“智慧課堂”環(huán)境在工科專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用探究

賀媛 苑沛霖

摘 要：“智慧課堂”環(huán)境是基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、智慧教室以及智慧教學(xué)平臺等手段而建立的一種新型教學(xué)環(huán)境，通過課堂環(huán)境的智慧化，解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)中互動、實(shí)踐、數(shù)據(jù)收集、教學(xué)反饋等相關(guān)問題。本文探究了“智慧課堂”環(huán)境在工科專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用方法，研究了“智慧課堂”環(huán)境對于“新工科”人才培養(yǎng)的影響，為“智慧課堂”環(huán)境在工科專業(yè)課程的推廣使用提供合理有效的思路和建議。

關(guān)鍵詞：智慧課堂;工科;課程設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)課堂教學(xué)“以教為中心”，以課堂講授為主，存在著互動不足、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣很難提升的問題[1]。工科專業(yè)課程多理論重應(yīng)用，學(xué)生理論學(xué)習(xí)困難，學(xué)完了應(yīng)用更難，課程內(nèi)理論知識需要通過實(shí)踐來印證，傳統(tǒng)教學(xué)缺少將實(shí)踐與理論結(jié)合在一起的手段[2]。這眾多問題存續(xù)多年，難以用傳統(tǒng)的方式解決，迫切需要用新的視角和方法來加以改變?！督逃畔⒒?.0行動計(jì)劃》中提出“積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范，構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)的支持環(huán)境”[3]。在這一思想指引下，我們將各類教學(xué)輔助的智能終端應(yīng)用于教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評價(jià)反饋即時(shí)化、交流互動立體化、資源推送智能化;構(gòu)建互動式、智能化、開放型、多樣性的智慧教學(xué)空間，打造主動參與的課堂[4];將互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)相融合，變革傳統(tǒng)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)空間和時(shí)間的融合，將理論知識與實(shí)踐過程緊密結(jié)合在一起，通過智慧的教與學(xué)，促進(jìn)全體學(xué)生實(shí)現(xiàn)符合其個(gè)性化特征要求的成長和發(fā)展[5]。本文使用智慧教學(xué)平臺、智慧教學(xué)環(huán)境、智慧教學(xué)信息手段等，構(gòu)建了一種基于“智慧化教學(xué)”的工科專業(yè)課程教學(xué)模式，探究了“智慧”教學(xué)環(huán)境在工科專業(yè)課程中的應(yīng)用方法，為工科專業(yè)課程的教學(xué)改革提供了新思路、新建議。

一、基于公開平臺的智慧課堂環(huán)境的建立

目前已有多種成熟的公開免費(fèi)智慧教學(xué)平臺可供選擇，例如學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)的雨課堂，百度教育提供的百度智慧課堂，成都思博克信息技術(shù)有限公司開發(fā)的學(xué)會學(xué)課堂等。各種智慧教學(xué)平臺設(shè)備使用簡單，功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)，課內(nèi)互動以及課后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及反思等，各平臺功能相似又各有側(cè)重，可以根據(jù)使用習(xí)慣以及對課程的要求進(jìn)行選擇。

例如學(xué)會學(xué)課堂，就將教育技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完美融合，追求高效、智能的教學(xué)體驗(yàn)，做到關(guān)注每一個(gè)個(gè)體，因材施教。使用“互聯(lián)網(wǎng)+”課堂打破了以往老師單方面講授的方式，為生生、師生提供了更多交流和互動的手段及方法，讓學(xué)習(xí)有了新的實(shí)施、新的體驗(yàn).使得教師能更有效地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、執(zhí)行教學(xué)實(shí)施，學(xué)生也樂于被帶入課堂，融入課堂學(xué)習(xí)[6]。在整個(gè)課程過程中將課堂過程完整記錄并對結(jié)果進(jìn)行分析，判斷課堂是否達(dá)到了預(yù)期的效果、是否解決了重難點(diǎn)問題。讓教師課后可獲取回顧和反思的依據(jù)。采用各種有效的手段營造并調(diào)動課堂氛圍，學(xué)生樂于參與課堂，在快樂中收獲成長。在課堂上，鼓勵(lì)并引導(dǎo)學(xué)生積極思考、積極溝通、積極表現(xiàn)，發(fā)散、拓展自己的思維，與老師、同學(xué)相互碰撞靈感的火花。最終促成個(gè)人與群體的思維方式和技術(shù)能力的養(yǎng)成與提升?！皩W(xué)會 會學(xué)”——使學(xué)生自主學(xué)習(xí)，最終達(dá)到學(xué)會學(xué)、學(xué)會想、學(xué)會做的目的。讓學(xué)習(xí)成為快樂的享受并受益終身。

再比如雨課堂，雨課堂讓學(xué)生、教師和管理者知道教室里真正發(fā)生了什么。它有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的教學(xué)，幫助教師在提升教學(xué)藝術(shù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)教學(xué)和教學(xué)科學(xué)[7]。它將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入到PowerPoint和微信，在課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間建立溝通橋梁，讓課堂互動永不下線。使用雨課堂，教師可以將帶有MOOC視頻、習(xí)題、語音的課前預(yù)習(xí)課件推送到學(xué)生手機(jī)，師生溝通及時(shí)反饋;課堂上實(shí)時(shí)答題、彈幕互動，為傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生互動提供了完美解決方案。雨課堂科學(xué)地覆蓋了課前-課上-課后的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，為師生提供完整立體的數(shù)據(jù)支持，個(gè)性化報(bào)表、自動任務(wù)提醒，讓教與學(xué)更明了。

工科專業(yè)課程注重課堂內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合，需要老師時(shí)刻掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況來調(diào)整自己的教學(xué)過程，并加強(qiáng)與學(xué)生之間的互動交流等，因此“智慧平臺”在課前課中課后的使用就顯得更加重要。作者分別使用不同的智慧教學(xué)平臺運(yùn)用于專業(yè)課程的教學(xué)過程中，均取得了較好的教學(xué)反饋，在智慧教學(xué)平臺下，學(xué)生可以更好的與老師就預(yù)習(xí)、上課、課后復(fù)習(xí)等環(huán)節(jié)完成互動，從而部分解決了工科專業(yè)課程內(nèi)容多、學(xué)習(xí)困難、上課枯燥等問題。不同智慧教學(xué)平臺有不同的側(cè)重點(diǎn)，適用于不同的教學(xué)課程和教學(xué)內(nèi)容，可以通過綜合利用各種智慧課堂平臺來更好的完成工科專業(yè)課程的教學(xué)。

二、基于智慧教室的智慧教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)

教育部《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育 全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》（簡稱“新時(shí)代高教40條”）指出“以學(xué)生發(fā)展為中心，通過教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)習(xí)革命，積極推廣小班化教學(xué)、混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂，大力推進(jìn)智慧教室建設(shè)，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式?！盵8]其中智慧教室正是基于當(dāng)前信息數(shù)據(jù)化時(shí)代的一種新的教室模式，通過智慧教室構(gòu)建新型的“以學(xué)為中心”的教學(xué)模式。

智慧教室為學(xué)生提供了先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，靈活性、可移動的桌椅，多元化的教學(xué)工具等，通過空間的設(shè)計(jì)和信息技術(shù)手段的引入實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者主動積極的課堂學(xué)習(xí)，創(chuàng)建師生之間有效、及時(shí)的交流，打造舒適與安全的教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生的綜合素養(yǎng)的發(fā)展與提升[9]。通過智慧教室的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)普通授課、錄播直播、智能控制、多屏互動、虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)、智能控制等多個(gè)功能的綜合實(shí)現(xiàn)，滿足新工科人才能力培養(yǎng)對教學(xué)環(huán)境的要求，使小班教學(xué)、分組討論、互動教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)現(xiàn)更加的容易。在智慧教室這些功能的綜合作用之下，我們打造了一種更為積極主動的學(xué)習(xí)環(huán)境。教師可以運(yùn)用更多的學(xué)習(xí)策略促進(jìn)學(xué)生能力提升，讓學(xué)習(xí)者在達(dá)成課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，提升學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)新能力，在問題解決方面具有更好的批判性思維，達(dá)成 “新工科”要求，“培養(yǎng)造就具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力、高素質(zhì)的各類交叉復(fù)合型卓越工程科技人才”。

三、基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程實(shí)踐活動開展

工科類專業(yè)課程一個(gè)重要的特點(diǎn)就是與實(shí)踐的緊密結(jié)合，幾乎所有的專業(yè)核心課程都會配備相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)課程，只有通過實(shí)踐才能讓學(xué)生對課本的內(nèi)容有更為全面的理解和認(rèn)識，也只有足夠的實(shí)踐課程才能確保學(xué)生在整體學(xué)習(xí)結(jié)束以后達(dá)到本科培養(yǎng)目標(biāo)的要求。但是傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在著三個(gè)問題：首先，傳統(tǒng)的教學(xué)過程中專業(yè)課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)是分開的，在學(xué)完理論課程以后，單獨(dú)前往工廠或者實(shí)驗(yàn)室開展相關(guān)的教學(xué)實(shí)踐，這樣會造成理論課程與實(shí)踐環(huán)節(jié)相脫離，學(xué)生在理論課堂上看不到實(shí)踐部分，無法感同身受，讓學(xué)習(xí)效果大大降低，而在后期實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)，學(xué)生已經(jīng)忘記很多理論課程內(nèi)容，實(shí)踐效果也得不到保證;其次，一些學(xué)校身處內(nèi)地或者一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，學(xué)校離工廠很遠(yuǎn)，學(xué)生去工廠實(shí)習(xí)都具有一定的困難，因此實(shí)習(xí)實(shí)踐機(jī)會較少，疫情也會影響很多學(xué)校的出外實(shí)習(xí)[7];第三，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建造本錢高，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和教育環(huán)境需求繼續(xù)的經(jīng)費(fèi)和人力投入進(jìn)行保護(hù)，這給學(xué)校的財(cái)務(wù)及師資帶來不小的壓力，這些都影響著工科專業(yè)課程的教學(xué)效果。

當(dāng)前是信息化時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)大大縮短了人們之間的距離，讓相聚千里的人可以擺脫時(shí)間和距離的束縛，實(shí)現(xiàn)面與面之間的交流，通過通信軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的交流互動，可以較好的解決我們教學(xué)實(shí)踐的部分問題[9]。例如，請工程師為學(xué)生進(jìn)行工廠的實(shí)地授課，可以打破時(shí)間和空間的壁壘，讓學(xué)生身處教室，卻可以達(dá)到工廠實(shí)地考察的效果，這種方法大大的節(jié)約了時(shí)間和費(fèi)用，可以較為容易的讓這種授課方式從偶然變?yōu)槌B(tài)，從而成為平常教學(xué)中的一個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，豐富教學(xué)模式以及授課內(nèi)容。同時(shí)通過這種方式，我們可以實(shí)現(xiàn)理論課程和實(shí)踐過程的實(shí)時(shí)結(jié)合，在理論課上直接穿插實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓實(shí)踐環(huán)節(jié)與理論內(nèi)容融合一起，真正讓實(shí)踐服務(wù)于課程教學(xué)。

仿真模仿實(shí)驗(yàn)共享服務(wù)是解決工科專業(yè)課程實(shí)踐問題的又一有力手段[10]。學(xué)生可以在電腦上做“實(shí)驗(yàn)”、從網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)“工廠”，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)成為了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教育的有利彌補(bǔ)。在國家多年支持之下，虛擬仿真模擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和相關(guān)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已趨于成熟，很多學(xué)校都建立了自己的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，很多企業(yè)也開始提供眾多的實(shí)驗(yàn)共享項(xiàng)目。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開展，降低了實(shí)驗(yàn)室成本，為學(xué)生提供了更多的實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)機(jī)會，優(yōu)化了試驗(yàn)教育資源，營建了多樣化的教育環(huán)境，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教育的互動性，戰(zhàn)勝了現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的許多約束，營建愈加安全的實(shí)驗(yàn)教育空氣，激起了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的活躍性，對于運(yùn)用型立異人才的培育具有活躍的含義。

通過互聯(lián)網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)不同學(xué)校、不同地域甚至不同國家之間的遠(yuǎn)程教學(xué)活動。目前四川大學(xué)，廣東財(cái)經(jīng)大學(xué)都已嘗試開展國際互聯(lián)課程，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)外國老師給中國學(xué)生上課，中國老師給外國學(xué)生上課，打破空間壁壘，實(shí)現(xiàn)教師資源的共享，達(dá)成中外學(xué)生的交流，學(xué)生在這種新型教學(xué)模式下，開拓了國際視野，學(xué)習(xí)了國外先進(jìn)技術(shù)理論，有助于我們培養(yǎng)具有先進(jìn)思想，具有應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的“新工科”人才。同時(shí)還可以通過這種方式實(shí)現(xiàn)云參觀、云實(shí)習(xí)、云講座、云交流等，實(shí)現(xiàn)高校間，學(xué)生間，工廠與學(xué)校間更好的交流，最終培養(yǎng)具有實(shí)踐綜合能力的工科人才。

總之，在當(dāng)前這個(gè)人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、信息化的時(shí)代，傳統(tǒng)的教學(xué)過程已不能滿足國家對于工科專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，我們需要用“智慧”的教學(xué)方法來進(jìn)行教學(xué)，這是學(xué)生的需要，是社會的需要，同樣也是時(shí)代的需要?！爸腔邸钡慕虒W(xué)過程包括智慧的平臺工具，智慧的教學(xué)環(huán)境，智慧的實(shí)踐方式，通過智慧的教學(xué)方式改革，我們可以獲得更加生動有趣，互動性強(qiáng)，將實(shí)踐與理論相結(jié)合的課堂，培養(yǎng)出具有專業(yè)知識以及實(shí)踐創(chuàng)新能力的社會主義建設(shè)者。

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