模块化课程重构

目前模块化教学在不同的课程中已有应用，许悦，张玉春以动画课程模块化课程群为例，从课程模块化与传统结构化课程设置的分析出发，探讨了碎片化知识重构融入模块化课程整合的必要性。林琳以应用型本科经济法课程教学中存在的问题入手，提出在经济法课程教学改革中引入“模块教学法”的对策建议，改革传统的课程体系和教学方法，提高教学质量。

《应用回归分析》传统课程结构存在几点问题：（1）内容线性堆砌：知识点按”最小二乘→多元回归→非线性模型” 机械排列，显得脉络清晰，但是缺乏问题导向；（2）能力培养割裂：理论推导、软件操作、案例应用分散在不同章节，学生难以建立完整分析框架（3）前沿性不足：传统教材案例多限于经济领域，缺乏生物信息学、环境科学等新兴领域应用。

本文基于问题驱动（每个模块解决一类实际分析需求）、三维整合（理论方法+计算工具+领域知识融合设计）、难度分层（设置基础→进阶→拓展三级模块群）三原则进行内容重构，模块化课程结构如下表：

3.PBL 项目式学习

人工智能与课程的结合凸显出对学生主体地位的尊重，但学生是否具备了足够高的能力和水平,是否能够满足人工智能时代课程对学习者提出的要求？ 建构主义理论指出教师应该从“知识权威”到“学习引导者”的转变。PBL 项目式学习以问题解决为导向，有机整合课程与其他学科知识，促使学生深度融入现实情境，剖析问题、解决问题，进而切实体会知识的实用价值，全方位提升发现与提出问题、思考与解决问题的能力，培育应用意识、创新意识以及实践能力。

以《应用回归分析》课程为例，在我国“蓝天保卫战” 政策背景下，引导学生关注环境治理中的量化分析需求，提出核心问题：“某城市 PM2.5 年均浓度是否与机动车保有量存在显著线性关系？”要求学生收集 2018-2024 年该市两项指标的年度数据，学生结合网络查询、课前预习、团队讨论的方式完成数据预处理，并制作散点图观察趋势，计算相关系数 r，设定一元线性回归模型，采用最小二乘法拟合回归方程，在 SPSS 中执行回归分析，解读回归系数显著性（t检验 p 值），拟合优度 R²，残差图诊断，对模型评价，并预测 2025 年 PM2.5 的数据进行模型验证。

4.多元动态评价

任伟，胡杨基于学生平时的学习态度、知识的考查、技能应用三个维度对林业技术专业的学生构建评价体系，认为有效的评价模式具有引导作用，能推动教育教学改革，更好的实现以能力为本位的人才培养目标。郑卫峰等人介绍了大学物理实验课程由课前预习成绩、实验报告成绩、理论考试和实际操作考试所组成的多元、动态评价体系，指出在实践过程中要处理好多元评价体系中各评价元的比例以及做到结果评价和过程评价、知识评价和技能评价相结合。

《应用回归分析》课程是统计专业理论-实践一体的必修基础课程，为全面评估学生对回归分析方法的掌握程度及实际应用能力，本课程采用多维度动态评价体系，包括过程性评价，项目成果评价，综合能力评价三个维度，具体评价内容如下：

动态调整机制根据中期评估结果，对后 30%学生启动个性化辅导（如残差分析专项训练），确保教学目标达成，评价数据通过学校信息系统可视化，实现教学双向反馈。

三、总结

本文从教学方式、教学内容、学生基础三个方面阐述了高校理科教育教学发展现状，结合信息技术，以《应用回归分析》课程为例，突出课堂以学生为主导、PBL 项目式学习、课程模块化构建、多元动态评价的重要性，通过开展课程模块化改革、推进信息技术与教学深度融合、构建产学研协同育人机制等举措，新的课堂教学方法的引入和教学体系的科学调整将给专业教学带来无穷的生命力和可能性。

参考文献：
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【2】许悦，张玉春.互联网背景下碎片化知识重构与课程模块化研究[J],南京工程学院学报( 社会科学版),2018,18(1):81-84 【3】林琳.应用型本科院校经管类专业经济法课程的改革与重构[J],课程研究，2014（6）：81-82
【4】周序,张钰苑.重识与建构:智能时代学生在课程变革中的主体地位[J]，苏州大学学报（教育科学版），2024（3）：72-78. 【5】任伟，胡杨.新疆林业学校现代林业技术专业“多元动态” 教学评价模式改革初探[J],课程教育研究，2014，5.
【6】郑卫峰，冯卓宏，陈悦华.在线课程多元、动态的综合评价模式的实践与思考[J],教育教学论坛，2018，3（13）：195-196.

本文系四川旅游学院 2024 年度本科教育教学改革项目，项目编号：JG2024020.