基于智慧教学平台的信息化教学改革研究与实践——以数字图像处理课程为例

杜云明，颜兵兵，田思庆，张 宁

（佳木斯大学,黑龙江 佳木斯 154007）

0 引言

随着信息和网络技术的快速发展，高校教育教学形态正悄然发生变化。传统教学方式和授课过程不再满足时代需求，依托信息技术深化教学改革已经成为高教研究新热点。《国家中长期教育改革与发展规划纲要》中着重强调将信息技术与教学全过程深度融合，转变“教”与“学”的方式，为高校信息化教学改革明确了方向。将传统课堂教学转变为线上线下混合教学和完全线上教学，已然成为现代高等教育发展的必然趋势。

特别是在2020 年年初新冠疫情影响下，全国高校为响应教育部“停课不停教，停课不停学”的号召，全面展开了利用各类智慧教学平台实施网络化教学，极大推进了“互联网＋”教学的建设和发展。在后疫情时代，基于互联网的信息化教学无疑将成为传统教学的必要补充或转型的方向。如何利用好各类教学平台和信息资源，有效设计和组织教育教学活动，也将成为每位高教工作者必须要解决的现实问题。本文以“数字图像处理”课程为例，借助智慧教学平台，采用完全线上混合教学模式开展教学改革探索与实践，以期为工科类课程信息化教学提供有益的启发和借鉴。

1 智慧教学平台

1.1 智慧教学平台的含义

所谓的智慧教学平台，就是利用多种现代信息技术构建的智能化生态学习环境，其可使教学过程个性化，学习资源多元化，互动交流立体化，评价分析数据化，教辅决策精准化，能够有效推进教、学、测、评、辅等环节一体化建设，可实现高效学习、沉浸学习、持续学习，是智慧教育的物质基础。

1.2 智慧教学平台的优势

与传统教学方式相比，智慧教学平台所提供的学习环境更有利于教师的“教”和学生的“学”。在平台环境下，教师可将授课计划、教学内容、学习资料、测试题目等教学素材以数字化文件和音、视频媒体等方式展现给学生，让学生对教学活动有全面的了解，便于师生在教学信息对等的条件下开展课程教学，改变学生盲目、被动参与教学的局面。另外在授课前，教师可以根据课上预授内容设定测试题目考查学生的学情，进而有针对性地安排教学内容和教学活动，有侧重地讲解知识点，更加突出了学生在教学中的主体性地位。在教学过程中，教师可以采用翻转课堂形式组织教学，让学生带着问题参与教学，通过互动交流、思考探究、头脑风暴等方式解决问题，学习原理内涵，构建知识体系。同时教师也不再是单一知识的传授者，而是转变为课堂的组织者和学习活动的引导者。再有，教师还可利用智慧平台提供的各类数据，动态掌控学生在教学活动中的学习状态。通过数据分析，及时改进教学策略、调整管控措施、优化教学流程，也为课后的任务布置和精准辅导提供有力的科学依据。

2 智慧教学平台选择与课程建设

2.1 教学平台的选取

目前国内高校常用的智慧教学平台主要有超星学习通、智慧树、雨课堂、腾讯课堂等，这些平台均有各自优点和不足，但都可以实现课程资源建设、教学任务发布、线上授课和学情分析等基本功能。在对“数字图像处理”课程开展网络教学选用平台时，考虑到授课对象在前期的学习中，对智慧树平台的了解和使用有一定基础，从学生易学易用角度出发，预选该平台进行课程建设和在线教学。但在最初的授课中发现，智慧树平台没有课程录制和回看功能，不便于学生回顾学习。另外，在授课过程中，智慧树提供的见面课功能仅能实现PPT 的播放，在引入音频、视频等辅助学习资料时，只能通过生硬的退出切换方式来进行，且相关演示性操作也只能通过录播方式实现，这都极大限制了授课的流畅性和连贯性。再有，课上的交流互动仅拘泥于投票、抢答和弹幕等方式，内容和形式较为单一、生硬，不便于教师对教学活动的监控，也缺少了教学该有的“温度”。鉴于上述实际出现的问题，笔者在线上授课环节改用了腾讯课堂，利用其屏幕分享、多人连麦、视频通话、课后回放等功能，有效弥补了智慧树见面课教学中的不足，提高了授课效果和学习质量。最终确立了基于智慧树和腾讯课堂联合平台的线上混合教学模式。

2.2 课程资源建设

课程资源是有效实施教学活动的前提和基础。根据实际教学需求，课程资源建设主要在智慧树平台下完成，其包括课程大纲和授课计划与要求、电子教材和各章节学习提纲、授课PPT 及动画演示文件、微课视频材料、各章节测试题库、课后思考题和作业、拓展学习资源等内容。通过对相关课程资源的学习，可使学生全面了解课程的属性及其在学科中的地位和作用，掌握课程的学习进度安排和章节知识脉络，深入理解重点、难点知识内容，验证学习成果并有效进行查缺补漏。

3 基于智慧教学平台的课程教学改革

3.1 课前准备

开课前教师需在智慧树平台建立翻转课程，组建班级并上传学习资源，同时在腾讯课堂平台上建立直播课堂，而后利用微信群将两平台课程的二维码发送给学生，要求学生扫码实名注册，完成入班、进课环节，便于为学生建立学习档案和学情数据分析。

每节课授课前，在智慧树上推送教学资源、发布学习任务，让学生在课前自主完成相关内容的预习。同时将课程的重、难点问题设置为不同类型的测试题目，让学生在测试中检验学习效果，便于学生带着问题参与教学。另外，教师可通过后台数据监测学生预习状态和效果，并根据测试反映出的问题有针对性地进行教学设计。

例如，在“图像直方图及其均衡化”章节的授课前，教师将电子教材、学习提纲、传统教学PPT、山东联盟在线课程相关视频等资源推送给学生，要求学生分组并通过“自学＋讨论”的方式自主完成相关内容的学习。另外，将课程所涉及的重要概念、核心原理、操作步骤、主要应用等内容，设置成填空、选择、判断和简答等题型考核学生的学习效果。然后，通过后台数据查看学生对教学资源的学习情况和对知识的掌握情况。

3.2 课上教学

线上教学采用腾讯课堂平台，以“课堂翻转＋课上讲解”形式进行。上课时教师需将“生成回放”功能设置为有效状态，以便于记录线上教学过程生成视频文件，方便学生课下反复观摩学习。线上教学重点是将学生吸引到网络课堂，通过以“学生问题”为导向的教学活动设计，引导学生积极参与教学，加深对知识的理解和运用。

实际教学中，首先将学生共知的直方图概念设为判断题，通过投票答题方式唤起所有同学参与教学的积极性，而后利用“举手”功能随机选取学生阐述对概念的理解。结合课前测试反馈的信息，针对直方图概念和相关应用，抛出“如何根据直方图判断图像的视觉效果”“如何生成概率形式直方图”“如何调整直方图改善图像质量”等问题，引导学生通过讨论进行深入思考和学习。课上组织学生讨论时，可采用主动举手发表观点、随机点名发言、多人连麦交流等方式。在讨论过程中，教师要适时进行点评和总结，并引入预设练习和测试题目，使学生在边学、边讲、边练中加强对知识的理解。

另外，教师也要对课程的重、难点问题和学生存在的疑难问题进行讲解。譬如直方图均衡化过程存在繁杂的公式推导，且需要理解各种数据的关联和具体含义，这往往成为学生难以逾越的瓶颈问题。教师讲解此部分内容时，可采用动画列表方式加以分析解释，说明数据的含义及演变过程，最后给出数据变换前后图像的效果对比图，以此使抽象的内容具体化、直观化、生动化，加深学生对其原理内涵的理解。鉴于本门课程理论与实践结合的特性，教学中还可利用平台提供的“屏幕分享”功能，在线编程演示理论知识的应用转化，培养学生编程解决问题的思维和动手实践能力。

3.3 课后总结

课后总结是掌握教学状态、巩固教学内容、优化教学设计的重要环节。线上教学结束后，可通过智慧教学平台生成的学情数据报告，全面了解学生课上、课下的学习情况，如学生对教学资源的学习情况、完成测试题目情况、课上出勤和参与教学活动情况等，为学生学习的过程性评价提供依据。另外，分析评估学生对相关知识的掌握情况，根据课程重难点问题和课上学习中暴露的共性问题，有针对性地布置课后作业，以检测或巩固学生对知识的学习效果，有效提升教学质量。再有，教师课后应及时对教学过程进行反思，依据实际教学效果，研判教学设计的合理性、有效性，总结经验和不足，为后续课程教学活动设计和优化做好铺垫。

4 结语

依托智慧教学平台开展的信息化教学改革，将课前自主学习、课上讨论学习和课后反思总结有机融为一体，有效拓展了教与学的时空维度，构建了闭环驱动的教学模式。较之传统教学，立体化的教学资源建设，极大丰富了教学内容和手段。引导学生在教学各环节中积极参与，突出了学生的主体地位。发挥教学平台的智慧功能，充分利用学情数据，全面掌控了教学动态，为精准教学施策提供了科学依据。实践证明，基于智慧树和腾讯课堂的线上混合教学方式，可有效提升课堂教学效果，对深化“以学生为中心”的课程教学改革起到了积极的推动作用。