智慧課堂教學模式設計與實踐
——以《地球科學概論》為例

史集建，魏華彬，王雅春，劉吉余

（東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶）

移動互聯技術迅速發展及其在教育教學中的應用，推動了新一輪課堂教學的創新與變革，傳統課堂向數字化、智能化課堂發展。隨著智慧教育理念的提出及發展，信息技術環境下智慧課堂的構建成為教育技術界越來越關注的研究熱點。東北石油大學資源勘查工程專業是以油氣地質為特色，以油氣資源的勘探和開發為主要培養方向的工程專業，主要培養從事油氣資源勘查工程設計、應用研究和生產管理的高級工程技術人才?！兜厍蚩茖W概論》是該專業大學生接觸的第一門專業課程，傳統的教學方法在提高學生學習興趣，深化學生對地質知識的掌握，以及提高學生基礎地質思維的培養水平等方面存在不足。為了解決傳統教學方式不能滿足新時代資源勘查工程專業課程目標對學生知識、能力和素質的要求的問題，有必要在當前互聯網+教育背景下，依照《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》中提出“推動信息技術和高等教育的合理融合，利用信息化工具和平臺提升教學水平”，打造的智慧課堂，實現課前、課中和課后的全過程跟蹤，建設教育信息化、智能化為目的的智慧課堂教學模式，形成學生在學習過程中的“學、練、思、創”一體化和教師教學過程的統一[1]。

一 智慧課堂內涵定義

目前學者們對于智慧課堂的內涵理解，一般分為兩類，一類是從教育學視角出發，一類是從信息化視角出發?；诮逃龑W視角的智慧課堂，是和傳統灌輸性的知識課堂相比的，借助智慧教育理念，注重學生全面發展，目的在于培養學生智慧?；谛畔⒒暯堑闹腔壅n堂，則比較注重新一代信息技術的應用，強調技術與課堂的深度融合，旨在構建數字化、智能化的現代化課堂環境，從而促進學生智慧發展。以上兩類相當于硬幣的兩面，前者強調目的性，后者強調應用性，是矛盾統一的整體，互相依賴、互相促進。因此智慧課堂的建設，主要從兩方面著手：一是智慧課堂的環境構建方面，這是實現課堂教學的外部硬件條件；一是智慧課堂學習模式設計及應用方面，這是實習課堂教學的內部軟件支持。總之，智慧課堂建設的核心是以學生為中心，以智慧學習為重點，利用信息化學習方式，突破課堂時空界限，拓寬學習渠道，采用多元評價方式，促進學生智慧成長[2]。

二 智慧課堂教學模式實踐必要性

目前國內大量從事教育的學者對互聯網+教育背景下的智慧課堂教學進行深入研究和探討，提出了一系列新的理論，并針對特定的課程進行了應用研究。而在智慧課堂教學模式建設方面，僅有少數學者提供了有價值的理論模型與實踐研究，為學生量身定制個性化、智能化、適配化的開放、民主、高效地課堂學習模式多種多樣，適合資源勘查工程專業教學特征的智慧課堂模式仍需要深入挖掘。

資源勘查工程專業通過問卷調查顯示：實踐經歷是企業最為看重的；其次為學生的學習成績；第三為思維活躍度及社會活動的參與度。用人單位對人才的需求以及本專業的知識體系特點注定了學生的培養模式和教學性質，即在掌握扎實的基礎理論知識基礎上，強調對問題分析、解決、研究和實踐的能力。石油與天然氣等地下資源埋藏深度一般處于1000-10000m的范圍，看不到、摸不著，這就需要學生一方面對理論知識的深入理解，較強的思維建模能力。而傳統的教學過程，以教師在課堂上單方面的知識灌輸為主，輔以課下作業和單獨的實驗課程，這便造成了學生學習積極性不高，課上“低頭族”的出現，以及導致理論與實踐過程的脫節。

為了改變傳統教學方式與新時代資源勘探工程專業人才培養要求之間的矛盾，有必要在當前互聯網+教育背景下，依照《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》中提出“推動信息技術和高等教育的合理融合，利用信息化工具和平臺提升教學水平”，打造的智慧課堂，實現課前、課中和課后的全過程跟蹤，建設教育信息化、智能化為目的的智慧課堂教學模式，形成學生在學習過程中的“學、練、思、創”一體化和教師教學過程的統一[3]。

我校資源勘查工程專業自2015年開始，根據本科教學信息化形勢的發展，在個別的課程內邊率先開展了以“藍墨云班課”等智能軟件的應用，“翻轉課堂”等新式教學手段的實施和基于學情掌握實施教學設計為主要內容的智慧課堂建設，取得了較好的效果。在此基礎上，學校、學院和系三級單位對智慧課堂教學進行了大力的宣傳和推動，目前大部分的理論課程均采用了智能教學工具，如“學習通”“雨課堂”等，從一枝獨秀走向了百花齊放；單純的課上教學手段拓展為課前資料推送，課中知識測驗，課后習題推送、頭腦風暴等跨域課堂時間和空間多維度手段；教學材料從單一的課本發展為多媒體、視頻、MOOC等多方面的融合；考核方式從唯期末考試論豐富為平時回答問題、平時測驗、期中測驗等多角度考核；教師對學生的知識和能力掌握情況從期末考試后整體性的后知后覺蛻化為形成性評價完善后獨立個體的精準教學；師生交流從課上固定時間段提升為課上課下隨時交流等等。高校教學師生共建、多向互動、全程全員參與和質量控制過程考核的多元評價等一系列良性現象的出現，反應了智慧課堂建設在教學理念、教學流程、教學內容、教學方式和師生關系方面毋庸置疑的提升作用。2019年資源勘查工程專業進行了“工程教育專業認證”，入校專家對本專業的智慧課堂教學成果、完備的形成性評價和考核材料給予了積極肯定。

雖然已經取得了一定成就，但在智慧課堂教學模式改革實踐方面仍存下一定不足，具體包括：（1）教學模式是指在一定的教育思想、教學理論和學習理論指導下，在一定的環境中教與學活動各要素之間的穩定關系和活動進程的結構形式。該定義突出了理論與思想、環境與資源、關系與結構三方面的緊密聯系，而目前在智慧課堂教學模式建設中表現為不同程度的脫節。（2）智慧課堂教學模式建設缺少特定的教育思想或教育理論作為指導，造成建設目標不明確，體現在主講教師對智慧課堂理解上有差別。比如個別教師僅是將智慧工具應用在課堂點名上和留作業上，沒有充分認識到智慧課堂是對整個教學理念和教學方式的顛覆[4]。（3）智慧課堂教學模式建設仍未形成穩定的結構框架，體現在主講教師對智慧課堂建設上有差別。比如個別教師對智慧工具的挖掘不充分，沒有從整個課程知識體系特征、智慧工具的功能和學生的學習特點角度對授課方式進行詳細的設計。（4）智慧課堂教學模式在操作過程中未體現出動態性，生搬硬套，并且沒有合理地利用特定的資源和環境，體現在主講教師對智慧課堂效果上有差別。比如出色的教師通過智慧課堂的建設，激發了學生的學習興趣，提高學生的學習效果和滿意度；個別教師的課堂上，學生認為智慧課堂只是多了一些管理他們的手段，課下時間也被老師占用，反而形成了逆反心理。

綜上所述，有必要從教學模式的構成要素出發，分析智慧課堂教學模式的構成，并據此構建智慧課堂教學模式的總體框架，并逐步細化設計。教學的核心是“人”，網絡、智慧軟件是“工具”，只有教學模式的真正形成并完善，才能將“人”和“工具”有機地形成一個整體，從而實現教學的目標，發揮現代化教學方式的最大作用。

三 《地球科學概論》智慧課堂教學模式設計

在分析教學模式的構成要素的基礎上，目的是建立適合資源勘查工程專業課程體系和學生能力要求特點的智慧課堂教學模式，并結合本專業教學課程對教學模式加以實踐應用，形成不斷改進的智慧課堂教學模式實施制度，提高本專業信息化教學水平和學生的綜合素質。具體建設內容包括。

（一） 智慧課堂內涵定義及教學模式的分析

首先選擇當前主流的教學理論和學習科學最新研究成果，總結分析智慧課堂的內涵及特征，并就已提出的教學模式從教學理念、教學流程、教學資源、教學方式、師生互動、差異化設計六個方面來深刻分析，從而為建立適合資源勘查工程專業的智慧課堂模式建立理論基礎。中國擁有地質類專業的大學普遍設有《地球科學概論》或《普通地質學》的課程，該課程是地球科學教學體系中的先導性課程，但不同大學由于其面向的行業和培養人才的差別，造成在教學模式設計上也具有差異性，智慧課堂的建立也相應根據培養學生能力和素質的需求進行相應的變化。東北石油大學為一所石油類行業院校，在教學過程中要突出石油行業的需求，課程思政和教學內容設計要偏向石油地質，提升學生對從事石油行業的興趣和自豪感，培養學生的“大慶精神”，使其具備解決石油地質問題的基本地質知識、素質和能力。

（二） 前期智慧課堂教學數據分析

對前期本專業智慧課堂建設過程中授課老師收集的大量數據進行分析，在不同課程在教學目標、教學內容、教學手段和能力要求差異化的基礎上，從根本上分析當前學生學習過程中的基本規律和特征。然后通過對教師和學生的調研，了解當前不同群體和不同層面對智慧課堂的要求，從而找到智慧課堂模式建立的環境基礎和需求痛點。在《地球科學概論》課程中，前期收集了大量的關于每個學生的個人綜合評價數據，基于平臺給出的學生在“查閱資源、頭腦風暴、投票問卷、討論答疑、測試和作業/小組任務”等方面的星形圖，有針對性地分析教師教學方式，提供的教學資源和學生的學習習慣等方面匹配過程中的一般規律，為建立適應學生，并具有“高階性、創新性和挑戰度”特征的教學模式奠定基礎[5]。

（三） 智慧課堂教學模式設計

綜合以上分析，在教學模式的構成要素分析的基礎上，從理論基礎、實現條件、教學目標、教學過程和教學評價五個方面來分析智慧課堂教學模式的構成，包括模式的實現條件、教學目標、教學活動設計和教學評價設計，從而形成構建智慧課堂教學模式的整體框架，從而形成學習環境、學習活動、學習工具、學習資源、評價方式和教學策略的系統性互動。其中尤其突出實際問題訓練、虛擬仿真實驗和實體實驗室的結合設計，增強對學生問題分析、解決和研究能力，以及實踐能力的培養。比如在《地球科學概論》課程中，在介紹三大類巖石及其形成環境的知識過程中，將本專業具有的“陸相沉積體系虛擬仿真”“數字巖心虛擬仿真實驗”等國家級虛擬仿真實驗與“石油工程與地質實驗教學中心”國家級實驗教學示范中心的無縫對接，強化實踐育人，實現線上線下相結合，提高學生的學習積極性和效率。

四 《地球科學概論》智慧課堂教學模式實踐應用

選取本專業的《地球科學概論》為例對智慧課堂教學模式進行實踐應用。實踐課程以藍墨云班課平臺為依托，具體的實施路徑分為五個階段：準備階段、理論研究階段、模式設計階段、模式應用階段和研究總結反饋階段。第一個階段是準備階段，主要是對研究所需要的資料進行收集。在知網上搜索下載各類文獻，閱讀大量有關學習理論、教學模式、互聯網+教育、智慧課堂的文獻資料，積累相關知識，了解國內外最新發展情況和研究成果。第二個階段是理論研究階段，通過對國內外文獻的研讀，運用文獻調研法整理智慧課堂建設的國內外研究現狀，并對其相關概念做出界定，總結出智慧課堂的概念及特征，并梳理教學模式建立脈絡。第三個階段是模式設計階段，設計出智慧課堂的教學模式框架圖，并從實現條件、教學目標、教學活動和教學評價四個方面進行詳細設計。第四個階段是模式應用階段，以本專業的《地球科學概論》課程為例進行實踐，收集實踐中形成的數據。在第五個階段是研究總結反饋階段，在實踐不同階段采用問卷的形式，調查分析學生的學習體驗、學習過程、學習效果和滿意度等；教師的教學體驗和教學目標實現等。最后，與前期智慧課堂建設時期，甚至傳統教學模式實施時期的學習情況數據進行對比，為智慧課堂模式的完善提供經驗基礎。

目前通過《地球科學概論》智慧課堂教學模式實踐，每年資源勘查工程、勘查技術工程和地質學等4個專業200多名師生參與和使用，對我校資源勘查工程和勘查技術工程兩個專業通過國際專業認證起到了重要的支撐作用。具體取得的成果包括：①使教師對于智慧課堂的建設成為自發性行為，教學的最終目標真正落實到學生能力和素質的培養上，引導教師的教學行為從單純的知識傳授，提升到學生能力建設和學習態度養成的高度；②教師和學生普遍開始接受和習慣云班課、MOOC和教師推送等智慧工具和互聯網資源，將課堂實錄視頻、 慕課知識點視頻和拓展資源庫融合，課程內容規范完整，在體現地球科學知識性和科學性的同時，讓課程內容豐盈立體，展現較高的可學性，激發學生的學習興趣；③訓練提升了學生底層學習的能力，潛移默化培養了學生自我約束、時間規劃、執行能力等底層行為能力；④基于智慧課堂的研討式教學、小組討論等形式，促使學生主動參與、積極思考，逐步培養學生解決問題、團隊合作、溝通交流等系列能力；⑤通過智慧教學工具，實現師生的及時互動和教學數據的實時采集，構建了課前理論學習，課中交互式的案例討論，課后實踐訓練“三位一體”的線上線下混合式教學模式，實現了教學評價注重過程性評價與終結性評價的統一?；谝陨铣晒?，資源勘查工程專業教學在近幾年在獲批“國家一流本科專業建設點”，評選省教學名師，富媒體教材建設，青年教師教學比賽中屢獲殊榮等等，也反映了本專業在智慧課堂教學模式設計、實施和改進實踐上的成功。

五 結語

智慧課堂教學模式實踐特色是根據資源勘查工程專業的知識體系和對學生能力要求的特點出發，基于教學模式的構成要素，從理論基礎、實現條件、教學目標、教學過程和教學評價五個方面來分析智慧課堂教學模式的構成，然后根據構成要素構建智慧課堂教學模式的整體框架，并進行詳細設計，最后結合本專業教學課程對教學模式加以實踐應用，不斷跟蹤學生基本情況、課程學習情況、課程學習效果及滿意度，以此分析當前課堂教學模式存在的問題并加以改進，從而形成一個不斷完善的閉環。此外，還在尊重課程差異化教學的基礎上，基于教學模式的五方面的構成要素，包括智慧教學條件、智慧教學要求、智慧教學活動和智慧教學評價四部分，抽象化智慧課堂教學模式的整體框架，框架內的每一部分還可以在固有規律前提下進行差異化詳細設計，四個部分互相聯系，互相支持，形成一個統一的整體。以本專業的《地球科學概論》課程為例的智慧課堂教學模式設計實踐，是體現“以學生發展為中心”理念的行動，以點帶面擴大了“互聯網+教育”模式在大學教師中的實際影響，顯著提升了教師的教學水平，使高校課程教學的最終目標真正落實到學生能力和素質的培養上。