張明艷，程凡永，周 鵬

(安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

引言

智慧課堂理念最早提出是在19世紀(jì)初期，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)的發(fā)展而不斷改進(jìn)、完善。時(shí)至今日已有超星學(xué)習(xí)通、清華雨課堂、東華大學(xué)易班以及MOOC等智慧教學(xué)平臺(tái)，智慧課堂再次掀起高校教學(xué)方式、教學(xué)手段改革的高潮。智慧課堂的引入也顛覆了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)途徑。學(xué)習(xí)不再受時(shí)間、地點(diǎn)和授課者約束，當(dāng)前高校學(xué)習(xí)方式正在由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)內(nèi)容更加豐富，由點(diǎn)向面擴(kuò)展，學(xué)習(xí)資料獲取途徑由課本、教師課堂傳授向網(wǎng)絡(luò)課堂、數(shù)字圖書館、網(wǎng)絡(luò)共享教學(xué)資源擴(kuò)展。

為了增強(qiáng)普通本科學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，近年來圍繞高校課程教學(xué)的改革一直在進(jìn)行，作為高校教師也在不斷地探索、思考什么樣的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)效果，能夠達(dá)到學(xué)生期望、社會(huì)期望，同時(shí)能夠滿足教師本身在教書育人過程中的成就感和自豪感，做到三者之間的共同發(fā)展。一切以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性為出發(fā)點(diǎn)，以培養(yǎng)符合社會(huì)需求的合格人才為目標(biāo)。為了達(dá)到這一目標(biāo)，基于“案例教學(xué)”“翻轉(zhuǎn)課堂”“微課”“工程師課堂”等教學(xué)形式不斷引入教學(xué)過程，取得了不錯(cuò)的效果。智慧課堂融合并拓展了上述教學(xué)形式，使用智慧課堂教師與學(xué)生通過課前、課中和課后隨時(shí)互動(dòng)，通過教師講解和學(xué)生提問突出課程重點(diǎn)、難點(diǎn)，將有限的課堂時(shí)間集中用于解決學(xué)生理解困難的課程內(nèi)容，對(duì)于課程基礎(chǔ)知識(shí)部分通過學(xué)生自學(xué)方式消化吸收，既節(jié)省課堂時(shí)間，又能夠鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。

本文以數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)過程為例，以超星學(xué)習(xí)通為平臺(tái)，面向本科三年級(jí)學(xué)生采用智慧課堂教學(xué)。旨在研究智慧課堂教學(xué)模式與以往教師的教學(xué)方法和學(xué)生的學(xué)習(xí)方法上的區(qū)別，以及對(duì)教學(xué)效果的影響。

一、智慧課堂開設(shè)的基礎(chǔ)

首先，教師準(zhǔn)備工作要充分。教師要充分學(xué)習(xí)智慧課堂的使用方法，摸清各模塊的功能，能夠快速熟練地使用智慧課堂中的工具展開教學(xué)活動(dòng)。此次智慧教學(xué)平臺(tái)選用的是超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，它具有功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)便、靈活的特點(diǎn)，通過培訓(xùn)教師短時(shí)間內(nèi)就可以掌握它的使用方法，不會(huì)占用教師的時(shí)間和精力。學(xué)習(xí)通設(shè)置了與課程教學(xué)相匹配的各種功能模塊，來對(duì)應(yīng)教師教學(xué)過程、學(xué)生互動(dòng)過程，各模塊具有教師和學(xué)生權(quán)限設(shè)置等功能，熟練靈活地運(yùn)用學(xué)習(xí)通平臺(tái)是進(jìn)行智慧課堂教學(xué)的基礎(chǔ)。

其次，智慧課堂對(duì)象選擇要合理，包括課程選擇和教學(xué)對(duì)象選擇。數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門以實(shí)踐為主的課程，學(xué)生前期已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過數(shù)字電路設(shè)計(jì)、數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)、數(shù)字圖像處理等相關(guān)課程，具備了一定的專業(yè)知識(shí)，在為期2周的實(shí)踐環(huán)節(jié)中學(xué)生重點(diǎn)學(xué)習(xí)的是使用軟硬件工具進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，在實(shí)踐的過程中學(xué)生掌握現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)的方法，熟悉大規(guī)模電路設(shè)計(jì)的流程，能夠運(yùn)用工具進(jìn)行小型電路的設(shè)計(jì)開發(fā)和團(tuán)隊(duì)合作工作。課程面向的對(duì)象是本科三年級(jí)學(xué)生，他們具備較好的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，具備一定的自學(xué)能力，能夠快速地掌握軟硬件的使用方法。通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)將課前準(zhǔn)備工作提前兩周下發(fā)給學(xué)生，學(xué)生自行安裝、學(xué)習(xí)相關(guān)軟硬件平臺(tái)基礎(chǔ)知識(shí)。作為一門與理論課程、軟硬件密切相關(guān)的課程，要求學(xué)生既要?jiǎng)邮钟忠獎(jiǎng)幽X。選擇三年級(jí)學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)開設(shè)智慧課堂充分考慮了學(xué)生、學(xué)時(shí)、學(xué)習(xí)內(nèi)容等因素。學(xué)生在2周的時(shí)間內(nèi)要完成軟硬件學(xué)習(xí)，最終能夠進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以說是時(shí)間短，任務(wù)重。利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)，學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)可以獲得盡可能多的資源，在課程結(jié)束后依然可以在平臺(tái)上繼續(xù)學(xué)習(xí)[1]。

最后，教學(xué)資料是智慧課堂成功與否的關(guān)鍵。數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)已經(jīng)開設(shè)4年，參與的學(xué)生人數(shù)接近500人，已經(jīng)積累了豐富的教學(xué)資源。前期教學(xué)過程積累的課件、案例、作業(yè)等內(nèi)容要按照學(xué)習(xí)通對(duì)應(yīng)模塊進(jìn)行重新整理，分類上傳，工作量巨大。教學(xué)資料的整理是學(xué)習(xí)通平臺(tái)花費(fèi)時(shí)間最多的地方，但是這些工作一旦完成，對(duì)教師來說將終生受益，在后續(xù)的工作中只需要進(jìn)行補(bǔ)充即可，不再需要重復(fù)整理。如作業(yè)模塊，教師將作業(yè)內(nèi)容上傳，通過多次積累補(bǔ)充不斷增加作業(yè)模塊的內(nèi)容，同時(shí)可以指定時(shí)間發(fā)放作業(yè)并設(shè)定學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，超過規(guī)定時(shí)間作業(yè)將無法提交,以此輔助教師進(jìn)行教學(xué)管理；對(duì)學(xué)生來說，他們將獲得越來越多的學(xué)習(xí)資源，同時(shí)對(duì)于教學(xué)過程中隨技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后的案例可以由學(xué)生自行學(xué)習(xí)，教師可以將更多的精力放在與企業(yè)接軌的案例中，使學(xué)校教育與企業(yè)需求接軌。此外，學(xué)習(xí)通平臺(tái)含有電子資源搜索、電子圖書，期刊查閱等功能，學(xué)生有問題可以方便快捷查詢，尋求解決方法，培養(yǎng)自學(xué)能力，進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。

二、智慧課堂教學(xué)方法的改變

(一)課前準(zhǔn)備

“互聯(lián)網(wǎng)+信息平臺(tái)”產(chǎn)生了智慧課堂，在使用智慧課堂的過程中，不斷總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)，力求能夠取得良好的教學(xué)效果。智慧課堂能夠通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)W生發(fā)放學(xué)習(xí)資料，并發(fā)送通知提醒學(xué)生按時(shí)閱讀學(xué)習(xí)資料。以往以課堂為主體進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，現(xiàn)在可以打散進(jìn)行。通過提前準(zhǔn)備預(yù)習(xí)資料將課程內(nèi)容通過學(xué)習(xí)通下發(fā)給學(xué)生，給出預(yù)習(xí)指導(dǎo)。學(xué)生在預(yù)習(xí)指導(dǎo)的幫助下提前對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，并將存在的疑問通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)反饋給教師，教師在第一時(shí)間掌握學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的疑點(diǎn)、難點(diǎn)，適時(shí)調(diào)整課堂內(nèi)容。

課前準(zhǔn)備的工作量較大，教師要提供課堂內(nèi)容、與課堂內(nèi)容相關(guān)的資料、擴(kuò)展資料等材料，這些資料的提供也不是堆砌放在一起的，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提供與其相關(guān)的參考資料，同時(shí)確保學(xué)生能夠快速、方便地查找到這些資料，教師對(duì)預(yù)習(xí)內(nèi)容的每一部分都要設(shè)置預(yù)習(xí)標(biāo)簽。學(xué)生如有疑問通過點(diǎn)擊標(biāo)簽與預(yù)習(xí)材料關(guān)聯(lián)，預(yù)習(xí)材料不能解決疑問則提交給教師進(jìn)行課堂答疑[2]。

數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)為期2周，學(xué)生需要學(xué)習(xí)Verilog軟件和FPGA硬件平臺(tái)，在掌握軟硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)在實(shí)踐環(huán)節(jié)開始之前，學(xué)生便利用平臺(tái)下載安裝軟硬件，并在預(yù)習(xí)指導(dǎo)的幫助下學(xué)會(huì)軟硬件的基本操作，建立工程項(xiàng)目。教師在實(shí)踐環(huán)節(jié)開始之后對(duì)課程內(nèi)容中的重點(diǎn)進(jìn)行精講，對(duì)學(xué)生反饋的難點(diǎn)、疑點(diǎn)進(jìn)行解釋講解。學(xué)習(xí)通搭建起教師與學(xué)生之間的良性媒介[3]，如下圖所示：

(二)角色定位與課堂互動(dòng)

教師是課堂的主宰，“三尺講臺(tái)，聲情并茂?！备嚓P(guān)注的是單向知識(shí)輸出，學(xué)生接收知識(shí)的能力、效果往往被忽略，學(xué)生關(guān)注的重點(diǎn)、難點(diǎn)往往出現(xiàn)疏漏，教、學(xué)之間沒有足夠的互動(dòng)、知識(shí)交換過程。然而世易時(shí)移，科技的迅猛發(fā)展，學(xué)科融合、專業(yè)結(jié)合使得當(dāng)代大學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)科目越來越多，僅靠教師課堂口頭傳授效率太低。通過多年的教學(xué)思考、總結(jié)發(fā)現(xiàn)，教師講得好，不如學(xué)生學(xué)得好，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)得好，具備自學(xué)、繼續(xù)學(xué)習(xí)能力才是高校教師教學(xué)工作的重點(diǎn)。

通過智慧課堂協(xié)調(diào)教師與學(xué)生在課堂教學(xué)中的角色，讓教師和學(xué)生能夠在課堂教學(xué)中正確定位，教師不再是持續(xù)不斷地輸出知識(shí)，學(xué)生也不再是被動(dòng)接收知識(shí)，通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)形成教師與學(xué)生的課前互動(dòng)，在課堂上教師可以根據(jù)學(xué)生反饋的學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)強(qiáng)化講解，對(duì)學(xué)生通過自學(xué)掌握良好的內(nèi)容少講、不講。通過角色定位，教師有計(jì)劃地將課堂時(shí)間預(yù)留給師生互動(dòng)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以及問、答結(jié)合環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)發(fā)言，讓學(xué)生的大腦動(dòng)起來，改變學(xué)生上課用耳不用腦，只聽不講的現(xiàn)狀。

在學(xué)習(xí)通的幫助下，課堂教學(xué)取得成功，學(xué)生根據(jù)課前預(yù)習(xí)指導(dǎo)明確課堂教學(xué)的主要內(nèi)容，教師在課程內(nèi)容上做到“不講則已，逢講必精”，牢牢吸引學(xué)生目光。課堂教學(xué)含金量大大提升，學(xué)生大腦需要隨時(shí)保持活躍，跟上教師節(jié)奏，教師也會(huì)適時(shí)拋出學(xué)生反饋的難點(diǎn)、疑點(diǎn)與學(xué)生展開討論，學(xué)生和教師被緊密地聯(lián)系在一起。

三、智慧課堂學(xué)習(xí)方法的改變

(一)強(qiáng)化課前預(yù)習(xí)，貫通前學(xué)與后學(xué)課程

當(dāng)代的大學(xué)生成長(zhǎng)在信息化、智能化快速發(fā)展的環(huán)境中，對(duì)某些新生事物的接收、擁有度高于教師，對(duì)課堂內(nèi)容中重復(fù)性、基礎(chǔ)性知識(shí)沒有興趣。如：設(shè)計(jì)一個(gè)加法器，學(xué)生在數(shù)字電子技術(shù)課程中已經(jīng)完整系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過數(shù)字電路的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)過程。按照以往教學(xué)方法，教師在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)上依然會(huì)花費(fèi)時(shí)間對(duì)加法器的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行復(fù)習(xí)，之后介紹如何利用Verilog和FPGA來實(shí)現(xiàn)。這一過程，耗費(fèi)時(shí)間，消磨學(xué)生精力，往往在進(jìn)入主題之前，學(xué)生已經(jīng)失去了興趣?；谶@一點(diǎn)，通過學(xué)習(xí)通發(fā)送預(yù)習(xí)指導(dǎo)，學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)指導(dǎo)提前復(fù)習(xí)以往知識(shí)點(diǎn)，課堂上教師可以直接進(jìn)入新的內(nèi)容，講解如何運(yùn)用Verilog實(shí)現(xiàn)編程、如何下載到FPGA硬件進(jìn)行調(diào)試，查看結(jié)果[4]。

(二)基于學(xué)習(xí)通的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)分為三個(gè)階段。第一階段，教師課堂授課內(nèi)容占課堂時(shí)間的2/3左右，互動(dòng)答疑占1/3。進(jìn)入第二階段，預(yù)習(xí)指導(dǎo)通過學(xué)習(xí)通向?qū)W生下發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)，給出設(shè)計(jì)指標(biāo)、設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn)等基本資料，學(xué)生利用線上、線下各種工具查找解決方法，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并通過軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。這一階段學(xué)生占據(jù)課堂時(shí)間的2/3左右，教師答疑占1/3。進(jìn)入第三階段，學(xué)生開始進(jìn)行較復(fù)雜電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這一階段的明顯變化表現(xiàn)為，在第一、第二階段的學(xué)習(xí)過程中學(xué)生已經(jīng)積累了學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，具備了主動(dòng)學(xué)習(xí)的思想認(rèn)識(shí)。此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生會(huì)組成小組，各辟蹊徑、分工明確，對(duì)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)各個(gè)突破、分塊完成。這一過程學(xué)生的滿足感、成就感顯著提升，教師在收獲成就感的同時(shí)，不時(shí)會(huì)有驚喜的發(fā)現(xiàn)，學(xué)生能夠進(jìn)行擴(kuò)展性學(xué)習(xí)，甚至沒有講到的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生通過自學(xué)也能夠進(jìn)行靈活應(yīng)用。教師在教學(xué)活動(dòng)中角色轉(zhuǎn)換為引導(dǎo)者，帶路者、指路者[5]。

(三)繼續(xù)學(xué)習(xí)

實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)束之后，師生之間的課堂關(guān)系隨之結(jié)束，但是在學(xué)習(xí)通平臺(tái)，學(xué)生依然可以輕松地與教師建立聯(lián)系，對(duì)這門課程抱有更大興趣的學(xué)生可以繼續(xù)深入學(xué)習(xí)，對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的難點(diǎn)、疑點(diǎn)通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)反饋給教師，教師與學(xué)生及時(shí)溝通，進(jìn)行答疑解惑。少部分學(xué)生通過后續(xù)深入學(xué)習(xí)，在就業(yè)時(shí)選擇與FPGA硬件開發(fā)相關(guān)的工作，也能得到較好的回報(bào)。

四、理智選擇智慧課堂或傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式

(一)大課、實(shí)踐環(huán)節(jié)課程優(yōu)先選擇智慧課堂

如前所述，選擇智慧課堂是充分考慮了實(shí)踐環(huán)節(jié)課程的性質(zhì)，學(xué)生具有專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，前期已經(jīng)掌握如C語言、單片機(jī)等軟硬件平臺(tái)，與課程相關(guān)的理論知識(shí)大部分在前期課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，學(xué)生具備了自學(xué)能力，滿足上述條件的課程采用智慧課堂教學(xué)方式能夠大大提高教、學(xué)效率，調(diào)動(dòng)學(xué)生思維、動(dòng)手能力。對(duì)于人數(shù)較多的課程建議采用智慧課堂，利用學(xué)習(xí)通軟件的統(tǒng)計(jì)分析、互動(dòng)交流等功能，節(jié)省師生面對(duì)面交流的時(shí)間。

(二)小課、專業(yè)基礎(chǔ)課優(yōu)先選擇傳統(tǒng)教學(xué)模式

對(duì)于專業(yè)基礎(chǔ)課程、理論性較強(qiáng)的課程、能夠?qū)崿F(xiàn)小班教學(xué)的課程，不建議過多采用智慧課堂。一方面，理論性較強(qiáng)的課程、涉及到較深專業(yè)知識(shí)的課程，學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備達(dá)不到課程要求，學(xué)生花費(fèi)時(shí)間預(yù)習(xí)、自學(xué)往往達(dá)不到預(yù)期效果。此時(shí)，應(yīng)以課堂授課為主，教師作為課堂主體傳授課程知識(shí)、幫助學(xué)生搭建系統(tǒng)、完整的課程體系，在學(xué)習(xí)過程中適時(shí)穿插課堂互動(dòng)、討論活動(dòng)。另一方面，對(duì)于有條件開設(shè)小班教學(xué)的課程，由于面向的對(duì)象人數(shù)較少，如20—30人/班，傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)效果要優(yōu)于智慧課堂教學(xué)模式，教師和學(xué)生有足夠的課堂時(shí)間交流，師生面對(duì)面即可解決學(xué)習(xí)過程中遇到的難點(diǎn)、疑點(diǎn)。

結(jié)束語

智慧課堂作為互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的產(chǎn)物，對(duì)于推動(dòng)高校教學(xué)方式改革具有積極的作用，使用智慧課堂也取得了預(yù)期效果，師生之間的交流、互動(dòng)更加活躍，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性有了很大提高，尤其對(duì)于平時(shí)課堂表現(xiàn)不佳的學(xué)生，有學(xué)習(xí)通加持也能大膽表達(dá)自己的想法。但同時(shí)也應(yīng)該注意，并不是所有課程都適合采用智慧課堂，切忌一哄而上，跟風(fēng)教改。