陕西省高等教育学会民办高校专项课题；项目名称：基于智慧课堂的学科教学模式创新与应用；立项编号：XGHZ2310                                                                                               

西安外事学院高等教育教学改革研究项目；项目名称：PAD教学模式在创新创业课程中应用研究；立项编号：2021B26

1 引言

在信息技术高速发展的今天，教育领域正在发生深刻的变化。智慧课堂这一新型教学模式已经逐渐成为当前教育研究中的一个热点问题。STIME理论着重于科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）、创新（Innovation）和创业（Entrepreneurship）的整合，为智能课堂的情境教学提供了坚实的理论基础。研究目的在于探讨基于STIME理论下智慧课堂情境教学的策略，以期提高教学效果和学生的全面发展。

2 STIME 理论基础与智慧课堂情境教学融合的必要性

2.1 STIME 理论内涵

STIME理论以发展学生综合素养与创新能力为目标，具有多学科融合教育理念。科学为知识的应用提供了基础，科技推动了知识的运用，工程突出了实践操作的重要性，数学为知识的量化分析提供了手段，创新启发了思考，创业发展了实践能力。比如一个工程项目，要用科学的原理来认识问题，要用技术手段来实现解决的方法，用工程的方法来设计与实现，利用数学模型对其加以优化，在鼓励创新思维提出独到解决方案的同时，培养创业精神，使其结果走向市场。

2.2 智慧课堂的特点与优势

智慧课堂借助智能教学设备，教育云平台及其他先进信息技术使教学过程智能化，个性化，互动化。其特点与优点是：

（1）实时互动：教师与学生，学生与学生通过智能设备进行实时的沟通，共享意见与思考。比如课堂讨论时，同学们可通过平板电脑立即发表意见，而老师则可及时反馈意见。

（2）资源丰富：提供大量教学资源，包含多媒体资料，在线课程和虚拟实验室。以学物理课程为例，让学生在虚拟实验室里做各种各样的物理实验来直观地感知物理现象。

（3）数据分析：能分析学生学习行为、学习成果等数据，为教师在教学过程中调整教学策略奠定基础。例如通过对在线作业中学生回答问题的分析来了解他们对知识的掌握情况以及薄弱环节^[1]。

2.3 融合的必要性

（1）创新人才培养：STIME理论强调对学生创新、创业能力的培养，并结合智慧课堂互动性强、资源丰富等特点，可以为学生创新实践提供更多的机会。如学生利用虚拟实验室开展智慧课堂下的科学实验、以团队合作的方式完成工程项目、创新思维的训练、实践能力的提高。

（2）与社会需求相适应：现在社会越来越需要具有跨学科知识与综合能力的人才。以STIME理论为基础的智慧课堂情境教学可以让学生在未来的社会发展中更好地适应，符合职场上对于创新型人才的需求。

（3）增强教学效果：STIME理论在智慧课堂情境教学中的应用，能够丰富教学内容与教学方法，增强学生学习兴趣与参与度，进而促进教学效果。如通过设置逼真的STIME情境使学生在处理实际问题过程中学到知识，强化了学生理解与运用知识能力。

3 基于 STIME 理论的智慧课堂情境教学策略设计

3.1 教学目标设计

（1）知识与技能培养目标：学生应当具备有关学科的基本知识与技能，例如科学原理，技术操作与数学计算。同时又能应用这些知识与技能去解决现实中的问题。比如在数学课程的学习过程中，同学们不仅需要掌握数学公式与算法，还需要会应用数学知识来解决工程计算过程中出现的各种问题。

（2）过程和方法目的：发展学生创新思维，实践能力及团队合作精神。通过项目式学习，探究式学习，使学生在实践活动中经历科学研究，技术开发与工程设计。如组织学生进行科技创新项目的研究，使学生体验项目选题，方案设计，实验探究，成果展示等完整过程。

（3）情感态度与价值观培养目标：激发学生在STIME方面的兴趣与激情，培养其创新意识，创业精神及社会责任感。比如通过引入科技创新对于社会发展所起到的推动作用，使学生能够意识到他们对于未来社会所肩负的职责与任务。

3.2 教学内容选择

（1）跨学科融合内容：精选涉及科学、技术、工程、数学、创新和创业等多学科内容，突破学科界限以发展学生综合素养。如在以智能机器人为主题的教学情况下，涵盖了机械工程，电子技术，计算机编程和数学算法等多学科知识。

（2）真实情境问题：选取与现实生活紧密相关的问题为教学内容，使学生能够在解决现实问题的同时学到知识、掌握技能。例如在解决城市交通拥堵的基础上，要求学生设计出涵盖交通规划，数据分析和智能控制知识的智能化交通解决方案。

（3）前沿科技案例：介绍前沿科技案例、激发学习兴趣、培养创新思维。比如引入人工智能，大数据，区块链等新兴技术，将其运用到各领域中去，使学生能够了解到技术的最新进展。

3.3 教学情境创设

（1）运用虚拟现实技术：建立虚拟实验室和虚拟工厂教学情境，使学生沉浸在科学实验与工程实践中。如在化学实验教学中学生可利用虚拟现实技术模拟操作危险化学实验，既可确保安全又可得到真实实验体验。

（2）以项目为载体的学习情境：项目式学习任务的设计，使学生能够在项目完成过程中学到知识并加以运用。比如在组织学生进行太阳能发电项目时，要求学生在太阳能电池板选型，安装直至发电系统调试过程中都要完成一系列的任务，并在实践过程中学会有关的知识与技能。

（3）角色扮演情境：创设角色扮演活动，使学生在各种职业角色下，经历现实中的场景与问题。例如，在商业模拟课程里，学生将分别扮演企业家、市场营销专家、财务专家等不同角色，以模拟企业的运营和管理流程。

3.4 教学方法选择

（1）问题导向教学法：问题驱动，诱导学生独立探索并解决问题。老师通过提一些启发性较强的问题，同学们通过查阅资料，实验探究和小组讨论来寻求解答。例如，在学习物理课程时，教师提出“怎样提升太阳能热水器效率”这一问题，让学生通过研究太阳能热水器的工作原理和影响因素，提出改进方案。

（2）合作学习法：组织学生开展小组合作学习以共同完成任务的方法。小组合作时，同学们分工明确，各司其职，形成团队合作精神与沟通能力。比如在进行一项科技创新项目中，团队中的同学们各自承担着该项目的市场调研，技术研发和产品设计等不同环节的工作，并以协作的方式共同完成了整个课题。

（3）探究式学习法：使学生在自主探究中获得知识与技能。教师为探究提供课题与资源、学生独立设计探究方案、开展实验探究与数据分析并得出结论。比如在生物学课程学习过程中，老师要求学生独立探索某一种植物生长的条件，通过种植实验，观察记录以及数据分析等方式使学生认识到植物生长与其环境因素之间的联系^[2]。

3.5 教学资源整合

（1）数字化教学资源：将在线课程，电子教材，教学视频和虚拟实验室与其他数字化教学资源融合在一起，向学生提供丰富多彩的学习资料。如学生可在在线课程平台上学习有关课程、在电子教材中调阅知识点、在教学视频中观摩实验演示、在虚拟实验室中实践操作等。

（2）在硬件资源方面：教师采用智慧教室中的各种智能教学工具，例如平板电脑、智能黑板和电子白板等，以提高教学过程中的互动性和效率。另外教师可在智能黑板上显示教学内容、学生可在平板电脑上实现课堂互动、提交作业等。

（3）校外资源：联合企业，科研机构等，引进校外资源，给学生实践的机会，搭建创新平台。如组织学生去企业考察实习，使他们了解实际生产过程及市场需求等；约请科研人员来校讲学，展示最新科研成果及研究方法。

3.6 教学评价设计

（1）过程性评价：注重学生学习过程的绩效，主要有课堂参与度，小组合作能力和问题解决能力。采用课堂观察，小组互评和学习日志相结合的形式。如教师通过观察课堂讨论中学生的成绩并进行相应评价；组员互评对合作学习的促进作用。

（2）作品评价：学生学习作品，例如项目报告、设计方案、实验成果。评价内容涉及著作创新性，实用性和完整性。比如，项目式学习完成之后，要考核学生项目报告，考核其知识掌握与运用能力等。

（3）测试评价：定期测试，测试学生学科知识掌握情况。考试内容涉及STIME有关知识点，侧重对学生综合应用能力的考查。如期末综合考试对学生一学期所学知识与技能的测试。

3.7 教师能力提升

（1）STIME知识与技能培训：教师要不断地学习与更新STIME方面的知识与技能，并参与相关培训课程与学术交流活动。比如参加人工智能技术培训、学习人工智能在教育领域中的运用等^[3]。

（2）信息技术应用能力训练：提高教师智慧课堂环境信息技术应用能力、熟练教学设备操作及教学软件应用能力。如学会使用智能教学平台设计教学、教学管理等。

（3）在教学方法上进行创新能力的培养：鼓励教师在教学方法上不断创新，探索出适合STIME的新模式与策略。如进行教学方法的改革实验、尝试项目式学习和以问题为中心的教学法结合等。

4 基于 STIME 理论的智慧课堂情境教学效果评估

4.1 学生学习成绩提升评估

评价学生学习成绩的提高，除与学期末考试成绩比较外，也可以对平时测验成绩变化的趋势加以分析。将不同学科领域按照分数进行细分，例如物理学科涉及力学和数学计算相结合的课题，实验班级在分数上具有明显优势，反映STIME教学在促进跨学科知识融合方面的作用。不但如此，还可以从成绩分布来分析学生的总体和个人进步。如果实验班级成绩标准差降低，则表明学生间差距变小，教学效果更加平衡。比较班级之间不同难度层次的题目得分率可以更加准确地评价学生对知识的把握深度与广度。

4.2 学生创新能力培养评估

问卷调查可以设置多维度的提问，比如问学生遇到问题能否提出各种解决方案，以及创新作品鉴赏的视角。作品分析在具有创新性与可行性的同时，也可以考虑到其社会价值与可持续性。以某环保项目工作为例，同学们设计出的新型垃圾分类装置既创新分类方式又兼顾实际使用过程中成本与可推广性等因素，更加综合反映同学们创新能力。与此同时，可以比较学生在各个阶段的作品创新程度并观察他们在创新能力上的成长轨迹，例如由单纯的想法提升为全新概念等^[4]。

4.3 学生实践能力提升评估

观察实验操作过程中记录了学生的操作熟练程度，实验数据准确程度和应对突发情况能力等。在项目实践方面，注重培养学生项目规划，实施与调整能力。比如学生是否能根据工程实践项目的实际情况对设计方案进行灵活地调整并有效地运用资源来完成工作。在企业的评价方面，除实习时的成绩外，也可以知道学生对企业实际项目参与的贡献度。例如某同学在某企业新产品研发项目上，所提改进工艺建议得到了采纳，收到了较好的效果，这有力地说明了该同学具有较强的实践能力。

4.4 学生团队合作能力培养评估

对小组项目合作表现的评价可以细化到沟通频率和意见协调效率两个方面。在小组互评中，从合作氛围和任务分配的合理性上指导学生评价。教师的评估是基于课堂的观察和项目的实际成果，例如小组在项目报告中的表现和职责划分是否清晰。比如在数学建模这一复杂项目上，组员们各有各的职责，善于数学分析的学生承担算法设计的任务，而沟通能力较强的学生则承担着和其他组员进行沟通和协作的任务，最后高效率地完成工作，并充分表现出良好的团队合作能力。

4.5 学生学习兴趣激发评估

课堂观察除参与度高、注意力强外，更能注意学生情绪状态、主动探索精神等。比如，课堂中学生有没有表现出求知的欲望，主动探究的态度。通过问卷调查，教师可以更深入地了解学生对教学内容的喜好以及他们对教学方法的优化建议。通过比较学生在不同教学阶段的课堂表现及问卷反馈情况，例如由初期被动地参与转变为后期主动地发起讨论等，可以较为准确地评价学习兴趣激发情况。同时还可以分析课后学生自主学习有关知识的行为，比如是否积极地查阅材料和参加课外实践活动。

4.6 教学资源利用效果评估

就数字化教学资源而言，对学生使用频率的分布情况进行了分析，知道哪种资源更容易被学生所接受，哪种资源利用率更低。评价使用效果可以从学生作业质量，测验成绩，资源使用等方面进行相关分析。比如，教师利用某个虚拟实验室的资源越多，对有关实验知识评价结果就越好，这表明这种资源利用效果显著。教师在教学设备使用过程中的反馈可以包括操作便捷性，辅助教学效果。校外资源使用效果评价可以综合考虑学生实践能力提高，对产业理解深度^[5]。

4.7 教学策略改进建议

从成绩评估的结果来看，如果发现有的同学对具体学科知识的整合有一定的难度，可以有针对性地设计专题教学活动或者进行案例分析。比如对数学和工程结合比较薄弱的同学进行工程数学应用实例讨论课程。一方面，针对创新能力发展不充分的问题，加大创新实践活动多样性与深度，例如举办创新竞赛，请行业专家举办创新讲座与辅导等。另一方面，针对教学资源使用不尽合理的问题，优化资源推荐与引导机制，如针对学生学习状况进行数字化资源个性化推荐。与此同时，教师对教学方法也进行了不断地反思，比如在小组合作学习过程中怎样更好地促进学生间的交流与共同发展。

5 结语

基于STIME理论为基础的智慧课堂情境教学策略，给教育教学改革带来了新思路，新途径。通过对教学目标，教学内容，教学情境，教学方法进行精心设计，并与有效教学评价及教师能力提升相结合，可以提升学生学习效果及综合素养。但在实践中仍然面临着教学资源整合困难和教师跨学科教学能力亟待提升等挑战。今后还需进一步强化研究与实践，不断改进教学策略，以有利于培养符合社会发展要求的创新型人才。

参考文献

[1]李凯旋.数字化教育背景下小学数学智慧课堂教学模式研究[D].沈阳大学,2024.

[2]牛少璇.基于智慧课堂的高中地理情境教学评价研究[D].山东师范大学,2024.

[3]金娟.智慧课堂环境下小学数学情境教学研究[J].数学学习与研究,2024,(02):113-115.

[4]张思英.智慧课堂与高中地理情境教学融合的教学实践——以“服务业区位因素及其变化”为例[J].中学教学参考,2024,(01):91-94.

[5]吴莹莹.探究智慧课堂背景下的高中语文交互式情境教学方法[J].中国多媒体与网络教学学报(下旬刊),2023,(06):106-109.