智慧教學在程序設計類課程中的應用與研究

張義嘉

【摘要】程序設計類課程是計算機相關專業的必修課程，其學習效果對學生專業能力的培養起決定性作用。針對程序設計類課程教學過程中存在的學生自主學習能力差、學習參與度不高等問題，把智慧教育理念引入課堂，對教學模式進行深度改革，取得了較好的教學效果。本論文從不同方面闡述智慧教學在程序設計類課程中的應用與研究，希望為研究智慧課堂在程序設計類課程應用的專家和學者提供理論參考依據。

【關鍵詞】智慧教學? 程序設計類課程? 應用研究

隨著信息技術的發展，傳統的教學模式也已經隨之改變?；旌鲜浇虒W模式通過依托現代信息技術，將教學中各個環節通過互聯網技術，實現線上線下混合教學，由傳統的“教師教授為主體”的教學模式轉變成“學生自主學習為主”的模式，教師在整個教學過程中作為學生的引導者，通過混合教學模式的改變，激發學生對程序設計的學習興趣，培養學生課下學習的自主性和積極性，提高學生學習效率。

1、智慧教學概述

智慧教學主要借助智慧科技，圍繞教學場景展開，通過人性化、智能化的設計創新教學場景，幫助教師更好教學、學生更好理解的一種教學模式。新法教育就一直在做這種智慧教學，用科技重新定義課堂，讓教育更簡單、更有趣、更高效。

智慧教室的互動性體現在教室中的師生、生生、硬件與軟件、教師與硬件、教師與資源、教師與軟件、學生與硬件、學生與軟件、學生與資源等各種維度的互動，各個互動都應該的自然而然的，可以體現在各個層面而非單一教學層面的，智慧教室的互動性的其先進性的基礎，只有具備了互動的雙向性，才可令彼此發生聯系。感知性，智慧教室的感知性應從物理感知與虛擬空間感知兩個層面理解，物理感知基于物聯網的硬件設備，可以智慧感知教室的濕度、溫度、亮度、空氣情況等，甚至可以通過進一步的錄播技術分析師生的情緒變化等;而虛擬感知，則通過各種智慧教學平臺、教師助手、學習平臺、教學平臺及教務平臺等，基于大數據分析技術統一收集師生的教學情況、學習情況甚至生活情緒變化，進而加以分析感知，達到物理感知與虛擬空間感知的相對統一。智慧課堂的感知性是是其收集信息與數據的主要手段。開放性，則意味著基礎軟硬件等設備和相關接口是開放的，可以基于不同系統進行互聯互通，如錄播系統與智慧教室的系統級對接等，通過各系統的互聯互通，進一步提升智慧教室的使用便利性。易用性，則是智慧教室用戶體驗的基礎需求，無論軟硬件產品都應該是信息指示清晰，用戶使用簡便的，這可大大降低師生的使用與學習成本，排除環境干擾，降低認知負荷。而這一切的核心，則是構建一個支持智慧學習框架的實體空間，即是智慧教室的基礎要義。而智慧課堂呢？當我們理清智慧課室的概念后，智慧課堂的概念則不言而喻，簡單來說，即是通過先進的智慧教學模式的課堂教與學行為。智慧教學模式以教學組織結構為主線把學習方式分成兩層，分別是分組合作型學習與個人自適應性學習。分組合作型學習主要是培養學習者綜合應用能力，強調構建學習共同體，通過智慧教室多屏協作等的形式對小組討論與演示作出最大的支持，強調項目制學習，以可活動新型桌椅及平板學習等的方式支持小組項目制學習的開展;

2、智慧課堂研究現狀

2.1國外研究現狀。隨著互聯網智能技術的出現，如何將互聯網與教學相結合也是國外學者的研究熱點，國外學者對智慧教室的研究比較早，可追溯到1988年由羅納德.雷西尼奧提出的“Smart-class-room”（Rescigno，R.C，1988）。筆者通過對IEEE數據庫的期刊論文進行檢索，以“Smart classroom”，“Intelligent? classroom” 和“Classroom? of tomorrow”為關鍵詞，來分析目前國外學者對智慧教室的研究現狀。論文選取截止時間為2019 年12月，共找到492條結果。研究主題主要包括智慧教室、教學模式、應用實踐以及系統設計等方面。目前國外對智慧課堂的研究內容主要集中在以下三方面：一是國外學者側重于智慧課堂學習模式的構建，而學習模式的構建又立足于學習活動本身。Rania? Albalawi 的研究認為基于移動終端有行交互界面，能幫助孩子發展學習和社交能力。二是，在智慧課堂中如何利用信息化工具來促進學生學習。Matt? Rattp等認為，學生可以在課堂上使用無線智能等設備提高課堂的參與度，并能夠開展有效的深入學習。三是，學生學習方式的個性化、自主化、多元化結合。Rachida A Jhoun 等研究促進學習者在智慧課堂中以自己的節奏來學習，或只訪問與自己需要相關的知識。

2.2國內研究現狀。在“互聯網 +”迅速發展的大環境下，國內已有許多學者將互聯網與教學模式結合起來進行相關的理論實踐研究。筆者通過對中國知網數據庫的期刊論文進行檢索，以“智慧課堂”和“教學模式”為關鍵詞，來分析目前國內學者對智慧課堂教學模式的研究現狀。論文選取截止時間為2019年12月，共找到568條結果，其中2016年21篇，2017 年60篇，2018年166篇，2019年301篇。研究主題包含智慧課堂、教學模式、課堂教學模式、翻轉課堂、教學模式探究、“互聯網 +”、智慧教學、智慧教育、智慧教室、教育信息化、信息技術、教學設計等方面，研究者大多數是高校教室、教育機構等。

3、傳統程序設計類課程教學存在問題

校園信息化建設的日益完善為日常教學的開展提供了更加便利的硬件環境，多媒體教學設施逐漸完備并普及，為教學信息的多維呈現保駕護航，在一定程度上提高了課堂教學傳遞的信息量，但同時也伴隨著一定的問題。首先傳統的多媒體教學系統在為教學提供了便利的同時，也容易出現教學速度過快，學習者筆記跟不上、思路跟不上的情況，尤其是現在的學生學習主動性欠缺，課堂上常見學生只聽課不記筆記，下課后知識淡忘無從復習。其次，傳統多媒體教學系統對教學設施依賴性太強，教學方式方法的靈活性和多樣性不夠，一旦多媒體設備出現問題，就會對教學的開展造影響，致使教學過程不能按教師預先計劃進行。最后，智能手機進入課堂，課堂上不斷涌現學生玩手機等不良現象。雖然教師試圖通過杜絕手機進課堂或課前集中上繳手機的方式來維持正常的教學秩序，但效果并不理想。堵不如疏，與其把手機趕出課堂，不如改變教學模式。傳統的教學模式中課上課下教學過程出現中斷，課堂上老師費勁心思和氣力猛講猛灌，課下學生不及時梳理所學內容，老師對學生學習狀態無法有效跟進，造成教學過程斷鏈。總之，把智慧教育理念引進翻轉課堂，借助于智慧教學平臺，有效地實現學習資源的集成與優化，使教學數據的采集、教學過程的設計、學習過程及學習效果的評價與反饋能夠同步，使教學過程掙脫教學場地和設備的束縛，實現更加豐富有效的教學互動。

4、基于智慧教學的程序設計類課程教學改進措施

智慧課堂旨在借助智慧教學平臺實現教學全過程的信息化、智能化，它強調學生的學習主體地位，重視學生的個性化和多元化特征，按照學習認知的規律，為學生搭建貫穿課前、課中、課后全程的支持架構，組織學生自主學習，從而培養學生的思維能力、應用能力和知識遷移能力。智慧課堂是一個虛擬知識空間下的延續的學習過程，教學活動覆蓋課前、課中、課后全過程，需要充分調度和利用學生的課外學習，并對整個過程進行跟蹤和量化測評。實施過程如圖 1 所示。

4.1課前教學設計。智慧課堂的課前教學組織包括四個主要步驟： （1）教師根據課程章節的教學計劃和目標，推送教學資源，設置并發布學習任務。教學資源可以是文本、圖片、圖書、視頻、PPT、教學案例、參考資料網址等多種形式;學習任務點可以是章節測試、觀看教學視頻、閱讀指定的圖書的特定頁碼范圍等。（2）學生進行自主學習、自主檢測。學生在指定的時間內節點前完成課前預習任務，并通過章節測試進行自主檢測預習效果。并就預習中存在的問題和疑惑向教師端進行反饋。（3）教師根據學生的預習反饋及章節測試完成情況，分析預習效果，整理學生存在的疑惑。（4）教師根據課前學情分析，有針對性地設計詳細課堂教學方案。

4.2 課中教學設計。智慧課堂的課中教學組織是智慧課堂的核心環節，由以下幾個主要步驟組成： （1）導入課堂學習的新課題和新任務。可以向學生展示學前教學的成果，根據學生課前預習的學情分析，把學生集中存在的疑惑進行歸類，并定位為課堂教學要解決的重點和難點。（2）展開課堂互動教學。進行深入教學互動是智慧課堂的主要特征之一，教師根據課堂知識點的特征設計出合適的互動方案，比如主題討論、學生匯報成果展示、答辯等形式，要突出學生為主體的師生互動，讓學生展示質疑進行深度交流。（3）隨堂檢測學習效果。互動教學完成后，讓學生在規定時間內完成學習測試，即時得到課堂測試反饋結果。（4）教師進行課堂講評總結。教師根據課堂互動教學情況及隨堂測試情況，有針對性的進行點評，對重難點及疑點進行詳細講解和總結。

4.3 課后教學設計

課后教學是課堂教學的延伸，其重點是通過學生個性化自適應學習，鞏固和提升課堂學習的效果，從而激發和培養學生的綜合應用能力和自主學習能力。課后教學組織主要步驟如下：（1）向學生推送課后學習任務。為了打造學生個性化學習空間，課后學習任務的設置既要考慮公共知識模塊的鞏固和加強，也要體現出層次差異，可以根據課前學情分析以及課中教學測試結果，對學生進行分組，為不同層次的小組定制課后學習任務，設置任務完成的時間節點，并為任務設置一定的考核分值來提高學生完成任務的主動性。 （2）學生自主完成課后任務。學生在規定時間內完成課后學習任務，需要教師提前設置并向學生公布課后任務的考核評分標準，以及分層學習成績的歸一處理方法，這一點也是智慧課堂建設要研究解決的關鍵問題。（3）老師對課后任務進行跟進和反饋。教師需要及時對學生提交的課后任務進行反饋和點評，針對任務完成過程中存在的集中性問題和典型問題，可以錄制并推送微課，并以此與下一課時教學內容進行銜接。

總之，“互聯網+”背景下，智慧教學在程序設計類課程課堂中的使用，極大地改變了傳統的教學方式和學習方式，大大延伸了課堂和學習的空間，提升了學生對課程的興趣度，只有將被動學習變為主動學習，課程改革實效才得以真正實現。

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