信息技術(shù)支持下工程地質(zhì)課程智慧課堂教學模式改革探析

李曉樂

(長春建筑學院 土木工程學院，吉林 長春 130607)

隨著科技迅速發(fā)展，特別是5G技術(shù)的出現(xiàn)，大大提高了人們對事物的要求，傳統(tǒng)課堂也面臨著科技挑戰(zhàn)。在信息迅速更新、教學設備不斷升級的時代，傳統(tǒng)教學方式略顯不足，為滿足學生多元化、多渠道學習的需求，提高學生對課堂新的認知和學習興趣，必須將互聯(lián)網(wǎng)與課堂深度融合。在提高授課效率與質(zhì)量的同時，學生也對新型課堂提出反饋意見，從而更好地促進新型課堂與教師、學生之間的密切關(guān)系。

在加快教育信息化進程和加強優(yōu)質(zhì)教育資源開發(fā)與應用的大背景，教師應加強現(xiàn)代化信息應用能力和創(chuàng)新教學模式能力的培養(yǎng)。基于多層次反饋的信息發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代信息技術(shù)支持下的現(xiàn)代化教學不僅對課堂有要求，而且對教師也提出了重大考驗。教師在應用新型課堂教學時，需打破傳統(tǒng)教學思維模式，在培養(yǎng)自身學習能力的同時，更要準確把握學科理念、學科方向、發(fā)展前沿，以及未來發(fā)展趨勢等。這些能力的培養(yǎng)對于現(xiàn)代化教學有著重要的意義，對于翻轉(zhuǎn)課堂模式下土木工程專業(yè)的教學起著重要的作用。智慧課堂教學模式的創(chuàng)新可以有效避開或者減少傳統(tǒng)課堂帶來的弊端，使學生在新型現(xiàn)代課堂中探索學習，從而達到高效學習、多元發(fā)展的目的。

一、國內(nèi)外關(guān)于智慧課堂教學模式的研究現(xiàn)狀

(一)國內(nèi)研究現(xiàn)狀

夏仕武[1]提出傳統(tǒng)課堂與互聯(lián)網(wǎng)支撐下的網(wǎng)絡課堂，可以取長補短發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有效解決大學生沉溺網(wǎng)絡的難題。祝智庭[2]對翻轉(zhuǎn)課堂進行分析，提出向智慧課堂轉(zhuǎn)變的具體設計思路和方法。卞金金[3]等對智慧課堂的學習模式進行設計，并展開了具體應用實踐。鄭云翔提出了五種個性化學習教學模式，其中包括基于智慧課堂的個性化學習教學模式。國內(nèi)許多教師開始對智慧課堂開展研究，其中課堂環(huán)境是實現(xiàn)課堂教學的外部支持條件。因此，教學工作者在如何構(gòu)建智慧課堂環(huán)境方面應付出更多的努力。如黃榮懷[4]等人提出智慧教室的五個特征，并依據(jù)這五個維度構(gòu)建了智慧教室的“SMART”概念模型。

目前，國內(nèi)部分學者開始對互聯(lián)網(wǎng)+教育背景下的智慧課堂教學展開深入研究和探討，基于智慧課堂的理論研究相對較多，對智慧課堂的教學應用研究尚淺。

(二)國外研究現(xiàn)狀

國外學者Timms和Michael J[5]認為人工智能在教育方面的應用，可以提高與提升學生的學習能力，幫助教師在教學中提高工作效率，是一種新的模式。Jena和Ananta Kumar[6]對智慧教室在教學中的有效性進行了研究分析。Sevindik和Tuncay發(fā)表了《健康教育中的未來學習環(huán)境：智慧教室對衛(wèi)生學校學生學術(shù)成就的影響》，實驗表明，通過智慧教室開展教學活動，可以提高學生在學術(shù)方面的成就。Lui[7], M和 Slotta, J. D在研究中指出，信息技術(shù)可以增強教室的沉浸式模擬和探究活動的效果。Strauss和Howard[8]在《新型學習空間：智慧學習者，而不是智慧教室》一文提出，要探討智慧教室中的技術(shù)應用，更應該關(guān)注學生的學習過程和學習策略。

二、信息技術(shù)支持下智慧教學模式改革創(chuàng)新的維度性分析

(一)現(xiàn)階段課堂教學模式的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段教學仍以傳統(tǒng)教學為主，教師為傳授主體，學生被動聽課。將翻轉(zhuǎn)課堂模式應用于教學中，通過教師與學生身份互換，提高教師教學水平，增加課堂活躍度，培養(yǎng)學生自主學習能力。雖然關(guān)于應用信息技術(shù)課堂教學改革的理論研究正在進行，但是國內(nèi)外學者比較關(guān)注智慧教室的設計和翻轉(zhuǎn)課堂教學模式。國內(nèi)大多數(shù)局限于智慧課堂教學模式的理論研究，具體實踐較少。

(二)現(xiàn)階段課堂教學模式存在的問題

1.教學過程缺乏反饋

現(xiàn)代課堂教學，教師主要通過習題、測驗等方式了解學生對課程內(nèi)容的掌握程度，無法系統(tǒng)全面了解學生的學習狀態(tài)。教師對學生學習效果的評價主要依賴課后作業(yè)。對于學生薄弱環(huán)節(jié)的總結(jié)分析存在時間滯后的問題，不利于教師及時調(diào)整課程內(nèi)容及教學方式。

2.教學形式過于陳舊

傳統(tǒng)的教學形式主要以教師為“主角”將知識傳授給學生，學生為“配角”接收知識。此種講課形式，課堂互動較少，無法提高學生的主動性和參與性。部分課程引入翻轉(zhuǎn)課堂，但普遍存在過于注重形式，對其內(nèi)涵及應用程度仍需進一步研究與實踐。

3.教學評價形式單一

傳統(tǒng)教學評價主要通過出勤、測驗、期末考試等來考核，以分數(shù)作為主要評價依據(jù)。這種教學評價形式，學生無法在課程教學過程中受到有效激勵，只能通過期末考試獲得學分。單一的考核評價形式不利于激發(fā)和調(diào)動學生學習的積極性。

(三)信息技術(shù)支持下智慧課堂教學模式改革創(chuàng)新的策略分析

1.教學過程智慧化

針對現(xiàn)代教學課堂中存在的弊端，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，在課前—課中—課后收集數(shù)據(jù)實時反饋學生對課堂內(nèi)容的掌握情況。教師與學生可以及時溝通，通過線上完成提問答疑等環(huán)節(jié)，增強學生在學習中的能動性。

2.教學形式多樣化

教學中利用超星學習通等工具，引入相關(guān)專業(yè)課教學名師的教學視頻，學生通過學習平臺觀看，在課前預習相關(guān)知識點；由學生錄制微視頻，進行“微視頻—大翻轉(zhuǎn)課堂”；建立“虛擬專家評價現(xiàn)場”，通過與企業(yè)專家連線輔助教學；課堂連線大四實習生，了解實際工地現(xiàn)場，通過虛擬環(huán)境進行專業(yè)知識學習。

3.創(chuàng)建“多元化”評價體系

在教學評價中，多方主體共同參與，避免傳統(tǒng)課堂出現(xiàn)教師一方評價的情況。智慧課堂采用線上評價與線下評價相結(jié)合的方式，線上評價主要通過智慧工具產(chǎn)生的教學數(shù)據(jù)，線下評價主要依靠專家打分和卷面成績等。

三、信息技術(shù)支持下智慧課堂教學模式的構(gòu)建

針對長春建筑學院土木工程學院城市地下空間工程專業(yè)學生，以教學模式的創(chuàng)新研究、提高學生自主學習與動手能力、提高教師創(chuàng)新能力為切入點，探索學校應用現(xiàn)代信息技術(shù)進行教學模式改革創(chuàng)新的具體路徑[9]。研究分為三個階段：理論研究階段、新的教學模式設計階段和新的教學模式應用階段，具體框架如圖1。

理論研究階段，通過文獻調(diào)研法，搜集國內(nèi)外相關(guān)文獻并認真研讀，掌握國內(nèi)外關(guān)于智慧課堂教學模式的研究現(xiàn)狀，界定相關(guān)概念，總結(jié)其特征，并將其發(fā)展的過程清晰展現(xiàn)；對現(xiàn)代信息技術(shù)進行調(diào)研，了解其優(yōu)點及主要應用領(lǐng)域，將其與智慧課堂有機結(jié)合。新的教學模式設計階段，借助超星學習通等智慧平臺，進行智慧課堂教學模式設計，主要從實現(xiàn)條件、教學目標、教學活動和教學評價四個方面展開。新的教學模式應用階段，以城市地下空間專業(yè)學生為研究對象，以工程地質(zhì)課程為實踐學科，通過智慧課堂教學模式的實踐應用，進行數(shù)據(jù)對比分析，得出相關(guān)結(jié)論，并提出改進策略[10]。

圖1 研究框架圖

(一)理論背景分析

理論基礎決定了教學模式的方向。教師在課程教學中所采用的授課模式會影響學生對課程內(nèi)容的接受程度。各種學習資源、不同的學習工具及智慧的學習環(huán)境都會成為影響新的教學模式的重要因素。智慧課堂可以實現(xiàn)線上活動與線下活動的無縫銜接，使學生在課堂與云學習網(wǎng)絡中實現(xiàn)完美融合，從而達到“1+1> 2”的學習效果。教學評價分為線上評價和線下評價，綜合評價的數(shù)據(jù)可以使評價的結(jié)果更具科學性，教師可以通過數(shù)據(jù)分析提升自己，對后續(xù)的教學進行完善，從而打造現(xiàn)代、高效、科學的課堂。

(二)信息技術(shù)支持下智慧課堂教學模式設計

智慧課堂教學模式很好地解決了傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代信息媒體的矛盾，將信息技術(shù)融入課堂，很好地迎合了當代教師與學生課堂教學的需求。目前，我國5G技術(shù)的實現(xiàn)，使信息在極短的時間內(nèi)能夠高效準確地傳達與接收，為創(chuàng)建新的智慧課堂教學模式提供了技術(shù)支持。結(jié)合當今信息技術(shù)的發(fā)展，對教學模式進行創(chuàng)新。提出模式構(gòu)成的因素，構(gòu)建信息技術(shù)支持下智慧課堂的教學模式，具體從教學模式、教學目標、教學活動等方面進行設計，其中教學活動的設計尤為重要，從課前—課中—課后依次設計，充分體現(xiàn)智慧課堂的先進性和達成教學目標的可行性。

1.實現(xiàn)條件

網(wǎng)絡對于智慧課堂教學模式的實現(xiàn)至關(guān)重要，移動端主要依靠智能手機。目前學校實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡全覆蓋，學生與教師主要通過智能手機或者平板實現(xiàn)網(wǎng)絡聽課和網(wǎng)絡教學。日常教學，學生可以通過手機等工具觀看教學視頻，課中或課后在線上完成習題及討論等；學校建有智慧教室，比賽實時連線專家環(huán)節(jié)可以在智慧教室中完成。學校與超星學習通平臺合作，教師可通過教學平臺智慧課堂獲得大量的學習數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)，調(diào)整教學策略，提高教學質(zhì)量。此外，在線教學平臺提供了大量學習資源，通過這些網(wǎng)絡學習資源可以幫助師生完成課程教學。學生在學習過程中也會形成各種交互合作的記錄等學習資源。

2.教學目標

智慧教學的目標是通過對課堂的設計，借助現(xiàn)代信息技術(shù)，增強學生在教學過程中自主學習的能力，使得學生對學習內(nèi)容進行主動思考，并且能夠積極動手實踐，這是促進學生智慧成長的目標。智慧課堂的教學目標主要從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個維度進行設置。教師在課程各單元的教學中，將三個維度的目標融入其中，使學生在智慧課堂中通過學習達成目標。

3.教學活動

教學活動的設計是重點，在進行設計時注重多元性和多選擇性，以適應學生的個性差異。智慧教學活動設計主要包括課前、課中和課后三個部分，由多方主體參與。

(1)課前多樣性預習資料，實時數(shù)據(jù)反饋。

教師根據(jù)教學目標進行設計，制作與尋找各種資料與視頻，包括教師自制視頻、學生視頻、優(yōu)秀慕課視頻等。學生根據(jù)自己的時間，在課前自主預習，其預習情況可以在學習平臺通過數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，教師實時監(jiān)控，對數(shù)據(jù)進行分析，初步了解學生對知識點掌握情況，并做好教學記錄。

教師與學生在微信等平臺進行交流，通過對預習資料的反饋結(jié)果進行分析，鼓勵學生搜集相關(guān)資料并提供給教師作為預習資料的補充。

教師通過學生預習情況及交流反饋，優(yōu)化課程的教學方案設計，確保教學內(nèi)容符合教學目標，教學過程更有針對性，能有效提高學生參與的熱情，提高學習效果。

(2)課中多方位互動，師生共享課堂。

教師利用電腦、智能手機等呈現(xiàn)授課內(nèi)容，學生可以在課中實時提出疑問、反饋問題，師生共同解決問題。教師與學生、虛擬專家與學生的互動通過智慧工具完成；教室配備可移動桌椅，方便師生互動；學生以小組為單位，探討問題、完成成果，學生自備移動設備，記錄線上筆記、提出問題，線下結(jié)成學習伙伴、課下討論問題。這種多元化交互式學習有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和團隊合作精神。

在智慧課堂中，教師隨堂測試，學生在課堂上利用手機完成并提交。此外，學生在完成小組討論或者小組作品后，可以提交教師端進行投影展示，教師、學生均可以點評，實現(xiàn)師生、生生互評，以及專家遠程點評。

智慧課堂采用翻轉(zhuǎn)課堂的模式，創(chuàng)新性地提出“微視頻—大翻轉(zhuǎn)課堂”，學生作為主體進行微視頻錄制，選取重要知識點，完成翻轉(zhuǎn)課堂的設計、PPT制作、定稿及錄制等工作，視頻完成后，將經(jīng)過評選的視頻作為教學資源放置在網(wǎng)絡平臺，供學生在網(wǎng)上學習。

在教學過程中，建立“虛擬專家評價現(xiàn)場”，學生進行具體專業(yè)內(nèi)容實踐，邀請遠程專家進行實時點評、指導及評分，評價結(jié)果納入學生成績評價體系。在教學中，還可課堂連線大四實習生所在的實際工程，通過虛擬環(huán)境開展專業(yè)知識學習。

教師在點評學生作品的過程中增進了師生之間的交流。學生通過互評，增加了互相學習的機會，促進了知識的融合。

(3)課后輔導，注重個性差異。

教師課后完成作業(yè)批改、答疑等，根據(jù)平臺數(shù)據(jù)分析有針對性地推送個性化資源供學生復習鞏固。智慧平臺自動批改客觀題，教師對主觀題的批改通過截圖等形式反饋，這種個性化的輔導更具針對性，學習效果更佳。學生也可以及時與教師溝通，查缺補漏。

4.教學評價

智慧課堂的教學評價注重以學生為中心，增加了評價主體和評價方式，分為線上評價與線下評價。線上評價主要依據(jù)各種教學平臺的數(shù)據(jù)進行分析，線下評價主要通過課堂教學及學生對各種教學活動的參與情況獲得。

(1)線上評價。

在線教學過程中，學生在超星學習通平臺留下大量的學習數(shù)據(jù)，教師可通過教學數(shù)據(jù)分析學生的學習行為、學生對知識點掌握程度等，從課前、課中與課后設置不同的指標進行量化評價。課前通過學生預習時間、訪問時間進行評價；課中通過出勤情況、隨堂測試，以及在線教學活動的參與度，如投票、彈幕等進行評價；課后檢測學習效果，利用期末測試進行評價。

評價主體由教師和“虛擬專家”共同組成，根據(jù)不同的教學內(nèi)容進行評價。其中，在“虛擬專家評價現(xiàn)場”活動中，專家作為評價主體，其評價內(nèi)容占總體評價一定的比例。

(2)線下評價。

線下評價主要對學生課堂的學習行為、各種教學活動的參與程度進行評價。教師根據(jù)課堂一系列教學活動，如學生課堂的學習狀態(tài)、分組討論問題情況、成果展示等綜合評價學生的學習情況。

四、信息技術(shù)支持下智慧課堂教學模式具體實踐應用

智慧課堂模式具體應用在工程地質(zhì)專業(yè)基礎課中，以城市地下空間專業(yè)學生為對象，在分析傳統(tǒng)課堂教學不足之處的基礎上，提出相關(guān)解決途徑。實踐課程借助超星學習通平臺，具體包括實施前的準備工作、詳細實施過程和應用情況調(diào)查分析三個階段[11]。其中，學習平臺所記錄到的所有數(shù)據(jù)將成為教師評價的依據(jù)之一。

(一)準備工作

學生決定著該教學模式應用的成敗，所以在課程開課前對教學對象進行分析，主要從學習者的特征、學習動機、學習需求等方面了解學生，為后期教學順利進行奠定基礎。本次以城市地下空間專業(yè)學生35人為教學對象，全部備有智能手機，均在課前未學習相關(guān)專業(yè)課，基礎基本為零。在學習動機方面，70%學生認為是學校要求的必修課程，以完成學分為主，學習動機較弱； 30%認為是專業(yè)基礎課，對地質(zhì)感興趣，希望深入接觸專業(yè)知識，將來有意向從事該行業(yè)。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，80%的學生希望在教學過程中增加教師指引、專家指導教學環(huán)節(jié)，20%的學生表現(xiàn)較為消極。

工程地質(zhì)是一門專業(yè)基礎課，是后續(xù)專業(yè)課的基礎。為了幫助學生更好地理解，教師在授課過程中可以通過教學實物觀摩、場地實景展示等方式，利用豐富的教學資源、簡單易懂的語言、多樣化的教學活動讓學生沉浸其中。

(二)實施過程

通過超星學習通平臺創(chuàng)建班級，學生通過班級查看預習資料、發(fā)布的習題、分享的鏈接等內(nèi)容。

1.課前預習準備

教師將提前準備的預習資料發(fā)布在學習通平臺，例如：滑坡短視頻實例、學生自錄滑坡實景視頻、PPT等。教師通過終端了解學生預習情況，并通過溝通了解學生在學習過程中遇到的問題。預習內(nèi)容可以幫助學生很好地確定學習目標，教師也可根據(jù)反饋信息及時調(diào)整授課內(nèi)容的時長或比例。

2.課中教學活動實施

課程進行中，教師準備了多樣化的線上與線下教學活動。線上主要在超星學習通平臺，教師通過設置多個互動環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)課堂氣氛，例如投票選人、集體討論等。在礦物鑒別授課過程中，連線場外專家以比賽的形式完成教學內(nèi)容。專家根據(jù)學生對礦物的介紹與回答專家提問情況進行打分與評價。教師提出微視頻翻轉(zhuǎn)課堂，列出視頻主題，讓學生分組合作完成視頻錄制。教師將視頻放置學習通平臺，此項活動參與度占平時成績的一定比例。線下課堂教學，教師針對每節(jié)課的核心知識點提出任務。學生分組討論并提交學習成果。

3.課后輔導

課程結(jié)束后的習題和輔導是檢驗教學的重要環(huán)節(jié)，線上教學教師通過教師端發(fā)布習題、作業(yè)，設置完成時長、截止時間等，并通過數(shù)據(jù)分析學生的掌握情況，針對學生的薄弱點進行直播講解或者群內(nèi)討論。

(三)調(diào)查分析

教學模式的應用情況通過兩種方式進行調(diào)查分析，一種是問卷式，另一種是訪談式，其目的在于了解學生對新型學習模式的體驗、滿意度等，在一定程度上體現(xiàn)該教學模式的價值。

1.試卷調(diào)查

教師從幾個方面進行了試卷調(diào)查分析。首先，調(diào)查學生對新的教學模式的適應性；其次，針對超星學習通教學平臺，對頁面設計、功能，以及學生在學習過程中的體驗感進行評價；最后，學生對學習效果進行評價，具體評價分析如圖2—圖5所示。

圖2 學生喜愛“智慧課堂教學模式”的比例

圖3 學生對“智慧課堂教學模式”適應性調(diào)查

在信息技術(shù)支持下進行智慧課堂教學模式設計，學生對此喜愛程度與適應性各不相同。大部分學生喜歡這一新的教學模式，部分學生適應傳統(tǒng)課堂，對于線上教學不敏感，缺少主動參與的熱情。總體而言，新一代大學生適應能力較強，能較好地適應此教學模式。普遍認為超星學習通平臺操作較為簡單，但界面設計仍需改進。

圖4 學生對課前預習資料評價

圖5 學生對平臺界面設計評價

2.學生訪談

考慮問卷調(diào)查的不足，采取訪談的形式面對面地了解學生的真實想法。在班級中隨機抽取十名學生進行訪談，了解其對智慧課堂教學模式的體驗和感受、傳統(tǒng)模式與新型模式的優(yōu)缺點、超星學習通平臺應用反饋，以及教師課程教學設計等方面的意見和建議。

通過訪談可以看出，學生對基于信息技術(shù)的新型教學模式接受程度較高，相較于傳統(tǒng)課堂有很大的優(yōu)勢，學生在學習的過程中，各方面素質(zhì)也有所加強，對課程知識的掌握明顯提高。總體而言，效果較好，新的教學模式應用初見成效。

五、結(jié)語

國家“十四五”規(guī)劃綱要提出數(shù)字化應用場景——智慧教育，積極發(fā)展在線課堂，推動“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展，提出創(chuàng)新課堂教學模式。借助現(xiàn)代信息技術(shù)建立智慧課堂，進行教學模式改革，在理論研究與實踐環(huán)節(jié)有一定的局限性，對于新的教學模式，其研究的深度與廣度還需進一步加強。