基于智慧教學平臺的信息化教學改革研究與實踐
——以數字圖像處理課程為例

杜云明，顏兵兵，田思慶，張 寧

（佳木斯大學,黑龍江 佳木斯 154007）

0 引言

隨著信息和網絡技術的快速發展，高校教育教學形態正悄然發生變化。傳統教學方式和授課過程不再滿足時代需求，依托信息技術深化教學改革已經成為高教研究新熱點。《國家中長期教育改革與發展規劃綱要》中著重強調將信息技術與教學全過程深度融合，轉變“教”與“學”的方式，為高校信息化教學改革明確了方向。將傳統課堂教學轉變為線上線下混合教學和完全線上教學，已然成為現代高等教育發展的必然趨勢。

特別是在2020 年年初新冠疫情影響下，全國高校為響應教育部“停課不停教，停課不停學”的號召，全面展開了利用各類智慧教學平臺實施網絡化教學，極大推進了“互聯網＋”教學的建設和發展。在后疫情時代，基于互聯網的信息化教學無疑將成為傳統教學的必要補充或轉型的方向。如何利用好各類教學平臺和信息資源，有效設計和組織教育教學活動，也將成為每位高教工作者必須要解決的現實問題。本文以“數字圖像處理”課程為例，借助智慧教學平臺，采用完全線上混合教學模式開展教學改革探索與實踐，以期為工科類課程信息化教學提供有益的啟發和借鑒。

1 智慧教學平臺

1.1 智慧教學平臺的含義

所謂的智慧教學平臺，就是利用多種現代信息技術構建的智能化生態學習環境，其可使教學過程個性化，學習資源多元化，互動交流立體化，評價分析數據化，教輔決策精準化，能夠有效推進教、學、測、評、輔等環節一體化建設，可實現高效學習、沉浸學習、持續學習，是智慧教育的物質基礎。

1.2 智慧教學平臺的優勢

與傳統教學方式相比，智慧教學平臺所提供的學習環境更有利于教師的“教”和學生的“學”。在平臺環境下，教師可將授課計劃、教學內容、學習資料、測試題目等教學素材以數字化文件和音、視頻媒體等方式展現給學生，讓學生對教學活動有全面的了解，便于師生在教學信息對等的條件下開展課程教學，改變學生盲目、被動參與教學的局面。另外在授課前，教師可以根據課上預授內容設定測試題目考查學生的學情，進而有針對性地安排教學內容和教學活動，有側重地講解知識點，更加突出了學生在教學中的主體性地位。在教學過程中，教師可以采用翻轉課堂形式組織教學，讓學生帶著問題參與教學，通過互動交流、思考探究、頭腦風暴等方式解決問題，學習原理內涵，構建知識體系。同時教師也不再是單一知識的傳授者，而是轉變為課堂的組織者和學習活動的引導者。再有，教師還可利用智慧平臺提供的各類數據，動態掌控學生在教學活動中的學習狀態。通過數據分析，及時改進教學策略、調整管控措施、優化教學流程，也為課后的任務布置和精準輔導提供有力的科學依據。

2 智慧教學平臺選擇與課程建設

2.1 教學平臺的選取

目前國內高校常用的智慧教學平臺主要有超星學習通、智慧樹、雨課堂、騰訊課堂等，這些平臺均有各自優點和不足，但都可以實現課程資源建設、教學任務發布、線上授課和學情分析等基本功能。在對“數字圖像處理”課程開展網絡教學選用平臺時，考慮到授課對象在前期的學習中，對智慧樹平臺的了解和使用有一定基礎，從學生易學易用角度出發，預選該平臺進行課程建設和在線教學。但在最初的授課中發現，智慧樹平臺沒有課程錄制和回看功能，不便于學生回顧學習。另外，在授課過程中，智慧樹提供的見面課功能僅能實現PPT 的播放，在引入音頻、視頻等輔助學習資料時，只能通過生硬的退出切換方式來進行，且相關演示性操作也只能通過錄播方式實現，這都極大限制了授課的流暢性和連貫性。再有，課上的交流互動僅拘泥于投票、搶答和彈幕等方式，內容和形式較為單一、生硬，不便于教師對教學活動的監控，也缺少了教學該有的“溫度”。鑒于上述實際出現的問題，筆者在線上授課環節改用了騰訊課堂，利用其屏幕分享、多人連麥、視頻通話、課后回放等功能，有效彌補了智慧樹見面課教學中的不足，提高了授課效果和學習質量。最終確立了基于智慧樹和騰訊課堂聯合平臺的線上混合教學模式。

2.2 課程資源建設

課程資源是有效實施教學活動的前提和基礎。根據實際教學需求，課程資源建設主要在智慧樹平臺下完成，其包括課程大綱和授課計劃與要求、電子教材和各章節學習提綱、授課PPT 及動畫演示文件、微課視頻材料、各章節測試題庫、課后思考題和作業、拓展學習資源等內容。通過對相關課程資源的學習，可使學生全面了解課程的屬性及其在學科中的地位和作用，掌握課程的學習進度安排和章節知識脈絡，深入理解重點、難點知識內容，驗證學習成果并有效進行查缺補漏。

3 基于智慧教學平臺的課程教學改革

3.1 課前準備

開課前教師需在智慧樹平臺建立翻轉課程，組建班級并上傳學習資源，同時在騰訊課堂平臺上建立直播課堂，而后利用微信群將兩平臺課程的二維碼發送給學生，要求學生掃碼實名注冊，完成入班、進課環節，便于為學生建立學習檔案和學情數據分析。

每節課授課前，在智慧樹上推送教學資源、發布學習任務，讓學生在課前自主完成相關內容的預習。同時將課程的重、難點問題設置為不同類型的測試題目，讓學生在測試中檢驗學習效果，便于學生帶著問題參與教學。另外，教師可通過后臺數據監測學生預習狀態和效果，并根據測試反映出的問題有針對性地進行教學設計。

例如，在“圖像直方圖及其均衡化”章節的授課前，教師將電子教材、學習提綱、傳統教學PPT、山東聯盟在線課程相關視頻等資源推送給學生，要求學生分組并通過“自學＋討論”的方式自主完成相關內容的學習。另外，將課程所涉及的重要概念、核心原理、操作步驟、主要應用等內容，設置成填空、選擇、判斷和簡答等題型考核學生的學習效果。然后，通過后臺數據查看學生對教學資源的學習情況和對知識的掌握情況。

3.2 課上教學

線上教學采用騰訊課堂平臺，以“課堂翻轉＋課上講解”形式進行。上課時教師需將“生成回放”功能設置為有效狀態，以便于記錄線上教學過程生成視頻文件，方便學生課下反復觀摩學習。線上教學重點是將學生吸引到網絡課堂，通過以“學生問題”為導向的教學活動設計，引導學生積極參與教學，加深對知識的理解和運用。

實際教學中，首先將學生共知的直方圖概念設為判斷題，通過投票答題方式喚起所有同學參與教學的積極性，而后利用“舉手”功能隨機選取學生闡述對概念的理解。結合課前測試反饋的信息，針對直方圖概念和相關應用，拋出“如何根據直方圖判斷圖像的視覺效果”“如何生成概率形式直方圖”“如何調整直方圖改善圖像質量”等問題，引導學生通過討論進行深入思考和學習。課上組織學生討論時，可采用主動舉手發表觀點、隨機點名發言、多人連麥交流等方式。在討論過程中，教師要適時進行點評和總結，并引入預設練習和測試題目，使學生在邊學、邊講、邊練中加強對知識的理解。

另外，教師也要對課程的重、難點問題和學生存在的疑難問題進行講解。譬如直方圖均衡化過程存在繁雜的公式推導，且需要理解各種數據的關聯和具體含義，這往往成為學生難以逾越的瓶頸問題。教師講解此部分內容時，可采用動畫列表方式加以分析解釋，說明數據的含義及演變過程，最后給出數據變換前后圖像的效果對比圖，以此使抽象的內容具體化、直觀化、生動化，加深學生對其原理內涵的理解。鑒于本門課程理論與實踐結合的特性，教學中還可利用平臺提供的“屏幕分享”功能，在線編程演示理論知識的應用轉化，培養學生編程解決問題的思維和動手實踐能力。

3.3 課后總結

課后總結是掌握教學狀態、鞏固教學內容、優化教學設計的重要環節。線上教學結束后，可通過智慧教學平臺生成的學情數據報告，全面了解學生課上、課下的學習情況，如學生對教學資源的學習情況、完成測試題目情況、課上出勤和參與教學活動情況等，為學生學習的過程性評價提供依據。另外，分析評估學生對相關知識的掌握情況，根據課程重難點問題和課上學習中暴露的共性問題，有針對性地布置課后作業，以檢測或鞏固學生對知識的學習效果，有效提升教學質量。再有，教師課后應及時對教學過程進行反思，依據實際教學效果，研判教學設計的合理性、有效性，總結經驗和不足，為后續課程教學活動設計和優化做好鋪墊。

4 結語

依托智慧教學平臺開展的信息化教學改革，將課前自主學習、課上討論學習和課后反思總結有機融為一體，有效拓展了教與學的時空維度，構建了閉環驅動的教學模式。較之傳統教學，立體化的教學資源建設，極大豐富了教學內容和手段。引導學生在教學各環節中積極參與，突出了學生的主體地位。發揮教學平臺的智慧功能，充分利用學情數據，全面掌控了教學動態，為精準教學施策提供了科學依據。實踐證明，基于智慧樹和騰訊課堂的線上混合教學方式，可有效提升課堂教學效果，對深化“以學生為中心”的課程教學改革起到了積極的推動作用。