“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下“測量學(xué)”智慧課堂的理論研究與實施策略

張 靜，魏 田，宇超群

(信息工程大學(xué)，河南 鄭州 450001)

人工智能時代正推動測繪行業(yè)從內(nèi)涵到外延的突破創(chuàng)新，表現(xiàn)為內(nèi)外業(yè)顛覆、專業(yè)測繪泛化、數(shù)據(jù)產(chǎn)品轉(zhuǎn)向服務(wù)的趨勢[1]，測繪已經(jīng)進(jìn)入“測繪4.0”時代[2]。測繪技術(shù)的高速發(fā)展對人才的綜合素質(zhì)有更高的要求，課堂是教育的主戰(zhàn)場，變革傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，打通從“知識轉(zhuǎn)移”到“智慧生成”的人才培養(yǎng)通道，才能實現(xiàn)測繪教育向生態(tài)、持續(xù)、智能、跨界融合發(fā)展的整體轉(zhuǎn)型。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代信息技術(shù)不斷重塑教育形態(tài)、知識獲取途徑和傳授方式。智能化技術(shù)和教育思維高度融合的智慧課堂，正以顛覆性的趨勢使得教和學(xué)關(guān)系發(fā)生深刻變革。利用智慧課堂理念、理論和方法作為“測量學(xué)”課程內(nèi)生力量，全面創(chuàng)新該課程教育、教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，從一般智慧課堂逐步形成測繪學(xué)科智慧課堂，促進(jìn)學(xué)生實現(xiàn)個性化成長，培養(yǎng)學(xué)生的測繪專業(yè)素養(yǎng)和實現(xiàn)智慧發(fā)展。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展對傳統(tǒng)知識型課堂帶來的新機(jī)遇

“測量學(xué)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，采用“混合教學(xué)方法”和先學(xué)后教的“翻轉(zhuǎn)課堂”無法突破以教師為中心、以課本為主義、以知識轉(zhuǎn)移為導(dǎo)向的培養(yǎng)框架。這種教學(xué)模式知識傳授效率高，學(xué)生對知識的認(rèn)可和創(chuàng)新程度有限，教學(xué)效果天花板難以突破，與高級智慧還有很遠(yuǎn)的距離。

“互聯(lián)網(wǎng)+教育+課堂”打破傳統(tǒng)課堂邊界，形成人人皆學(xué)、人人樂學(xué)、處處可學(xué)和時時能學(xué)的終身學(xué)習(xí)體系，讓師生從主客體走向了共同體[3]?！皽y量學(xué)”應(yīng)該緊緊圍繞提升教育質(zhì)量、發(fā)展學(xué)生智慧為中心，讓課堂在虛擬的網(wǎng)絡(luò)空間借助于信息新技術(shù)，與傳統(tǒng)實體課堂的特點有機(jī)結(jié)合，設(shè)計、探索形成新的教育體系，“互聯(lián)網(wǎng)+測繪教育”勢必成為測繪專業(yè)高等教育的新常態(tài)。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”時代智慧課堂的理論基礎(chǔ)與實踐邏輯

“智慧課堂”從最初的MOOC、SPOC、微課、翻轉(zhuǎn)課堂為表現(xiàn)形式的“智慧課堂1.0”，發(fā)展到基于動態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析和“云、臺、端”智能化服務(wù)平臺為基礎(chǔ)的“智慧課堂3.0”,變革傳統(tǒng)課堂模式，適應(yīng)現(xiàn)代人獲取知識的行為軌跡。

2.1 智慧課堂的內(nèi)涵和定義

教育視角認(rèn)為智慧課堂就是實現(xiàn)學(xué)生智慧全面、可持續(xù)發(fā)展的課堂[4]，心理學(xué)角度認(rèn)為智慧課堂是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和解決問題能力的課堂[5]，信息化的視角下，智慧課堂是指利用新一代信息技術(shù)打造的課堂[6]。

教師和學(xué)生是無可替代的主角，智慧課堂是基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、泛在網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)創(chuàng)造的學(xué)習(xí)環(huán)境，以教師的智慧開啟和提升學(xué)生的智慧，達(dá)到師生智慧共生、效益最大化的課堂。全新的教與學(xué)關(guān)系逐步形成智慧課堂特色，解決知識課堂的難點問題。

2.2 智慧課堂的理論基礎(chǔ)

智慧課堂的建立和發(fā)展不僅是現(xiàn)代科技催化的產(chǎn)物，更是建立在深厚的理論基礎(chǔ)上的，智慧課堂以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為核心依據(jù)，分別從知識觀、學(xué)習(xí)觀、教學(xué)觀融合最近發(fā)展區(qū)學(xué)習(xí)理論、混合式學(xué)習(xí)理論、人本主義學(xué)習(xí)理論、泛在學(xué)習(xí)理論和行為主義學(xué)習(xí)理論等理論精華，是建立和理解智慧課堂的根本和依據(jù)。

這些觀點認(rèn)為知識是主體的經(jīng)驗、解釋和假設(shè)，是線上線下相融合的技能內(nèi)化，是現(xiàn)有水平與發(fā)展水平的“潛力”，并且廣泛分布在人群中、物理空間和社會空間等學(xué)習(xí)空間；學(xué)習(xí)是主動建構(gòu)知識，“情景、協(xié)作、會話和意義構(gòu)建”為學(xué)習(xí)的四要素，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主觀能動性和學(xué)習(xí)方法的靈活性，有的放矢地去學(xué)習(xí)，在任何時間、任何地點、任何角落和任何終端的移動學(xué)習(xí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)，是根據(jù)學(xué)習(xí)者需求自我導(dǎo)向的過程；教師需要創(chuàng)設(shè)一定環(huán)境和支持，促進(jìn)學(xué)習(xí)者主動構(gòu)建知識，致力于學(xué)習(xí)者的最近發(fā)展區(qū)，引導(dǎo)發(fā)揮學(xué)習(xí)潛力抵達(dá)更高層次，教學(xué)走在發(fā)展前面，重視學(xué)習(xí)者的內(nèi)心世界，啟發(fā)學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗和創(chuàng)造潛能，引導(dǎo)其結(jié)合認(rèn)知和經(jīng)驗肯定自我，進(jìn)而實現(xiàn)自我。這些知識觀、學(xué)習(xí)觀、教學(xué)觀等觀點對智慧課堂教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方式、過程、評價等各個環(huán)節(jié)具有重要的指導(dǎo)作用，提供“線上教+線下學(xué)+信息技術(shù)”的全面信息化、多元化的教學(xué)解決辦法。

2.3 智慧課堂的主要特性

從宏觀方面看，智慧課堂具有科學(xué)屬性、文化屬性和社會屬性[7]，具體到智慧課堂實踐詮釋出來的特征如圖1所示。智慧課堂是一個由互聯(lián)網(wǎng)連接起來的動態(tài)開放的課堂，網(wǎng)絡(luò)空間富媒體技術(shù)和資源是智慧課堂的血液。

圖1 智慧課堂的特征

2.4 智慧課堂的實踐架構(gòu)

智慧課堂利用“物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和泛在網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)，通過“云-臺-端”搭建整體框架，如圖2所示?！霸啤笔侵悄茉品?wù)，“臺”是教室智能平臺，“端”即智能終端，包括各類教學(xué)與管理終端[8]。實現(xiàn)在智慧環(huán)境中開展的完全以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)活動，實現(xiàn)教與學(xué)、線下與線上、講授與研討有效融合。

圖2 智慧課堂立體架構(gòu)

3 “測量學(xué)”智慧課堂的教學(xué)設(shè)計與實施策略

把什么樣的測繪教育帶入新時代是未來測繪技術(shù)變革的關(guān)鍵[9]，“測量學(xué)”作為測繪專業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)啟蒙課，應(yīng)該利用基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧課堂與課程自身的特點和使命相融合，解決傳統(tǒng)教學(xué)中長期存在和難以解決的問題。

3.1 “測量學(xué)”智慧課堂教學(xué)設(shè)計的原則

“測量學(xué)”的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)具備從事測量工作所需的基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能，孕育學(xué)生熱愛專業(yè)的情感、激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的興趣和熱愛[10]，形成“真實、準(zhǔn)確、細(xì)致、及時”的業(yè)務(wù)作風(fēng)。“測量學(xué)”具有“概念多、內(nèi)容多、計算多、實踐多、交叉多”五多特性，傳統(tǒng)課堂知識傳授效率高、系統(tǒng)性強(qiáng)，教師的人格魅力和專業(yè)素養(yǎng)能夠制造濃厚的人文和學(xué)術(shù)氛圍，但傳統(tǒng)課堂存在教學(xué)理念落后、教學(xué)模式單一和教學(xué)行為無法分析等缺點，嚴(yán)重制約著人才培養(yǎng)質(zhì)量?！皽y量學(xué)”智慧教學(xué)課堂設(shè)計必須堅持以下原則：

1)主體性原則。“測量學(xué)”智慧課堂教學(xué)設(shè)計的首要屬性是“人”，即教師和學(xué)生，而不是“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的信息技術(shù)，是促進(jìn)學(xué)生智慧的課堂，是需要智慧教師的課堂，在運用智能技術(shù)時須從教與學(xué)的需求出發(fā)并體現(xiàn)出有益性，不是出于對智能技術(shù)的盲目追求[11]。

2)專業(yè)性原則?！皽y量學(xué)”是一門理論與實踐并重的課程，智慧課堂的頂層設(shè)計需要根據(jù)“測量學(xué)”的特性體現(xiàn)出一般與個體的區(qū)別，采取不同的融合方式和手段體現(xiàn)專業(yè)特色，提高學(xué)生測繪基本理論的學(xué)習(xí)能力和實踐課程的實踐和創(chuàng)新能力，達(dá)到聯(lián)結(jié)知識、滿足需求和發(fā)展智慧的效果。

3)綜合素質(zhì)培養(yǎng)原則?！皽y量學(xué)”智慧課堂以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為最終價值回歸，包括測繪基礎(chǔ)知識、創(chuàng)新思維能力，又具有良好的個人素養(yǎng)，吃苦耐勞、精益求精和團(tuán)隊協(xié)作精神[12]，綜合素質(zhì)培養(yǎng)依賴于“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代信息技術(shù)，需要教師對學(xué)生情感滲透、傳幫帶的專業(yè)傳授和職業(yè)道德熏陶，從這個角度審視智慧課堂是傳統(tǒng)課堂的繼承和發(fā)展。

3.2 “測量學(xué)”智慧課堂實施策略

將教學(xué)目標(biāo)以“任務(wù)導(dǎo)入”的方式引入教學(xué)過程，借助“雨課堂”和“釘釘”智能化教育平臺，結(jié)合劉邦奇教授提出的智慧課堂結(jié)構(gòu)模型和測量教學(xué)的實際反饋信息[13]，流程劃分為“課前、課中、課后、實踐和交流總結(jié)”5個階段(見圖3)，互聯(lián)網(wǎng)自主學(xué)習(xí)貫穿始終，構(gòu)建“線上+線下+過程”的“測量學(xué)”智慧課堂。

1)課前。傳統(tǒng)課堂課前活動的主體是教師，圍繞教材和教學(xué)大綱進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，對學(xué)生自身知識背景、預(yù)習(xí)的廣度、深度和針對性未知?！皽y量學(xué)”智慧課堂利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)和理念，通過“釘釘”推送各種預(yù)習(xí)資源，“互動面板”實現(xiàn)立體無障礙互動，“雨課堂”評價預(yù)習(xí)效果，追蹤學(xué)習(xí)行為，匯總學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)的學(xué)情分析讓教師的教學(xué)設(shè)計對象性更強(qiáng)。

2)課中。針對“測量學(xué)”內(nèi)容多、概念多的特點，吸取傳統(tǒng)課堂知識傳授效率高的優(yōu)勢，以“任務(wù)導(dǎo)入”的形式將互動式授課作為切入點，根據(jù)課前的預(yù)習(xí)鋪墊，讓互動的思路更開闊，互動的效率更高、互動的內(nèi)容更豐富。及時推送測試評價，全方位對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和總結(jié)，實現(xiàn)教學(xué)和學(xué)習(xí)的實時反饋、優(yōu)化和改進(jìn)。

3)課后?？偨Y(jié)每個學(xué)生課前和課中學(xué)習(xí)行為的異同性，兼顧學(xué)生差異，布置分層作業(yè)，推送個性化學(xué)習(xí)資料，根據(jù)他們通過信息化平臺完成的作業(yè)和評價試題，結(jié)合每名同學(xué)的學(xué)習(xí)特點，采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行指導(dǎo)，由傳統(tǒng)課堂的“一對多”的共性輔導(dǎo)轉(zhuǎn)化為“一對一”的個性輔導(dǎo)，實現(xiàn)知識內(nèi)容的復(fù)習(xí)鞏固、內(nèi)化吸收，形成完整知識結(jié)構(gòu)的搭建。

圖3 “測量學(xué)”智慧課堂實施策略

4)實踐。實踐課是“測量學(xué)”培養(yǎng)創(chuàng)新人才、促進(jìn)知識升化為智慧的“練兵場”，同時人才培養(yǎng)應(yīng)符合國內(nèi)外現(xiàn)代工程教育理念的要求[14]，測量智慧課堂的實踐課，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，按照“工程理念”的邏輯過程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。推送場景性資源和儀器操作虛擬仿真軟件，是現(xiàn)場教學(xué)的有力補(bǔ)充，學(xué)生可以很快對實踐的目標(biāo)、儀器操作、質(zhì)量監(jiān)督和評價過程有一個全面了解，在測繪法律和規(guī)范的指導(dǎo)下開展基礎(chǔ)性和綜合性的實踐工作，提供了沉浸感、交互性和構(gòu)想性的實踐環(huán)境[15]，克服傳統(tǒng)實踐課由于時間場地、儀器設(shè)備和工程條件等原因造成的實踐效果不理想的困難。

5)交流總結(jié)。依據(jù)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行階段性的交流總結(jié)是對傳統(tǒng)課堂核心精華的繼承和發(fā)展，教師要提高思想政治意識和能力，注重“測繪工匠”精神傳承，引導(dǎo)學(xué)生對“課前、課中、課后、實踐”過程進(jìn)行回顧、審視、評價、反思。學(xué)生通過展示實踐過程和成果匯報完成知識和心智的升華，克服一般智慧課堂在測繪工程素養(yǎng)和職業(yè)價值認(rèn)同方面的薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)展學(xué)生良好的情感和價值觀，促進(jìn)學(xué)生測繪職業(yè)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

3.3 “測量學(xué)”智慧課堂教學(xué)效果反饋

“測量學(xué)”智慧課堂的教學(xué)效果主要來自于學(xué)生和教學(xué)督導(dǎo)專家的反饋，其中教學(xué)督導(dǎo)專家的評價權(quán)重占比是學(xué)生的兩倍，主要從自主學(xué)習(xí)能力、個性化學(xué)習(xí)方法、專業(yè)知識掌握、技術(shù)應(yīng)用、思維品質(zhì)、情感態(tài)度、知識理解遷移等多個維度采用問卷調(diào)查和課堂觀測的方式進(jìn)行，其統(tǒng)計結(jié)果如圖4所示。從圖中分析可知，大多數(shù)督導(dǎo)專家和學(xué)生對智慧課堂認(rèn)可度比較高，認(rèn)為智慧課堂是提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的發(fā)展方向和必由之路。

實踐表明，通過智慧課堂，學(xué)生深度學(xué)習(xí)行為和自學(xué)能力大大提高，基本知識掌握能力深化，理論結(jié)合實踐能力和知識運用能力得到拓展，知識體系更加合理，對測繪行業(yè)的認(rèn)同感日益增強(qiáng)，教師和學(xué)生的信息素養(yǎng)有了很大的提升，有效地促進(jìn)智慧能力的培養(yǎng)。教學(xué)達(dá)成度、考核評價的合理性、智慧課堂技術(shù)平臺的體驗感以及智慧課堂教學(xué)參與活躍度達(dá)到了預(yù)期的效果[16]。

圖4 智慧課堂教學(xué)效果反饋

4 結(jié)束語

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的智慧課堂引領(lǐng)著教育邁入了智能時代，對整個教育體系帶來革命性的影響，如何適應(yīng)各個學(xué)科的教學(xué)特點進(jìn)行完善和發(fā)展，是智慧課堂走向?qū)嵺`的必由之路?！皽y量學(xué)”的智慧課堂依然面臨著很大的挑戰(zhàn)，學(xué)校、教師、學(xué)生面臨著很多問題，如：“測量學(xué)”智慧課堂教師的頂層教學(xué)設(shè)計能力、預(yù)習(xí)資源生成、加工和整理能力有待提高，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力需進(jìn)一步加強(qiáng)，基于“云-臺-端”學(xué)科特色智能化教學(xué)服務(wù)平臺的打造和升級，智能化的課堂教學(xué)硬件環(huán)境的完善和發(fā)展，這些問題和需求的回應(yīng)都需要“測量學(xué)”教學(xué)組在智慧課堂的理論基礎(chǔ)研究和技術(shù)支持方面進(jìn)行創(chuàng)新，逐步引領(lǐng)“測量學(xué)”智慧課堂健康發(fā)展。