智慧教學(xué)在程序設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用與研究

張義嘉

【摘要】程序設(shè)計(jì)類課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的必修課程，其學(xué)習(xí)效果對(duì)學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)起決定性作用。針對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)過(guò)程中存在的學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力差、學(xué)習(xí)參與度不高等問(wèn)題，把智慧教育理念引入課堂，對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行深度改革，取得了較好的教學(xué)效果。本論文從不同方面闡述智慧教學(xué)在程序設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用與研究，希望為研究智慧課堂在程序設(shè)計(jì)類課程應(yīng)用的專家和學(xué)者提供理論參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】智慧教學(xué)? 程序設(shè)計(jì)類課程? 應(yīng)用研究

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)模式也已經(jīng)隨之改變。混合式教學(xué)模式通過(guò)依托現(xiàn)代信息技術(shù)，將教學(xué)中各個(gè)環(huán)節(jié)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)線上線下混合教學(xué)，由傳統(tǒng)的“教師教授為主體”的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成“學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主”的模式，教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中作為學(xué)生的引導(dǎo)者，通過(guò)混合教學(xué)模式的改變，激發(fā)學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生課下學(xué)習(xí)的自主性和積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

1、智慧教學(xué)概述

智慧教學(xué)主要借助智慧科技，圍繞教學(xué)場(chǎng)景展開(kāi)，通過(guò)人性化、智能化的設(shè)計(jì)創(chuàng)新教學(xué)場(chǎng)景，幫助教師更好教學(xué)、學(xué)生更好理解的一種教學(xué)模式。新法教育就一直在做這種智慧教學(xué)，用科技重新定義課堂，讓教育更簡(jiǎn)單、更有趣、更高效。

智慧教室的互動(dòng)性體現(xiàn)在教室中的師生、生生、硬件與軟件、教師與硬件、教師與資源、教師與軟件、學(xué)生與硬件、學(xué)生與軟件、學(xué)生與資源等各種維度的互動(dòng)，各個(gè)互動(dòng)都應(yīng)該的自然而然的，可以體現(xiàn)在各個(gè)層面而非單一教學(xué)層面的，智慧教室的互動(dòng)性的其先進(jìn)性的基礎(chǔ)，只有具備了互動(dòng)的雙向性，才可令彼此發(fā)生聯(lián)系。感知性，智慧教室的感知性應(yīng)從物理感知與虛擬空間感知兩個(gè)層面理解，物理感知基于物聯(lián)網(wǎng)的硬件設(shè)備，可以智慧感知教室的濕度、溫度、亮度、空氣情況等，甚至可以通過(guò)進(jìn)一步的錄播技術(shù)分析師生的情緒變化等;而虛擬感知，則通過(guò)各種智慧教學(xué)平臺(tái)、教師助手、學(xué)習(xí)平臺(tái)、教學(xué)平臺(tái)及教務(wù)平臺(tái)等，基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)統(tǒng)一收集師生的教學(xué)情況、學(xué)習(xí)情況甚至生活情緒變化，進(jìn)而加以分析感知，達(dá)到物理感知與虛擬空間感知的相對(duì)統(tǒng)一。智慧課堂的感知性是是其收集信息與數(shù)據(jù)的主要手段。開(kāi)放性，則意味著基礎(chǔ)軟硬件等設(shè)備和相關(guān)接口是開(kāi)放的，可以基于不同系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通，如錄播系統(tǒng)與智慧教室的系統(tǒng)級(jí)對(duì)接等，通過(guò)各系統(tǒng)的互聯(lián)互通，進(jìn)一步提升智慧教室的使用便利性。易用性，則是智慧教室用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)需求，無(wú)論軟硬件產(chǎn)品都應(yīng)該是信息指示清晰，用戶使用簡(jiǎn)便的，這可大大降低師生的使用與學(xué)習(xí)成本，排除環(huán)境干擾，降低認(rèn)知負(fù)荷。而這一切的核心，則是構(gòu)建一個(gè)支持智慧學(xué)習(xí)框架的實(shí)體空間，即是智慧教室的基礎(chǔ)要義。而智慧課堂呢？當(dāng)我們理清智慧課室的概念后，智慧課堂的概念則不言而喻，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，即是通過(guò)先進(jìn)的智慧教學(xué)模式的課堂教與學(xué)行為。智慧教學(xué)模式以教學(xué)組織結(jié)構(gòu)為主線把學(xué)習(xí)方式分成兩層，分別是分組合作型學(xué)習(xí)與個(gè)人自適應(yīng)性學(xué)習(xí)。分組合作型學(xué)習(xí)主要是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者綜合應(yīng)用能力，強(qiáng)調(diào)構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體，通過(guò)智慧教室多屏協(xié)作等的形式對(duì)小組討論與演示作出最大的支持，強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目制學(xué)習(xí)，以可活動(dòng)新型桌椅及平板學(xué)習(xí)等的方式支持小組項(xiàng)目制學(xué)習(xí)的開(kāi)展;

2、智慧課堂研究現(xiàn)狀

2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀。隨著互聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)的出現(xiàn)，如何將互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)相結(jié)合也是國(guó)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，國(guó)外學(xué)者對(duì)智慧教室的研究比較早，可追溯到1988年由羅納德.雷西尼奧提出的“Smart-class-room”（Rescigno，R.C，1988）。筆者通過(guò)對(duì)IEEE數(shù)據(jù)庫(kù)的期刊論文進(jìn)行檢索，以“Smart classroom”，“Intelligent? classroom” 和“Classroom? of tomorrow”為關(guān)鍵詞，來(lái)分析目前國(guó)外學(xué)者對(duì)智慧教室的研究現(xiàn)狀。論文選取截止時(shí)間為2019 年12月，共找到492條結(jié)果。研究主題主要包括智慧教室、教學(xué)模式、應(yīng)用實(shí)踐以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面。目前國(guó)外對(duì)智慧課堂的研究?jī)?nèi)容主要集中在以下三方面：一是國(guó)外學(xué)者側(cè)重于智慧課堂學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建，而學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建又立足于學(xué)習(xí)活動(dòng)本身。Rania? Albalawi 的研究認(rèn)為基于移動(dòng)終端有行交互界面，能幫助孩子發(fā)展學(xué)習(xí)和社交能力。二是，在智慧課堂中如何利用信息化工具來(lái)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。Matt? Rattp等認(rèn)為，學(xué)生可以在課堂上使用無(wú)線智能等設(shè)備提高課堂的參與度，并能夠開(kāi)展有效的深入學(xué)習(xí)。三是，學(xué)生學(xué)習(xí)方式的個(gè)性化、自主化、多元化結(jié)合。Rachida A Jhoun 等研究促進(jìn)學(xué)習(xí)者在智慧課堂中以自己的節(jié)奏來(lái)學(xué)習(xí)，或只訪問(wèn)與自己需要相關(guān)的知識(shí)。

2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀。在“互聯(lián)網(wǎng) +”迅速發(fā)展的大環(huán)境下，國(guó)內(nèi)已有許多學(xué)者將互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)模式結(jié)合起來(lái)進(jìn)行相關(guān)的理論實(shí)踐研究。筆者通過(guò)對(duì)中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的期刊論文進(jìn)行檢索，以“智慧課堂”和“教學(xué)模式”為關(guān)鍵詞，來(lái)分析目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)智慧課堂教學(xué)模式的研究現(xiàn)狀。論文選取截止時(shí)間為2019年12月，共找到568條結(jié)果，其中2016年21篇，2017 年60篇，2018年166篇，2019年301篇。研究主題包含智慧課堂、教學(xué)模式、課堂教學(xué)模式、翻轉(zhuǎn)課堂、教學(xué)模式探究、“互聯(lián)網(wǎng) +”、智慧教學(xué)、智慧教育、智慧教室、教育信息化、信息技術(shù)、教學(xué)設(shè)計(jì)等方面，研究者大多數(shù)是高校教室、教育機(jī)構(gòu)等。

3、傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)存在問(wèn)題

校園信息化建設(shè)的日益完善為日常教學(xué)的開(kāi)展提供了更加便利的硬件環(huán)境，多媒體教學(xué)設(shè)施逐漸完備并普及，為教學(xué)信息的多維呈現(xiàn)保駕護(hù)航，在一定程度上提高了課堂教學(xué)傳遞的信息量，但同時(shí)也伴隨著一定的問(wèn)題。首先傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)系統(tǒng)在為教學(xué)提供了便利的同時(shí)，也容易出現(xiàn)教學(xué)速度過(guò)快，學(xué)習(xí)者筆記跟不上、思路跟不上的情況，尤其是現(xiàn)在的學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性欠缺，課堂上常見(jiàn)學(xué)生只聽(tīng)課不記筆記，下課后知識(shí)淡忘無(wú)從復(fù)習(xí)。其次，傳統(tǒng)多媒體教學(xué)系統(tǒng)對(duì)教學(xué)設(shè)施依賴性太強(qiáng)，教學(xué)方式方法的靈活性和多樣性不夠，一旦多媒體設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)對(duì)教學(xué)的開(kāi)展造影響，致使教學(xué)過(guò)程不能按教師預(yù)先計(jì)劃進(jìn)行。最后，智能手機(jī)進(jìn)入課堂，課堂上不斷涌現(xiàn)學(xué)生玩手機(jī)等不良現(xiàn)象。雖然教師試圖通過(guò)杜絕手機(jī)進(jìn)課堂或課前集中上繳手機(jī)的方式來(lái)維持正常的教學(xué)秩序，但效果并不理想。堵不如疏，與其把手機(jī)趕出課堂，不如改變教學(xué)模式。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中課上課下教學(xué)過(guò)程出現(xiàn)中斷，課堂上老師費(fèi)勁心思和氣力猛講猛灌，課下學(xué)生不及時(shí)梳理所學(xué)內(nèi)容，老師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)無(wú)法有效跟進(jìn)，造成教學(xué)過(guò)程斷鏈。總之，把智慧教育理念引進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂，借助于智慧教學(xué)平臺(tái)，有效地實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的集成與優(yōu)化，使教學(xué)數(shù)據(jù)的采集、教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)過(guò)程及學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)與反饋能夠同步，使教學(xué)過(guò)程掙脫教學(xué)場(chǎng)地和設(shè)備的束縛，實(shí)現(xiàn)更加豐富有效的教學(xué)互動(dòng)。

4、基于智慧教學(xué)的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改進(jìn)措施

智慧課堂旨在借助智慧教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)全過(guò)程的信息化、智能化，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，重視學(xué)生的個(gè)性化和多元化特征，按照學(xué)習(xí)認(rèn)知的規(guī)律，為學(xué)生搭建貫穿課前、課中、課后全程的支持架構(gòu)，組織學(xué)生自主學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、應(yīng)用能力和知識(shí)遷移能力。智慧課堂是一個(gè)虛擬知識(shí)空間下的延續(xù)的學(xué)習(xí)過(guò)程，教學(xué)活動(dòng)覆蓋課前、課中、課后全過(guò)程，需要充分調(diào)度和利用學(xué)生的課外學(xué)習(xí)，并對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行跟蹤和量化測(cè)評(píng)。實(shí)施過(guò)程如圖 1 所示。

4.1課前教學(xué)設(shè)計(jì)。智慧課堂的課前教學(xué)組織包括四個(gè)主要步驟： （1）教師根據(jù)課程章節(jié)的教學(xué)計(jì)劃和目標(biāo)，推送教學(xué)資源，設(shè)置并發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)。教學(xué)資源可以是文本、圖片、圖書(shū)、視頻、PPT、教學(xué)案例、參考資料網(wǎng)址等多種形式;學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)可以是章節(jié)測(cè)試、觀看教學(xué)視頻、閱讀指定的圖書(shū)的特定頁(yè)碼范圍等。（2）學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、自主檢測(cè)。學(xué)生在指定的時(shí)間內(nèi)節(jié)點(diǎn)前完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)，并通過(guò)章節(jié)測(cè)試進(jìn)行自主檢測(cè)預(yù)習(xí)效果。并就預(yù)習(xí)中存在的問(wèn)題和疑惑向教師端進(jìn)行反饋。（3）教師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)反饋及章節(jié)測(cè)試完成情況，分析預(yù)習(xí)效果，整理學(xué)生存在的疑惑。（4）教師根據(jù)課前學(xué)情分析，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)詳細(xì)課堂教學(xué)方案。

4.2 課中教學(xué)設(shè)計(jì)。智慧課堂的課中教學(xué)組織是智慧課堂的核心環(huán)節(jié)，由以下幾個(gè)主要步驟組成： （1）導(dǎo)入課堂學(xué)習(xí)的新課題和新任務(wù)?？梢韵?qū)W生展示學(xué)前教學(xué)的成果，根據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)的學(xué)情分析，把學(xué)生集中存在的疑惑進(jìn)行歸類，并定位為課堂教學(xué)要解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)。（2）展開(kāi)課堂互動(dòng)教學(xué)。進(jìn)行深入教學(xué)互動(dòng)是智慧課堂的主要特征之一，教師根據(jù)課堂知識(shí)點(diǎn)的特征設(shè)計(jì)出合適的互動(dòng)方案，比如主題討論、學(xué)生匯報(bào)成果展示、答辯等形式，要突出學(xué)生為主體的師生互動(dòng)，讓學(xué)生展示質(zhì)疑進(jìn)行深度交流。（3）隨堂檢測(cè)學(xué)習(xí)效果?；?dòng)教學(xué)完成后，讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成學(xué)習(xí)測(cè)試，即時(shí)得到課堂測(cè)試反饋結(jié)果。（4）教師進(jìn)行課堂講評(píng)總結(jié)。教師根據(jù)課堂互動(dòng)教學(xué)情況及隨堂測(cè)試情況，有針對(duì)性的進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)重難點(diǎn)及疑點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解和總結(jié)。

4.3 課后教學(xué)設(shè)計(jì)

課后教學(xué)是課堂教學(xué)的延伸，其重點(diǎn)是通過(guò)學(xué)生個(gè)性化自適應(yīng)學(xué)習(xí)，鞏固和提升課堂學(xué)習(xí)的效果，從而激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和自主學(xué)習(xí)能力。課后教學(xué)組織主要步驟如下：（1）向?qū)W生推送課后學(xué)習(xí)任務(wù)。為了打造學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)空間，課后學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)置既要考慮公共知識(shí)模塊的鞏固和加強(qiáng)，也要體現(xiàn)出層次差異，可以根據(jù)課前學(xué)情分析以及課中教學(xué)測(cè)試結(jié)果，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，為不同層次的小組定制課后學(xué)習(xí)任務(wù)，設(shè)置任務(wù)完成的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，并為任務(wù)設(shè)置一定的考核分值來(lái)提高學(xué)生完成任務(wù)的主動(dòng)性。 （2）學(xué)生自主完成課后任務(wù)。學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成課后學(xué)習(xí)任務(wù)，需要教師提前設(shè)置并向?qū)W生公布課后任務(wù)的考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，以及分層學(xué)習(xí)成績(jī)的歸一處理方法，這一點(diǎn)也是智慧課堂建設(shè)要研究解決的關(guān)鍵問(wèn)題。（3）老師對(duì)課后任務(wù)進(jìn)行跟進(jìn)和反饋。教師需要及時(shí)對(duì)學(xué)生提交的課后任務(wù)進(jìn)行反饋和點(diǎn)評(píng)，針對(duì)任務(wù)完成過(guò)程中存在的集中性問(wèn)題和典型問(wèn)題，可以錄制并推送微課，并以此與下一課時(shí)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行銜接。

總之，“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，智慧教學(xué)在程序設(shè)計(jì)類課程課堂中的使用，極大地改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，大大延伸了課堂和學(xué)習(xí)的空間，提升了學(xué)生對(duì)課程的興趣度，只有將被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，課程改革實(shí)效才得以真正實(shí)現(xiàn)。

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