“金課”導向下智慧課堂在實驗教學中的構建

張俊 岳倩倩

摘? ? 要：“金課”建設是提高本科教育質量的核心要素和根本要求，實驗教學是本科教育中不可缺少的重要組成部分。在此導向下，根據現行實驗教學中的問題，提出提升實驗課程“兩性一度”的方法;以“學習通”為平臺，以“運動控制系統綜合實驗”課程為例，闡述智慧課堂教學模式及線上線下混合式教學方法的應用;詳細介紹教學設計的流程，提出結果性和過程性相結合的學習評價方式，并給出線上資源建設的可行方法;最后總結轉變實驗課堂教學方式所達到的積極效果，為實驗教學改革提供了參考。

關鍵詞：“金課”;智慧課堂;實驗教學;運動控制系統

中圖分類號：G434? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-7394（2020）04-0115-08

隨著新科技革命和大數據時代浪潮的奔騰而至，信息化變革滲透到各個領域，世界各國高等教育也邁進一個全新的時期。從2017年9月“雙一流”建設高校及建設學科名單公布開始，到2019年4月教育部再發布通知，決定啟動一流本科專業建設“雙萬計劃”，這些硬核操作標志著我國高等教育已經從規模擴張全面轉向內涵式發展[1]。“雙萬計劃”明確提出了建設國家級一流本科專業，課程是專業建設和人才培養的核心要素[2]，一流專業必須以“金課”為支撐。然而，什么樣的課能稱之為“金課”？對此，教育部高等教育司司長吳巖給出了解答：“兩性一度”是“金課”標準，“兩性一度”即高階性、創新性和挑戰度，反之，“水課”則是低階性、陳舊性和不用心的課[3]。可見，“金課”就是一流課程，“金課”的標準引導高校回歸育人的本質。而如何建成教育部所倡導的“金課”，進而提升高等教育質量、培育一流人才，是當前值得教育者深思的重要問題之一;探索如何建設實驗金課，讓實驗課程緊跟時代改革的步伐，也是高校教學改革的當務之急。

1? 實驗教學現狀

實驗教學是培養學生專業能力和專業素質的有效途徑，是理論教學所不能代替的[4]。目前，大多數高校的實驗教學普遍采用較為單一的傳統教學方法，一般包括課前預習、課內講授、學生實驗和課后驗收等若干教學環節，這樣的教學方法不能有效提高學生的實踐技能。其原因是每個實驗通常只安排2個學時，學生需要在這有限的課堂時間內，將理論課程中所講述的知識點通過實驗得以消化和吸收，即完成知識內化的過程;除去教師課內講授及操作演示占據的時間，約四分之一，再加上實驗結束后教師進行驗收和評價環節所占用約四分之一時間[5]，整個實驗下來，學生真正參與的時間最多只有1個學時，只能達到完成實驗操作的目標，而難以將理論課中的知識點與實驗結合起來進行總結消化，更談不上拓展創新。可見，采用傳統的教學方法，實驗教學效果難以提高。

2? ?“金課”視角下的實驗教學

課程是人才培養的核心要素，是學生在大學里受益最直接、最核心、最顯效的內容。2018 年6 月，教育部召開了改革開放40年來首次全國高等學校本科教育工作會議，同年8 月發布《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》（教高函〔2018〕8 號），其中，要求各高校要加強學習過程管理，全面梳理各門課程的教學內容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質量[6]。

在打造“金課”的號召下，如何對實驗課程進行深度改革，打造實驗“金課”，是一項與時俱進的任務。與理論課程一樣，“以教為中心”強調知識傳授的傳統教學方法或者是“望屏解讀”的多媒體教學法，都不能滿足當前信息化時代學生由于思維方式、生活方式以及學習方法的轉變對實驗教學所提出的新要求。這并不是說以前老一輩教師上的課都是“水課”，都沒有用了，而是隨著時代的發展，學生長期浸泡在快餐式、數字式的網絡文化氣息中，他們互相交流討論的也都是當下最流行的信息時代元素，學生的“口味”變了，傳統的黑板或多媒體教學已經完全沒有吸引力了，相反口袋里的手機就像一扇打開多彩多樣世界的大門，無時無刻不在吸引著當代的大學生。有些班級為了阻止課堂上學生玩手機，在班里放置了手機袋，強制性要求上交手機。可實際情況是，上有政策，下有對策，學生的手機上交了，但口袋里多了一個“備胎”，上課該玩還是接著玩。可見，用堵的辦法不能完全解決問題，除了堵，教師應該想辦法疏導，讓學生的注意力重回課堂。

智慧課堂是信息化時代的產物，其豐富的功能在當下已有目共睹，重點是它在教學觀念、教學內容、教學手段、教學方式和教學流程上都與傳統教學不同。在實驗教學中積極地引入智慧教學工具，改變教學手段，對教學設計、教學內容及教學評價進行重構，能夠增加實驗課程的含“金”量，切實提高實驗課程的教學質量。如此，對學生而言，手機在實驗課堂上就成為輔助的學習工具，而不再是娛樂的玩具。

然而，采用了智慧教學工具、利用了信息化教學手段的課程，就一定是“金課”嗎？答案顯而易見是否定的。如果在課堂上智慧教學工具的作用就只是點名簽到、布置作業、發個通知，那就太形式化了，完全沒有起到應有的作用。要為課堂添“金”，就是要讓課堂變成一個高階的動態課堂，變成互動性強的對話課堂，變成有延伸有拓展的開放課堂，變成學生主動實踐的探索型課堂，變成有總結有凝練的思考型課堂[7]。智慧教學工具是為課堂添“金”的法寶，充實且緊跟時代的教學內容是為課堂添“金”的基石，以成果為導向的教學設計為課堂添加了“金”色的翅膀，只有把握好每個層面才能實現金課的構建。

3? 實驗“金課”構建探索

3.1? 利用閉環教學設計，提升實驗課程的“創新性”

教師用心的課、有挑戰性的課、有前沿性的課就是“最好的課”。課程的教學設計是教師用心的最好體現，好的教學設計一定是經過精細打磨的，不但精在內容，更勝在環節。好的實驗課程教學設計能夠有效提高學生的實踐操作技能，激發學生學習理論知識的興趣，開拓學生的創新性思維，提升其整體素質，并且進一步增強學生對未來就業的自信心。對于工科的實驗課來說，教師要設計的內容就是將行業新鮮的應用元素融入到基礎知識中，讓前沿性的教學工具聯系“教”與“學”，正確引導學生課前、課中及課后三個時間段的學習流程;并且根據學生課后掌握情況，反饋到課前環節的設計上，使教學設計實現閉環，讓課程先進化，讓課堂動態化，讓學生忙起來。

實驗課程和理論課程的顯著區別在于：首先，課程中要注重提高學生動手實驗的參與熱情;其次，要注意設計合理的教學情境，引導理論課知識點到實驗課知識點的遷移轉化;最后，還要注重培養學生實驗的良好習慣及安全意識。在對實驗課進行教學設計時，只有充分把握不同類型課程的特點，才能設計出達到“金課”標準的課程。針對學生在實驗課程中所表現出的對“動手操作”望而生畏的特點，可采用線上線下混合教學模式構建實驗金課。課前，學生通過網絡平臺先預習知識點，并通過線上視頻或照片觀察熟悉實驗儀器及實驗操作;線下的實驗課程中，學生動手操作，對學到的知識和信息充分加以運用，實現從理論到實踐、再從實踐到理論的升華。教師的職責從以“教”為重點逐步轉變為以“導”為重點，在引導學生學習方向、組織學習流程、把握學習進度和給予合理學習評價方面發揮作用。

由此，可以在“學習通”平臺上，利用三個時間段即課前、課中及課后流程的控制，使教學形成閉環，來構建實驗課程。（1）上課前，上傳教學操作視頻到網絡，并發布預習任務，組織學生熟悉實驗儀器，預習實驗操作。學生需要完成視頻學習，并完成預習任務，教師通過平臺上數據的記錄，檢查學生的完成情況，利用平臺工具對未按時完成學習的學生給予督學提醒。（2）課堂中，教師教學的重點不再是講解實驗原理和演示操作步驟，而是側重于用“學習通”構建教學情境，與學生進行“dialogue”，鼓勵學生主動提出問題，重點解決學生在實驗操作中出現的問題，并且在基本實驗完成的基礎上，組織學生進行拓展訓練。學生可以在實驗操作中利用手機或平板回看操作，達到實時指導的目的。（3）在課后，教師發布實驗討論話題及思考題，讓學生分享實驗收獲，同時督促學生提交拓展訓練作業，通過平臺監控完成情況給予學習評價。利用“微聊”功能，學生可以隨時向教師提出實驗報告及思考題中的相關問題，教師根據學生對知識的掌握情況不斷修正教學設計，最終形成閉環。如圖1所示為教學設計各環節示意圖。

此教學設計從“以學生為中心”層面上來說，能夠讓學生靈活掌握學習時間，使課堂上操作時間更加充足;學生在操作前就能熟悉儀器面板，從而消除由陌生引起的排斥心理，有心力去組織操作思路，并從實驗全局把握每一步操作所起的作用，而不是盲目地為了操作而操作;學生通過對話式課堂向教師提問，鍛煉思維能力并培養主動獲取知識的習慣。從“以教師為主導”層面上而言，教師能夠提前評測，掌握學生預習情況;課堂上能根據測評結果有的放矢，重點解決學生操作中的問題，而不用花時間對簡單的操作順序、知識點進行回答;教師能夠有時間組織一個交互活躍的課堂，從而有效保證實驗教學效果，提高教學質量。

3.2? 打造與時俱進的內容，提升實驗課程的“高階性”

低階的、陳舊的課程內容必定無法吸引當代大學生，“兩性一度”的標準要求教師根據“00后”大學生的特點，精心準備具有時代特點、高階性、創新性的內容，以激發學生的學習動力，鎖定學生的專業志趣，進而讓學生的綜合素質切實得到提高。本文以“運動控制系統綜合實驗”課程為例，闡述如何結合智慧教學工具，構建實驗金課的教學內容。

“運動控制系統綜合實驗”的課程目標是培養學生綜合應用電機拖動技術、電力電子技術及自動控制原理等知識，解決運動控制系統中工程實際問題的能力[8]。由于操作的裝置是強電裝置，變頻器的主電路輸入端子與市電直接連接，所以專項安全教育是必不可少的教學內容。在整個實驗課開課前，教師利用“學習通”發布強電操作測驗，并在測驗中設置“不達到滿分自動打回重做”的要求，測試題包括進實驗室的要求、接線要求、實驗結束后儀器整理習慣等，旨在通過測驗加強學生安全意識并提高其實驗操作素養。

實驗課第一次課的課前導入內容至關重要，教師應當選用當前最熱門的應用實例展示給學生，讓他們對課程學習目標形成初步認識，認為課程知識是接地氣的、有的放矢的，然后再將學生的關注點引入到實際的實驗目標上來。如對于“運動控制系統綜合實驗”，可以選用長征五號遙三運載火箭即“胖五”發射前垂直運轉的事例作為課程的導入，給學生介紹承載“胖五”的活動發射平臺

在預習過程中，學生通過自學原理、觀看視頻及預習測驗三個環節，對課堂內容有了宏觀的認識。課堂上，教師可組織學生針對預習提出問題并解答，實現對話式的課堂。教師應該根據知識點設計對話內容，或者在學生提出問題后有針對性地進行補充。如在上述實驗中，可設計對話的主題：觀看多段調速的線路連接預習視頻后，請總結一下接線順序。教師可以通過“學習通”隨機選人抽答，也可以讓學生搶答。根據學生的回答情況，在硬件連接的基礎上再次注入關于數字輸入端口應用方法的知識點，進一步強化學生對控制參數的認識。接下來，教師根據知識點再次進行引導性提問。第一個知識點是數字端口通過數字控制參數設置不同數值實現選擇頻率功能，第二個知識點是頻率的給定是存儲在頻率控制參數內部的，并且與數字控制參數設置值相關聯。由此提出引導問題：數字輸入端口是如何與變頻器內部參數結合起來實現頻率選擇的？這樣就將課程的兩個重要知識點聯系了起來。最后是與操作相關的設問，讓學生把思考后得到的啟示用于實驗操作上，可以問學生數字輸入端口的控制參數在變頻器上設置的順序應該如何安排？通過這些對實驗操作有指導性的“dialogue”，讓學生操作更加順暢，從而提高了課堂內實驗完成的比例。

（2）課堂采取分組實驗形式。對于上述實驗，采取4人一組形式，這正好為課堂中采用“分組競賽”提供了基礎。教師可以組織學生進行實驗速度和正確率的比拼，使學生一方面感受到課程的壓力，另一方面也體會到成功的喜悅。最為重要的是，這些多變的教學形式能讓原本傳統無生機的課堂“活”起來，更符合現代年輕人接受新知識的“口味”。

（3）課后進行拓展練習。學生需要根據題目設計硬件連接電路以及參數設置操作流程，并在實驗臺上完成設計的驗證。拓展練習是基于已學知識的深層次應用，也是拔高性的應用設計，在實驗課程中必不可少，是實驗課程高階性及挑戰度的體現。拓展練習的設計基于基礎實驗，但在此基礎上又做了廣度和深度上的延伸。比如，課程內實驗要求是“用2個數字輸入端口實現3段式交流電機調速”，拓展練習可以在此基礎上變為“用4個數字輸入端口實現12段式交流電機調速”。拓展練習并不要求課內完成，學生可以選擇在實驗室開放時間段內完成，并提交實驗視頻以及設計圖紙給教師批閱。

3.3? 設計動態教學評價體系，提升實驗課程的“挑戰度”

美國教育評價專家斯塔弗而比姆認為：“評價最重要的意圖不是為了證明（prove），而是為了改進（improve）。” [9]因此，能夠實時改進學習效果的動態評價體系，才是符合當前“金課”要求的評價體系。

傳統實驗課程的考核成績往往基于終結性的評價，包括出勤、實驗報告冊和操作考試等考核項目。采取智慧課堂的教學方法后，教學評價方式將由終結性評價轉變為終結性評價和過程性評價相融合。評價可通過線上預習、參與課堂教學活動、課堂小組競賽以及課后拓展訓練等活動展開，實驗課程的評價還可加入課堂表現評價、課外學習評價、合作能力評價以及綜合應用能力評價等過程性評價指標。這些指標和傳統的評價指標有機結合起來形成新的評價體系，評價指標可根據學生每學期的表現增加或刪減，也可更改權重，其目的就是讓評價動態化，從而不斷增加課程的難度。

這種動態的創新性的評價方式，將終結性評價和過程性評價相融合，以過程性評價指標為主，避免一刀切，可以讓學生各展其才，體驗成就感。通過一次次評價的過程，能激發學生學習熱情，促進學生成長，營造奮發向上、積極有為、學真本領、練真本事的優良學風[10];與此同時，還能幫助教師不斷地獲得課程的反饋信息，了解課程教學效果，從而改進教學設計，形成“教學相長”的良性循環。

3.4? 融育人于實驗，提高課程思想站位

教師不能只做傳授書本知識的教書匠，而要成為塑造學生品格、品行、品味的“大先生”[11]。教師在實驗課程中要落實立德樹人的重任，進一步提升實驗課程的“高階性”。通過實驗操作各個環節的有序進行，告訴學生做人莫要心浮氣躁，做事莫要急功近利的基本道理;通過課堂上組織學生回答問題及分組協作完成實驗任務，把文明、和諧、平等、友善的社會主義核心價值觀傳遞給學生;通過設計新穎的課程內容，凸顯科學魅力，啟發學生興趣，從而堅定當代大學生實現民族復興的理想和信念。

3.5? 在網絡平臺建好實驗“線上課堂”

要提升實驗課程的含“金”量，必須要在網絡平臺的課件資源上下工夫。使用智慧教學平臺在網絡上新建課程并不復雜，大多數平臺都支持在電腦上方便地進行課件、教學視頻、測試題或資料的上傳操作。但是，對于實驗課程來說，課程章節的安排應側重于對實驗知識點的細化解讀，側重于對實驗操作要有幫助，側重于能提高課堂上的實驗完成率。

以教學操作視頻為例，視頻不宜錄制太長時間，節奏要緊湊而不拖沓。建議按操作步驟，將實驗視頻分為若干部分，每部分時間在5 min以內為宜。這樣，如果學生在操作過程中對某個步驟有疑問，就能迅速定位到該操作所在的視頻位置，而不用在一大段的視頻中尋找定位;在章節命名時，也要根據視頻內容，對小標題清楚規范地進行命名。

對于章節的開放設置，可以根據學生做實驗的情況選擇時段性開放，比如設置預習時段開放視頻學習，而在實驗操作或分組競賽時不開放，實驗考核時不開放。這樣，有利于對學生學習流程的管理，避免了學生單純為了操作而實驗。

測驗題要結合實驗課程及實驗室的特點來設計，比如對于強電實驗部分，可以分安全檢測、知識點、操作引導及習慣養成四個方面來設計測試項目。

對資料區的建設不但要結合當前實驗設備的操作手冊，提取與課程相關的部分頁面，以方便學生查閱;而且要結合當前實際工程應用，尋找與課程聯系密切但又不同于課程內容的資料，以供學生參考，從而起到拋磚引玉的作用。

4? ?結語

經過添“金”重構后的實驗課程在實施過程中取得了良好的教學效果，課程設計因教學形式的強互動性、教學內容的豐富性以及教學評價的多元性而得到兩屆學生的肯定。在實驗課堂中，學生變得更加積極主動，他們有明確的學習目標，有強烈的求知欲望，并且有良好的實驗操作素養，不同教學活動的設計使得學生的個性得到發展，體現了“以學生為中心”的改革方向。實踐證明，本文提出的基于智慧課堂的實驗金課構建是切實可行的，能夠提升實驗課程的“兩性一度”;同時，網絡端課程的建設以及終結性和過程性相結合的評價體系也通過了運行驗證，從而為其他實驗課程的改革提供了依據。

參考文獻：

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[6] 中華人民共和國教育部.教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知[EB/OL].（2018-08-27）[2020-01-22].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201809/t20180903_347079.html.

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[9] 邱素芳.高職思想政治課過程性評價的研究[D].上海：上海師范大學，2013.

[10] 李一陵.打造“金課”需要改革教育評價制度做支撐[N].光明日報，2018-12-05（10）.

[11] 朱哲.以最優秀的人培養更優秀的人：黨的十八大以來教師隊伍建設述評[J].人民教育， 2017（19）：34-37.

責任編輯? ? 盛? ? 艷