劉國(guó)棟 郭璐楠

（1.揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院；2.揚(yáng)州大學(xué)旅游烹飪學(xué)院·食品科學(xué)與工程學(xué)院）

一、引言

近年來(lái)，《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》等文件提出，教育現(xiàn)代化發(fā)展要以教育信息化作為內(nèi)生變量，持續(xù)推動(dòng)教育理念更新、模式變革、體系重構(gòu)，高校要著重?cái)?shù)字化、信息化的智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)，融合創(chuàng)新、系統(tǒng)推進(jìn)、科技引領(lǐng)，努力構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的人才培養(yǎng)新模式，探索信息時(shí)代教育治理新機(jī)制，加快信息化時(shí)代智慧教育變革[1]。課堂教學(xué)是教育教學(xué)工作的主陣地，是人才培養(yǎng)的中心環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師是課堂的主體，教師依照教科書(shū)上的內(nèi)容進(jìn)行講授，學(xué)生則被動(dòng)地接受知識(shí)，這種教學(xué)模式往往忽視了學(xué)生的主體性，限制了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和思維拓展能力的提高，不利于人才培養(yǎng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略的實(shí)施。因此，課堂教學(xué)改革已成為當(dāng)今教育改革的重點(diǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能等技術(shù)快速發(fā)展，教育改革促使智能技術(shù)與現(xiàn)代化教育相結(jié)合，智慧教室應(yīng)運(yùn)而生[2]。智慧教室配備了多種物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和互交設(shè)備，融合先進(jìn)的教育形式和教學(xué)手段，能夠拓展教學(xué)活動(dòng)空間，為師生提供豐富的教學(xué)資源。借助智慧教室，教師能夠運(yùn)用多種教學(xué)技術(shù)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，增強(qiáng)師生的互動(dòng)交流和趣味性[3]，促使課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)由以教師的教學(xué)為主轉(zhuǎn)向以學(xué)生為主導(dǎo)，進(jìn)而深入推動(dòng)教育改革[4]。

作物栽培學(xué)作為一門(mén)綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科，是揚(yáng)州大學(xué)品牌專業(yè)農(nóng)學(xué)的核心專業(yè)課程。該課程內(nèi)容貼近農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，操作體驗(yàn)性強(qiáng)[5]。當(dāng)前，傳統(tǒng)的作物栽培學(xué)課堂教學(xué)模式已難以滿足教育信息化改革的迫切需求，因此，探索如何利用智慧教室條件，結(jié)合本專業(yè)課程特點(diǎn)對(duì)課堂教學(xué)模式進(jìn)行革新是當(dāng)前高校教學(xué)改革的必然要求，對(duì)提升教學(xué)質(zhì)量具有重要意義[6]。

二、智慧教室概述

（一）智慧教室概念

智慧教室是指利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)教育技術(shù)，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)，促進(jìn)師生互動(dòng)、學(xué)生間相互協(xié)作，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性的新型物理教室[7]。智慧教室配備了信息化教學(xué)設(shè)備、多屏顯示器、集成3D 投影、互交式電子白板、AR/VR 等教學(xué)設(shè)備，并設(shè)置可調(diào)節(jié)的移動(dòng)桌椅，方便師生通過(guò)多種方式開(kāi)展教學(xué)、討論、研究等課堂教學(xué)活動(dòng)[8]。智慧教室為學(xué)生高效精準(zhǔn)學(xué)習(xí)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，并促使教師不斷創(chuàng)新教學(xué)理念，革新教學(xué)方式、方法，使高校始終保持高效性和前瞻性的人才培養(yǎng)模式。

（二）智慧教室特點(diǎn)

智慧教室具有智能化、個(gè)性化、交互性、開(kāi)放性和共享性等特點(diǎn)。首先，智慧教室打造了一個(gè)高科技、智能化、相對(duì)舒適的教學(xué)環(huán)境，從而營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍；其次，智慧教室提供了豐富的教學(xué)資源，教師能夠隨時(shí)獲取本學(xué)科相關(guān)資源，豐富課堂內(nèi)容，拓展思維，使課堂教學(xué)融會(huì)貫通，同時(shí)也滿足了學(xué)生個(gè)性化自主學(xué)習(xí)的需求；再次，在智慧教室的支持下，教師能夠通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂、微課等教學(xué)形式與學(xué)生開(kāi)展多元化互動(dòng)，保證學(xué)生的教學(xué)主體地位；最后，智慧教室提供的信息統(tǒng)計(jì)功能方便教師隨時(shí)掌握學(xué)生對(duì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)情況，獲得精準(zhǔn)、科學(xué)的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)，從而及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度，提高教學(xué)質(zhì)量。

（三）智慧教室在當(dāng)前課堂教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著信息化課堂教學(xué)改革的推進(jìn)，各大高校陸續(xù)開(kāi)始了智慧教室環(huán)境的建設(shè)工作，在教育部的支持下，已建成了遠(yuǎn)程互動(dòng)教室、VR 智慧教室、多屏互動(dòng)教室等多種智慧教室。目前，高校智慧教室的建設(shè)工作已取得初步成效，在應(yīng)用中也能夠顯著提高教學(xué)效率。然而，我國(guó)智慧教室的研究仍處于初始階段，對(duì)于智慧教室在應(yīng)用與普及過(guò)程中存在的問(wèn)題及相應(yīng)的解決方案仍需要進(jìn)一步探索與研究。研究表明，智慧教室提供的課堂互動(dòng)設(shè)備、教學(xué)資源、課堂評(píng)價(jià)等智慧環(huán)境能夠有效地解決原本課堂中存在的互動(dòng)交流環(huán)節(jié)欠缺、教學(xué)資源匱乏等問(wèn)題，但是對(duì)由教師教學(xué)方法引起的教學(xué)質(zhì)量不佳等問(wèn)題影響甚微[9]。智慧教室的應(yīng)用不僅要求教師熟練掌握智慧教室的各項(xiàng)功能和使用方法，還需要教師能夠在智慧課堂的輔助下改進(jìn)和優(yōu)化教學(xué)思路及方法，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式的轉(zhuǎn)型，從而提升教學(xué)質(zhì)量和效果。目前，高校雖然已經(jīng)配備了各種類型的智慧教室，但大多數(shù)的課堂教學(xué)仍以教師的講授為中心，尚未實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的自主性和創(chuàng)新思維能力影響欠佳。此外，系統(tǒng)、精準(zhǔn)、科學(xué)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系是評(píng)估教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要指標(biāo)。教師運(yùn)用智慧教室的自動(dòng)判題、實(shí)時(shí)分析等功能能夠及時(shí)獲得教學(xué)反饋，對(duì)于提升教學(xué)質(zhì)量具有積極的作用。然而目前的評(píng)價(jià)體系多以結(jié)果作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，忽略了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)。因此，智慧教室的教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制需要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)行為表現(xiàn)和學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，綜合分析教學(xué)效果，從而精準(zhǔn)合理的對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)[10]。智慧教室建設(shè)對(duì)于推動(dòng)高校課堂教學(xué)改革、培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才具有重要意義，對(duì)于目前課堂教學(xué)中存在的疑難復(fù)雜問(wèn)題深入理解、精準(zhǔn)個(gè)性化指導(dǎo)、科學(xué)合理的教學(xué)評(píng)價(jià)等深層次的問(wèn)題尚未提供較為系統(tǒng)和有效的幫助，仍需要進(jìn)一步的研究與實(shí)踐。

三、作物栽培學(xué)課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

（一）作物栽培學(xué)課程特點(diǎn)

作物栽培學(xué)是農(nóng)學(xué)專業(yè)的核心專業(yè)必修課，是一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的學(xué)科。該課程的主要內(nèi)容包括作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程、產(chǎn)量與品質(zhì)形成規(guī)律及其與環(huán)境條件的關(guān)系以及相應(yīng)的栽培技術(shù)措施。該課程既要求學(xué)生掌握相關(guān)理論知識(shí)，又要求培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和成果開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)化能力。

（二）作物栽培學(xué)課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題

近年來(lái)，隨著機(jī)械、智能、生物工程等高新技術(shù)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)已由傳統(tǒng)農(nóng)耕轉(zhuǎn)向現(xiàn)代智慧農(nóng)業(yè)，即利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代工業(yè)及現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)科學(xué)的指導(dǎo)和管理農(nóng)業(yè)，打造高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系和合理利用資源、綠色生態(tài)、高轉(zhuǎn)化效率的農(nóng)業(yè)生態(tài)體系。這就要求在作物栽培學(xué)的課堂教學(xué)中要與時(shí)俱進(jìn)，把握學(xué)科前沿知識(shí)，適當(dāng)補(bǔ)充先進(jìn)的機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)及栽培管理技術(shù)，對(duì)于一些過(guò)時(shí)或者已淘汰的內(nèi)容作適當(dāng)縮略，突出重點(diǎn)。然而，目前課本對(duì)科技前沿內(nèi)容涉及較少，部分教師未深入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線，導(dǎo)致在教學(xué)過(guò)程中照本宣科，內(nèi)容枯燥難懂，難以激發(fā)學(xué)生興趣[11]。雖然作物栽培學(xué)設(shè)置了第二課堂，但該課程中講述的作物生長(zhǎng)過(guò)程及相應(yīng)的栽培配套技術(shù)具有較強(qiáng)的季節(jié)性和區(qū)域性，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和學(xué)時(shí)很難給學(xué)生展示完整的耕作體系，使得學(xué)生缺少直觀的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐體驗(yàn)，尤其是當(dāng)今農(nóng)學(xué)學(xué)生大多缺少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)踐經(jīng)歷，更是對(duì)該課程缺乏感性認(rèn)識(shí)[12]。此外，由于教室教學(xué)條件的局限，教師多以板書(shū)或者PPT 的形式進(jìn)行灌輸式講授，教學(xué)方式單一；互動(dòng)方式多以問(wèn)答為主；教學(xué)質(zhì)量評(píng)估方式主要以結(jié)果性考核為主要評(píng)估手段；這類課堂模式難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，教師很難科學(xué)、長(zhǎng)期、動(dòng)態(tài)地掌握學(xué)生過(guò)程性的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果，同時(shí)也很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，導(dǎo)致課堂教學(xué)質(zhì)量不佳。

四、智慧教室在作物栽培學(xué)教學(xué)改革中的應(yīng)用實(shí)踐

對(duì)于智慧教室在作物栽培學(xué)教學(xué)改革中的應(yīng)用實(shí)踐，主要從教學(xué)模式設(shè)計(jì)、教學(xué)反饋與評(píng)價(jià)兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。以下為智慧教室在作物栽培學(xué)教學(xué)改革應(yīng)用實(shí)踐的具體內(nèi)容。

（一）教學(xué)實(shí)施

教師在明確課程學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)后，通過(guò)構(gòu)建教學(xué)資源、情景模擬、互動(dòng)討論、課堂測(cè)驗(yàn)等模塊單元，對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)[13-14]。以水稻種植過(guò)程及相應(yīng)的栽培配套技術(shù)體系為例，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，給定“揚(yáng)州市沙頭鎮(zhèn)生態(tài)農(nóng)場(chǎng)水稻綠色高產(chǎn)”這一主題，引導(dǎo)學(xué)生思考水稻種植包括哪些步驟，水稻生長(zhǎng)過(guò)程需要哪些關(guān)鍵栽培配套技術(shù)，每個(gè)生長(zhǎng)階段應(yīng)如何進(jìn)行管理，能夠最終實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、綠色[15]。

教師首先綜合分析學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)習(xí)慣，對(duì)學(xué)生進(jìn)行智慧分組。學(xué)生通過(guò)協(xié)同合作，利用智慧教室獲取教師提前上傳的云端學(xué)習(xí)資料，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、分析和討論。整理好答案后，各小組選出代表通過(guò)移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程連接投影儀，展示小組的觀點(diǎn)，闡述水稻種植過(guò)程以及相應(yīng)的栽培配套技術(shù)和田間管理措施，小組間互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)。隨后，教師按照作物生長(zhǎng)規(guī)律，通過(guò)課程講授水稻的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程、每個(gè)階段的生長(zhǎng)特點(diǎn)以及相應(yīng)的栽培配套技術(shù)和田間管理措施；進(jìn)而利用虛擬仿真技術(shù)對(duì)水稻生長(zhǎng)過(guò)程及關(guān)鍵的栽培技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行情景模擬。學(xué)生根據(jù)自學(xué)和課程講授內(nèi)容進(jìn)行虛擬操作演練，以達(dá)到熟練掌握水稻生長(zhǎng)規(guī)律及關(guān)鍵栽培配套技術(shù)的目的。在虛擬仿真環(huán)節(jié)中，以水稻生長(zhǎng)規(guī)律及相應(yīng)的土壤環(huán)境、氣候變化為依據(jù)，構(gòu)建水稻生長(zhǎng)發(fā)育系統(tǒng)，設(shè)定秧苗期、分蘗期、幼穗分化期、開(kāi)花期、灌漿期、成熟期等6 個(gè)水稻生長(zhǎng)階段，育秧技術(shù)、移栽插秧技術(shù)、水肥管理技術(shù)、雜草防治技術(shù)、病蟲(chóng)防治技術(shù)等5 個(gè)關(guān)鍵栽培技術(shù)，在操作實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生以第一視角進(jìn)行水稻生長(zhǎng)系統(tǒng)的主線任務(wù)，每個(gè)生長(zhǎng)環(huán)節(jié)設(shè)定相應(yīng)的栽培技術(shù)和田間管理任務(wù)，學(xué)生通過(guò)回答問(wèn)題、知識(shí)模塊選擇，進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，直至最終完成主任務(wù)。學(xué)生通過(guò)身歷其境的虛擬體驗(yàn)，進(jìn)一步獲得對(duì)水稻作物栽培的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)增加學(xué)習(xí)興趣，熟練地掌握水稻生長(zhǎng)規(guī)律及相應(yīng)的關(guān)鍵栽培配套技術(shù)。最后再通過(guò)參觀農(nóng)場(chǎng)和參與田間生產(chǎn)實(shí)踐，增強(qiáng)學(xué)生的直觀體驗(yàn)，鞏固教學(xué)效果，提升教學(xué)質(zhì)量。

（二）教學(xué)反饋與評(píng)價(jià)

在智慧課堂的教學(xué)模式下，學(xué)生是真正的主體，教師扮演著引導(dǎo)者和組織者的角色。在本課堂教學(xué)過(guò)程中，教師著重對(duì)小組討論與匯報(bào)過(guò)程、虛擬仿真操作效果及實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行考核，全面了解學(xué)生對(duì)水稻生長(zhǎng)規(guī)律理論知識(shí)及作物栽培關(guān)鍵技術(shù)的掌握情況，弱化期末知識(shí)考試的考核比重，并加強(qiáng)對(duì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)表現(xiàn)、綜合分析能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力等方面的考核。在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師隨時(shí)觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，聽(tīng)取學(xué)生的反饋，并通過(guò)云平臺(tái)收集學(xué)生的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)效果和知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，隨時(shí)調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu)、教學(xué)方案和教學(xué)進(jìn)度，針對(duì)學(xué)生薄弱的知識(shí)環(huán)節(jié)制定個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，提升教學(xué)效果。

五、智慧教室在作物栽培學(xué)教學(xué)改革中的應(yīng)用效果

基于智慧教室在作物栽培學(xué)教學(xué)課堂改革中的應(yīng)用，學(xué)生需要在課前通過(guò)智慧教室獲取課程相關(guān)資料及課外拓展知識(shí)，預(yù)習(xí)課堂內(nèi)容，并對(duì)課程疑難點(diǎn)進(jìn)行自主思考，對(duì)于難以理解的知識(shí)點(diǎn)做好記錄，課上與教師、同學(xué)交流進(jìn)行答疑。這種教學(xué)方式充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和興趣，拓展學(xué)生的視野，極大地提升了教學(xué)效率和質(zhì)量。智慧教室提供了優(yōu)越的教學(xué)設(shè)施設(shè)備，結(jié)合虛擬仿真環(huán)境對(duì)該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行情景模擬，使學(xué)生貼近生產(chǎn)實(shí)際，提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力和專業(yè)實(shí)踐能力，為高校培養(yǎng)素質(zhì)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

六、結(jié)語(yǔ)

作物栽培學(xué)是農(nóng)學(xué)專業(yè)的核心專業(yè)必修課，是一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的學(xué)科。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式多采用灌輸式講授，存在教學(xué)方式單一，教學(xué)內(nèi)容晦澀難懂、理論脫離實(shí)際，教學(xué)質(zhì)量評(píng)估不精準(zhǔn)等問(wèn)題。隨著物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)的發(fā)展與普及，智慧教育成為當(dāng)今信息化時(shí)代教育改革的焦點(diǎn)。智慧教室是一種能夠提供智慧環(huán)境的新型物理教室，是教育信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)。

本文利用智慧教室提供的教學(xué)資源、教學(xué)設(shè)備及虛擬仿真技術(shù)對(duì)作物栽培學(xué)的教學(xué)課堂進(jìn)行改革，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，利用所學(xué)知識(shí)對(duì)作物栽培的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行虛擬操作演練，這種教學(xué)方式充分地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和興趣，拓寬學(xué)生的思維和視野，增強(qiáng)學(xué)生的直觀體驗(yàn)感和創(chuàng)新實(shí)踐能力，有助于提升教學(xué)質(zhì)量。