“金课”导向下智慧课堂在实验教学中的构建

张俊 岳倩倩

摘    要：“金课”建设是提高本科教育质量的核心要素和根本要求，实验教学是本科教育中不可缺少的重要组成部分。在此导向下，根据现行实验教学中的问题，提出提升实验课程“两性一度”的方法;以“学习通”为平台，以“运动控制系统综合实验”课程为例，阐述智慧课堂教学模式及线上线下混合式教学方法的应用;详细介绍教学设计的流程，提出结果性和过程性相结合的学习评价方式，并给出线上资源建设的可行方法;最后总结转变实验课堂教学方式所达到的积极效果，为实验教学改革提供了参考。

关键词：“金课”;智慧课堂;实验教学;运动控制系统

中图分类号：G434                 文献标识码：A             文章编号：2095-7394（2020）04-0115-08

随着新科技革命和大数据时代浪潮的奔腾而至，信息化变革渗透到各个领域，世界各国高等教育也迈进一个全新的时期。从2017年9月“双一流”建设高校及建设学科名单公布开始，到2019年4月教育部再发布通知，决定启动一流本科专业建设“双万计划”，这些硬核操作标志着我国高等教育已经从规模扩张全面转向内涵式发展[1]。“双万计划”明确提出了建设国家级一流本科专业，课程是专业建设和人才培养的核心要素[2]，一流专业必须以“金课”为支撑。然而，什么样的课能称之为“金课”？对此，教育部高等教育司司长吴岩给出了解答：“两性一度”是“金课”标准，“两性一度”即高阶性、创新性和挑战度，反之，“水课”则是低阶性、陈旧性和不用心的课[3]。可见，“金课”就是一流课程，“金课”的标准引导高校回归育人的本质。而如何建成教育部所倡导的“金课”，进而提升高等教育质量、培育一流人才，是当前值得教育者深思的重要问题之一;探索如何建设实验金课，让实验课程紧跟时代改革的步伐，也是高校教学改革的当务之急。

1  实验教学现状

实验教学是培养学生专业能力和专业素质的有效途径，是理论教学所不能代替的[4]。目前，大多数高校的实验教学普遍采用较为单一的传统教学方法，一般包括课前预习、课内讲授、学生实验和课后验收等若干教学环节，这样的教学方法不能有效提高学生的实践技能。其原因是每个实验通常只安排2个学时，学生需要在这有限的课堂时间内，将理论课程中所讲述的知识点通过实验得以消化和吸收，即完成知识内化的过程;除去教师课内讲授及操作演示占据的时间，约四分之一，再加上实验结束后教师进行验收和评价环节所占用约四分之一时间[5]，整个实验下来，学生真正参与的时间最多只有1个学时，只能达到完成实验操作的目标，而难以将理论课中的知识点与实验结合起来进行总结消化，更谈不上拓展创新。可见，采用传统的教学方法，实验教学效果难以提高。

2   “金课”视角下的实验教学

课程是人才培养的核心要素，是学生在大学里受益最直接、最核心、最显效的内容。2018 年6 月，教育部召开了改革开放40年来首次全国高等学校本科教育工作会议，同年8 月发布《教育部关于狠抓新时代全國高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》（教高函〔2018〕8 号），其中，要求各高校要加强学习过程管理，全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”，合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量[6]。

在打造“金课”的号召下，如何对实验课程进行深度改革，打造实验“金课”，是一项与时俱进的任务。与理论课程一样，“以教为中心”强调知识传授的传统教学方法或者是“望屏解读”的多媒体教学法，都不能满足当前信息化时代学生由于思维方式、生活方式以及学习方法的转变对实验教学所提出的新要求。这并不是说以前老一辈教师上的课都是“水课”，都没有用了，而是随着时代的发展，学生长期浸泡在快餐式、数字式的网络文化气息中，他们互相交流讨论的也都是当下最流行的信息时代元素，学生的“口味”变了，传统的黑板或多媒体教学已经完全没有吸引力了，相反口袋里的手机就像一扇打开多彩多样世界的大门，无时无刻不在吸引着当代的大学生。有些班级为了阻止课堂上学生玩手机，在班里放置了手机袋，强制性要求上交手机。可实际情况是，上有政策，下有对策，学生的手机上交了，但口袋里多了一个“备胎”，上课该玩还是接着玩。可见，用堵的办法不能完全解决问题，除了堵，教师应该想办法疏导，让学生的注意力重回课堂。

智慧课堂是信息化时代的产物，其丰富的功能在当下已有目共睹，重点是它在教学观念、教学内容、教学手段、教学方式和教学流程上都与传统教学不同。在实验教学中积极地引入智慧教学工具，改变教学手段，对教学设计、教学内容及教学评价进行重构，能够增加实验课程的含“金”量，切实提高实验课程的教学质量。如此，对学生而言，手机在实验课堂上就成为辅助的学习工具，而不再是娱乐的玩具。

然而，采用了智慧教学工具、利用了信息化教学手段的课程，就一定是“金课”吗？答案显而易见是否定的。如果在课堂上智慧教学工具的作用就只是点名签到、布置作业、发个通知，那就太形式化了，完全没有起到应有的作用。要为课堂添“金”，就是要让课堂变成一个高阶的动态课堂，变成互动性强的对话课堂，变成有延伸有拓展的开放课堂，变成学生主动实践的探索型课堂，变成有总结有凝练的思考型课堂[7]。智慧教学工具是为课堂添“金”的法宝，充实且紧跟时代的教学内容是为课堂添“金”的基石，以成果为导向的教学设计为课堂添加了“金”色的翅膀，只有把握好每个层面才能实现金课的构建。

3  实验“金课”构建探索

3.1  利用闭环教学设计，提升实验课程的“创新性”

教师用心的课、有挑战性的课、有前沿性的课就是“最好的课”。课程的教学设计是教师用心的最好体现，好的教学设计一定是经过精细打磨的，不但精在内容，更胜在环节。好的实验课程教学设计能够有效提高学生的实践操作技能，激发学生学习理论知识的兴趣，开拓学生的创新性思维，提升其整体素质，并且进一步增强学生对未来就业的自信心。对于工科的实验课来说，教师要设计的内容就是将行业新鲜的应用元素融入到基础知识中，让前沿性的教学工具联系“教”与“学”，正确引导学生课前、课中及课后三个时间段的学习流程;并且根据学生课后掌握情况，反馈到课前环节的设计上，使教学设计实现闭环，让课程先进化，让课堂动态化，让学生忙起来。

实验课程和理论课程的显著区别在于：首先，课程中要注重提高学生动手实验的参与热情;其次，要注意设计合理的教学情境，引导理论课知识点到实验课知识点的迁移转化;最后，还要注重培养学生实验的良好习惯及安全意识。在对实验课进行教学设计时，只有充分把握不同类型课程的特点，才能设计出达到“金课”标准的课程。针对学生在实验课程中所表现出的对“动手操作”望而生畏的特点，可采用线上线下混合教学模式构建实验金课。课前，学生通过网络平台先预习知识点，并通过线上视频或照片观察熟悉实验仪器及实验操作;线下的实验课程中，学生动手操作，对学到的知识和信息充分加以运用，实现从理论到实践、再从实践到理论的升华。教师的职责从以“教”为重点逐步转变为以“导”为重点，在引导学生学习方向、组织学习流程、把握学习进度和给予合理学习评价方面发挥作用。

由此，可以在“学习通”平台上，利用三个时间段即课前、课中及课后流程的控制，使教学形成闭环，来构建实验课程。（1）上课前，上传教学操作视频到网络，并发布预习任务，组织学生熟悉实验仪器，预习实验操作。学生需要完成视频学习，并完成预习任务，教师通过平台上数据的记录，检查学生的完成情况，利用平台工具对未按时完成学习的学生给予督学提醒。（2）课堂中，教师教学的重点不再是讲解实验原理和演示操作步骤，而是侧重于用“学习通”构建教学情境，与学生进行“dialogue”，鼓励学生主动提出问题，重点解决学生在实验操作中出现的问题，并且在基本实验完成的基础上，组织学生进行拓展训练。学生可以在实验操作中利用手机或平板回看操作，达到实时指导的目的。（3）在课后，教师发布实验讨论话题及思考题，让学生分享实验收获，同時督促学生提交拓展训练作业，通过平台监控完成情况给予学习评价。利用“微聊”功能，学生可以随时向教师提出实验报告及思考题中的相关问题，教师根据学生对知识的掌握情况不断修正教学设计，最终形成闭环。如图1所示为教学设计各环节示意图。

此教学设计从“以学生为中心”层面上来说，能够让学生灵活掌握学习时间，使课堂上操作时间更加充足;学生在操作前就能熟悉仪器面板，从而消除由陌生引起的排斥心理，有心力去组织操作思路，并从实验全局把握每一步操作所起的作用，而不是盲目地为了操作而操作;学生通过对话式课堂向教师提问，锻炼思维能力并培养主动获取知识的习惯。从“以教师为主导”层面上而言，教师能够提前评测，掌握学生预习情况;课堂上能根据测评结果有的放矢，重点解决学生操作中的问题，而不用花时间对简单的操作顺序、知识点进行回答;教师能够有时间组织一个交互活跃的课堂，从而有效保证实验教学效果，提高教学质量。

3.2  打造与时俱进的内容，提升实验课程的“高阶性”

低阶的、陈旧的课程内容必定无法吸引当代大学生，“两性一度”的标准要求教师根据“00后”大学生的特点，精心准备具有时代特点、高阶性、创新性的内容，以激发学生的学习动力，锁定学生的专业志趣，进而让学生的综合素质切实得到提高。本文以“运动控制系统综合实验”课程为例，阐述如何结合智慧教学工具，构建实验金课的教学内容。

“运动控制系统综合实验”的课程目标是培养学生综合应用电机拖动技术、电力电子技术及自动控制原理等知识，解决运动控制系统中工程实际问题的能力[8]。由于操作的装置是强电装置，变频器的主电路输入端子与市电直接连接，所以专项安全教育是必不可少的教学内容。在整个实验课开课前，教师利用“学习通”发布强电操作测验，并在测验中设置“不达到满分自动打回重做”的要求，测试题包括进实验室的要求、接线要求、实验结束后仪器整理习惯等，旨在通过测验加强学生安全意识并提高其实验操作素养。

实验课第一次课的课前导入内容至关重要，教师应当选用当前最热门的应用实例展示给学生，让他们对课程学习目标形成初步认识，认为课程知识是接地气的、有的放矢的，然后再将学生的关注点引入到实际的实验目标上来。如对于“运动控制系统综合实验”，可以选用长征五号遥三运载火箭即“胖五”发射前垂直运转的事例作为课程的导入，给学生介绍承载“胖五”的活动发射平台

在预习过程中，学生通过自学原理、观看视频及预习测验三个环节，对课堂内容有了宏观的认识。课堂上，教师可组织学生针对预习提出问题并解答，实现对话式的课堂。教师应该根据知识点设计对话内容，或者在学生提出问题后有针对性地进行补充。如在上述实验中，可设计对话的主题：观看多段调速的线路连接预习视频后，请总结一下接线顺序。教师可以通过“学习通”随机选人抽答，也可以让学生抢答。根据学生的回答情况，在硬件连接的基础上再次注入关于数字输入端口应用方法的知识点，进一步强化学生对控制参数的认识。接下来，教师根据知识点再次进行引导性提问。第一个知识点是数字端口通过数字控制参数设置不同数值实现选择频率功能，第二个知识点是频率的给定是存储在频率控制参数内部的，并且与数字控制参数设置值相关联。由此提出引导问题：数字输入端口是如何与变频器内部参数结合起来实现频率选择的？这样就将课程的两个重要知识点联系了起来。最后是与操作相关的设问，让学生把思考后得到的启示用于实验操作上，可以问学生数字输入端口的控制参数在变频器上设置的顺序应该如何安排？通过这些对实验操作有指导性的“dialogue”，让学生操作更加顺畅，从而提高了课堂内实验完成的比例。

（2）课堂采取分组实验形式。对于上述实验，采取4人一组形式，这正好为课堂中采用“分组竞赛”提供了基础。教师可以组织学生进行实验速度和正确率的比拼，使学生一方面感受到课程的压力，另一方面也体会到成功的喜悦。最为重要的是，这些多变的教学形式能让原本传统无生机的课堂“活”起来，更符合现代年轻人接受新知识的“口味”。

（3）课后进行拓展练习。学生需要根据题目设计硬件连接电路以及参数设置操作流程，并在实验台上完成设计的验证。拓展练习是基于已学知识的深层次应用，也是拔高性的应用设计，在实验课程中必不可少，是实验课程高阶性及挑战度的体现。拓展练习的设计基于基础实验，但在此基础上又做了广度和深度上的延伸。比如，课程内实验要求是“用2个数字输入端口实现3段式交流电机调速”，拓展练习可以在此基础上变为“用4个数字输入端口实现12段式交流电机调速”。拓展练习并不要求课内完成，学生可以选择在实验室开放时间段内完成，并提交实验视频以及设计图纸给教师批阅。

3.3  设计动态教学评价体系，提升实验课程的“挑战度”

美国教育评价专家斯塔弗而比姆认为：“评价最重要的意图不是为了证明（prove），而是为了改进（improve）。” [9]因此，能够实时改进学习效果的动态评价体系，才是符合当前“金课”要求的评价体系。

传统实验课程的考核成绩往往基于终结性的评价，包括出勤、实验报告册和操作考试等考核项目。采取智慧课堂的教学方法后，教学评价方式将由终结性评价转变为终结性评价和过程性评价相融合。评价可通过线上预习、参与课堂教学活动、课堂小组竞赛以及课后拓展训练等活动展开，实验课程的评价还可加入课堂表现评价、课外学习评价、合作能力评价以及综合应用能力评价等过程性评价指标。这些指标和传统的评价指标有机结合起来形成新的评价体系，评价指标可根据学生每学期的表现增加或删减，也可更改权重，其目的就是让评价动态化，从而不断增加课程的难度。

这种动态的创新性的评价方式，将终结性评价和过程性评价相融合，以过程性评价指标为主，避免一刀切，可以让学生各展其才，体验成就感。通过一次次评价的过程，能激发学生学习热情，促进学生成长，营造奋发向上、积极有为、学真本领、练真本事的优良学风[10];与此同时，还能帮助教师不断地获得课程的反馈信息，了解课程教学效果，从而改进教学设计，形成“教学相长”的良性循环。

3.4  融育人于实验，提高课程思想站位

教师不能只做传授书本知识的教书匠，而要成为塑造学生品格、品行、品味的“大先生”[11]。教师在实验课程中要落实立德树人的重任，进一步提升实验课程的“高阶性”。通过实验操作各个环节的有序进行，告诉学生做人莫要心浮气躁，做事莫要急功近利的基本道理;通过课堂上组织学生回答问题及分组协作完成实验任务，把文明、和谐、平等、友善的社会主义核心价值观传递给学生;通过设计新颖的课程内容，凸显科学魅力，启发学生兴趣，从而坚定当代大学生实现民族复兴的理想和信念。

3.5  在网络平台建好实验“线上课堂”

要提升实验课程的含“金”量，必须要在网络平台的课件资源上下工夫。使用智慧教学平台在网络上新建课程并不复杂，大多数平台都支持在电脑上方便地进行课件、教学视频、测试题或资料的上传操作。但是，对于实验课程来说，课程章节的安排应侧重于对实验知识点的细化解读，侧重于对实验操作要有帮助，侧重于能提高课堂上的实验完成率。

以教学操作视频为例，视频不宜录制太长时间，节奏要紧凑而不拖沓。建议按操作步骤，将实验视频分为若干部分，每部分时间在5 min以内为宜。这样，如果学生在操作过程中对某个步骤有疑问，就能迅速定位到该操作所在的视频位置，而不用在一大段的视频中寻找定位;在章节命名时，也要根据视频内容，对小标题清楚规范地进行命名。

对于章节的开放设置，可以根据学生做实验的情况选择时段性开放，比如设置预习时段开放视频学习，而在实验操作或分组竞赛时不开放，实验考核时不开放。这样，有利于对学生学习流程的管理，避免了学生单纯为了操作而实验。

测验题要结合实验课程及实验室的特点来设计，比如对于强电实验部分，可以分安全检测、知识点、操作引导及习惯养成四个方面来设计测试项目。

对资料区的建设不但要结合当前实验设备的操作手册，提取与课程相关的部分页面，以方便学生查阅;而且要结合当前实际工程应用，寻找与课程联系密切但又不同于课程内容的资料，以供学生参考，从而起到抛砖引玉的作用。

4   结语

经过添“金”重构后的实验课程在实施过程中取得了良好的教学效果，课程设计因教学形式的强互动性、教学内容的丰富性以及教学评价的多元性而得到两届学生的肯定。在实验课堂中，学生变得更加积极主动，他们有明确的学习目标，有强烈的求知欲望，并且有良好的实验操作素养，不同教学活动的设计使得学生的个性得到发展，体现了“以学生为中心”的改革方向。实践证明，本文提出的基于智慧课堂的实验金课构建是切实可行的，能够提升实验课程的“两性一度”;同时，网络端课程的建设以及终结性和过程性相结合的评价体系也通过了运行验证，从而为其他实验课程的改革提供了依据。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.教育部发力本科建设 打造“金专”“金课”[EB/OL].（2019-04-30）[2020-01-20].http：//www.moe.gov.cn/fbh/live/2019/50601/mtbd/201904/t20190430_380194.html.

[2] 畢杨，杨晓濛.应用型本科院校对标“金课”标准实现“数字信号处理”课程改革[J].教育现代化，2019（33）：43-45.

[3] 吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018（12）：4-9.

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[5] 齐心.翻转课堂在高校实验教学中的应用研究[J].科教导刊（上旬刊），2017（31）：71-72.

[6] 中华人民共和国教育部.教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知[EB/OL].（2018-08-27）[2020-01-22].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201809/t20180903_347079.html.

[7] 李志义.“水课”与“金课”之我见[J].中国大学教学，2018（12）：24-29.

[8] 包广清，吴延明，杨新华.面向工程实践的运动控制系统综合训练改革[J].实验技术与管理，2014，31（4）：150-153.

[9] 邱素芳.高职思想政治课过程性评价的研究[D].上海：上海师范大学，2013.

[10] 李一陵.打造“金课”需要改革教育评价制度做支撑[N].光明日报，2018-12-05（10）.

[11] 朱哲.以最优秀的人培养更优秀的人：党的十八大以来教师队伍建设述评[J].人民教育， 2017（19）：34-37.

责任编辑    盛    艳