高校智慧教學云平臺建設研究與應用

摘? 要：隨著技術的快速發展，云計算、物聯網、大數據等各種先進的技術被廣泛應用到高校各學科教學中，智慧教育逐漸深入人心，成為高等教育領域研究的熱點，極大地改變了高校的教育模式，在未來教育發展中，建設智慧教學云平臺是必然趨勢。文章首先分析了高校智慧教學云平臺建設的總體目標，其次分析了高校智慧教學云平臺的總體要求，最后分析了高校智慧教學云平臺的功能框架，希望能為其他研究提供一些參考。

關鍵詞：高校教育；智慧教學云平臺；教學大數據

中圖分類號：G711? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）35-0148-04

現階段，各種新興信息技術不斷被應用到高等教育中，傳統教育發生了重大變革，智慧教育受到更多教師的關注。《教育信息化2.0行動計劃》中提出要以各種新興技術為基礎，依托各類智能設備，加強智慧教育的研究，實現教育模式的變革^［1］。高校智慧教學云平臺的建設是將人工智能、物聯網、云計算等新興信息技術與教育理念融合，為學生構建智能化、數字化、個性化的學習平臺，培養學生的高階思維能力和素質，促進學生的全面發展。

一、高校智慧教學云平臺建設的總體目標

高校智慧教學云平臺建設的目標是為高校課程教學提供先進的技術和良好的環境，在此基礎上，提出了一種基于網絡的遠程教育模式，即基于網絡的遠程教育資源管理系統，該系統的整體目的可以歸納成“3個四模型”，即四種角色、四個階段、四項功能^［2］。具體來說，四種角色包括教師、學生、教學管理者、質量監督者。四個階段包括課前、課中、課后、結課分析。四項功能包括師生互動、科學評價、資源共享、精準扶貧。高校智慧教學云平臺的建設要達成以下的目標：第一，要使整個課堂的學習過程向個性化、智能化和網絡化發展，使老師可以在教學過程中進行靈活多樣的學習方式，使教育呈現出新型的教育形式。云平臺實現了對師生學習的全程支援和管理，教師可通過云平臺與學生互動、共享資源，對學生進行多元化評價，也可播放與教學內容相關的視頻資源，為學生創設有趣、精彩的教學情境。第二，要改革傳統的教室授課方式，從單一的課堂教學向小組合作教學、翻轉課堂、案例教學、互動教學等轉變。改革評估方法，從肯定性評估轉向多元化評估，確立歸納性評估和形成性評估的結合，不僅關注學生的學習成績，更關注學生的課堂表現，推動課堂從以課上為中心轉向課內與課外相結合。第三，通過與教育信息化平臺的數據連接，利用大數據對整個教育流程進行全方位的分析，以供教育教學行政人員進行決策，為學校制訂教學計劃、實施教學評估、學業輔導和精準教育等提供技術支持。

二、高校智慧教學云平臺的總體要求

第一，從技術上來說，云平臺需要具備多個平臺的兼容性，可以是分散的，也可以是跨平臺的，要有較高的安保制度。要通過學院的審核，才能建立起來一個云平臺，同時必須具備完善的安全措施，以防止數據泄露、篡改等安全風險。云平臺應由學校統一認證，確保用戶身份的真實性和準確性。云平臺要有多終端兼容的架構模式，教師和學生能運用電腦端、App、微信小程序。此外，云平臺還能針對用戶以及系統的需求，在各個客戶端上配置該系統的功能，例如計算機網絡、手機客戶端、微信等，保證各個終端接口能夠良好地工作。該云平臺可以在各種客戶端上配置系統功能，如計算機網絡、手機客戶端、如微信等，都要保持良好的操作狀態。當老師和學生在使用的時候，主要工具是手機，而計算機網絡則是次要的，這種模式充分考慮了用戶的實際需求和操作習慣，使云平臺的使用更加便捷、高效。

第二，在功能總體要求上，云平臺要依托學校教務管理的信息數據，其主體為網絡教學平臺和智慧教室錄播資源平臺，能夠集多種功能于一體，如過程性評價、題庫建設、共享資源、教學互動、試卷分析、教師板書內容記錄、大數據分析等，要能夠統一覆蓋教學的全過程^［3］。平臺可實現教學過程的智慧化管理，要貫穿課前、課中、課后全過程，課前包括學生預習、教學大綱展示、教師備課、共享學習資源。課中包括學生考勤、分組討論、課堂活動、課堂測試、過程評價。課后包括鞏固復習、教學答疑、課后作業，總結性教學評價和過程性教學評價要貫穿于教學的全過程，要能豐富課堂教學的模式，從單純的授課模式轉向合作學習模式、翻轉課堂模式、交互模式、探索方式改變，使這些教學方式得到足夠的科技支持，使教學有跡可循，教學評價有據可依，營造活潑的教室氣氛，推動了教師和學生的發展，有效提升教學質量。

第三，建成一站式教學資源中心，對校內網絡教學平臺加以整合，實現在線資源的一站式搜索，為師生提供豐富、多樣的優質課程資源，結合專業媒體處理，實現多媒體教學資源在線一體化管理和編輯。

第四，構建智能教學輔助系統，智能教學輔助系統是利用大數據和人工智能技術來智能化分析教學過程，提供個性化的學習建議和評估反饋。系統可以通過收集和分析學生的學習數據，精準了解學生的學習狀況，為教師提供有針對性的教學指導，幫助學生找到最適合自己的學習方法，提高學習效果。智能教學輔助系統的構建需要先進的技術和大量的數據支持。該系統可以利用大數據技術對學生的學習數據進行收集和分析，例如學生的學習過程、學習習慣、學習成果等。人工智能技術的應用可以幫助系統對數據進行深度分析和挖掘，提供更精準的學習建議和評估反饋。

三、高校智慧教學云平臺的功能框架設計

本研究根據高校教學的最新政策要求、教學信息化情況、已建成的教學樓信息化基礎設施，規劃了高校智慧化教學平臺建設的基本框架，該框架共有五個部分，分別為用戶、交互界面、服務系統、決策系統、基礎設施^［4］。用戶包括學生、教師、校領導、院領導、管理人員等。交互界面包括電腦Web端、 App、微信小程序。服務系統包括智慧板書系統、課堂互動與學生評價系統、教師過程性評價系統、網絡教學平臺、智慧教室錄播資源平臺。決策系統為教學大數據挖掘與分析系統。基礎設施包括互動白板、投影、教室活動桌椅、無線網絡、錄播設備、攝像頭、傳感器、服務器、教學專網等。

（一）網絡教學平臺

智能教育云平臺可以改變教室的教育方式，實現從傳統的線下教室到線上與線下的融合，可以應用到高校的SPOC課程中^［5］。該在線教育平臺具備目前最受歡迎的MOOC平臺的全部特點，包括觀看和分享相關資源、老師備課、學習材料上傳、學生預習和視頻資源播放、回答問題，布置作業，提交作業，評估作業、交流等。系統還具備如下主要的功能：第一，平臺可以和教學管理系統進行自動連接，這樣就可以將課表、教學安排和教學內容進行同步，并且可以讓同一種學科的老師創建預習資源、教學大綱等基礎資源，與其他班級的老師進行分享。平臺可以在每個學期開始時，為各個并行班級提供時間表，只要老師登錄該網站，即可查看所有班級的情況，也可以將創建的教學資源在整個平臺上進行分享。第二，學生在上課的任意時間可通過平臺與其他人進行互動和學習。該平臺可以對與學生評估有關的資料進行自動存儲，在每次課程完成時，可以將所產生的課程資料顯示出來，并對所產生的課程進行自動錄制。如此，學生在課后可登錄平臺復習這些教學資源，平臺會保存學生查看復習資源的痕跡。教師可通過平臺設置、管理、查看與課堂教學相關的全部功能。第三，為錄像教學的生產創造條件。智慧教育云平臺中包含“云錄制”，此平臺中有大量的精品錄播資源，當教師在教學時，可直接導入這些資源作為課程教學的資源。網絡教學平臺中會包含視頻剪輯工具，教師可根據課程內容和實際需求簡單剪輯視頻，制作成類似慕課的在線視頻學習資源，為重修和翻轉課堂的學生提供新的學習機會。第四，對個人的教學資源進行了自動推演。基于大數據技術的平臺可以發掘并分析學生的學習行為，形成相應的數據，為教師教學和學生學習提供參考，該系統會根據學生的實際情況，自動檢索出符合學生要求的教學資料，并將這些資料自動傳送到學生的教學終端上，以便他們進行個性化、網絡化的學習。

（二）智慧教室錄播資源平臺

平臺是通過相關的系統設備，如教學專網、藍牙擴聲、錄播中控、攝像頭安裝，這樣，各大多媒體教室即可進行視頻轉播和錄像，為了做到這一點，必須在各個教室里都安裝兩臺高清攝像機，一臺對著老師，一臺對著學生^［6］。還要有雙通道的數字圖書和 PPT演示，并將其上傳至云平臺，可以采用云記錄的方式，記錄整個班級的教學情景，存儲在云資源平臺中。智慧教室的錄播資源平臺可以實現對學生進行線上巡課，學校的管理人員、學院領導和校領導可以不受任何的時間約束地對班級進行檢查，可以通過查看過去班級的教學記錄來查看過去的課程，通過對已錄下的優質課程進行加工，將自動導入網上教育平臺的課程資源庫，供重新參加考試的同學進行網上學習。高校可以在一些高檔的智能教室中安裝光、溫、溫等傳感器，實現教室內的環境自動化和智能化控制。視頻教學系統內置了人臉識別系統，可以精確地記錄學生的出勤時間，也可以對前排座位的使用率和抬頭率進行更深入的分析。針對小班教學的特點，可以配置討論式教學一體化的軟件體系。構建的視頻錄制系統可以與教室的桌椅改造和教室環境的裝飾相結合，形成智能化和個性化的現代化教育環境。學生在觀看課程視頻時，可截圖操作，記錄下課程的重難點，在點擊筆記時，視頻能夠自動跳轉到筆記的對應位置，如此可有效提升學習效率。

（三）課堂互動與學生評價系統

以微信小程序、管理端為基礎的班級互動與學生評估系統，旨在讓師生在教學過程中進行即時反饋與交互，在任何一個階段都可以向師生傳遞信息，從而實現交互，分為課前、課中、課后和結課分析四個部分，在課前部分，老師可以通過各種方式向學生發出各種通告，也可以給他們安排預習作業。在課堂教學模式中，老師可以和學生進行交互，安排隨堂作業和隨堂測驗，引導學生進行分組討論，設計搶答游戲，讓學生進行頭腦風暴。在這一模塊中，學生可通過手機客戶端查看教師電腦端的板書和PPT，如此，坐后排的學生可清晰地看到教學的內容。在考勤上，該系統可以記錄學生之間的交互，老師可以通過面部識別來記錄學生的出勤。在“課外”單元中，老師可以給學生安排一些練習，并給他們講解要做的內容。系統具有照片上傳功能，可以對學生的功課進行自動評分，還可以為每個科目提供總結，讓老師對自己的授課狀況有一個直觀的認識，讓學生了解自身的學習情況。在結課分析模塊，教師可通過系統統計分析學生結課考試后的成績，對學生展開終結性評價。與此同時，系統可以對學生的成績、期末考試的試卷、學生的學習過程等資料進行分析，協助老師對學生的學習目的進行評估，為以后的教育工作做好準備。教室交互系統可以全程監控學生在上課期間的行為，并將一切資料都記錄下來，對于行為異常的同學，將會給出警告，通過對學生的檢查與加工，采用總結性評估與進程評估相結合的方法，使學生得到本課程的綜合得分。

（四）教師過程性評價系統

該體系包括指標設置、教師自我評估、同行評議等多個功能模塊以及學生的評價、學校領導的聽課評價、學生的出勤等^［7］。教師自我評估是指老師基于整個課堂的教學狀態以及課程視頻進行的自我評估，也可以說是老師對自己的教學狀態進行的評估。學生評估是一種由系統基于每個老師授課的次數和每周次，自動向學生發起的過程性評價活動，目的是全面收集關于老師的評估資料。最終，該體系將對各方面的評估結果進行整合，通過設定好的適當的加權來計算出教師的評估得分，作為管理層的重要決策參考數據。

（五）智慧板書系統

智能板書是一種全新的教學方式，它可以從“黑板”“粉筆”到“電子板書”。智慧板書系統以一臺電子白板或者是一臺互動觸摸屏電腦作為載體，其有很多優點，比如老師不用把黑板抹掉，可以節約很多時間。同時，本系統還可以存儲全部的教案資料，存儲的形式可以是專用文檔或者是PPT，存儲完畢后可以將其上載至網上，方便學生進行學習。老師上課時，學生可以在手機端看到板書，解決了后排無法看清板書的問題。面向常態化教學的混合式教學平臺，適用本科及中高職院校。UClass智慧教學云平臺深度融合先進的教學理念，讓線上線下教學融會貫通，同時提供多種課堂工具助力互動教學，引導老師更有效教學，致力于輔助提高教學效率和提升教學質量。該系統中的視頻、圖片、文件有著多媒體材料的展示功能，可與板書一同打開，在展示時可任意拖拽放大，本系統可以和音頻記錄裝置相配合，實現微型計算機的錄制。智能板書系統也能對教師的板書進行數字化處理，使過去的教師不能對其進行編輯和管理。還可以與教室的錄像相結合，還原整個課程教學過程，保證了整個教學步驟的完整性。為以后的教學做準備^［8］。

（六）教學大數據挖掘與分析系統

該系統可以全程錄制教學過程中的教學信息，包括教學過程評估、師生互動和錄像資源等，對這些資料進行了剖析和發掘。然后，依據系統中的學生資料，進行資料解析，得到關于該科目的有效圖形及有關的結論，使學校能夠充分、及時地把握教育質量，實現教師的發展和人才的培養等目的^［9］。本體系從多個視角進行觀測，如教師視角、課程視角和年級視角等，分析的內容也不同，在分析內容時，要注重觀察角度的確定。

四、結語

高校智慧教學云平臺建設是信息技術與教育深度融合的產物，能優化高校教學模式，全過程管理教師的教與學生的學，為教學構建良好的環境，能突破時間、空間的限制，方便學生隨時隨地學習知識，在此基礎上進行智能追蹤評估。本文提出了一種基于智能技術的大學智能教育系統的架構，為其在實際操作中的應用提供了借鑒，要注重網絡教學平臺、智慧教室錄播資源平臺、課堂互動與學生評價系統、智慧板書系統的建設，打造高效、功能齊全、人性化的智慧教學環境，教師在教學中也可運用多種教學模式，如小組合作學習、翻轉課堂、探究式要學等，提升教學質量，為社會培養更多全能型人才。

參考文獻：

［1］ 嚴莉. “云計算”環境下高職院校智慧教育云平臺的研究［J］. 電腦知識與技術，2022，18（24）：17-19.

［2］ 郭巧馳，周鋼. 基于數據驅動的智慧化教學改革之探討［J］. 電腦知識與技術，2022，18（17）：175-177.

［3］ 余淇，田建林. 高校智慧教學平臺建設路徑探析：以四川大學“大川學堂”為例［J］. 中國信息技術教育，2022（21）：106-108.

［4］ 韓正勇，鐘樂海，邢偉寅，等. 大數據時代高校智慧校園服務平臺建設與研究［J］. 科學與信息化，2021（02）：64.

［5］ 潘舒展. “云+端一體化”的智慧教室建設探索［J］. 電腦采購，2021（27）：172-174.

［6］ 李璐爔，陳永，李福興. 一種計算機基礎教學云平臺建設的研究［J］. 教育現代化，2021，8（95）：13-16，24.

［7］ 馮欣，周軍輝. 基于云計算的高校智慧教學資源平臺探究［J］. 電腦與信息技術，2020，28（04）：52-54.

［8］ 陸冷飛，唐偉方，王欣然. 教育信息化2.0視域下高校智慧教學平臺的設計與操作［J］. 中國教育信息化（高教職教），2020（03）：85-88.

［9］ 劉亞翃，梁紅，胡靜嫻. 基于大數據平臺的高校智慧教學系統研究與應用［J］. 軟件，2020，41（05）：257-259.

（薦稿人：韓福順，中國礦業大學環境與測繪學院副教授）

（責任編輯：鄒宇銘）

基金項目：江蘇省現代教育技術研究2022年度智慧校園專項課題“‘互聯網+時代高校智慧教學研究”（課題編號：2022-R- 107263）。

作者簡介：徐豪（1984—），男，碩士，常熟理工學院信息化辦公室工程師，研究方向為計算機網絡技術、網絡安全研究。