“金課”導向下智慧課堂在實驗教學中的構(gòu)建

張俊 岳倩倩

摘? ? 要：“金課”建設是提高本科教育質(zhì)量的核心要素和根本要求，實驗教學是本科教育中不可缺少的重要組成部分。在此導向下，根據(jù)現(xiàn)行實驗教學中的問題，提出提升實驗課程“兩性一度”的方法;以“學習通”為平臺，以“運動控制系統(tǒng)綜合實驗”課程為例，闡述智慧課堂教學模式及線上線下混合式教學方法的應用;詳細介紹教學設計的流程，提出結(jié)果性和過程性相結(jié)合的學習評價方式，并給出線上資源建設的可行方法;最后總結(jié)轉(zhuǎn)變實驗課堂教學方式所達到的積極效果，為實驗教學改革提供了參考。

關(guān)鍵詞：“金課”;智慧課堂;實驗教學;運動控制系統(tǒng)

中圖分類號：G434? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-7394（2020）04-0115-08

隨著新科技革命和大數(shù)據(jù)時代浪潮的奔騰而至，信息化變革滲透到各個領域，世界各國高等教育也邁進一個全新的時期。從2017年9月“雙一流”建設高校及建設學科名單公布開始，到2019年4月教育部再發(fā)布通知，決定啟動一流本科專業(yè)建設“雙萬計劃”，這些硬核操作標志著我國高等教育已經(jīng)從規(guī)模擴張全面轉(zhuǎn)向內(nèi)涵式發(fā)展[1]。“雙萬計劃”明確提出了建設國家級一流本科專業(yè)，課程是專業(yè)建設和人才培養(yǎng)的核心要素[2]，一流專業(yè)必須以“金課”為支撐。然而，什么樣的課能稱之為“金課”？對此，教育部高等教育司司長吳巖給出了解答：“兩性一度”是“金課”標準，“兩性一度”即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，反之，“水課”則是低階性、陳舊性和不用心的課[3]?？梢?，“金課”就是一流課程，“金課”的標準引導高?；貧w育人的本質(zhì)。而如何建成教育部所倡導的“金課”，進而提升高等教育質(zhì)量、培育一流人才，是當前值得教育者深思的重要問題之一;探索如何建設實驗金課，讓實驗課程緊跟時代改革的步伐，也是高校教學改革的當務之急。

1? 實驗教學現(xiàn)狀

實驗教學是培養(yǎng)學生專業(yè)能力和專業(yè)素質(zhì)的有效途徑，是理論教學所不能代替的[4]。目前，大多數(shù)高校的實驗教學普遍采用較為單一的傳統(tǒng)教學方法，一般包括課前預習、課內(nèi)講授、學生實驗和課后驗收等若干教學環(huán)節(jié)，這樣的教學方法不能有效提高學生的實踐技能。其原因是每個實驗通常只安排2個學時，學生需要在這有限的課堂時間內(nèi)，將理論課程中所講述的知識點通過實驗得以消化和吸收，即完成知識內(nèi)化的過程;除去教師課內(nèi)講授及操作演示占據(jù)的時間，約四分之一，再加上實驗結(jié)束后教師進行驗收和評價環(huán)節(jié)所占用約四分之一時間[5]，整個實驗下來，學生真正參與的時間最多只有1個學時，只能達到完成實驗操作的目標，而難以將理論課中的知識點與實驗結(jié)合起來進行總結(jié)消化，更談不上拓展創(chuàng)新?？梢?，采用傳統(tǒng)的教學方法，實驗教學效果難以提高。

2? ?“金課”視角下的實驗教學

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，是學生在大學里受益最直接、最核心、最顯效的內(nèi)容。2018 年6 月，教育部召開了改革開放40年來首次全國高等學校本科教育工作會議，同年8 月發(fā)布《教育部關(guān)于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》（教高函〔2018〕8 號），其中，要求各高校要加強學習過程管理，全面梳理各門課程的教學內(nèi)容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質(zhì)量[6]。

在打造“金課”的號召下，如何對實驗課程進行深度改革，打造實驗“金課”，是一項與時俱進的任務。與理論課程一樣，“以教為中心”強調(diào)知識傳授的傳統(tǒng)教學方法或者是“望屏解讀”的多媒體教學法，都不能滿足當前信息化時代學生由于思維方式、生活方式以及學習方法的轉(zhuǎn)變對實驗教學所提出的新要求。這并不是說以前老一輩教師上的課都是“水課”，都沒有用了，而是隨著時代的發(fā)展，學生長期浸泡在快餐式、數(shù)字式的網(wǎng)絡文化氣息中，他們互相交流討論的也都是當下最流行的信息時代元素，學生的“口味”變了，傳統(tǒng)的黑板或多媒體教學已經(jīng)完全沒有吸引力了，相反口袋里的手機就像一扇打開多彩多樣世界的大門，無時無刻不在吸引著當代的大學生。有些班級為了阻止課堂上學生玩手機，在班里放置了手機袋，強制性要求上交手機?？蓪嶋H情況是，上有政策，下有對策，學生的手機上交了，但口袋里多了一個“備胎”，上課該玩還是接著玩?？梢姡枚碌霓k法不能完全解決問題，除了堵，教師應該想辦法疏導，讓學生的注意力重回課堂。

智慧課堂是信息化時代的產(chǎn)物，其豐富的功能在當下已有目共睹，重點是它在教學觀念、教學內(nèi)容、教學手段、教學方式和教學流程上都與傳統(tǒng)教學不同。在實驗教學中積極地引入智慧教學工具，改變教學手段，對教學設計、教學內(nèi)容及教學評價進行重構(gòu)，能夠增加實驗課程的含“金”量，切實提高實驗課程的教學質(zhì)量。如此，對學生而言，手機在實驗課堂上就成為輔助的學習工具，而不再是娛樂的玩具。

然而，采用了智慧教學工具、利用了信息化教學手段的課程，就一定是“金課”嗎？答案顯而易見是否定的。如果在課堂上智慧教學工具的作用就只是點名簽到、布置作業(yè)、發(fā)個通知，那就太形式化了，完全沒有起到應有的作用。要為課堂添“金”，就是要讓課堂變成一個高階的動態(tài)課堂，變成互動性強的對話課堂，變成有延伸有拓展的開放課堂，變成學生主動實踐的探索型課堂，變成有總結(jié)有凝練的思考型課堂[7]。智慧教學工具是為課堂添“金”的法寶，充實且緊跟時代的教學內(nèi)容是為課堂添“金”的基石，以成果為導向的教學設計為課堂添加了“金”色的翅膀，只有把握好每個層面才能實現(xiàn)金課的構(gòu)建。

3? 實驗“金課”構(gòu)建探索

3.1? 利用閉環(huán)教學設計，提升實驗課程的“創(chuàng)新性”

教師用心的課、有挑戰(zhàn)性的課、有前沿性的課就是“最好的課”。課程的教學設計是教師用心的最好體現(xiàn)，好的教學設計一定是經(jīng)過精細打磨的，不但精在內(nèi)容，更勝在環(huán)節(jié)。好的實驗課程教學設計能夠有效提高學生的實踐操作技能，激發(fā)學生學習理論知識的興趣，開拓學生的創(chuàng)新性思維，提升其整體素質(zhì)，并且進一步增強學生對未來就業(yè)的自信心。對于工科的實驗課來說，教師要設計的內(nèi)容就是將行業(yè)新鮮的應用元素融入到基礎知識中，讓前沿性的教學工具聯(lián)系“教”與“學”，正確引導學生課前、課中及課后三個時間段的學習流程;并且根據(jù)學生課后掌握情況，反饋到課前環(huán)節(jié)的設計上，使教學設計實現(xiàn)閉環(huán)，讓課程先進化，讓課堂動態(tài)化，讓學生忙起來。

實驗課程和理論課程的顯著區(qū)別在于：首先，課程中要注重提高學生動手實驗的參與熱情;其次，要注意設計合理的教學情境，引導理論課知識點到實驗課知識點的遷移轉(zhuǎn)化;最后，還要注重培養(yǎng)學生實驗的良好習慣及安全意識。在對實驗課進行教學設計時，只有充分把握不同類型課程的特點，才能設計出達到“金課”標準的課程。針對學生在實驗課程中所表現(xiàn)出的對“動手操作”望而生畏的特點，可采用線上線下混合教學模式構(gòu)建實驗金課。課前，學生通過網(wǎng)絡平臺先預習知識點，并通過線上視頻或照片觀察熟悉實驗儀器及實驗操作;線下的實驗課程中，學生動手操作，對學到的知識和信息充分加以運用，實現(xiàn)從理論到實踐、再從實踐到理論的升華。教師的職責從以“教”為重點逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩А睘橹攸c，在引導學生學習方向、組織學習流程、把握學習進度和給予合理學習評價方面發(fā)揮作用。

由此，可以在“學習通”平臺上，利用三個時間段即課前、課中及課后流程的控制，使教學形成閉環(huán)，來構(gòu)建實驗課程。（1）上課前，上傳教學操作視頻到網(wǎng)絡，并發(fā)布預習任務，組織學生熟悉實驗儀器，預習實驗操作。學生需要完成視頻學習，并完成預習任務，教師通過平臺上數(shù)據(jù)的記錄，檢查學生的完成情況，利用平臺工具對未按時完成學習的學生給予督學提醒。（2）課堂中，教師教學的重點不再是講解實驗原理和演示操作步驟，而是側(cè)重于用“學習通”構(gòu)建教學情境，與學生進行“dialogue”，鼓勵學生主動提出問題，重點解決學生在實驗操作中出現(xiàn)的問題，并且在基本實驗完成的基礎上，組織學生進行拓展訓練。學生可以在實驗操作中利用手機或平板回看操作，達到實時指導的目的。（3）在課后，教師發(fā)布實驗討論話題及思考題，讓學生分享實驗收獲，同時督促學生提交拓展訓練作業(yè)，通過平臺監(jiān)控完成情況給予學習評價。利用“微聊”功能，學生可以隨時向教師提出實驗報告及思考題中的相關(guān)問題，教師根據(jù)學生對知識的掌握情況不斷修正教學設計，最終形成閉環(huán)。如圖1所示為教學設計各環(huán)節(jié)示意圖。

此教學設計從“以學生為中心”層面上來說，能夠讓學生靈活掌握學習時間，使課堂上操作時間更加充足;學生在操作前就能熟悉儀器面板，從而消除由陌生引起的排斥心理，有心力去組織操作思路，并從實驗全局把握每一步操作所起的作用，而不是盲目地為了操作而操作;學生通過對話式課堂向教師提問，鍛煉思維能力并培養(yǎng)主動獲取知識的習慣。從“以教師為主導”層面上而言，教師能夠提前評測，掌握學生預習情況;課堂上能根據(jù)測評結(jié)果有的放矢，重點解決學生操作中的問題，而不用花時間對簡單的操作順序、知識點進行回答;教師能夠有時間組織一個交互活躍的課堂，從而有效保證實驗教學效果，提高教學質(zhì)量。

3.2? 打造與時俱進的內(nèi)容，提升實驗課程的“高階性”

低階的、陳舊的課程內(nèi)容必定無法吸引當代大學生，“兩性一度”的標準要求教師根據(jù)“00后”大學生的特點，精心準備具有時代特點、高階性、創(chuàng)新性的內(nèi)容，以激發(fā)學生的學習動力，鎖定學生的專業(yè)志趣，進而讓學生的綜合素質(zhì)切實得到提高。本文以“運動控制系統(tǒng)綜合實驗”課程為例，闡述如何結(jié)合智慧教學工具，構(gòu)建實驗金課的教學內(nèi)容。

“運動控制系統(tǒng)綜合實驗”的課程目標是培養(yǎng)學生綜合應用電機拖動技術(shù)、電力電子技術(shù)及自動控制原理等知識，解決運動控制系統(tǒng)中工程實際問題的能力[8]。由于操作的裝置是強電裝置，變頻器的主電路輸入端子與市電直接連接，所以專項安全教育是必不可少的教學內(nèi)容。在整個實驗課開課前，教師利用“學習通”發(fā)布強電操作測驗，并在測驗中設置“不達到滿分自動打回重做”的要求，測試題包括進實驗室的要求、接線要求、實驗結(jié)束后儀器整理習慣等，旨在通過測驗加強學生安全意識并提高其實驗操作素養(yǎng)。

實驗課第一次課的課前導入內(nèi)容至關(guān)重要，教師應當選用當前最熱門的應用實例展示給學生，讓他們對課程學習目標形成初步認識，認為課程知識是接地氣的、有的放矢的，然后再將學生的關(guān)注點引入到實際的實驗目標上來。如對于“運動控制系統(tǒng)綜合實驗”，可以選用長征五號遙三運載火箭即“胖五”發(fā)射前垂直運轉(zhuǎn)的事例作為課程的導入，給學生介紹承載“胖五”的活動發(fā)射平臺

在預習過程中，學生通過自學原理、觀看視頻及預習測驗三個環(huán)節(jié)，對課堂內(nèi)容有了宏觀的認識。課堂上，教師可組織學生針對預習提出問題并解答，實現(xiàn)對話式的課堂。教師應該根據(jù)知識點設計對話內(nèi)容，或者在學生提出問題后有針對性地進行補充。如在上述實驗中，可設計對話的主題：觀看多段調(diào)速的線路連接預習視頻后，請總結(jié)一下接線順序。教師可以通過“學習通”隨機選人抽答，也可以讓學生搶答。根據(jù)學生的回答情況，在硬件連接的基礎上再次注入關(guān)于數(shù)字輸入端口應用方法的知識點，進一步強化學生對控制參數(shù)的認識。接下來，教師根據(jù)知識點再次進行引導性提問。第一個知識點是數(shù)字端口通過數(shù)字控制參數(shù)設置不同數(shù)值實現(xiàn)選擇頻率功能，第二個知識點是頻率的給定是存儲在頻率控制參數(shù)內(nèi)部的，并且與數(shù)字控制參數(shù)設置值相關(guān)聯(lián)。由此提出引導問題：數(shù)字輸入端口是如何與變頻器內(nèi)部參數(shù)結(jié)合起來實現(xiàn)頻率選擇的？這樣就將課程的兩個重要知識點聯(lián)系了起來。最后是與操作相關(guān)的設問，讓學生把思考后得到的啟示用于實驗操作上，可以問學生數(shù)字輸入端口的控制參數(shù)在變頻器上設置的順序應該如何安排？通過這些對實驗操作有指導性的“dialogue”，讓學生操作更加順暢，從而提高了課堂內(nèi)實驗完成的比例。

（2）課堂采取分組實驗形式。對于上述實驗，采取4人一組形式，這正好為課堂中采用“分組競賽”提供了基礎。教師可以組織學生進行實驗速度和正確率的比拼，使學生一方面感受到課程的壓力，另一方面也體會到成功的喜悅。最為重要的是，這些多變的教學形式能讓原本傳統(tǒng)無生機的課堂“活”起來，更符合現(xiàn)代年輕人接受新知識的“口味”。

（3）課后進行拓展練習。學生需要根據(jù)題目設計硬件連接電路以及參數(shù)設置操作流程，并在實驗臺上完成設計的驗證。拓展練習是基于已學知識的深層次應用，也是拔高性的應用設計，在實驗課程中必不可少，是實驗課程高階性及挑戰(zhàn)度的體現(xiàn)。拓展練習的設計基于基礎實驗，但在此基礎上又做了廣度和深度上的延伸。比如，課程內(nèi)實驗要求是“用2個數(shù)字輸入端口實現(xiàn)3段式交流電機調(diào)速”，拓展練習可以在此基礎上變?yōu)椤坝?個數(shù)字輸入端口實現(xiàn)12段式交流電機調(diào)速”。拓展練習并不要求課內(nèi)完成，學生可以選擇在實驗室開放時間段內(nèi)完成，并提交實驗視頻以及設計圖紙給教師批閱。

3.3? 設計動態(tài)教學評價體系，提升實驗課程的“挑戰(zhàn)度”

美國教育評價專家斯塔弗而比姆認為：“評價最重要的意圖不是為了證明（prove），而是為了改進（improve）。” [9]因此，能夠?qū)崟r改進學習效果的動態(tài)評價體系，才是符合當前“金課”要求的評價體系。

傳統(tǒng)實驗課程的考核成績往往基于終結(jié)性的評價，包括出勤、實驗報告冊和操作考試等考核項目。采取智慧課堂的教學方法后，教學評價方式將由終結(jié)性評價轉(zhuǎn)變?yōu)榻K結(jié)性評價和過程性評價相融合。評價可通過線上預習、參與課堂教學活動、課堂小組競賽以及課后拓展訓練等活動展開，實驗課程的評價還可加入課堂表現(xiàn)評價、課外學習評價、合作能力評價以及綜合應用能力評價等過程性評價指標。這些指標和傳統(tǒng)的評價指標有機結(jié)合起來形成新的評價體系，評價指標可根據(jù)學生每學期的表現(xiàn)增加或刪減，也可更改權(quán)重，其目的就是讓評價動態(tài)化，從而不斷增加課程的難度。

這種動態(tài)的創(chuàng)新性的評價方式，將終結(jié)性評價和過程性評價相融合，以過程性評價指標為主，避免一刀切，可以讓學生各展其才，體驗成就感。通過一次次評價的過程，能激發(fā)學生學習熱情，促進學生成長，營造奮發(fā)向上、積極有為、學真本領、練真本事的優(yōu)良學風[10];與此同時，還能幫助教師不斷地獲得課程的反饋信息，了解課程教學效果，從而改進教學設計，形成“教學相長”的良性循環(huán)。

3.4? 融育人于實驗，提高課程思想站位

教師不能只做傳授書本知識的教書匠，而要成為塑造學生品格、品行、品味的“大先生”[11]。教師在實驗課程中要落實立德樹人的重任，進一步提升實驗課程的“高階性”。通過實驗操作各個環(huán)節(jié)的有序進行，告訴學生做人莫要心浮氣躁，做事莫要急功近利的基本道理;通過課堂上組織學生回答問題及分組協(xié)作完成實驗任務，把文明、和諧、平等、友善的社會主義核心價值觀傳遞給學生;通過設計新穎的課程內(nèi)容，凸顯科學魅力，啟發(fā)學生興趣，從而堅定當代大學生實現(xiàn)民族復興的理想和信念。

3.5? 在網(wǎng)絡平臺建好實驗“線上課堂”

要提升實驗課程的含“金”量，必須要在網(wǎng)絡平臺的課件資源上下工夫。使用智慧教學平臺在網(wǎng)絡上新建課程并不復雜，大多數(shù)平臺都支持在電腦上方便地進行課件、教學視頻、測試題或資料的上傳操作。但是，對于實驗課程來說，課程章節(jié)的安排應側(cè)重于對實驗知識點的細化解讀，側(cè)重于對實驗操作要有幫助，側(cè)重于能提高課堂上的實驗完成率。

以教學操作視頻為例，視頻不宜錄制太長時間，節(jié)奏要緊湊而不拖沓。建議按操作步驟，將實驗視頻分為若干部分，每部分時間在5 min以內(nèi)為宜。這樣，如果學生在操作過程中對某個步驟有疑問，就能迅速定位到該操作所在的視頻位置，而不用在一大段的視頻中尋找定位;在章節(jié)命名時，也要根據(jù)視頻內(nèi)容，對小標題清楚規(guī)范地進行命名。

對于章節(jié)的開放設置，可以根據(jù)學生做實驗的情況選擇時段性開放，比如設置預習時段開放視頻學習，而在實驗操作或分組競賽時不開放，實驗考核時不開放。這樣，有利于對學生學習流程的管理，避免了學生單純?yōu)榱瞬僮鞫鴮嶒灐?/p>

測驗題要結(jié)合實驗課程及實驗室的特點來設計，比如對于強電實驗部分，可以分安全檢測、知識點、操作引導及習慣養(yǎng)成四個方面來設計測試項目。

對資料區(qū)的建設不但要結(jié)合當前實驗設備的操作手冊，提取與課程相關(guān)的部分頁面，以方便學生查閱;而且要結(jié)合當前實際工程應用，尋找與課程聯(lián)系密切但又不同于課程內(nèi)容的資料，以供學生參考，從而起到拋磚引玉的作用。

4? ?結(jié)語

經(jīng)過添“金”重構(gòu)后的實驗課程在實施過程中取得了良好的教學效果，課程設計因教學形式的強互動性、教學內(nèi)容的豐富性以及教學評價的多元性而得到兩屆學生的肯定。在實驗課堂中，學生變得更加積極主動，他們有明確的學習目標，有強烈的求知欲望，并且有良好的實驗操作素養(yǎng)，不同教學活動的設計使得學生的個性得到發(fā)展，體現(xiàn)了“以學生為中心”的改革方向。實踐證明，本文提出的基于智慧課堂的實驗金課構(gòu)建是切實可行的，能夠提升實驗課程的“兩性一度”;同時，網(wǎng)絡端課程的建設以及終結(jié)性和過程性相結(jié)合的評價體系也通過了運行驗證，從而為其他實驗課程的改革提供了依據(jù)。

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