基于智慧教學(xué)平臺(tái)的信息化教學(xué)改革研究與實(shí)踐
——以數(shù)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(xué),黑龍江 佳木斯 154007）

0 引言

隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，高校教育教學(xué)形態(tài)正悄然發(fā)生變化。傳統(tǒng)教學(xué)方式和授課過(guò)程不再滿(mǎn)足時(shí)代需求，依托信息技術(shù)深化教學(xué)改革已經(jīng)成為高教研究新熱點(diǎn)?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要》中著重強(qiáng)調(diào)將信息技術(shù)與教學(xué)全過(guò)程深度融合，轉(zhuǎn)變“教”與“學(xué)”的方式，為高校信息化教學(xué)改革明確了方向。將傳統(tǒng)課堂教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合教學(xué)和完全線上教學(xué)，已然成為現(xiàn)代高等教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。

特別是在2020 年年初新冠疫情影響下，全國(guó)高校為響應(yīng)教育部“停課不停教，停課不停學(xué)”的號(hào)召，全面展開(kāi)了利用各類(lèi)智慧教學(xué)平臺(tái)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，極大推進(jìn)了“互聯(lián)網(wǎng)＋”教學(xué)的建設(shè)和發(fā)展。在后疫情時(shí)代，基于互聯(lián)網(wǎng)的信息化教學(xué)無(wú)疑將成為傳統(tǒng)教學(xué)的必要補(bǔ)充或轉(zhuǎn)型的方向。如何利用好各類(lèi)教學(xué)平臺(tái)和信息資源，有效設(shè)計(jì)和組織教育教學(xué)活動(dòng)，也將成為每位高教工作者必須要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。本文以“數(shù)字圖像處理”課程為例，借助智慧教學(xué)平臺(tái)，采用完全線上混合教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)改革探索與實(shí)踐，以期為工科類(lèi)課程信息化教學(xué)提供有益的啟發(fā)和借鑒。

1 智慧教學(xué)平臺(tái)

1.1 智慧教學(xué)平臺(tái)的含義

所謂的智慧教學(xué)平臺(tái)，就是利用多種現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建的智能化生態(tài)學(xué)習(xí)環(huán)境，其可使教學(xué)過(guò)程個(gè)性化，學(xué)習(xí)資源多元化，互動(dòng)交流立體化，評(píng)價(jià)分析數(shù)據(jù)化，教輔決策精準(zhǔn)化，能夠有效推進(jìn)教、學(xué)、測(cè)、評(píng)、輔等環(huán)節(jié)一體化建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)、沉浸學(xué)習(xí)、持續(xù)學(xué)習(xí)，是智慧教育的物質(zhì)基礎(chǔ)。

1.2 智慧教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，智慧教學(xué)平臺(tái)所提供的學(xué)習(xí)環(huán)境更有利于教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”。在平臺(tái)環(huán)境下，教師可將授課計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資料、測(cè)試題目等教學(xué)素材以數(shù)字化文件和音、視頻媒體等方式展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)教學(xué)活動(dòng)有全面的了解，便于師生在教學(xué)信息對(duì)等的條件下開(kāi)展課程教學(xué)，改變學(xué)生盲目、被動(dòng)參與教學(xué)的局面。另外在授課前，教師可以根據(jù)課上預(yù)授內(nèi)容設(shè)定測(cè)試題目考查學(xué)生的學(xué)情，進(jìn)而有針對(duì)性地安排教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)，有側(cè)重地講解知識(shí)點(diǎn)，更加突出了學(xué)生在教學(xué)中的主體性地位。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以采用翻轉(zhuǎn)課堂形式組織教學(xué)，讓學(xué)生帶著問(wèn)題參與教學(xué)，通過(guò)互動(dòng)交流、思考探究、頭腦風(fēng)暴等方式解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)原理內(nèi)涵，構(gòu)建知識(shí)體系。同時(shí)教師也不再是單一知識(shí)的傳授者，而是轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂的組織者和學(xué)習(xí)活動(dòng)的引導(dǎo)者。再有，教師還可利用智慧平臺(tái)提供的各類(lèi)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)掌控學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的學(xué)習(xí)狀態(tài)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，及時(shí)改進(jìn)教學(xué)策略、調(diào)整管控措施、優(yōu)化教學(xué)流程，也為課后的任務(wù)布置和精準(zhǔn)輔導(dǎo)提供有力的科學(xué)依據(jù)。

2 智慧教學(xué)平臺(tái)選擇與課程建設(shè)

2.1 教學(xué)平臺(tái)的選取

目前國(guó)內(nèi)高校常用的智慧教學(xué)平臺(tái)主要有超星學(xué)習(xí)通、智慧樹(shù)、雨課堂、騰訊課堂等，這些平臺(tái)均有各自?xún)?yōu)點(diǎn)和不足，但都可以實(shí)現(xiàn)課程資源建設(shè)、教學(xué)任務(wù)發(fā)布、線上授課和學(xué)情分析等基本功能。在對(duì)“數(shù)字圖像處理”課程開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)選用平臺(tái)時(shí)，考慮到授課對(duì)象在前期的學(xué)習(xí)中，對(duì)智慧樹(shù)平臺(tái)的了解和使用有一定基礎(chǔ)，從學(xué)生易學(xué)易用角度出發(fā)，預(yù)選該平臺(tái)進(jìn)行課程建設(shè)和在線教學(xué)。但在最初的授課中發(fā)現(xiàn)，智慧樹(shù)平臺(tái)沒(méi)有課程錄制和回看功能，不便于學(xué)生回顧學(xué)習(xí)。另外，在授課過(guò)程中，智慧樹(shù)提供的見(jiàn)面課功能僅能實(shí)現(xiàn)PPT 的播放，在引入音頻、視頻等輔助學(xué)習(xí)資料時(shí)，只能通過(guò)生硬的退出切換方式來(lái)進(jìn)行，且相關(guān)演示性操作也只能通過(guò)錄播方式實(shí)現(xiàn)，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(dòng)僅拘泥于投票、搶答和彈幕等方式，內(nèi)容和形式較為單一、生硬，不便于教師對(duì)教學(xué)活動(dòng)的監(jiān)控，也缺少了教學(xué)該有的“溫度”。鑒于上述實(shí)際出現(xiàn)的問(wèn)題，筆者在線上授課環(huán)節(jié)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(bǔ)了智慧樹(shù)見(jiàn)面課教學(xué)中的不足，提高了授課效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量。最終確立了基于智慧樹(shù)和騰訊課堂聯(lián)合平臺(tái)的線上混合教學(xué)模式。

2.2 課程資源建設(shè)

課程資源是有效實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的前提和基礎(chǔ)。根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求，課程資源建設(shè)主要在智慧樹(shù)平臺(tái)下完成，其包括課程大綱和授課計(jì)劃與要求、電子教材和各章節(jié)學(xué)習(xí)提綱、授課PPT 及動(dòng)畫(huà)演示文件、微課視頻材料、各章節(jié)測(cè)試題庫(kù)、課后思考題和作業(yè)、拓展學(xué)習(xí)資源等內(nèi)容。通過(guò)對(duì)相關(guān)課程資源的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生全面了解課程的屬性及其在學(xué)科中的地位和作用，掌握課程的學(xué)習(xí)進(jìn)度安排和章節(jié)知識(shí)脈絡(luò)，深入理解重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容，驗(yàn)證學(xué)習(xí)成果并有效進(jìn)行查缺補(bǔ)漏。

3 基于智慧教學(xué)平臺(tái)的課程教學(xué)改革

3.1 課前準(zhǔn)備

開(kāi)課前教師需在智慧樹(shù)平臺(tái)建立翻轉(zhuǎn)課程，組建班級(jí)并上傳學(xué)習(xí)資源，同時(shí)在騰訊課堂平臺(tái)上建立直播課堂，而后利用微信群將兩平臺(tái)課程的二維碼發(fā)送給學(xué)生，要求學(xué)生掃碼實(shí)名注冊(cè)，完成入班、進(jìn)課環(huán)節(jié)，便于為學(xué)生建立學(xué)習(xí)檔案和學(xué)情數(shù)據(jù)分析。

每節(jié)課授課前，在智慧樹(shù)上推送教學(xué)資源、發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在課前自主完成相關(guān)內(nèi)容的預(yù)習(xí)。同時(shí)將課程的重、難點(diǎn)問(wèn)題設(shè)置為不同類(lèi)型的測(cè)試題目，讓學(xué)生在測(cè)試中檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，便于學(xué)生帶著問(wèn)題參與教學(xué)。另外，教師可通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)學(xué)生預(yù)習(xí)狀態(tài)和效果，并根據(jù)測(cè)試反映出的問(wèn)題有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

例如，在“圖像直方圖及其均衡化”章節(jié)的授課前，教師將電子教材、學(xué)習(xí)提綱、傳統(tǒng)教學(xué)PPT、山東聯(lián)盟在線課程相關(guān)視頻等資源推送給學(xué)生，要求學(xué)生分組并通過(guò)“自學(xué)＋討論”的方式自主完成相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。另外，將課程所涉及的重要概念、核心原理、操作步驟、主要應(yīng)用等內(nèi)容，設(shè)置成填空、選擇、判斷和簡(jiǎn)答等題型考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。然后，通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)查看學(xué)生對(duì)教學(xué)資源的學(xué)習(xí)情況和對(duì)知識(shí)的掌握情況。

3.2 課上教學(xué)

線上教學(xué)采用騰訊課堂平臺(tái)，以“課堂翻轉(zhuǎn)＋課上講解”形式進(jìn)行。上課時(shí)教師需將“生成回放”功能設(shè)置為有效狀態(tài)，以便于記錄線上教學(xué)過(guò)程生成視頻文件，方便學(xué)生課下反復(fù)觀摩學(xué)習(xí)。線上教學(xué)重點(diǎn)是將學(xué)生吸引到網(wǎng)絡(luò)課堂，通過(guò)以“學(xué)生問(wèn)題”為導(dǎo)向的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)，加深對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用。

實(shí)際教學(xué)中，首先將學(xué)生共知的直方圖概念設(shè)為判斷題，通過(guò)投票答題方式喚起所有同學(xué)參與教學(xué)的積極性，而后利用“舉手”功能隨機(jī)選取學(xué)生闡述對(duì)概念的理解。結(jié)合課前測(cè)試反饋的信息，針對(duì)直方圖概念和相關(guān)應(yīng)用，拋出“如何根據(jù)直方圖判斷圖像的視覺(jué)效果”“如何生成概率形式直方圖”“如何調(diào)整直方圖改善圖像質(zhì)量”等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)討論進(jìn)行深入思考和學(xué)習(xí)。課上組織學(xué)生討論時(shí)，可采用主動(dòng)舉手發(fā)表觀點(diǎn)、隨機(jī)點(diǎn)名發(fā)言、多人連麥交流等方式。在討論過(guò)程中，教師要適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，并引入預(yù)設(shè)練習(xí)和測(cè)試題目，使學(xué)生在邊學(xué)、邊講、邊練中加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。

另外，教師也要對(duì)課程的重、難點(diǎn)問(wèn)題和學(xué)生存在的疑難問(wèn)題進(jìn)行講解。譬如直方圖均衡化過(guò)程存在繁雜的公式推導(dǎo)，且需要理解各種數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和具體含義，這往往成為學(xué)生難以逾越的瓶頸問(wèn)題。教師講解此部分內(nèi)容時(shí)，可采用動(dòng)畫(huà)列表方式加以分析解釋?zhuān)f(shuō)明數(shù)據(jù)的含義及演變過(guò)程，最后給出數(shù)據(jù)變換前后圖像的效果對(duì)比圖，以此使抽象的內(nèi)容具體化、直觀化、生動(dòng)化，加深學(xué)生對(duì)其原理內(nèi)涵的理解。鑒于本門(mén)課程理論與實(shí)踐結(jié)合的特性，教學(xué)中還可利用平臺(tái)提供的“屏幕分享”功能，在線編程演示理論知識(shí)的應(yīng)用轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生編程解決問(wèn)題的思維和動(dòng)手實(shí)踐能力。

3.3 課后總結(jié)

課后總結(jié)是掌握教學(xué)狀態(tài)、鞏固教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。線上教學(xué)結(jié)束后，可通過(guò)智慧教學(xué)平臺(tái)生成的學(xué)情數(shù)據(jù)報(bào)告，全面了解學(xué)生課上、課下的學(xué)習(xí)情況，如學(xué)生對(duì)教學(xué)資源的學(xué)習(xí)情況、完成測(cè)試題目情況、課上出勤和參與教學(xué)活動(dòng)情況等，為學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。另外，分析評(píng)估學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握情況，根據(jù)課程重難點(diǎn)問(wèn)題和課上學(xué)習(xí)中暴露的共性問(wèn)題，有針對(duì)性地布置課后作業(yè)，以檢測(cè)或鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)效果，有效提升教學(xué)質(zhì)量。再有，教師課后應(yīng)及時(shí)對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行反思，依據(jù)實(shí)際教學(xué)效果，研判教學(xué)設(shè)計(jì)的合理性、有效性，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和不足，為后續(xù)課程教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化做好鋪墊。

4 結(jié)語(yǔ)

依托智慧教學(xué)平臺(tái)開(kāi)展的信息化教學(xué)改革，將課前自主學(xué)習(xí)、課上討論學(xué)習(xí)和課后反思總結(jié)有機(jī)融為一體，有效拓展了教與學(xué)的時(shí)空維度，構(gòu)建了閉環(huán)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式。較之傳統(tǒng)教學(xué)，立體化的教學(xué)資源建設(shè)，極大豐富了教學(xué)內(nèi)容和手段。引導(dǎo)學(xué)生在教學(xué)各環(huán)節(jié)中積極參與，突出了學(xué)生的主體地位。發(fā)揮教學(xué)平臺(tái)的智慧功能，充分利用學(xué)情數(shù)據(jù)，全面掌控了教學(xué)動(dòng)態(tài)，為精準(zhǔn)教學(xué)施策提供了科學(xué)依據(jù)。實(shí)踐證明，基于智慧樹(shù)和騰訊課堂的線上混合教學(xué)方式，可有效提升課堂教學(xué)效果，對(duì)深化“以學(xué)生為中心”的課程教學(xué)改革起到了積極的推動(dòng)作用。