“互联网+”背景下“测量学”智慧课堂的理论研究与实施策略

张 静，魏 田，宇超群

(信息工程大学，河南 郑州 450001)

人工智能时代正推动测绘行业从内涵到外延的突破创新，表现为内外业颠覆、专业测绘泛化、数据产品转向服务的趋势[1]，测绘已经进入“测绘4.0”时代[2]。测绘技术的高速发展对人才的综合素质有更高的要求，课堂是教育的主战场，变革传统课堂教学模式，打通从“知识转移”到“智慧生成”的人才培养通道，才能实现测绘教育向生态、持续、智能、跨界融合发展的整体转型。

“互联网+”时代信息技术不断重塑教育形态、知识获取途径和传授方式。智能化技术和教育思维高度融合的智慧课堂，正以颠覆性的趋势使得教和学关系发生深刻变革。利用智慧课堂理念、理论和方法作为“测量学”课程内生力量，全面创新该课程教育、教学和学习方式，从一般智慧课堂逐步形成测绘学科智慧课堂，促进学生实现个性化成长，培养学生的测绘专业素养和实现智慧发展。

1 “互联网+”发展对传统知识型课堂带来的新机遇

“测量学”是一门专业基础必修课，采用“混合教学方法”和先学后教的“翻转课堂”无法突破以教师为中心、以课本为主义、以知识转移为导向的培养框架。这种教学模式知识传授效率高，学生对知识的认可和创新程度有限，教学效果天花板难以突破，与高级智慧还有很远的距离。

“互联网+教育+课堂”打破传统课堂边界，形成人人皆学、人人乐学、处处可学和时时能学的终身学习体系，让师生从主客体走向了共同体[3]。“测量学”应该紧紧围绕提升教育质量、发展学生智慧为中心，让课堂在虚拟的网络空间借助于信息新技术，与传统实体课堂的特点有机结合，设计、探索形成新的教育体系，“互联网+测绘教育”势必成为测绘专业高等教育的新常态。

2 “互联网+”时代智慧课堂的理论基础与实践逻辑

“智慧课堂”从最初的MOOC、SPOC、微课、翻转课堂为表现形式的“智慧课堂1.0”，发展到基于动态学习数据分析和“云、台、端”智能化服务平台为基础的“智慧课堂3.0”,变革传统课堂模式，适应现代人获取知识的行为轨迹。

2.1 智慧课堂的内涵和定义

教育视角认为智慧课堂就是实现学生智慧全面、可持续发展的课堂[4]，心理学角度认为智慧课堂是培养学生创造性思维能力和解决问题能力的课堂[5]，信息化的视角下，智慧课堂是指利用新一代信息技术打造的课堂[6]。

教师和学生是无可替代的主角，智慧课堂是基于物联网、云计算、泛在网络、大数据等技术创造的学习环境，以教师的智慧开启和提升学生的智慧，达到师生智慧共生、效益最大化的课堂。全新的教与学关系逐步形成智慧课堂特色，解决知识课堂的难点问题。

2.2 智慧课堂的理论基础

智慧课堂的建立和发展不仅是现代科技催化的产物，更是建立在深厚的理论基础上的，智慧课堂以建构主义学习理论为核心依据，分别从知识观、学习观、教学观融合最近发展区学习理论、混合式学习理论、人本主义学习理论、泛在学习理论和行为主义学习理论等理论精华，是建立和理解智慧课堂的根本和依据。

这些观点认为知识是主体的经验、解释和假设，是线上线下相融合的技能内化，是现有水平与发展水平的“潜力”，并且广泛分布在人群中、物理空间和社会空间等学习空间；学习是主动建构知识，“情景、协作、会话和意义构建”为学习的四要素，强调学习的主观能动性和学习方法的灵活性，有的放矢地去学习，在任何时间、任何地点、任何角落和任何终端的移动学习、数字化学习、终身学习，是根据学习者需求自我导向的过程；教师需要创设一定环境和支持，促进学习者主动构建知识，致力于学习者的最近发展区，引导发挥学习潜力抵达更高层次，教学走在发展前面，重视学习者的内心世界，启发学习者的经验和创造潜能，引导其结合认知和经验肯定自我，进而实现自我。这些知识观、学习观、教学观等观点对智慧课堂教学目标、内容、方式、过程、评价等各个环节具有重要的指导作用，提供“线上教+线下学+信息技术”的全面信息化、多元化的教学解决办法。

2.3 智慧课堂的主要特性

从宏观方面看，智慧课堂具有科学属性、文化属性和社会属性[7]，具体到智慧课堂实践诠释出来的特征如图1所示。智慧课堂是一个由互联网连接起来的动态开放的课堂，网络空间富媒体技术和资源是智慧课堂的血液。

图1 智慧课堂的特征

2.4 智慧课堂的实践架构

智慧课堂利用“物联网、大数据、云计算和泛在网络”技术，通过“云-台-端”搭建整体框架，如图2所示。“云”是智能云服务，“台”是教室智能平台，“端”即智能终端，包括各类教学与管理终端[8]。实现在智慧环境中开展的完全以学习者为中心的学习活动，实现教与学、线下与线上、讲授与研讨有效融合。

图2 智慧课堂立体架构

3 “测量学”智慧课堂的教学设计与实施策略

把什么样的测绘教育带入新时代是未来测绘技术变革的关键[9]，“测量学”作为测绘专业领域专业启蒙课，应该利用基于“互联网+”的智慧课堂与课程自身的特点和使命相融合，解决传统教学中长期存在和难以解决的问题。

3.1 “测量学”智慧课堂教学设计的原则

“测量学”的教学目标是培养具备从事测量工作所需的基础理论和专业技能，孕育学生热爱专业的情感、激发学生对专业的兴趣和热爱[10]，形成“真实、准确、细致、及时”的业务作风。“测量学”具有“概念多、内容多、计算多、实践多、交叉多”五多特性，传统课堂知识传授效率高、系统性强，教师的人格魅力和专业素养能够制造浓厚的人文和学术氛围，但传统课堂存在教学理念落后、教学模式单一和教学行为无法分析等缺点，严重制约着人才培养质量。“测量学”智慧教学课堂设计必须坚持以下原则：

1)主体性原则。“测量学”智慧课堂教学设计的首要属性是“人”，即教师和学生，而不是“互联网+”背景下的信息技术，是促进学生智慧的课堂，是需要智慧教师的课堂，在运用智能技术时须从教与学的需求出发并体现出有益性，不是出于对智能技术的盲目追求[11]。

2)专业性原则。“测量学”是一门理论与实践并重的课程，智慧课堂的顶层设计需要根据“测量学”的特性体现出一般与个体的区别，采取不同的融合方式和手段体现专业特色，提高学生测绘基本理论的学习能力和实践课程的实践和创新能力，达到联结知识、满足需求和发展智慧的效果。

3)综合素质培养原则。“测量学”智慧课堂以综合素质培养为最终价值回归，包括测绘基础知识、创新思维能力，又具有良好的个人素养，吃苦耐劳、精益求精和团队协作精神[12]，综合素质培养依赖于“互联网+”现代信息技术，需要教师对学生情感渗透、传帮带的专业传授和职业道德熏陶，从这个角度审视智慧课堂是传统课堂的继承和发展。

3.2 “测量学”智慧课堂实施策略

将教学目标以“任务导入”的方式引入教学过程，借助“雨课堂”和“钉钉”智能化教育平台，结合刘邦奇教授提出的智慧课堂结构模型和测量教学的实际反馈信息[13]，流程划分为“课前、课中、课后、实践和交流总结”5个阶段(见图3)，互联网自主学习贯穿始终，构建“线上+线下+过程”的“测量学”智慧课堂。

1)课前。传统课堂课前活动的主体是教师，围绕教材和教学大纲进行教学设计，对学生自身知识背景、预习的广度、深度和针对性未知。“测量学”智慧课堂利用“互联网+”技术和理念，通过“钉钉”推送各种预习资源，“互动面板”实现立体无障碍互动，“雨课堂”评价预习效果，追踪学习行为，汇总学习数据，精准的学情分析让教师的教学设计对象性更强。

2)课中。针对“测量学”内容多、概念多的特点，吸取传统课堂知识传授效率高的优势，以“任务导入”的形式将互动式授课作为切入点，根据课前的预习铺垫，让互动的思路更开阔，互动的效率更高、互动的内容更丰富。及时推送测试评价，全方位对学生学习过程进行数据采集、分析和总结，实现教学和学习的实时反馈、优化和改进。

3)课后。总结每个学生课前和课中学习行为的异同性，兼顾学生差异，布置分层作业，推送个性化学习资料，根据他们通过信息化平台完成的作业和评价试题，结合每名同学的学习特点，采用适当的方式进行指导，由传统课堂的“一对多”的共性辅导转化为“一对一”的个性辅导，实现知识内容的复习巩固、内化吸收，形成完整知识结构的搭建。

图3 “测量学”智慧课堂实施策略

4)实践。实践课是“测量学”培养创新人才、促进知识升化为智慧的“练兵场”，同时人才培养应符合国内外现代工程教育理念的要求[14]，测量智慧课堂的实践课，利用“互联网+”技术，按照“工程理念”的逻辑过程进行教学设计。推送场景性资源和仪器操作虚拟仿真软件，是现场教学的有力补充，学生可以很快对实践的目标、仪器操作、质量监督和评价过程有一个全面了解，在测绘法律和规范的指导下开展基础性和综合性的实践工作，提供了沉浸感、交互性和构想性的实践环境[15]，克服传统实践课由于时间场地、仪器设备和工程条件等原因造成的实践效果不理想的困难。

5)交流总结。依据教学目标进行阶段性的交流总结是对传统课堂核心精华的继承和发展，教师要提高思想政治意识和能力，注重“测绘工匠”精神传承，引导学生对“课前、课中、课后、实践”过程进行回顾、审视、评价、反思。学生通过展示实践过程和成果汇报完成知识和心智的升华，克服一般智慧课堂在测绘工程素养和职业价值认同方面的薄弱环节，发展学生良好的情感和价值观，促进学生测绘职业核心素养的养成。

3.3 “测量学”智慧课堂教学效果反馈

“测量学”智慧课堂的教学效果主要来自于学生和教学督导专家的反馈，其中教学督导专家的评价权重占比是学生的两倍，主要从自主学习能力、个性化学习方法、专业知识掌握、技术应用、思维品质、情感态度、知识理解迁移等多个维度采用问卷调查和课堂观测的方式进行，其统计结果如图4所示。从图中分析可知，大多数督导专家和学生对智慧课堂认可度比较高，认为智慧课堂是提升学生综合素养的发展方向和必由之路。

实践表明，通过智慧课堂，学生深度学习行为和自学能力大大提高，基本知识掌握能力深化，理论结合实践能力和知识运用能力得到拓展，知识体系更加合理，对测绘行业的认同感日益增强，教师和学生的信息素养有了很大的提升，有效地促进智慧能力的培养。教学达成度、考核评价的合理性、智慧课堂技术平台的体验感以及智慧课堂教学参与活跃度达到了预期的效果[16]。

图4 智慧课堂教学效果反馈

4 结束语

“互联网+”背景下的智慧课堂引领着教育迈入了智能时代，对整个教育体系带来革命性的影响，如何适应各个学科的教学特点进行完善和发展，是智慧课堂走向实践的必由之路。“测量学”的智慧课堂依然面临着很大的挑战，学校、教师、学生面临着很多问题，如：“测量学”智慧课堂教师的顶层教学设计能力、预习资源生成、加工和整理能力有待提高，学生自主学习能力需进一步加强，基于“云-台-端”学科特色智能化教学服务平台的打造和升级，智能化的课堂教学硬件环境的完善和发展，这些问题和需求的回应都需要“测量学”教学组在智慧课堂的理论基础研究和技术支持方面进行创新，逐步引领“测量学”智慧课堂健康发展。