“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下農(nóng)業(yè)工程學科智慧課堂教學模式探索

關 睿，唐 漢，王金武，周文琪，王 奇，孫小博

（東北農(nóng)業(yè)大學，哈爾濱 150030）

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，傳統(tǒng)課堂教學與互聯(lián)網(wǎng)相結合不僅拓寬了教育教學的時間和空間，而且更有利于教學質量的提高。教育部在2018年發(fā)布的《教育信息化2.0行動計劃》提出到2022年建成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺[1]，2020 年發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》首次肯定了在線教育的重要地位[2]。目前，高校課堂教育受“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的影響日漸加深，傳統(tǒng)課堂教學模式被一系列教育教學新模式顛覆。其中，智慧課堂教學是以“互聯(lián)網(wǎng)+教育”為背景，以借助移動終端設備將線上線下教學活動相融合為手段，突破課堂時空界限，為學生打造的一種更個性化、智能化、高效的教學模式[3]。這種教學模式為農(nóng)業(yè)工程學科教育方式革新帶來重大突破。為適應現(xiàn)代經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，以“現(xiàn)代卓越農(nóng)業(yè)建設創(chuàng)新人才需求”為導向，為建立具有國際化鮮明特色的農(nóng)業(yè)工程學科，培養(yǎng)農(nóng)業(yè)工程學科智慧型人才，探索基于“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景的農(nóng)業(yè)學科智慧課堂教育模式建設路徑，并在東北農(nóng)業(yè)大學取得了良好的實踐成果，為推動我國“新農(nóng)業(yè)工程”學科建設提供參考。

1 智慧課堂是未來農(nóng)業(yè)工程學科教育發(fā)展方向

培養(yǎng)關心、熱愛、服務“三農(nóng)”，具有厚基礎、寬口徑、廣適應、強能力、高素質的農(nóng)業(yè)工程學科人才，構建農(nóng)業(yè)工程學科智慧課堂，對增強學生個性化培養(yǎng)、打破學生學習空間局限性、強化師生互動多元化，具有重要意義。

1.1 因材施教：增強農(nóng)業(yè)工程學科學生個性化培養(yǎng)

農(nóng)業(yè)工程學科融合了多種特色專業(yè)，需教師因材施教，逐步引導學生并根據(jù)不同學生的特點，著重培養(yǎng)學生分析問題、解決問題和靈活思考的能力?，F(xiàn)有農(nóng)業(yè)工程學科教學大多以期末考試成績和作業(yè)完成情況來評價學生對學科的認識程度，但僅靠一套習題、一張試卷就來判斷學生掌握知識水平的教學模式易使學生思維產(chǎn)生局限性，導致其創(chuàng)新能力減弱。

在國家發(fā)布中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要、實施創(chuàng)新型國家戰(zhàn)略的宏觀背景下，有待打破農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)傳統(tǒng)教育模式，提升學生實踐動手能力和創(chuàng)新精神，以適應新工科建設背景下農(nóng)業(yè)工程學科專業(yè)人才的培養(yǎng)需求。要注重培養(yǎng)學生的家國情懷、社會責任感和時代使命感，激發(fā)其科技創(chuàng)新欲望與責任擔當，為每名學生的個性化發(fā)展和人格養(yǎng)成提供充分條件和多樣化機會。智慧課堂就提供了這一方法。該教學模式覆蓋面廣，可根據(jù)學生移動終端設備的學習信息反饋，幫助教師實時掌握學生的學習情況，了解不同學生的認知發(fā)展水平，同時還可通過總結、分析學生的反饋內容，及時調整課堂教學方式，設計個性化教學方案，以顧全每名學生的獨立發(fā)展，提供個性化學習資源。通過“興趣引導—專業(yè)能力—農(nóng)業(yè)工程學科特色專業(yè)方向”，培養(yǎng)學生獨立思考能力，建立完善農(nóng)業(yè)工程學科專業(yè)化教育、實踐創(chuàng)新、通識教育和個性化發(fā)展合理融合的創(chuàng)新性課程體系。

1.2 師生互動多元化：增強農(nóng)業(yè)工程學科學生學習積極主動性

現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)工程學科課堂授課模式大多采用傳統(tǒng)的“6+5”教學模式。教師授課流程為課前備課、課上講解、向學生提出問題、課后布置作業(yè)、批改作業(yè)和期末考試；學生學習過程為課前預習、聽課、被抽選回答問題、完成作業(yè)和完成考試。這種教學方法將“教”與“學”割裂開來，讓教師與學生有著很強的距離感[4-5]，同時打壓了學生的學習積極性和主動性，使其對農(nóng)業(yè)工程學科專業(yè)課學習喪失興趣。

新時代新背景下，全面推進鄉(xiāng)村振興和加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化賦予農(nóng)業(yè)工程學科新的職責和使命。創(chuàng)建農(nóng)業(yè)工程學科教學新模式與新體系，培養(yǎng)高素質拔尖型農(nóng)業(yè)工程領域人才，滿足新業(yè)態(tài)需求，引領未來農(nóng)業(yè)工程領域高新技術蓬勃發(fā)展，培養(yǎng)學生對農(nóng)業(yè)工程學科的學習興趣勢在必行。相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工程學科教育教學模式，智慧課堂教學的交流互動更加生動靈活。教師可通過各種智能化教學工具，生動講解農(nóng)業(yè)工程學科應用場景與知識內容，有助于激發(fā)學生的學習興趣，同時，借助移動終端設備，老師和學生之間、同學與同學之間的交流方式和信息溝通方式更加多元化。即使是課外時間，師生之間也可借助移動終端設備在云端平臺進行交流，實現(xiàn)任何時間、任何地點全方位實時互動和信息溝通，從而打破師生、生生之間的時空限制，拉近了師生之間的距離。

1.3 跨區(qū)域協(xié)同教學：打破農(nóng)業(yè)工程學科學習時間和空間壁壘

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工程學科授課地點多在固定教室，由教師現(xiàn)場講解授課。受到技術與設備的限制，學生在課堂上必須全神貫注地緊跟老師步伐，一旦走神便會錯過重要知識點。長此以往，必然禁錮學生思想。

中國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)工程學科建設更是不可忽視[6]。隨著科學技術和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，擁有百年歷史的農(nóng)業(yè)工程學科早已從原來的簡單機械應用，發(fā)展到強烈依賴工程、生物等多學科信息的互相滲透與融合。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)工程學科教學主要圍繞課本向學生傳遞知識，課程體系缺乏綜合性，無法滿足新工科新農(nóng)科新時代下涉農(nóng)人才的培養(yǎng)需要。智慧課堂可在雨課堂、學習通、藍墨云平臺、慕課在線網(wǎng)絡課程等信息化教學平臺支持下實現(xiàn)教育教學的深度融合和高校間的協(xié)同合作。這種跨區(qū)域教學方法可以解決高校農(nóng)業(yè)工程學科優(yōu)質課程資源短缺、學生多渠道學習環(huán)境與資源不足等問題，利于打破學習時間與空間的壁壘，拓寬學習渠道。在這種模式下，學生可隨時隨地選擇適合自己的學習課程，通過反復觀看視頻鞏固課堂所學知識點，這不僅解決了傳統(tǒng)課堂和移動終端設備之間的矛盾，而且能實現(xiàn)傳統(tǒng)面對面課堂教學與數(shù)字移動端設備的深度融合，從而構建智能化、現(xiàn)代化和數(shù)字化的課堂環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)工程學科學生成長。

2 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”教育背景下的農(nóng)業(yè)工程學科智慧課堂構建路徑

為適應農(nóng)業(yè)院校產(chǎn)學研辦學模式發(fā)展的需要，主動對接國家智能農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)需求，應以立德樹人為根本，匯聚國內外高校優(yōu)質資源，推動農(nóng)業(yè)工程學科教學模式由“以線下教學模式為中心”向“線上+線下智慧課堂教學模式為中心”的轉變，由“以教師為中心”向“以學生為中心”的轉變?；诖颂岢鲛r(nóng)業(yè)工程學科智慧課堂建設路徑為課前利用富媒體資源引起學生興趣、課中打造虛擬仿真實驗室、課后創(chuàng)建微課和跨區(qū)域打造農(nóng)業(yè)工程學科開放課程。

2.1 課前預習：學情分析，利用富媒體資源引起學生興趣

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工程學科采用大課教學模式，教師備課方式主要為備教材、備教法和備學生。由于學生眾多，教師難以深入了解每位學生。從學生的角度，其預習大多為提前閱讀教材內容，但教材文字枯燥無味，這就會削減學生對新知識的學習積極性。長此以往，能夠堅持課前自主預習且及時與老師探討反饋的學生寥寥無幾。教師備課內容大多基于以往的課堂經(jīng)驗，導致課堂上教與學之間具有滯后性。因此，合理利用富媒體資源，根據(jù)新工科新農(nóng)科導向建設，融合學科交叉及科技創(chuàng)新理念，聚焦農(nóng)業(yè)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)工程學科教學內容與互聯(lián)網(wǎng)上多媒體信息的深度融合，對提高學生的學習效果大有裨益。教師可根據(jù)下節(jié)課所講知識，強基拓域抓特色，在互聯(lián)網(wǎng)上尋找農(nóng)機作業(yè)視頻、圖片、動畫等學習資源自制多媒體課件，然后分享到網(wǎng)絡連接、網(wǎng)絡視頻，將預習內容通過智慧課堂信息技術平臺推送至學生的移動設備終端，同時，通過平臺發(fā)布預習內容，設定預習截止時間，點明本節(jié)課程目標。學生則可通過平臺，實時反饋預習進度和問題。由于富媒體制作的預習資料重點突出、生動有趣，因此，這種教學模式不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，還能了解學生的預習質量，以便及時調整課堂知識重點。

2.2 課中互動：打造虛擬仿真實驗室，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維

農(nóng)業(yè)工程學科教育大多采用傳統(tǒng)的“三個中心”教育思想。這種教學方式過于強調教師和教材的主體地位，學生則處于被動地位。教學活動大多為教師在課堂內講解教材知識，而教材更新迭代緩慢，新知識新技術新裝備進入課程體的時效性較差，導致課堂知識結構體系與實際生產(chǎn)應用產(chǎn)生脫節(jié)，同時，忽略了學生主觀能動性和動手能力的培養(yǎng)，阻礙了學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和個性的發(fā)展。

探索農(nóng)業(yè)工程學科智慧課堂教學，重在構建以學生為主的課堂教學模式，梳理新時代農(nóng)業(yè)工程學科農(nóng)機、農(nóng)電、農(nóng)建、農(nóng)水等專業(yè)智慧課堂構建方案,將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新理論、新知識、新技術融入教學內容，通過分層次教學、VR 教學等方式，保證新知識新技術新裝備的時效性。建造虛擬仿真實驗室十分必要，學生可借助移動終端設備，使用虛擬仿真軟件，開展各種農(nóng)業(yè)機械的仿真實驗，使學生在學習理論知識后實時應用軟件觀察農(nóng)業(yè)機械構造并利用軟件操控農(nóng)業(yè)機械。實驗過程中，學生可及時與老師反饋溝通，共同分析并解決所遇到的問題，這樣不僅使學到的知識更易掌握更難忘卻，而且利于提高學生動手能力，增長實踐經(jīng)驗，解決傳統(tǒng)教學方法導致學生所學知識停留在書本上的問題。

2.3 課后輔導：兼顧學生差異，制作農(nóng)業(yè)工程學科課程微課

在課后階段，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工程學科一般采用多媒體課件的授課形式，學生下課后拷貝教師課件。課件內容大多為本節(jié)課的講解綱要，無法展開講解。一旦學生遇到細節(jié)問題，只能占用下節(jié)課時間找老師解答。為不影響后續(xù)教學進度，教師通常選擇幾個共性重點問題予以講解，無法兼顧學生差異，影響部分學生的學習進度。

采用智慧課堂教學模式，教師可利用移動拍攝設備或錄頻軟件制作微課課程，將本節(jié)課的重點知識內容分點講解，制成多個5～10 min的短視頻，并在短視頻內增加有關農(nóng)業(yè)機械的動畫講解，這樣會使學生直觀清晰地理解知識點。將視頻上傳至智慧課堂信息技術平臺，學生可自由挑選沒聽懂的知識點進行復習，并在視頻評論區(qū)提出問題，與教師實時線上交流。教師也可根據(jù)學生提出的問題進行針對性輔導，提供個性化復習資料。這種課后復習模式不僅做到了因材施教，而且能保證下節(jié)課的上課時間不被浪費，跟進教學進度。

2.4 跨區(qū)域打造農(nóng)業(yè)工程學科開放課程

高校教師可將農(nóng)業(yè)工程學科智慧課堂的整個上課過程整理上傳至慕課在線網(wǎng)絡課程、藍墨云平臺和雨課堂等信息化教學平臺，推出“M+N”教學模式——即由M所高校利用信息化教學平臺推出農(nóng)業(yè)工程學科線上課程，惠至各校N 多學生，學生均可線上選擇適合自己的講解方式來進行專業(yè)學習，實現(xiàn)跨區(qū)跨校協(xié)同教學，解決不同區(qū)域涉農(nóng)類高校農(nóng)業(yè)工程學科優(yōu)質課程資源短缺、學生多渠道學習環(huán)境與資源不足的問題，同時，還可解決不同地區(qū)農(nóng)業(yè)工程學科教育發(fā)展不平衡問題，緩解大規(guī)模教學與分層次差異化教學的矛盾，在平臺教學互動中促進學生學習和發(fā)展。線上教學視頻亦可推廣至各大企業(yè)，企業(yè)員工可有選擇地自行學習、自我提升。智慧課堂構建路徑如圖1所示。

圖1 智慧課堂構建路徑Figure 1 Smart classroom construction path

3 課程實踐成果——以東北農(nóng)業(yè)大學為例

3.1 智慧課堂建設成果

東北農(nóng)業(yè)大學工程學院借助新媒體、新技術等信息化教學手段，開展“互聯(lián)網(wǎng)＋教育”智慧課堂教學模式。在《農(nóng)業(yè)機械學》省級一流本科智慧課堂建設過程中，設計了視頻觀看、彈題顯現(xiàn)、章節(jié)自測、論壇分享、互動討論、作業(yè)考試等模塊，為提升課程教學質量、學生綜合能力和高級思維奠定了堅實基礎。同時，打造了如雨課堂、學習通、藍墨云平臺、慕課在線網(wǎng)絡課程等信息化教學平臺以及多維度的學習評價體系、真實逼真的網(wǎng)絡師生互動情景，強化了“以學生為主體”的體驗式課程學習模式，先后獲批省級線上一流本科課程1 門、省級虛擬仿真一流本科課程1門、校級一流本科課程2門。

3.2 線上開放課程教學成果

在線上教學方面，自課程正式登陸智慧樹平臺、面向全國開放選課以來，應用線上開放課程的高校達20 余所，包括黑龍江八一農(nóng)墾大學、甘肅農(nóng)業(yè)大學、內蒙古農(nóng)業(yè)大學、黑龍江工業(yè)學院、佳木斯大學等；企業(yè)院所10余家，包括常州漢森機械股份有限公司、黑龍江德沃科技開發(fā)有限公司、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所等；平臺互動累計1 萬余次，教師發(fā)帖1 000余個。該課程受到多方肯定。為宣傳習近平新時代中國特色社會主義思想，弘揚農(nóng)耕文化，該課程已在“學習強國”平臺上線，截止目前已瀏覽5.8萬余次，點贊2 800余次。

4 結語

基于“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景提出農(nóng)業(yè)工程學科課前利用富媒體資源引起學生興趣、課中打造虛擬仿真實驗室、課后創(chuàng)建微課和跨區(qū)域打造農(nóng)業(yè)工程學科開放課程的智慧課堂教學模式，并在東北農(nóng)業(yè)大學工程學院實施后得到良好反饋。這種教學模式能夠做到因材施教，利于突破農(nóng)業(yè)工程學科課堂時空界限，實現(xiàn)以農(nóng)業(yè)工程學科專業(yè)為中心向以人才綜合素質培養(yǎng)為中心的轉變，為培養(yǎng)農(nóng)業(yè)工程學科優(yōu)秀人才提供了有力支撐。