智慧課堂在數(shù)控車實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

周 華

(溧陽市天目湖中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 溧陽 213300)

0 引言

國務(wù)院于2017年出臺《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)明確了未來十年內(nèi)我國人工智能發(fā)展的方向、指導(dǎo)思想和戰(zhàn)略目標(biāo)。人工智能將會給教育行業(yè)帶來巨大的沖擊，重構(gòu)教與學(xué)的模式。不僅如此，《規(guī)劃》還為我國教育的信息化問題指明方向，這意味著新一輪的教育信息化進程即將開始，而新一輪教育信息化實現(xiàn)的關(guān)鍵在于智慧課堂。

中職學(xué)校開設(shè)的數(shù)控車工實操課程不僅對學(xué)生的動手能力有要求，也要求學(xué)生具有一定的理解能力。數(shù)控理論不易理解，且大多中職學(xué)校的學(xué)生理解能力不高，因此中職教師在進行實操演練時，會將大量授課時間放在理論講解上，導(dǎo)致學(xué)生動手、研究和創(chuàng)新的機會減少。而智慧課堂的出現(xiàn)，可在一定程度上緩解上述問題。智慧課堂能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，豐富教學(xué)模式，還能夠打造網(wǎng)絡(luò)互動平臺，教師的教學(xué)管理、學(xué)生的考試和學(xué)校的比賽都可在平臺完成。因此，利用智慧課堂開展中職數(shù)控車實訓(xùn)教學(xué)十分必要。

1 智慧課堂簡介

1.1 智慧課堂簡介

智慧課堂是指依托前沿性技術(shù)與媒體，以軟硬件為載體，使用ipad、電腦等移動客戶端，利用學(xué)習(xí)動態(tài)下的大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)學(xué)科學(xué)習(xí)與現(xiàn)代化信息技術(shù)有機結(jié)合[1]。智慧課堂模式下教師可參照學(xué)生學(xué)習(xí)需求與特征，運用數(shù)據(jù)資源庫打造線上課程及學(xué)習(xí)資源，實現(xiàn)線上教學(xué)、溝通及評價等；學(xué)生能夠借助移動客戶端進行線上學(xué)習(xí)、檢測、疑問解答與評價等。總之，中職教師與學(xué)生能夠借助移動端強化交流互動，及時反饋數(shù)據(jù)信息，達到最佳的教學(xué)成效。

1.2 智慧課堂的組成

智慧課堂依托通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)與高效傳輸，并借助軟件系統(tǒng)與計算設(shè)施挖掘數(shù)據(jù)與處理信息，實時把控、動態(tài)管理教室教學(xué)，制定科學(xué)合理的教學(xué)決策，推動教學(xué)工作有序開展[2]。智慧課堂主要包含以下組成部分。

一是課堂多屏互動系統(tǒng)。課堂多屏互動系統(tǒng)通過智慧課堂互動教學(xué)軟件與多屏交互解決方案，實現(xiàn)了主機與教室現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)與顯示設(shè)備的良好融合，借助優(yōu)化“教學(xué)互動”與多元化投屏模式，智能同步展示小組活動與多屏信息，在實踐應(yīng)用過程中多向融合傳送教師主屏、小組分屏及學(xué)生小屏的高清畫面，從而開展立體化、互動化教學(xué)，取得良好的教學(xué)效果。

二是智慧課堂系統(tǒng)。智慧課堂系統(tǒng)依托人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等前沿性技術(shù)，采用豐富多元教學(xué)評價方法與伴隨式動態(tài)數(shù)據(jù)分析，秉持“以學(xué)定教、轉(zhuǎn)識成智”的原則，重新創(chuàng)造教學(xué)流程，達到最大的課堂容量，讓智慧的教與學(xué)自然發(fā)生，滿足學(xué)生全面成長與針對性學(xué)習(xí)需求，持續(xù)優(yōu)化提升教學(xué)與學(xué)習(xí)成效。

三是學(xué)情分析系統(tǒng)。學(xué)情分析系統(tǒng)能夠以課堂為核心，對教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的互動情況進行全過程記錄；并對教學(xué)環(huán)節(jié)形成的學(xué)生、班級數(shù)據(jù)進行自動記錄存儲與管理分析。幫助教師對班級整體學(xué)習(xí)情況精準(zhǔn)、高效了解把握，形成系統(tǒng)完整的課堂互動動態(tài)評價數(shù)據(jù)，提供給學(xué)生更具針對性的學(xué)習(xí)方法。此外，學(xué)情分析系統(tǒng)可根據(jù)教師備課、教授、批改、引導(dǎo)及考評等情況，建立教與學(xué)全面融合的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，以此為依據(jù)推動教師能力提升。

2 構(gòu)建中職實訓(xùn)智慧課堂的必要性

智慧課堂通過構(gòu)建技術(shù)融合的生態(tài)化學(xué)習(xí)環(huán)境，借助人機協(xié)同作用，優(yōu)化教學(xué)過程、促進學(xué)生智慧發(fā)展，其核心在于利用信息化手段，改進課堂教學(xué)模式，給學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)體驗，獲得更好的學(xué)習(xí)效果，進行因材施教[3]。

中職學(xué)生的特點是思維較為活躍，實操能力相對較好，也有相對的自主性，但欠缺較好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法，好奇心較弱，注意力集中時間短。因此，以教師講解為主的課堂模式不適合現(xiàn)在的中職學(xué)生，教學(xué)的有效性也很難提高。不過，中職學(xué)校的學(xué)生的思維特點類似于藝術(shù)類學(xué)生，也就是形象思維好于抽象思維，且思維較為發(fā)散，學(xué)習(xí)狀態(tài)更容易受情緒影響，更喜歡新媒體教學(xué)模式，例如，以平板電腦、投影儀等工具為輔助的教學(xué)模式，在多媒體營造的氛圍下，職校生的學(xué)習(xí)效果更好。

2.1 智慧課堂能夠進一步提高職校生的實操能力

對于中職學(xué)生而言，實操環(huán)節(jié)是檢驗平時所學(xué)理論的過程，也是提升實操能力的機會，對于中職學(xué)校而言，實操環(huán)節(jié)是校方落實教學(xué)任務(wù)的重要環(huán)節(jié)。所以，中職學(xué)校都會建設(shè)專門的實操場地，并按需采購、更新和維護相關(guān)設(shè)備。以往的實操環(huán)節(jié)中，通常由一到兩位教師進行巡場、指導(dǎo)，很難照看到所有學(xué)生，不能滿足教學(xué)需求。而智慧課堂能夠在很大程度上緩解這個問題，智慧課堂具有多方位的捕捉系統(tǒng)和多個展示屏幕，不僅能讓學(xué)生從多角度看到教師的實操過程，還能讓教師同時看到多名學(xué)生的實操動作，在此基礎(chǔ)上，智慧課堂系統(tǒng)還具有即時提問功能，能提高課堂問答的效率[4]。

2.2 普及智慧課堂，培養(yǎng)中職教師信息化意識

作為上課環(huán)節(jié)的組織者和引導(dǎo)者，教師只有認(rèn)識到信息化教學(xué)的重要性，并具有一定的信息化教學(xué)經(jīng)驗，方能使智慧課堂更好落地。教師可以運用現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)整合多元化教育資源，改善以往教學(xué)模式中實操環(huán)節(jié)存在的問題，將演示環(huán)節(jié)變得更明晰，有效激發(fā)職校生興致。

2.3 智慧平臺及教學(xué)資源的建設(shè)

教師與學(xué)生依托移動互聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)示范中心，能夠?qū)崿F(xiàn)全面互聯(lián)、便于實踐操作，然而教師若期望借助該環(huán)境系統(tǒng)收集分析課堂數(shù)據(jù)，施行多元化教學(xué)模式，必須強化智慧課堂互動教學(xué)系統(tǒng)運用。

2.3.1 課程支持平臺

中職學(xué)校要積極響應(yīng)教育部所提出的“一生一空間、生生有特色”教學(xué)建議，全面推廣運用 “學(xué)習(xí)通APP”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)空間。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)空間環(huán)節(jié)，教師可采用教學(xué)團隊方式，以課程教師團隊為整體，參與到課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)空間中，充分發(fā)揮自身主講或助教身份優(yōu)勢。軟件后臺數(shù)據(jù)庫中事先錄入在校學(xué)生班級、個人信息，學(xué)生僅需按要求下載手機客戶端，錄入真實學(xué)號信息進行注冊；教師設(shè)置課堂所匹配班級，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)空間中課程所匹配班級會自動轉(zhuǎn)入班級內(nèi)全部學(xué)生信息。教師在課堂教授環(huán)節(jié)應(yīng)借助具有優(yōu)良互動性能的智慧學(xué)習(xí)平臺，提升教學(xué)效率與成效。

2.3.2 課程教學(xué)資源建設(shè)

教學(xué)資源是指為有序高效開展教學(xué)而提供的教材、課件、影像，以及教師教育、教學(xué)設(shè)施等可供使用的素材資源。溧陽市天目湖中等專業(yè)學(xué)校所建設(shè)打造的市級精品課程為數(shù)控機床裝調(diào)維修技術(shù)課程，現(xiàn)在已經(jīng)形成了豐富完整的教學(xué)資源。在提供多媒體配套課件、課程教材的基礎(chǔ)上，課程教授過程還提供了典型教學(xué)案例數(shù)據(jù)庫、技能操作模塊作業(yè)庫、微課等資源。中職學(xué)?？梢耘c機電公司、軟件工程公司合作開發(fā)CNC數(shù)控系統(tǒng)實時監(jiān)控軟件、數(shù)控機床裝調(diào)維修技術(shù)課程等配套教學(xué)軟件，用于教學(xué)實踐活動開展。

3 中職數(shù)控車工實訓(xùn)智慧課堂的實施

智慧課堂互動教學(xué)系統(tǒng)為學(xué)校的廣大師生創(chuàng)造了一個智慧、高效的教學(xué)環(huán)境，在很大程度上為教育、教學(xué)提供了有力支撐[5]。想要有效落實智慧課堂，就要準(zhǔn)備好相關(guān)軟件和硬件。相關(guān)軟件主要指網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用平臺的搭建，以便實現(xiàn)教學(xué)的個性化、可視化、數(shù)據(jù)化和網(wǎng)絡(luò)化。而相關(guān)硬件主要包括多方位監(jiān)控、大型一體化電子屏幕和平板電腦等設(shè)備的安置。計劃中的智慧課堂教學(xué)環(huán)節(jié)包括課前、課中和課后三個方面。以數(shù)控專業(yè)課程中的“確認(rèn)并解決刀架電氣故障”作為案例，詳述智慧課堂的實施情況。

3.1 課前自主學(xué)習(xí)，以學(xué)定教

智慧課堂的特點類似于教育界熱門的顛倒課堂，并在此基礎(chǔ)上改善了顛倒課堂中存在的一些問題。不過，數(shù)控實操課程與普通課程不同，不能將內(nèi)容全部顛倒，有不少內(nèi)容需要在課上動手完成。上課前，教師在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用平臺上告知學(xué)生本節(jié)課的任務(wù)，即如何利用電壓法和萬用表排除故障，并上傳教學(xué)短視頻，督促學(xué)生提前學(xué)習(xí)。學(xué)生觀看教學(xué)短視頻后，可以完成課后自動彈出的線上測試，完成所有測試后，平臺自動刷新每個學(xué)生的測試成績。教師可以在后臺看到成績數(shù)據(jù)，了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，明確學(xué)生遇到的問題，并在備課時加以注意。

3.2 課中師生互動，虛實一體

一是設(shè)置課堂情境。中職教師開始講課時，可以利用視頻導(dǎo)入課程，并聘請工廠一線師傅復(fù)述、演示刀架相關(guān)問題，通過此環(huán)節(jié)讓學(xué)生想象自己是專業(yè)維護人員，在工廠車間工作。

二是教師與學(xué)生一起研究、探討。在基礎(chǔ)理論講解后，教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生溝通時，教師可以布置三個問題，讓學(xué)生自己找組員，通過合作解決刀架電氣問題，并通過系統(tǒng)給分，將分?jǐn)?shù)計入學(xué)生的綜合評價中。

三是銜接理論知識點。本節(jié)新課的理論部分是關(guān)于刀架電氣問題的確認(rèn)和排除，在實操課上，學(xué)生利用數(shù)控教學(xué)軟件中的三維仿真功能進行練習(xí)，教學(xué)軟件還有提示、糾錯功能，能輔助學(xué)生多次、高效率地練習(xí)。

四是實操環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生可使用亞龍系統(tǒng)，通過系統(tǒng)中批量設(shè)置的功能，對刀架電氣線路進行問題設(shè)置，之后可自行組隊，以小組比賽的形式開始練習(xí)，最后，撰寫問題報告。在該實操環(huán)節(jié)，數(shù)控機器上都裝有高清監(jiān)控設(shè)備，能夠同時將學(xué)生的操作流程、細節(jié)甚至問題傳至教師屏幕上，教師能夠及時對學(xué)生進行個性化的指導(dǎo)。實操完畢，亞龍系統(tǒng)會參照學(xué)生表現(xiàn)，計算出實操成績，同時傳至教師端和學(xué)生端。

五是綜合評價。教師會參照學(xué)生的課前測試分?jǐn)?shù)、上課表現(xiàn)分?jǐn)?shù)和實操時系統(tǒng)自動計算的分?jǐn)?shù)，綜合以上三個分?jǐn)?shù)得出總成績，并將所有學(xué)生的成績錄入EXCEL表格，將統(tǒng)計結(jié)果形成圖表，圖表便于教師直觀了解全班學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以便更客觀地進行評價。教師還可以利用系統(tǒng)中的課程打分功能，了解學(xué)生對課程的滿意度，并據(jù)此進行總結(jié)、反思和提升。

3.3 課后答疑解惑，反思總結(jié)

下課后，中職數(shù)控教師可以在平臺上布置課后任務(wù)，同時明確任務(wù)完成時限。教師可將兩個獨立的任務(wù)設(shè)置成一個綜合性任務(wù)，即將PMC程序故障和電氣線路故障合二為一，讓學(xué)生在教學(xué)系統(tǒng)中完成任務(wù)。在此過程中，學(xué)生之間可以探討、合作，也可以在關(guān)鍵的問題上咨詢教師，不僅能提升學(xué)生完成任務(wù)的速度，還可以鍛煉其合理解決問題的能力。

4 結(jié)語

智慧課堂通過“線上—線下—線上、課前—課中—課后、學(xué)習(xí)—實踐—再學(xué)習(xí)”等階段教學(xué)過程，改變了教學(xué)方式，拓展了學(xué)習(xí)空間。智慧課堂區(qū)別于以往的教學(xué)模式，打造的學(xué)習(xí)平臺更關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，這不僅增加了學(xué)生與平臺的互動，還能培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的意識，激起學(xué)生的興致，做到了將課堂還給學(xué)生，學(xué)生在與智慧課堂系統(tǒng)互動時，就完成了教與學(xué)。相信，在今后智慧課堂的功能會進一步完善，會有愈來愈多的教師、學(xué)生認(rèn)可并使用智慧課堂。