“智慧课堂”助力实践教学环节

张明艳，程凡永，周 鹏

(安徽工程大学 电气工程学院，安徽 芜湖 241000)

引言

智慧课堂理念最早提出是在19世纪初期，伴随着互联网、信息技术的发展而不断改进、完善。时至今日已有超星学习通、清华雨课堂、东华大学易班以及MOOC等智慧教学平台，智慧课堂再次掀起高校教学方式、教学手段改革的高潮。智慧课堂的引入也颠覆了学生的学习方式、学习习惯、学习途径。学习不再受时间、地点和授课者约束，当前高校学习方式正在由被动学习向主动学习转变，学习内容更加丰富，由点向面扩展，学习资料获取途径由课本、教师课堂传授向网络课堂、数字图书馆、网络共享教学资源扩展。

为了增强普通本科学生的学习效果，近年来围绕高校课程教学的改革一直在进行，作为高校教师也在不断地探索、思考什么样的教学方式、教学内容、教学效果，能够达到学生期望、社会期望，同时能够满足教师本身在教书育人过程中的成就感和自豪感，做到三者之间的共同发展。一切以调动学生学习积极性为出发点，以培养符合社会需求的合格人才为目标。为了达到这一目标，基于“案例教学”“翻转课堂”“微课”“工程师课堂”等教学形式不断引入教学过程，取得了不错的效果。智慧课堂融合并拓展了上述教学形式，使用智慧课堂教师与学生通过课前、课中和课后随时互动，通过教师讲解和学生提问突出课程重点、难点，将有限的课堂时间集中用于解决学生理解困难的课程内容，对于课程基础知识部分通过学生自学方式消化吸收，既节省课堂时间，又能够锻炼学生的自学能力。

本文以数字系统设计实践环节教学过程为例，以超星学习通为平台，面向本科三年级学生采用智慧课堂教学。旨在研究智慧课堂教学模式与以往教师的教学方法和学生的学习方法上的区别，以及对教学效果的影响。

一、智慧课堂开设的基础

首先，教师准备工作要充分。教师要充分学习智慧课堂的使用方法，摸清各模块的功能，能够快速熟练地使用智慧课堂中的工具展开教学活动。此次智慧教学平台选用的是超星学习通平台，它具有功能强大、使用简便、灵活的特点，通过培训教师短时间内就可以掌握它的使用方法，不会占用教师的时间和精力。学习通设置了与课程教学相匹配的各种功能模块，来对应教师教学过程、学生互动过程，各模块具有教师和学生权限设置等功能，熟练灵活地运用学习通平台是进行智慧课堂教学的基础。

其次，智慧课堂对象选择要合理，包括课程选择和教学对象选择。数字系统设计是一门以实践为主的课程，学生前期已经系统地学习过数字电路设计、数字逻辑设计、数字图像处理等相关课程，具备了一定的专业知识，在为期2周的实践环节中学生重点学习的是使用软硬件工具进行电路设计，在实践的过程中学生掌握现代电路设计的方法，熟悉大规模电路设计的流程，能够运用工具进行小型电路的设计开发和团队合作工作。课程面向的对象是本科三年级学生，他们具备较好的专业知识基础，具备一定的自学能力，能够快速地掌握软硬件的使用方法。通过学习通平台将课前准备工作提前两周下发给学生，学生自行安装、学习相关软硬件平台基础知识。作为一门与理论课程、软硬件密切相关的课程，要求学生既要动手又要动脑。选择三年级学生的实践环节开设智慧课堂充分考虑了学生、学时、学习内容等因素。学生在2周的时间内要完成软硬件学习，最终能够进行基础数字系统设计，可以说是时间短，任务重。利用学习通平台，学生在短时间内可以获得尽可能多的资源，在课程结束后依然可以在平台上继续学习[1]。

最后，教学资料是智慧课堂成功与否的关键。数字系统设计实践环节已经开设4年，参与的学生人数接近500人，已经积累了丰富的教学资源。前期教学过程积累的课件、案例、作业等内容要按照学习通对应模块进行重新整理，分类上传，工作量巨大。教学资料的整理是学习通平台花费时间最多的地方，但是这些工作一旦完成，对教师来说将终生受益，在后续的工作中只需要进行补充即可，不再需要重复整理。如作业模块，教师将作业内容上传，通过多次积累补充不断增加作业模块的内容，同时可以指定时间发放作业并设定学生在规定时间内完成，超过规定时间作业将无法提交,以此辅助教师进行教学管理；对学生来说，他们将获得越来越多的学习资源，同时对于教学过程中随技术发展相对滞后的案例可以由学生自行学习，教师可以将更多的精力放在与企业接轨的案例中，使学校教育与企业需求接轨。此外，学习通平台含有电子资源搜索、电子图书，期刊查阅等功能，学生有问题可以方便快捷查询，寻求解决方法，培养自学能力，进行拓展学习。

二、智慧课堂教学方法的改变

(一)课前准备

“互联网+信息平台”产生了智慧课堂，在使用智慧课堂的过程中，不断总结和积累经验，力求能够取得良好的教学效果。智慧课堂能够通过网络向学生发放学习资料，并发送通知提醒学生按时阅读学习资料。以往以课堂为主体进行的教学活动，现在可以打散进行。通过提前准备预习资料将课程内容通过学习通下发给学生，给出预习指导。学生在预习指导的帮助下提前对课堂内容进行预习，并将存在的疑问通过学习通平台反馈给教师，教师在第一时间掌握学生学习过程中遇到的疑点、难点，适时调整课堂内容。

课前准备的工作量较大，教师要提供课堂内容、与课堂内容相关的资料、扩展资料等材料，这些资料的提供也不是堆砌放在一起的，教师要根据教学内容提供与其相关的参考资料，同时确保学生能够快速、方便地查找到这些资料，教师对预习内容的每一部分都要设置预习标签。学生如有疑问通过点击标签与预习材料关联，预习材料不能解决疑问则提交给教师进行课堂答疑[2]。

数字系统设计实践环节为期2周，学生需要学习Verilog软件和FPGA硬件平台，在掌握软硬件的基础上进行数字系统设计。通过学习通平台在实践环节开始之前，学生便利用平台下载安装软硬件，并在预习指导的帮助下学会软硬件的基本操作，建立工程项目。教师在实践环节开始之后对课程内容中的重点进行精讲，对学生反馈的难点、疑点进行解释讲解。学习通搭建起教师与学生之间的良性媒介[3]，如下图所示：

(二)角色定位与课堂互动

教师是课堂的主宰，“三尺讲台，声情并茂。”更多关注的是单向知识输出，学生接收知识的能力、效果往往被忽略，学生关注的重点、难点往往出现疏漏，教、学之间没有足够的互动、知识交换过程。然而世易时移，科技的迅猛发展，学科融合、专业结合使得当代大学生学习内容、学习科目越来越多，仅靠教师课堂口头传授效率太低。通过多年的教学思考、总结发现，教师讲得好，不如学生学得好，引导学生学得好，具备自学、继续学习能力才是高校教师教学工作的重点。

通过智慧课堂协调教师与学生在课堂教学中的角色，让教师和学生能够在课堂教学中正确定位，教师不再是持续不断地输出知识，学生也不再是被动接收知识，通过学习通平台形成教师与学生的课前互动，在课堂上教师可以根据学生反馈的学习中的难点、重点强化讲解，对学生通过自学掌握良好的内容少讲、不讲。通过角色定位，教师有计划地将课堂时间预留给师生互动、学生自主学习，以及问、答结合环节，鼓励学生积极主动发言，让学生的大脑动起来，改变学生上课用耳不用脑，只听不讲的现状。

在学习通的帮助下，课堂教学取得成功，学生根据课前预习指导明确课堂教学的主要内容，教师在课程内容上做到“不讲则已，逢讲必精”，牢牢吸引学生目光。课堂教学含金量大大提升，学生大脑需要随时保持活跃，跟上教师节奏，教师也会适时抛出学生反馈的难点、疑点与学生展开讨论，学生和教师被紧密地联系在一起。

三、智慧课堂学习方法的改变

(一)强化课前预习，贯通前学与后学课程

当代的大学生成长在信息化、智能化快速发展的环境中，对某些新生事物的接收、拥有度高于教师，对课堂内容中重复性、基础性知识没有兴趣。如：设计一个加法器，学生在数字电子技术课程中已经完整系统地学习过数字电路的设计原理、设计过程。按照以往教学方法，教师在数字系统设计实践环节上依然会花费时间对加法器的设计过程进行复习，之后介绍如何利用Verilog和FPGA来实现。这一过程，耗费时间，消磨学生精力，往往在进入主题之前，学生已经失去了兴趣。基于这一点，通过学习通发送预习指导，学生根据预习指导提前复习以往知识点，课堂上教师可以直接进入新的内容，讲解如何运用Verilog实现编程、如何下载到FPGA硬件进行调试，查看结果[4]。

(二)基于学习通的数字系统设计

数字系统设计的实践环节分为三个阶段。第一阶段，教师课堂授课内容占课堂时间的2/3左右，互动答疑占1/3。进入第二阶段，预习指导通过学习通向学生下发设计任务，给出设计指标、设计过程中的难点等基本资料，学生利用线上、线下各种工具查找解决方法，进行电路设计，并通过软硬件系统进行结果验证。这一阶段学生占据课堂时间的2/3左右，教师答疑占1/3。进入第三阶段，学生开始进行较复杂电路系统的设计，这一阶段的明显变化表现为，在第一、第二阶段的学习过程中学生已经积累了学习经验，具备了主动学习的思想认识。此时会发现，学生会组成小组，各辟蹊径、分工明确，对数字系统设计各个突破、分块完成。这一过程学生的满足感、成就感显著提升，教师在收获成就感的同时，不时会有惊喜的发现，学生能够进行扩展性学习，甚至没有讲到的知识点，学生通过自学也能够进行灵活应用。教师在教学活动中角色转换为引导者，带路者、指路者[5]。

(三)继续学习

实践环节结束之后，师生之间的课堂关系随之结束，但是在学习通平台，学生依然可以轻松地与教师建立联系，对这门课程抱有更大兴趣的学生可以继续深入学习，对后续学习过程中出现的难点、疑点通过学习通平台反馈给教师，教师与学生及时沟通，进行答疑解惑。少部分学生通过后续深入学习，在就业时选择与FPGA硬件开发相关的工作，也能得到较好的回报。

四、理智选择智慧课堂或传统课堂教学模式

(一)大课、实践环节课程优先选择智慧课堂

如前所述，选择智慧课堂是充分考虑了实践环节课程的性质，学生具有专业知识储备，前期已经掌握如C语言、单片机等软硬件平台，与课程相关的理论知识大部分在前期课程中已经学习过，学生具备了自学能力，满足上述条件的课程采用智慧课堂教学方式能够大大提高教、学效率，调动学生思维、动手能力。对于人数较多的课程建议采用智慧课堂，利用学习通软件的统计分析、互动交流等功能，节省师生面对面交流的时间。

(二)小课、专业基础课优先选择传统教学模式

对于专业基础课程、理论性较强的课程、能够实现小班教学的课程，不建议过多采用智慧课堂。一方面，理论性较强的课程、涉及到较深专业知识的课程，学生的知识储备达不到课程要求，学生花费时间预习、自学往往达不到预期效果。此时，应以课堂授课为主，教师作为课堂主体传授课程知识、帮助学生搭建系统、完整的课程体系，在学习过程中适时穿插课堂互动、讨论活动。另一方面，对于有条件开设小班教学的课程，由于面向的对象人数较少，如20—30人/班，传统教学模式的教学效果要优于智慧课堂教学模式，教师和学生有足够的课堂时间交流，师生面对面即可解决学习过程中遇到的难点、疑点。

结束语

智慧课堂作为互联网和信息技术的产物，对于推动高校教学方式改革具有积极的作用，使用智慧课堂也取得了预期效果，师生之间的交流、互动更加活跃，学生学习积极性有了很大提高，尤其对于平时课堂表现不佳的学生，有学习通加持也能大胆表达自己的想法。但同时也应该注意，并不是所有课程都适合采用智慧课堂，切忌一哄而上，跟风教改。