高校智慧教学云平台建设研究与应用

摘  要：随着技术的快速发展，云计算、物联网、大数据等各种先进的技术被广泛应用到高校各学科教学中，智慧教育逐渐深入人心，成为高等教育领域研究的热点，极大地改变了高校的教育模式，在未来教育发展中，建设智慧教学云平台是必然趋势。文章首先分析了高校智慧教学云平台建设的总体目标，其次分析了高校智慧教学云平台的总体要求，最后分析了高校智慧教学云平台的功能框架，希望能为其他研究提供一些参考。

关键词：高校教育；智慧教学云平台；教学大数据

中图分类号：G711   文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）35-0148-04

现阶段，各种新兴信息技术不断被应用到高等教育中，传统教育发生了重大变革，智慧教育受到更多教师的关注。《教育信息化2.0行动计划》中提出要以各种新兴技术为基础，依托各类智能设备，加强智慧教育的研究，实现教育模式的变革^［1］。高校智慧教学云平台的建设是将人工智能、物联网、云计算等新兴信息技术与教育理念融合，为学生构建智能化、数字化、个性化的学习平台，培养学生的高阶思维能力和素质，促进学生的全面发展。

一、高校智慧教学云平台建设的总体目标

高校智慧教学云平台建设的目标是为高校课程教学提供先进的技术和良好的环境，在此基础上，提出了一种基于网络的远程教育模式，即基于网络的远程教育资源管理系统，该系统的整体目的可以归纳成“3个四模型”，即四种角色、四个阶段、四项功能^［2］。具体来说，四种角色包括教师、学生、教学管理者、质量监督者。四个阶段包括课前、课中、课后、结课分析。四项功能包括师生互动、科学评价、资源共享、精准扶贫。高校智慧教学云平台的建设要达成以下的目标：第一，要使整个课堂的学习过程向个性化、智能化和网络化发展，使老师可以在教学过程中进行灵活多样的学习方式，使教育呈现出新型的教育形式。云平台实现了对师生学习的全程支援和管理，教师可通过云平台与学生互动、共享资源，对学生进行多元化评价，也可播放与教学内容相关的视频资源，为学生创设有趣、精彩的教学情境。第二，要改革传统的教室授课方式，从单一的课堂教学向小组合作教学、翻转课堂、案例教学、互动教学等转变。改革评估方法，从肯定性评估转向多元化评估，确立归纳性评估和形成性评估的结合，不仅关注学生的学习成绩，更关注学生的课堂表现，推动课堂从以课上为中心转向课内与课外相结合。第三，通过与教育信息化平台的数据连接，利用大数据对整个教育流程进行全方位的分析，以供教育教学行政人员进行决策，为学校制订教学计划、实施教学评估、学业辅导和精准教育等提供技术支持。

二、高校智慧教学云平台的总体要求

第一，从技术上来说，云平台需要具备多个平台的兼容性，可以是分散的，也可以是跨平台的，要有较高的安保制度。要通过学院的审核，才能建立起来一个云平台，同时必须具备完善的安全措施，以防止数据泄露、篡改等安全风险。云平台应由学校统一认证，确保用户身份的真实性和准确性。云平台要有多终端兼容的架构模式，教师和学生能运用电脑端、App、微信小程序。此外，云平台还能针对用户以及系统的需求，在各个客户端上配置该系统的功能，例如计算机网络、手机客户端、微信等，保证各个终端接口能够良好地工作。该云平台可以在各种客户端上配置系统功能，如计算机网络、手机客户端、如微信等，都要保持良好的操作状态。当老师和学生在使用的时候，主要工具是手机，而计算机网络则是次要的，这种模式充分考虑了用户的实际需求和操作习惯，使云平台的使用更加便捷、高效。

第二，在功能总体要求上，云平台要依托学校教务管理的信息数据，其主体为网络教学平台和智慧教室录播资源平台，能够集多种功能于一体，如过程性评价、题库建设、共享资源、教学互动、试卷分析、教师板书内容记录、大数据分析等，要能够统一覆盖教学的全过程^［3］。平台可实现教学过程的智慧化管理，要贯穿课前、课中、课后全过程，课前包括学生预习、教学大纲展示、教师备课、共享学习资源。课中包括学生考勤、分组讨论、课堂活动、课堂测试、过程评价。课后包括巩固复习、教学答疑、课后作业，总结性教学评价和过程性教学评价要贯穿于教学的全过程，要能丰富课堂教学的模式，从单纯的授课模式转向合作学习模式、翻转课堂模式、交互模式、探索方式改变，使这些教学方式得到足够的科技支持，使教学有迹可循，教学评价有据可依，营造活泼的教室气氛，推動了教师和学生的发展，有效提升教学质量。

第三，建成一站式教学资源中心，对校内网络教学平台加以整合，实现在线资源的一站式搜索，为师生提供丰富、多样的优质课程资源，结合专业媒体处理，实现多媒体教学资源在线一体化管理和编辑。

第四，构建智能教学辅助系统，智能教学辅助系统是利用大数据和人工智能技术来智能化分析教学过程，提供个性化的学习建议和评估反馈。系统可以通过收集和分析学生的学习数据，精准了解学生的学习状况，为教师提供有针对性的教学指导，帮助学生找到最适合自己的学习方法，提高学习效果。智能教学辅助系统的构建需要先进的技术和大量的数据支持。该系统可以利用大数据技术对学生的学习数据进行收集和分析，例如学生的学习过程、学习习惯、学习成果等。人工智能技术的应用可以帮助系统对数据进行深度分析和挖掘，提供更精准的学习建议和评估反馈。

三、高校智慧教学云平台的功能框架设计

本研究根据高校教学的最新政策要求、教学信息化情况、已建成的教学楼信息化基础设施，规划了高校智慧化教学平台建设的基本框架，该框架共有五个部分，分别为用户、交互界面、服务系统、决策系统、基础设施^［4］。用户包括学生、教师、校领导、院领导、管理人员等。交互界面包括电脑Web端、 App、微信小程序。服务系统包括智慧板书系统、课堂互动与学生评价系统、教师过程性评价系统、网络教学平台、智慧教室录播资源平台。决策系统为教学大数据挖掘与分析系统。基础设施包括互动白板、投影、教室活动桌椅、无线网络、录播设备、摄像头、传感器、服务器、教学专网等。

（一）网络教学平台

智能教育云平台可以改变教室的教育方式，实现从传统的线下教室到线上与线下的融合，可以应用到高校的SPOC课程中^［5］。该在线教育平台具备目前最受欢迎的MOOC平台的全部特点，包括观看和分享相关资源、老师备课、学习材料上传、学生预习和视频资源播放、回答问题，布置作业，提交作业，评估作业、交流等。系统还具备如下主要的功能：第一，平台可以和教学管理系统进行自动连接，这样就可以将课表、教学安排和教学内容进行同步，并且可以让同一种学科的老师创建预习资源、教学大纲等基础资源，与其他班级的老师进行分享。平台可以在每个学期开始时，为各个并行班级提供时间表，只要老师登录该网站，即可查看所有班级的情况，也可以将创建的教学资源在整个平台上进行分享。第二，学生在上课的任意时间可通过平台与其他人进行互动和学习。该平台可以对与学生评估有关的资料进行自动存储，在每次课程完成时，可以将所产生的课程资料显示出来，并对所产生的课程进行自动录制。如此，学生在课后可登录平台复习这些教学资源，平台会保存学生查看复习资源的痕迹。教师可通过平台设置、管理、查看与课堂教学相关的全部功能。第三，为录像教学的生产创造条件。智慧教育云平台中包含“云录制”，此平台中有大量的精品录播资源，当教师在教学时，可直接导入这些资源作为课程教学的资源。网络教学平台中会包含视频剪辑工具，教师可根据课程内容和实际需求简单剪辑视频，制作成类似慕课的在线视频学习资源，为重修和翻转课堂的学生提供新的学习机会。第四，对个人的教学资源进行了自动推演。基于大数据技术的平台可以发掘并分析学生的学习行为，形成相应的数据，为教师教学和学生学习提供参考，该系统会根据学生的实际情况，自动检索出符合学生要求的教学资料，并将这些资料自动传送到学生的教学终端上，以便他们进行个性化、网络化的学习。

（二）智慧教室录播资源平台

平台是通过相关的系统设备，如教学专网、蓝牙扩声、录播中控、摄像头安装，这样，各大多媒体教室即可进行视频转播和录像，为了做到这一点，必须在各个教室里都安装两台高清摄像机，一台对着老师，一台对着学生^［6］。还要有双通道的数字图书和 PPT演示，并将其上传至云平台，可以采用云记录的方式，记录整个班级的教学情景，存储在云资源平台中。智慧教室的录播资源平台可以实现对学生进行线上巡课，学校的管理人员、学院领导和校领导可以不受任何的时间约束地对班级进行检查，可以通过查看过去班级的教学记录来查看过去的课程，通过对已录下的优质课程进行加工，将自动导入网上教育平台的课程资源库，供重新参加考试的同学进行网上学习。高校可以在一些高档的智能教室中安装光、温、温等传感器，实现教室内的环境自动化和智能化控制。视频教学系统内置了人脸识别系统，可以精确地记录学生的出勤时间，也可以对前排座位的使用率和抬头率进行更深入的分析。针对小班教学的特点，可以配置讨论式教学一体化的软件体系。构建的视频录制系统可以与教室的桌椅改造和教室环境的装饰相结合，形成智能化和个性化的现代化教育环境。学生在观看课程视频时，可截图操作，记录下课程的重难点，在点击笔记时，视频能够自动跳转到笔记的对应位置，如此可有效提升学习效率。

（三）课堂互动与学生评价系统

以微信小程序、管理端为基础的班级互动与学生评估系统，旨在让师生在教学过程中进行即时反馈与交互，在任何一个阶段都可以向师生传递信息，从而实现交互，分为课前、课中、课后和结课分析四个部分，在课前部分，老师可以通过各种方式向学生发出各种通告，也可以给他们安排预习作业。在课堂教学模式中，老师可以和学生进行交互，安排随堂作业和随堂测验，引导学生进行分组讨论，设计抢答游戏，让学生进行头脑风暴。在这一模块中，学生可通过手机客户端查看教师电脑端的板书和PPT，如此，坐后排的学生可清晰地看到教学的内容。在考勤上，该系统可以记录学生之间的交互，老师可以通过面部识别来记录学生的出勤。在“课外”单元中，老师可以给学生安排一些练习，并给他们讲解要做的内容。系统具有照片上传功能，可以对学生的功课进行自动评分，还可以为每个科目提供总结，让老师对自己的授课状况有一个直观的认识，让学生了解自身的学习情况。在结课分析模块，教师可通过系统统计分析学生结课考试后的成绩，对学生展开终结性评价。与此同时，系统可以对学生的成绩、期末考试的试卷、学生的学习过程等资料进行分析，协助老师对学生的学习目的进行评估，为以后的教育工作做好准备。教室交互系统可以全程监控学生在上课期间的行为，并将一切资料都记录下来，对于行为异常的同学，将会给出警告，通过对学生的检查与加工，采用总结性评估与进程评估相结合的方法，使学生得到本课程的综合得分。

（四）教师过程性评价系统

该体系包括指标设置、教师自我评估、同行评议等多个功能模块以及学生的评价、学校领导的听课评价、学生的出勤等^［7］。教师自我评估是指老师基于整个课堂的教学状态以及课程视频进行的自我评估，也可以说是老师对自己的教学状态进行的评估。学生评估是一种由系统基于每个老师授课的次数和每周次，自动向学生发起的过程性评价活动，目的是全面收集关于老师的评估资料。最终，该体系将对各方面的评估结果进行整合，通过设定好的适当的加权来计算出教师的评估得分，作为管理层的重要决策参考数据。

（五）智慧板书系统

智能板书是一种全新的教学方式，它可以从“黑板”“粉笔”到“电子板书”。智慧板书系统以一台电子白板或者是一台互动触摸屏电脑作为载体，其有很多优点，比如老师不用把黑板抹掉，可以节约很多时间。同时，本系统还可以存储全部的教案资料，存储的形式可以是专用文档或者是PPT，存储完毕后可以将其上载至网上，方便学生进行学习。老师上课时，学生可以在手机端看到板书，解决了后排无法看清板书的问题。面向常态化教学的混合式教学平台，适用本科及中高职院校。UClass智慧教学云平台深度融合先进的教学理念，让线上线下教学融会贯通，同时提供多种课堂工具助力互动教学，引导老师更有效教学，致力于輔助提高教学效率和提升教学质量。该系统中的视频、图片、文件有着多媒体材料的展示功能，可与板书一同打开，在展示时可任意拖拽放大，本系统可以和音频记录装置相配合，实现微型计算机的录制。智能板书系统也能对教师的板书进行数字化处理，使过去的教师不能对其进行编辑和管理。还可以与教室的录像相结合，还原整个课程教学过程，保证了整个教学步骤的完整性。为以后的教学做准备^［8］。

（六）教学大数据挖掘与分析系统

该系统可以全程录制教学过程中的教学信息，包括教学过程评估、师生互动和录像资源等，对这些资料进行了剖析和发掘。然后，依据系统中的学生资料，进行资料解析，得到关于该科目的有效图形及有关的结论，使学校能够充分、及时地把握教育质量，实现教师的发展和人才的培养等目的^［9］。本体系从多个视角进行观测，如教师视角、课程视角和年级视角等，分析的内容也不同，在分析内容时，要注重观察角度的确定。

四、结语

高校智慧教学云平台建设是信息技术与教育深度融合的产物，能优化高校教学模式，全过程管理教师的教与学生的学，为教学构建良好的环境，能突破时间、空间的限制，方便学生随时随地学习知识，在此基础上进行智能追踪评估。本文提出了一种基于智能技术的大学智能教育系统的架构，为其在实际操作中的应用提供了借鉴，要注重网络教学平台、智慧教室录播资源平台、课堂互动与学生评价系统、智慧板书系统的建设，打造高效、功能齐全、人性化的智慧教学环境，教师在教学中也可运用多种教学模式，如小组合作学习、翻转课堂、探究式要学等，提升教学质量，为社会培养更多全能型人才。

参考文献：

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［8］ 陆冷飞，唐伟方，王欣然. 教育信息化2.0视域下高校智慧教学平台的设计与操作［J］. 中国教育信息化（高教职教），2020（03）：85-88.

［9］ 刘亚翃，梁红，胡静娴. 基于大数据平台的高校智慧教学系统研究与应用［J］. 软件，2020，41（05）：257-259.

（荐稿人：韩福顺，中国矿业大学环境与测绘学院副教授）

（责任编辑：邹宇铭）

基金项目：江苏省现代教育技术研究2022年度智慧校园专项课题“‘互联网+时代高校智慧教学研究”（课题编号：2022-R- 107263）。

作者简介：徐豪（1984—），男，硕士，常熟理工学院信息化办公室工程师，研究方向为计算机网络技术、网络安全研究。