張 靜，魏 田，宇超群

(信息工程大學，河南 鄭州 450001)

人工智能時代正推動測繪行業(yè)從內涵到外延的突破創(chuàng)新，表現(xiàn)為內外業(yè)顛覆、專業(yè)測繪泛化、數(shù)據(jù)產品轉向服務的趨勢[1]，測繪已經(jīng)進入“測繪4.0”時代[2]。測繪技術的高速發(fā)展對人才的綜合素質有更高的要求，課堂是教育的主戰(zhàn)場，變革傳統(tǒng)課堂教學模式，打通從“知識轉移”到“智慧生成”的人才培養(yǎng)通道，才能實現(xiàn)測繪教育向生態(tài)、持續(xù)、智能、跨界融合發(fā)展的整體轉型。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代信息技術不斷重塑教育形態(tài)、知識獲取途徑和傳授方式。智能化技術和教育思維高度融合的智慧課堂，正以顛覆性的趨勢使得教和學關系發(fā)生深刻變革。利用智慧課堂理念、理論和方法作為“測量學”課程內生力量，全面創(chuàng)新該課程教育、教學和學習方式，從一般智慧課堂逐步形成測繪學科智慧課堂，促進學生實現(xiàn)個性化成長，培養(yǎng)學生的測繪專業(yè)素養(yǎng)和實現(xiàn)智慧發(fā)展。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展對傳統(tǒng)知識型課堂帶來的新機遇

“測量學”是一門專業(yè)基礎必修課，采用“混合教學方法”和先學后教的“翻轉課堂”無法突破以教師為中心、以課本為主義、以知識轉移為導向的培養(yǎng)框架。這種教學模式知識傳授效率高，學生對知識的認可和創(chuàng)新程度有限，教學效果天花板難以突破，與高級智慧還有很遠的距離。

“互聯(lián)網(wǎng)+教育+課堂”打破傳統(tǒng)課堂邊界，形成人人皆學、人人樂學、處處可學和時時能學的終身學習體系，讓師生從主客體走向了共同體[3]?！皽y量學”應該緊緊圍繞提升教育質量、發(fā)展學生智慧為中心，讓課堂在虛擬的網(wǎng)絡空間借助于信息新技術，與傳統(tǒng)實體課堂的特點有機結合，設計、探索形成新的教育體系，“互聯(lián)網(wǎng)+測繪教育”勢必成為測繪專業(yè)高等教育的新常態(tài)。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”時代智慧課堂的理論基礎與實踐邏輯

“智慧課堂”從最初的MOOC、SPOC、微課、翻轉課堂為表現(xiàn)形式的“智慧課堂1.0”，發(fā)展到基于動態(tài)學習數(shù)據(jù)分析和“云、臺、端”智能化服務平臺為基礎的“智慧課堂3.0”,變革傳統(tǒng)課堂模式，適應現(xiàn)代人獲取知識的行為軌跡。

2.1 智慧課堂的內涵和定義

教育視角認為智慧課堂就是實現(xiàn)學生智慧全面、可持續(xù)發(fā)展的課堂[4]，心理學角度認為智慧課堂是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維能力和解決問題能力的課堂[5]，信息化的視角下，智慧課堂是指利用新一代信息技術打造的課堂[6]。

教師和學生是無可替代的主角，智慧課堂是基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、泛在網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)等技術創(chuàng)造的學習環(huán)境，以教師的智慧開啟和提升學生的智慧，達到師生智慧共生、效益最大化的課堂。全新的教與學關系逐步形成智慧課堂特色，解決知識課堂的難點問題。

2.2 智慧課堂的理論基礎

智慧課堂的建立和發(fā)展不僅是現(xiàn)代科技催化的產物，更是建立在深厚的理論基礎上的，智慧課堂以建構主義學習理論為核心依據(jù)，分別從知識觀、學習觀、教學觀融合最近發(fā)展區(qū)學習理論、混合式學習理論、人本主義學習理論、泛在學習理論和行為主義學習理論等理論精華，是建立和理解智慧課堂的根本和依據(jù)。

這些觀點認為知識是主體的經(jīng)驗、解釋和假設，是線上線下相融合的技能內化，是現(xiàn)有水平與發(fā)展水平的“潛力”，并且廣泛分布在人群中、物理空間和社會空間等學習空間；學習是主動建構知識，“情景、協(xié)作、會話和意義構建”為學習的四要素，強調學習的主觀能動性和學習方法的靈活性，有的放矢地去學習，在任何時間、任何地點、任何角落和任何終端的移動學習、數(shù)字化學習、終身學習，是根據(jù)學習者需求自我導向的過程；教師需要創(chuàng)設一定環(huán)境和支持，促進學習者主動構建知識，致力于學習者的最近發(fā)展區(qū)，引導發(fā)揮學習潛力抵達更高層次，教學走在發(fā)展前面，重視學習者的內心世界，啟發(fā)學習者的經(jīng)驗和創(chuàng)造潛能，引導其結合認知和經(jīng)驗肯定自我，進而實現(xiàn)自我。這些知識觀、學習觀、教學觀等觀點對智慧課堂教學目標、內容、方式、過程、評價等各個環(huán)節(jié)具有重要的指導作用，提供“線上教+線下學+信息技術”的全面信息化、多元化的教學解決辦法。

2.3 智慧課堂的主要特性

從宏觀方面看，智慧課堂具有科學屬性、文化屬性和社會屬性[7]，具體到智慧課堂實踐詮釋出來的特征如圖1所示。智慧課堂是一個由互聯(lián)網(wǎng)連接起來的動態(tài)開放的課堂，網(wǎng)絡空間富媒體技術和資源是智慧課堂的血液。

圖1 智慧課堂的特征

2.4 智慧課堂的實踐架構

智慧課堂利用“物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和泛在網(wǎng)絡”技術，通過“云-臺-端”搭建整體框架，如圖2所示?！霸啤笔侵悄茉品?，“臺”是教室智能平臺，“端”即智能終端，包括各類教學與管理終端[8]。實現(xiàn)在智慧環(huán)境中開展的完全以學習者為中心的學習活動，實現(xiàn)教與學、線下與線上、講授與研討有效融合。

圖2 智慧課堂立體架構

3 “測量學”智慧課堂的教學設計與實施策略

把什么樣的測繪教育帶入新時代是未來測繪技術變革的關鍵[9]，“測量學”作為測繪專業(yè)領域專業(yè)啟蒙課，應該利用基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧課堂與課程自身的特點和使命相融合，解決傳統(tǒng)教學中長期存在和難以解決的問題。

3.1 “測量學”智慧課堂教學設計的原則

“測量學”的教學目標是培養(yǎng)具備從事測量工作所需的基礎理論和專業(yè)技能，孕育學生熱愛專業(yè)的情感、激發(fā)學生對專業(yè)的興趣和熱愛[10]，形成“真實、準確、細致、及時”的業(yè)務作風?！皽y量學”具有“概念多、內容多、計算多、實踐多、交叉多”五多特性，傳統(tǒng)課堂知識傳授效率高、系統(tǒng)性強，教師的人格魅力和專業(yè)素養(yǎng)能夠制造濃厚的人文和學術氛圍，但傳統(tǒng)課堂存在教學理念落后、教學模式單一和教學行為無法分析等缺點，嚴重制約著人才培養(yǎng)質量?！皽y量學”智慧教學課堂設計必須堅持以下原則：

1)主體性原則。“測量學”智慧課堂教學設計的首要屬性是“人”，即教師和學生，而不是“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的信息技術，是促進學生智慧的課堂，是需要智慧教師的課堂，在運用智能技術時須從教與學的需求出發(fā)并體現(xiàn)出有益性，不是出于對智能技術的盲目追求[11]。

2)專業(yè)性原則。“測量學”是一門理論與實踐并重的課程，智慧課堂的頂層設計需要根據(jù)“測量學”的特性體現(xiàn)出一般與個體的區(qū)別，采取不同的融合方式和手段體現(xiàn)專業(yè)特色，提高學生測繪基本理論的學習能力和實踐課程的實踐和創(chuàng)新能力，達到聯(lián)結知識、滿足需求和發(fā)展智慧的效果。

3)綜合素質培養(yǎng)原則。“測量學”智慧課堂以綜合素質培養(yǎng)為最終價值回歸，包括測繪基礎知識、創(chuàng)新思維能力，又具有良好的個人素養(yǎng)，吃苦耐勞、精益求精和團隊協(xié)作精神[12]，綜合素質培養(yǎng)依賴于“互聯(lián)網(wǎng)+”現(xiàn)代信息技術，需要教師對學生情感滲透、傳幫帶的專業(yè)傳授和職業(yè)道德熏陶，從這個角度審視智慧課堂是傳統(tǒng)課堂的繼承和發(fā)展。

3.2 “測量學”智慧課堂實施策略

將教學目標以“任務導入”的方式引入教學過程，借助“雨課堂”和“釘釘”智能化教育平臺，結合劉邦奇教授提出的智慧課堂結構模型和測量教學的實際反饋信息[13]，流程劃分為“課前、課中、課后、實踐和交流總結”5個階段(見圖3)，互聯(lián)網(wǎng)自主學習貫穿始終，構建“線上+線下+過程”的“測量學”智慧課堂。

1)課前。傳統(tǒng)課堂課前活動的主體是教師，圍繞教材和教學大綱進行教學設計，對學生自身知識背景、預習的廣度、深度和針對性未知?！皽y量學”智慧課堂利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術和理念，通過“釘釘”推送各種預習資源，“互動面板”實現(xiàn)立體無障礙互動，“雨課堂”評價預習效果，追蹤學習行為，匯總學習數(shù)據(jù)，精準的學情分析讓教師的教學設計對象性更強。

2)課中。針對“測量學”內容多、概念多的特點，吸取傳統(tǒng)課堂知識傳授效率高的優(yōu)勢，以“任務導入”的形式將互動式授課作為切入點，根據(jù)課前的預習鋪墊，讓互動的思路更開闊，互動的效率更高、互動的內容更豐富。及時推送測試評價，全方位對學生學習過程進行數(shù)據(jù)采集、分析和總結，實現(xiàn)教學和學習的實時反饋、優(yōu)化和改進。

3)課后。總結每個學生課前和課中學習行為的異同性，兼顧學生差異，布置分層作業(yè)，推送個性化學習資料，根據(jù)他們通過信息化平臺完成的作業(yè)和評價試題，結合每名同學的學習特點，采用適當?shù)姆绞竭M行指導，由傳統(tǒng)課堂的“一對多”的共性輔導轉化為“一對一”的個性輔導，實現(xiàn)知識內容的復習鞏固、內化吸收，形成完整知識結構的搭建。

圖3 “測量學”智慧課堂實施策略

4)實踐。實踐課是“測量學”培養(yǎng)創(chuàng)新人才、促進知識升化為智慧的“練兵場”，同時人才培養(yǎng)應符合國內外現(xiàn)代工程教育理念的要求[14]，測量智慧課堂的實踐課，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術，按照“工程理念”的邏輯過程進行教學設計。推送場景性資源和儀器操作虛擬仿真軟件，是現(xiàn)場教學的有力補充，學生可以很快對實踐的目標、儀器操作、質量監(jiān)督和評價過程有一個全面了解，在測繪法律和規(guī)范的指導下開展基礎性和綜合性的實踐工作，提供了沉浸感、交互性和構想性的實踐環(huán)境[15]，克服傳統(tǒng)實踐課由于時間場地、儀器設備和工程條件等原因造成的實踐效果不理想的困難。

5)交流總結。依據(jù)教學目標進行階段性的交流總結是對傳統(tǒng)課堂核心精華的繼承和發(fā)展，教師要提高思想政治意識和能力，注重“測繪工匠”精神傳承，引導學生對“課前、課中、課后、實踐”過程進行回顧、審視、評價、反思。學生通過展示實踐過程和成果匯報完成知識和心智的升華，克服一般智慧課堂在測繪工程素養(yǎng)和職業(yè)價值認同方面的薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)展學生良好的情感和價值觀，促進學生測繪職業(yè)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

3.3 “測量學”智慧課堂教學效果反饋

“測量學”智慧課堂的教學效果主要來自于學生和教學督導專家的反饋，其中教學督導專家的評價權重占比是學生的兩倍，主要從自主學習能力、個性化學習方法、專業(yè)知識掌握、技術應用、思維品質、情感態(tài)度、知識理解遷移等多個維度采用問卷調查和課堂觀測的方式進行，其統(tǒng)計結果如圖4所示。從圖中分析可知，大多數(shù)督導專家和學生對智慧課堂認可度比較高，認為智慧課堂是提升學生綜合素養(yǎng)的發(fā)展方向和必由之路。

實踐表明，通過智慧課堂，學生深度學習行為和自學能力大大提高，基本知識掌握能力深化，理論結合實踐能力和知識運用能力得到拓展，知識體系更加合理，對測繪行業(yè)的認同感日益增強，教師和學生的信息素養(yǎng)有了很大的提升，有效地促進智慧能力的培養(yǎng)。教學達成度、考核評價的合理性、智慧課堂技術平臺的體驗感以及智慧課堂教學參與活躍度達到了預期的效果[16]。

圖4 智慧課堂教學效果反饋

4 結束語

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的智慧課堂引領著教育邁入了智能時代，對整個教育體系帶來革命性的影響，如何適應各個學科的教學特點進行完善和發(fā)展，是智慧課堂走向實踐的必由之路?！皽y量學”的智慧課堂依然面臨著很大的挑戰(zhàn)，學校、教師、學生面臨著很多問題，如：“測量學”智慧課堂教師的頂層教學設計能力、預習資源生成、加工和整理能力有待提高，學生自主學習能力需進一步加強，基于“云-臺-端”學科特色智能化教學服務平臺的打造和升級，智能化的課堂教學硬件環(huán)境的完善和發(fā)展，這些問題和需求的回應都需要“測量學”教學組在智慧課堂的理論基礎研究和技術支持方面進行創(chuàng)新，逐步引領“測量學”智慧課堂健康發(fā)展。