基于智慧课堂的高校《环境学》课程的教学设计

李致春　张勇　白洪伟　董传斌

【摘 要】大数据、云计算和移动互联网等新一代信息技术为高校《环境学》在打造智能高效的课堂教学环境、创建师生多元高效快捷的互动模式、促进学生个性化成长等方面的课程教学改革提供了契机。本研究探索以智慧课堂为理念的高校《环境学》课程的教学设计，构建《环境学》课程智慧课堂架构，论述《环境学》课程智慧课堂教学过程，为高校《环境学》课程在大数据背景下教学改革体系的建立提供参考。

【关键词】环境学;智慧课堂;教学改革;大数据

中图分类号： G434;TU204-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）33-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.013

Teaching Design of “Environment Science” Course Based on Intelligent Classroom in Colleges and Universities

LI Zhi-chun ZHANG Yong BAI Hong-wei DONG Chuan-bin

（Suzhou University， School of Environment and Surveying Engineering， Suzhou Anhui 234000， China）

【Abstract】The new generation of information technologies， such as big data， cloud computing and mobile internet， provide an opportunity for the teaching reform of “environment science” course in colleges and universities in terms of creating an intelligent and efficient teaching environment， construct multiple， efficient and fast interaction modes between teachers and students， and promoting the growth of student's personality. This study explores the teaching design of “environment science” course based on the idea of "Intelligent Classroom"， constructs the intelligent classroom structure of“environment science” course， discusses the teaching process of intelligent classroom， and provides a reference for establishing the teaching reform system of “environment science” course in colleges and universities under the background of big data.

【Key words】Environmental Science Course; Intelligent Classroom; Teaching Reform; Big Data

0 前言

智慧課堂是以建构主义学习理论为依据，利用大数据、云计算、物联网等新一代信息技术打造的智能、高效的课堂[1-2]，希望借助于 “云网端”和动态学习数据分析，实现教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送智能化，构建“互联网+”时代的信息化课堂教学模式[3]。智慧课堂能够充分发挥教师的教育智慧，综合运用新技术环境下的各种高效教学手段，实现教与学互动过程中基于数据的精准教学，被教育界普遍认为是未来教育的发展趋势，是我国教育信息化建设的重要组成部分。智慧课堂教学平台的开发建设完全符合国务院印发的《国家教育事业发展“十三五” 规划》关于“鼓励学校利用大数据技术开展对教育教学活动和学生行为数据的收集、分析和反馈，为推动个性化学习和针对性教学提供支持”的论述[4]。因此，近年来智慧课堂建设得到了国家教育部和各省教育厅的软硬件的大力支持。

《环境学》是环境科学与工程专业的专业基础课，该课程涵盖化学、物理、生物、地理等多学科知识点，能够提供后续环境类课程学习的基本知识框架[5]。这门课程可以培养环境类专业学生的语言表达能力、写作能力、批判性思维能力、观察能力、实践能力和综合分析能力，可以提升高校学生及社会大众的环境保护素养和意识[6]。因此，《环境学》课程在高校专业教学、学科发展和校园生态文明建设中有重要的地位。然而，目前国内高校的《环境学》课程教学普遍以传统课堂教学为主，教学模式仍以教师灌输式为主，教学效果一般。调查显示， 目前大多数学生希望《环境学》的授课教师能以激发学生的兴趣为出发点， 构建多元化教学情境，增强师生互动[7]。同时，授课教师已经认识到课堂教学应构建合理的教学平台，让学生积极参与教学过程，培养学生独立学习探索能力，以利于教学效果的提高[8]。因此，《环境学》课程师生互动教学平台的探索构建已经成为高校环境类专业课程教学改革关注的焦点。

综上所述，“互联网+”时代大数据、云计算和移动互联网等新一代信息技术在教育领域的应用不断拓展，为高校《环境学》在打造智能高效的课堂教学环境、创建师生多元高效快捷的互动模式、促进学生个性化成长和智慧发展等方面的课程教学改革提供了契机。本研究探索在“云+端”服务支持下、以智慧课堂为理念的《环境学》课程教学设计，以适应教育信息化和大数据背景下的环境类专业课堂教学改革创新的需求，为高校《环境学》课程在大数据背景下教学改革体系的建立提供参考。

1 《环境学》课程智慧课堂教学设计

1.1 《环境学》课程智慧课堂特点

《环境学》课程智慧课堂教学平台以学生培养能力为主，教师引导学生自主学习，充分挖掘学生自学潜力。课前，学生先通过智慧课堂平台自主学习，遇到问题，通过平台反馈给教师，教师依据学生反馈的问题信息，设计具有针对性的课堂教学内容;课堂上，师生通过积极互动解决学生课前遇到的问题，高效利用课堂教学时间，以“学生学习为主”多元的教与学互动模式是《环境学》智慧课堂的基本特点。在课前-课中-课后全过程中，智慧课堂能够利用大数据和云计算技术全面客观的评价学生学习情况和教学效果，帮助教师提升教学水平，大数据支持下学生全过程学习评价体系的建立是《环境学》课程智慧课堂平台重要特点。

1.2 《环境学》课程智慧课堂的架构

基于宿州学院现有智慧课堂平台和管理系统软硬件基础，构建的《环境学》课程智慧课堂架构如图1所示。《环境学》课程智慧课堂架构由三个部分组成：一是学校智慧课堂管理系统，负责智慧课堂平台的软硬件升级和日常维护;负责培训教师和学生使用智慧课堂教学平台功能和软件;为教学管理者提供详尽的教师教学数据、详尽的学生学习轨迹记录和周全的学习结果记录，对课程教与学的数据进行周密研究与挖掘。二是《环境学》课程教师教学管理系统，教师课前通过此系统向学生推送要预习的知识点，课中通过智慧课堂平台多元化技术手段展示和分享多样化的教学内容，课后发布课堂测试内容，同时实时追踪学生学习数据，及时把握学生学习轨迹、学习状态以及学习效果。三是《环境学》课程学生学习系统，学生通过登录该系统的电脑在线学习网站和手机App客户端，可以查看教师发布的学习内容和要求，在课前、课中和课后随时学习、分组、讨论和测试;在系统中学生也可以将学习中遇到的重点和难点进行标注，保存自己的学习进度和记录，以便今后进一步巩固学习。

1.3 《环境学》课程智慧课堂的教学过程

以《环境学》课程第三章第三节“污染物在水体中的迁移转化”为例（见图2），其智慧课堂教学过程如下：

1.3.1 课前互动

上课前，授课教师根据“污染物在水体中的迁移转化”章节内容的教学大纲和教学计划，将精心制作的图片、动画、微视频等课程资源整合到智慧课堂教学模块中。同时，将章节中的教学重点和难点制作成自主性学习材料，发布或推送到学生的在线学习系统，学生通过这些材料完成对该节课程的预习。在预习过程中，学生可自行安排学习进度，遇到的问题直接发送到师生互动互助平台，获得老师和同学的帮助。教师可随时追踪学生的学习动态，对于预习任务完成不及时的同学给予提醒，通过平台学生的预习情况，教师可以制定有针对性的教学计划和方案，为下一步课堂上实施精准教学打下基础。

1.3.2 课中互动

教师开启智慧课堂平台授课系统，推送“污染物在水体中的迁移转化”各部分教学内容，学生通过手机或电脑登录进入学习系统准备对本节内容的学习。通过教师教学管理系统，授课教师可以查看学生到课情况，学生的到课记录会自动纳入期末平时成绩计算系统中。当到课学生全部进入学习系统，教师将当堂教学内容全部推送到授课系统，开始进行课堂教学。首先授课教师针对学生课前预习关注的重點和难点，结合本节课程的知识主线，进行提问式教学。教师进一步将精心准备的教学内容，利用图表、图片、flash动画、微视频创设丰富多样的教学情境，结合自己的专业实践对课程内容进行精讲。学生在上课期间，可以将自己学习的心得体会和疑问，以弹幕的形式在教学平台发送和显示出来，教师也可以以弹幕的形式进行回应。课堂教师结束前15分钟，教师可以发送不同形式的练习题，让学生分小组讨论完成，根据每个小组的作答情况，进行竞争排名，给予表现好的学习小组红包奖励，达到寓教于乐、寓学于乐的效果。同时，智慧课堂教学平台能够分析每道题目答题数据，对于错误率较高的题目教师在课堂上集中精讲，对于本节教学内容掌握较差的同学，教师通过可以采用个别辅导的策略，最终帮助学生课堂上不遗留问题，深入巩固与强化所学知识。

1.2.3 课后互动

下课后，教师可以在《环境学》课程教学管理系统编辑作业，将作业发布推送至学生的学习系统，学生通过电脑或手机App登录学习系统完成布置（下转第6页）（上接第31页）的作业。这种课后互动可以随时随地进行，学生可以有效利用时间巩固本节所学知识。同时，课后学生可以通过课程学习系统浏览课堂上已经讲过的内容，根据实际需要总结和复习所学知识要点。在学生完成课后作业和巩固复习后，教师通过智慧课堂平台可以组织学生进行专业考试，同时调查了解学生对教学内容、教学设计、教学方法等方面的建议，为下一节内容的教学设计和准备提供参考，为提升《环境学》课程智慧课堂教学效果提供经验和借鉴。

2 小结

基于大数据技术与传统课堂教学优势的深度融合，构建的《环境学》课程智慧课堂做到了本课程在课前、课中和课后师生之间的全方位互动。该平台调动了学生对该课程学习的积极性，能够培养学生独立自主的学习能力，教师能够随时掌握学生的学习动态，通过多元数据信息分析学生对本课程知识点的掌握水平，及时查补学生的学习薄弱环节，真正提高《环境学》课程的教学效果。

【参考文献】

[1]蒋雯音，杨芬红，范鲁宁.雨课堂支持下的智慧课堂构建与应用研究[J].中国教育信息化，2017（10）：14-17.

[2]王益华，周顺，柳升华，等.智慧课堂构建研究与区域实践探索[J].中国教育信息化，2017（12）：78-81.

[3]孙曙辉，刘邦奇.基于动态学习数据分析的智慧课堂模式[J].中国教育信息化，2015（22）：21-24.

[4]李有增，曾浩.基于学生行为分析模型的高校智慧校园教育大数据应用研究[J].中国电化教育，2018，378（07）：39-44.

[5]丛俏，曲蛟，蔡艳荣.《环境学》精品课程的建设与教学实践[J].大众文艺，2011（11）：275-276.

[6]周葆华，张群，操璟璟.《环境学》精品开放课程建设的认识与实践[J].安庆师范学院学报（自科版），2012，18（4）：120-122.

[7]樊建新，王勇.环境学课程教学改革与实践研究[J].中国电力教育，2013（35）：125-126.

[8]胡乐宁，邓华，蒙冕武.环境类本科生创新意识和实践能力培养机制在《环境学》课程中的改革与实践[J].课程教育研究，2014（8）：234-234.