基于智慧課堂的高校《環境學》課程的教學設計

李致春　張勇　白洪偉　董傳斌

【摘 要】大數據、云計算和移動互聯網等新一代信息技術為高校《環境學》在打造智能高效的課堂教學環境、創建師生多元高效快捷的互動模式、促進學生個性化成長等方面的課程教學改革提供了契機。本研究探索以智慧課堂為理念的高校《環境學》課程的教學設計，構建《環境學》課程智慧課堂架構，論述《環境學》課程智慧課堂教學過程，為高校《環境學》課程在大數據背景下教學改革體系的建立提供參考。

【關鍵詞】環境學;智慧課堂;教學改革;大數據

中圖分類號： G434;TU204-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）33-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.013

Teaching Design of “Environment Science” Course Based on Intelligent Classroom in Colleges and Universities

LI Zhi-chun ZHANG Yong BAI Hong-wei DONG Chuan-bin

（Suzhou University， School of Environment and Surveying Engineering， Suzhou Anhui 234000， China）

【Abstract】The new generation of information technologies， such as big data， cloud computing and mobile internet， provide an opportunity for the teaching reform of “environment science” course in colleges and universities in terms of creating an intelligent and efficient teaching environment， construct multiple， efficient and fast interaction modes between teachers and students， and promoting the growth of student's personality. This study explores the teaching design of “environment science” course based on the idea of "Intelligent Classroom"， constructs the intelligent classroom structure of“environment science” course， discusses the teaching process of intelligent classroom， and provides a reference for establishing the teaching reform system of “environment science” course in colleges and universities under the background of big data.

【Key words】Environmental Science Course; Intelligent Classroom; Teaching Reform; Big Data

0 前言

智慧課堂是以建構主義學習理論為依據，利用大數據、云計算、物聯網等新一代信息技術打造的智能、高效的課堂[1-2]，希望借助于 “云網端”和動態學習數據分析，實現教學決策數據化、評價反饋即時化、交流互動立體化、資源推送智能化，構建“互聯網+”時代的信息化課堂教學模式[3]。智慧課堂能夠充分發揮教師的教育智慧，綜合運用新技術環境下的各種高效教學手段，實現教與學互動過程中基于數據的精準教學，被教育界普遍認為是未來教育的發展趨勢，是我國教育信息化建設的重要組成部分。智慧課堂教學平臺的開發建設完全符合國務院印發的《國家教育事業發展“十三五” 規劃》關于“鼓勵學校利用大數據技術開展對教育教學活動和學生行為數據的收集、分析和反饋，為推動個性化學習和針對性教學提供支持”的論述[4]。因此，近年來智慧課堂建設得到了國家教育部和各省教育廳的軟硬件的大力支持。

《環境學》是環境科學與工程專業的專業基礎課，該課程涵蓋化學、物理、生物、地理等多學科知識點，能夠提供后續環境類課程學習的基本知識框架[5]。這門課程可以培養環境類專業學生的語言表達能力、寫作能力、批判性思維能力、觀察能力、實踐能力和綜合分析能力，可以提升高校學生及社會大眾的環境保護素養和意識[6]。因此，《環境學》課程在高校專業教學、學科發展和校園生態文明建設中有重要的地位。然而，目前國內高校的《環境學》課程教學普遍以傳統課堂教學為主，教學模式仍以教師灌輸式為主，教學效果一般。調查顯示， 目前大多數學生希望《環境學》的授課教師能以激發學生的興趣為出發點， 構建多元化教學情境，增強師生互動[7]。同時，授課教師已經認識到課堂教學應構建合理的教學平臺，讓學生積極參與教學過程，培養學生獨立學習探索能力，以利于教學效果的提高[8]。因此，《環境學》課程師生互動教學平臺的探索構建已經成為高校環境類專業課程教學改革關注的焦點。

綜上所述，“互聯網+”時代大數據、云計算和移動互聯網等新一代信息技術在教育領域的應用不斷拓展，為高校《環境學》在打造智能高效的課堂教學環境、創建師生多元高效快捷的互動模式、促進學生個性化成長和智慧發展等方面的課程教學改革提供了契機。本研究探索在“云+端”服務支持下、以智慧課堂為理念的《環境學》課程教學設計，以適應教育信息化和大數據背景下的環境類專業課堂教學改革創新的需求，為高校《環境學》課程在大數據背景下教學改革體系的建立提供參考。

1 《環境學》課程智慧課堂教學設計

1.1 《環境學》課程智慧課堂特點

《環境學》課程智慧課堂教學平臺以學生培養能力為主，教師引導學生自主學習，充分挖掘學生自學潛力。課前，學生先通過智慧課堂平臺自主學習，遇到問題，通過平臺反饋給教師，教師依據學生反饋的問題信息，設計具有針對性的課堂教學內容;課堂上，師生通過積極互動解決學生課前遇到的問題，高效利用課堂教學時間，以“學生學習為主”多元的教與學互動模式是《環境學》智慧課堂的基本特點。在課前-課中-課后全過程中，智慧課堂能夠利用大數據和云計算技術全面客觀的評價學生學習情況和教學效果，幫助教師提升教學水平，大數據支持下學生全過程學習評價體系的建立是《環境學》課程智慧課堂平臺重要特點。

1.2 《環境學》課程智慧課堂的架構

基于宿州學院現有智慧課堂平臺和管理系統軟硬件基礎，構建的《環境學》課程智慧課堂架構如圖1所示。《環境學》課程智慧課堂架構由三個部分組成：一是學校智慧課堂管理系統，負責智慧課堂平臺的軟硬件升級和日常維護;負責培訓教師和學生使用智慧課堂教學平臺功能和軟件;為教學管理者提供詳盡的教師教學數據、詳盡的學生學習軌跡記錄和周全的學習結果記錄，對課程教與學的數據進行周密研究與挖掘。二是《環境學》課程教師教學管理系統，教師課前通過此系統向學生推送要預習的知識點，課中通過智慧課堂平臺多元化技術手段展示和分享多樣化的教學內容，課后發布課堂測試內容，同時實時追蹤學生學習數據，及時把握學生學習軌跡、學習狀態以及學習效果。三是《環境學》課程學生學習系統，學生通過登錄該系統的電腦在線學習網站和手機App客戶端，可以查看教師發布的學習內容和要求，在課前、課中和課后隨時學習、分組、討論和測試;在系統中學生也可以將學習中遇到的重點和難點進行標注，保存自己的學習進度和記錄，以便今后進一步鞏固學習。

1.3 《環境學》課程智慧課堂的教學過程

以《環境學》課程第三章第三節“污染物在水體中的遷移轉化”為例（見圖2），其智慧課堂教學過程如下：

1.3.1 課前互動

上課前，授課教師根據“污染物在水體中的遷移轉化”章節內容的教學大綱和教學計劃，將精心制作的圖片、動畫、微視頻等課程資源整合到智慧課堂教學模塊中。同時，將章節中的教學重點和難點制作成自主性學習材料，發布或推送到學生的在線學習系統，學生通過這些材料完成對該節課程的預習。在預習過程中，學生可自行安排學習進度，遇到的問題直接發送到師生互動互助平臺，獲得老師和同學的幫助。教師可隨時追蹤學生的學習動態，對于預習任務完成不及時的同學給予提醒，通過平臺學生的預習情況，教師可以制定有針對性的教學計劃和方案，為下一步課堂上實施精準教學打下基礎。

1.3.2 課中互動

教師開啟智慧課堂平臺授課系統，推送“污染物在水體中的遷移轉化”各部分教學內容，學生通過手機或電腦登錄進入學習系統準備對本節內容的學習。通過教師教學管理系統，授課教師可以查看學生到課情況，學生的到課記錄會自動納入期末平時成績計算系統中。當到課學生全部進入學習系統，教師將當堂教學內容全部推送到授課系統，開始進行課堂教學。首先授課教師針對學生課前預習關注的重點和難點，結合本節課程的知識主線，進行提問式教學。教師進一步將精心準備的教學內容，利用圖表、圖片、flash動畫、微視頻創設豐富多樣的教學情境，結合自己的專業實踐對課程內容進行精講。學生在上課期間，可以將自己學習的心得體會和疑問，以彈幕的形式在教學平臺發送和顯示出來，教師也可以以彈幕的形式進行回應。課堂教師結束前15分鐘，教師可以發送不同形式的練習題，讓學生分小組討論完成，根據每個小組的作答情況，進行競爭排名，給予表現好的學習小組紅包獎勵，達到寓教于樂、寓學于樂的效果。同時，智慧課堂教學平臺能夠分析每道題目答題數據，對于錯誤率較高的題目教師在課堂上集中精講，對于本節教學內容掌握較差的同學，教師通過可以采用個別輔導的策略，最終幫助學生課堂上不遺留問題，深入鞏固與強化所學知識。

1.2.3 課后互動

下課后，教師可以在《環境學》課程教學管理系統編輯作業，將作業發布推送至學生的學習系統，學生通過電腦或手機App登錄學習系統完成布置（下轉第6頁）（上接第31頁）的作業。這種課后互動可以隨時隨地進行，學生可以有效利用時間鞏固本節所學知識。同時，課后學生可以通過課程學習系統瀏覽課堂上已經講過的內容，根據實際需要總結和復習所學知識要點。在學生完成課后作業和鞏固復習后，教師通過智慧課堂平臺可以組織學生進行專業考試，同時調查了解學生對教學內容、教學設計、教學方法等方面的建議，為下一節內容的教學設計和準備提供參考，為提升《環境學》課程智慧課堂教學效果提供經驗和借鑒。

2 小結

基于大數據技術與傳統課堂教學優勢的深度融合，構建的《環境學》課程智慧課堂做到了本課程在課前、課中和課后師生之間的全方位互動。該平臺調動了學生對該課程學習的積極性，能夠培養學生獨立自主的學習能力，教師能夠隨時掌握學生的學習動態，通過多元數據信息分析學生對本課程知識點的掌握水平，及時查補學生的學習薄弱環節，真正提高《環境學》課程的教學效果。

【參考文獻】

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