基于智慧树的线性代数线上线下教学设计探究

李燕娟

（兰州博文科技学院 教务处，甘肃兰州 730101）

随着科学技术的快速发展，现在已进入“互联网+”时代，信息技术的广泛应用使人们的日常生活发生了很大的变化，对教育也产生了挑战。高等院校是培养高素质创新型人才的摇篮，必须紧跟国家教育方针政策，加强教育教学与信息技术的深度融合。高校应建立“互联网+教育”教学模式，促进现代科学技术与教育的有机结合，提高信息技术在高校教育教学过程中的使用率。

线性代数是理工类、经管类等专业必修的一门学科基础课，在经济、管理、通信等很多领域被广泛应用。线性代数作为高校重要的数学基础课程之一，不仅为后续专业课的学习奠定坚实基础，而且在培养学生创新意识、创新能力等方面起到了重要作用。线性代数学时少，内容多且比较抽象，教师在有限的上课时间着重讲解理论知识，忽视了知识的应用，且不利于线性代数课程思政的实施。因此，在“互联网+”背景下创新教学模式势在必行。在线性代数课程教学实践中，教师可以依托网络平台发挥信息技术的优势，将互联网技术和教学实践相融合[1-5]。赵琳[2]提出基于信息化教学的线性代数教学改革探索，王志华等[6]从课程思政角度出发探索线性代数混合式教学模式，胡建成等[7]从OBE 理念角度出发进行线性代数混合式教学探索。

线上教学平台有很多，如腾讯会议、QQ 课堂、钉钉平台、蓝墨云班课、雨课堂、智慧树等，根据平台特点，选择合适的线上学习平台有利于线上教学的实施，并且已有不少学者进行了教学创新。本文以兰州博文科技学院2021 级土木工程专业学生为授课对象，进行课程教学创新，经实践，智慧树是一款比较适合线上线下混合式教学模式的平台，其功能强大，基于其功能模块，详细设计线性代数课程教学方案，使课前、课中、课后等教学环节无缝衔接。

1 基于智慧树教学设计

智慧树为Web 端平台，有教师版“知到” App，有学生版“知到” App，教师可登录网页端或“知到” App发布教学任务或活动，学生可通过网页端或App 端查看教学安排或资源。首先，教师在智慧树教学平台创建线性代数翻转课堂，可批量导入学生名单，避免逐个输入的烦琐。然后，按照平台功能逐个细化功能模块。

1.1 功能模块设计

智慧树教学平台蕴含丰富的教学模块，主要包含课堂教学、学习资源、学习任务、作业考试、训练题库、知识图谱等功能，见图1。课堂教学分为两个模块：教室授课和线上直播。教室授课即为在线下上课过程中同时开启线上签到、教室直播等功能，而线上直播即为开启线上上课模式。教师在翻转课堂平台可上传学习资源，包含课件、教材内容、直播课程回放等，可发布学习任务、作业考试等。教师可自行设置题目，通过Word（或Excel）模板导入题库，构造线性代数知识图谱，并将学习资源与知识结构图中的知识点进行关联。

图1 智慧树功能模块

1.2 教学环节设计

1.2.1 课前任务驱动

首先，建立平台。教师在智慧树建立线性代数翻转课堂之后，批量导入学生名单，学生在“知到” App 确认课程，并详细了解线上学习平台功能，如查看资源途径等。其次，上传教学资源。教师将精心准备的课件PPT、教材内容、线性代数案例等教学内容上传至平台。最后，发布学习任务。教师发布预习任务及教学资源，让学生提前预习，对于重难点内容进行标记，带着问题进行听课。通过课前教学活动的实施，以学习任务为驱动，激发学生学习的主观能动性。

1.2.2 课中黄金时间

教师牢牢把握课中黄金时间，合理设计课中各教学细节，充分利用课堂时间，不仅进行知识传授、能力培养，而且进行价值引领，培养具有创新能力的社会主义建设者。第一，提问环节。教师在讲课之前进行提问，以便了解学生对知识掌握的情况。提问可以分两部分进行，对于简单的知识进行系统抽签，随机抽取学生进行回答，而对于较难的题目可以进行平台抢答，通过提问环节，调动学生学习的积极性，使学生逐渐进入课堂学习状态。第二，知识讲解环节。教师在上课时间详细讲解重难点内容，一方面利用线上上课白板等功能，可以对所讲知识进行标注，另一方面，利用录制功能，可以将两学时的课堂按照知识点分批录制。比如，矩阵的初等变换包含4 个知识点：初等变换的概念、矩阵的秩、初等方阵、利用矩阵的初等变换求逆矩阵，按照这4 个知识点的名称录制微课，分别进行命名，录制完成可以及时发布，学生针对不懂的内容进行回看，及时掌握所学知识。第三，头脑风暴环节。教师在课堂教学过程中可以设置头脑风暴环节，提出一个问题，让学生畅所欲言、各抒己见，最后由教师进行总结，从而培养学生的发散思维。第四，课堂答疑环节。课堂教学即将结束的时候，可以设置5 min 的课堂答疑环节，教师针对所讲内容进行梳理，为学生答疑解惑。

1.2.3 课后复习巩固

课后环节即为学生巩固知识环节，一方面靠学生的自觉性主动复习，另一方面，教师设置相关任务驱动学生进行复习。第一，问答环节。大学教师上完课程之后与学生交流机会较少，为打破时间和空间限制，在智慧树可设置问答环节，学生可随时随地提问，教师可以随时答疑，提高学生复习的效率。第二，发布作业。课后作业是巩固学习效果、使学生加深理解、拓展学习思维的重要方法，也是检验学生学习情况比较有效的方式，尤其是对于线性代数课程，多做练习题可以促进学生对于知识的理解及应用，因此，教师要及时布置课后作业，以智慧树平台发布作业，学生上传完成的作业，教师可及时了解学生作业的完成情况及正确率，从而适时调整教学方式，积累教学经验，提高教学效果。第三，构建训练题库。由于课堂时间有限，教师着重讲解知识，学生没有时间进行阶段练习，教师可在智慧树建立题库，根据线性代数课程特点，设置选择题、填空题、计算题3 种题型，为避免逐个输入的麻烦，可采取批量导入（Word 或Excel 版本）题库的方式，学生通过App即可进行练习，智慧树后台随时统计做题人数及正确率，以便教师跟踪学生的学习动态，督促学生及时复习。

2 教学效果

2.1 建立“互联网+教育”教学模式

基于智慧树线上教学平台，建立“互联网+教育”教学模式。智慧树是一款功能相对比较强大的线上教学平台，通过建立翻转课堂，完善各个模块资源，系统建立了线性代数线上学习平台，同时线下上课时依然可以开启线上上课模式，进入翻转课堂，对比传统的线下教学模式具有很大优势。第一，创新教育教学模式，使单一教学模式转变为混合教学模式，提高学生学习兴趣。第二，打破空间限制，师生共建互联网思维，实现随时指导、答疑。第三，更好地处理课前、课中、课后等教学环节，提高教学效果。第四，向学生推送或讲授更多的应用型案例，提高学生分析、解决问题的能力，增强学生的综合素质。

2.2 角色发生转变

教师和学生之间角色发生转变，建立以学生为主体的教学方式。在传统的教学模式中，教师是主导者，混合式教学模式将教师由原来的“主导者”变成“引导者”；传统的“你来教，我来听”模式转变成“你引导，我来学”模式，将学生由“被动”的接受模式变成“主动”的学习模式。学生除了在课堂上认真听课，还要完成教师在平台上布置的各类学习任务，比如提前预习、观看视频、完成作业等，充分调动了学生学习的积极性。学习平台增强了教师与学生之间的互动，培养了学生的自主学习能力。

2.3 数据分析

以兰州博文科技学院2021 级土木工程专业学生为教学对象，在2022—2023 学年第一学期采用线上线下相结合的混合式教学模式，线上教学平台采用智慧树，针对平行班级优秀率和及格率进行统计，对比分析结果，如图2 所示，发现采用智慧树线上教学平台的学生优秀率高出7.6%，及格率高出2.5%。

图2 平行班级数据对比分析

3 结束语

通过将智慧树引入课堂教学，提出基于智慧树平台的线上线下相结合的混合式教学模式，建立了新的“互联网+教育”教学模式，在实施过程中通过课堂投票、头脑风暴、弹幕、抢答等环节，学生参与课堂教学的积极性提高，通过学生做题、问答等环节，学生学习热情也大幅提高。实践表明：“线上+线下”混合式教学模式能够提高线性代数教学效果，既能发挥教师在教学过程中的引导、启发与监督等作用，又能充分调动学生学习的积极性与主动性 。当然，这种教学模式仍然需要不断完善、优化，为学生提供海量的学习资源、经典的数学应用案例，使学生在掌握知识的同时培养数学应用能力、创新能力，达到应用型人才培养的目的，进而提高人才培养质量。