基于超星学习通平台构建智慧课堂的研究与实践

摘要：本文遵循以学生为中心的教学理念，基于超星学习通在线教育平台，充分利用国家高等教育智慧平台等在线资源，通过深度融合人工智能、知识图谱等技术变革课堂教学各个要素，推进课堂教学深层次系统性变革，并探索构建智慧课堂教学新模式，实现教学方式“线上+线下”的优势互补与“空间+时间”的灵活自由，形成多层次、多元化的课堂教学体系，促进高等教育人才培养质量的变革。

关键词：数字化技术；超星学习通；知识图谱；课堂教学

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）21-0109-04

随着以人工智能、机器学习、大数据为代表的数字技术的飞速发展，数字化转型正席卷社会各个层面，加快塑造人类社会新的生活方式、经济模式和社会结构。[1-3]在面向社会培养和输送高层次专业人才的高校，数字技术也正在深刻影响着教育生产关系的变革，高等教育数字化转型已经成为必然趋势。

高等教育数字化转型的目的在于运用数字化技术赋能高等教育，提升高等教育的育人效率与效用，推动高等教育高质量育人模式的发展。目前，我国高等教育数字化转型得到政府、高等院校以及科技企业的大力支持，从国家智慧教育公共服务平台，到各高校自主建设的智慧教育平台和工具（如虚拟仿真实验室、智慧教室、人工智能AI助教等），再到互联网企业开发的大规模在线教育平台（如中国大学MOOC、超星学习通、雨课堂等），这些都为教育数字化战略的有效落实提供了可靠保障。数字技术为现代教育带来了深刻的变革，提升了教学的质量和效率。通过合理设计和有效实施，数字技术可以更好地满足学生的学习需求，促进个性化学习和持续进步。因此，教师和学校需要不断探索和实践，充分发挥数字技术的优势，为学生提供更优质的教育体验。

高等教育课堂教学数字化转型现状

目前，国内很多高校开始采用电子教材进行授课，并建立了丰富的数字资源库，包括视频讲座、在线实验室和互动教材等。[4]高校之间及高校与其他机构之间还可以共享开放教育资源，提供免费和开放的学习材料，提高了教育的可及性。[5]一些高校利用人工智能（AI）技术、虚拟现实（VR）技术和增强现实（AR）技术提供个性化、沉浸式学习体验，自动评估和反馈学生作业，提供智能辅导和支持等，支持在线讨论、实时聊天、视频会议等功能，增强师生互动，并通过大数据分析，了解学生的学习行为和表现，提供实时反馈和评估，改进教学方法和课程设计。[6]总之，高等教育课堂教学的数字化转型正在加速发展，未来将继续推动教育方式的创新和变革，为学生提供更高效、灵活和个性化的学习体验。

但是，数字化转型在高等教育课堂教学中也面临一些现实困境：①以学生为中心的教学理念仍难体现。在高等教育课堂教学中，教师仅仅将数字技术作为工具，重讲授而轻启发，难以发挥数字技术的效能来体现学生为中心的教学理念，教学的实质却依然是被动与机械的，学生仍是知识的被动接受者，缺乏主动探索与寻求知识的能动性。②数字化技术使得知识体系碎片化。随着数字技术的快速发展，生成式人工智能ChatGPT、哔哩哔哩、大学慕课等工具和平台提供了海量知识资源，大学生获取知识的媒介走向多元化，同时也造成知识体系碎片化，阻碍了专业知识的内化、深化与系统化，难以促进学生形成适应时代发展的高阶思维素养。

基于超星学习通构建智慧教学模式

基于智慧教育平台进行线上线下混合式教学是当下适应学生数字化、个性化学习的必然选择。因此，笔者结合传统线下教学与线上教学优势，借助超星学习通平台，构建了以学生为中心的“教师-学生-智慧平台”协同交互的智慧教学模式，框架如图1所示。

课前，教师通过国家智慧教育平台、中国大学MOOC等课程资源库整理课程相关资料与知识点，并借助学习通平台的知识图谱功能，将这些专业知识点与课程目标、课程资源、测试题目等相关联，构建立体化、个性化的专业知识图谱，实现课程目标达成度评价智能化。课中，教师借助学习通平台进行课堂二维码签到、随机点名、课堂讨论、人机协同测验等，增加课堂的学习效率；学习通平台对学生学习情况和课堂参与度进行监测与统计，自动记录每堂课每位学生的学习行为数据和学习表现，给出学情分析和表现优异学生排行榜，作为平时成绩的量化依据，并依据智慧平台统计分析结果对课堂学习进行评价和反馈。课后，教师根据课程目标达成度情况，及时调整讲课的进程进行重点讲解，做到教学环节的自适应调整。

1.探索以专业知识图谱为基础的智慧教学模式

知识图谱在课程改革中的应用具有很大的潜力，可以大大提升教育质量和效率。依托学习通平台的知识图谱功能，可以将专业知识点与多种课程资源进行关联，为学生个性化学习提供路径推荐。首先，基于知识图谱优化课程内容的组织和呈现方式，提高课程的逻辑性和易学性。利用知识图谱功能将课程内容划分为几个知识单元，并通过知识图谱表示这些知识单元及其之间的关系，这样可以清晰地展示课程内容的结构和知识点之间的关联，展示知识点之间的先修关系、从属关系等，帮助学生理解各知识点的逻辑顺序和相互联系。其次，基于知识图谱，结合学生的学习进度和兴趣，可以为学生推荐个性化的学习路径，帮助学生高效学习，并根据学生的学习情况和掌握程度，实时调整学习路径，确保学生能够更好地掌握知识点。最后，在工程教育质量认证背景下，通过知识图谱可以打通课程培养目标及其支撑的毕业要求与考试题目之间的关系，实现课程目标达成度评价智能化。

知识图谱的构建是一个系统性的过程，需通过多个关键步骤以确保知识的准确性。在本研究中，课程知识图谱的构建按照知识点的梳理、知识图谱的导入和知识图谱关联以及AI引擎四个步骤进行。

①知识点的梳理是对原有知识内容的结构化重构，知识点关系的梳理是对前置、后置、关联等进行标注。教师从学习内容中归纳整理章节知识，并在学习通平台知识图谱功能模块中添加一级知识点、二级知识点，以及知识点之间的关系。②知识图谱的导入方法有智能导入、思维导图式导入和Excel模板导入等方式。知识图谱的关联包括知识图谱与章节任务、教学资料、作业/习题库等的关联，从而形成一个集知识结构和教学资源于一体的知识网络。③知识图谱关联可以通过人工手动关联或智能自动关联等方式实现。构建好的课程知识图谱，可以在学习通平台查看课程知识点的认知维度分布（记忆、理解、应用、分析、评价、创造），重点、难点知识点（标星知识点），知识点关系（层级关系、前后置关系、关联关系），课程知识点整体掌握情况等。④学习通平台的知识图谱具有AI引擎，满足学生精准学情分析、个性化学习路径、资源搜索与推荐、智能问答等应用。

2.探索以学生为中心的“师-生-机”协同交互的智慧教学与评价模式

“教师-学生-智慧平台”协同交互的智慧教学模式可以实现教学全过程的监测与记录，并通过平台强大的统计功能，实现对学生学习进度和学习效果的及时反馈，如图2所示。

①课前阶段，教师通过学习通平台发布章节任务点和课前先导问题，提醒学生及时预习，完成课前任务。教师通过学习通平台对学生的预习完成进度进行监控和管理，也可以在线下进行检查。线上预习结合线下检查的考核方式，可以提高学生学习的积极性和主动性，使学生对本节课内容有初步的了解和认识，培养学生自主学习和自我管理的能力。线上预习占总成绩的权重可设置为10%，其中知识考核权重为3%，能力考核权重为5%，素养考核权重为2%。

②授课阶段，教师结合教学案例讲解基础理论知识，并借助学习通平台进行签到、选人、抢答、课堂测验等交互式课堂活动。课堂出勤是对学生的基本要求，能够反映学生的学习态度，该部分考核权重为5%。交互式课堂部分包括选人、抢答、投票、课堂测验等考核形式。其中，选人、抢答、投票是学生参与课堂教学的积极程度的评价；课堂测验是知识性考核，是教师根据教学情况对学生所学内容掌握程度的考核。在专业知识讲授过程中，教师可以通过科研案例分析和课堂讨论的方式，培养学生理论联系实际和问题解决的能力。同时，在课程讲授过程中，教师要将正确的价值观引导融入知识传授和能力培养之中，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观。因此，交互式课堂集中体现了对知识、能力、素养的考核，设置比例各为5%，总体为15%。

③课后阶段，教师通过学习通发布课后作业和自主学习任务，巩固学习内容，促进所学知识的迁移和运用，培养学生独立思考、独立解决问题的能力。课后作业的考核权重设置为10%，旨在通过文献资料的阅读和汇报，培养学生资料收集和分析能力、语言表达与沟通交流能力、团队合作精神等。此外，分组任务考核权重设置为10%。

3.依托超星学习通平台构建全过程、多层次、多元化的考核评价体系

基于超星学习通平台进行的“线上+线下”混合式教学与考核评价，突破了传统考核模式所受的时间和空间限制，学生可以随时随地进行线上学习，并通过线上平台大数据统计功能和过程监控功能，实现对学习全过程多层次、多元化的考核。各个考核指标的权重分配如图3（a）所示，采用该考核评价体系，可以合理评价学生知识、能力与素质达成情况，具体如图3（b）所示。可见，线上过程性考核效率更高，考核反馈更加及时，学生可以针对考核反馈的问题及时进行查缺补漏，学习效率大大提高。

结语

本研究基于超星学习通平台，充分利用国家高等教育智慧平台等在线资源，探索利用知识图谱、人工智能等技术推动高等教育智慧课堂建设，实现教学方式“线上+线下”的优势互补与“空间+时间”的灵活自由，形成多层次、多元化的课堂教学体系，对课堂教学各个要素的数字化转型、推进课堂教学深层次系统性变革具有重要意义。该项目的实施，可以激发学生学习的积极性，提升学生逻辑思维、知识构建、自我管理等高阶能力，有效促进教学质量的提升，对推动高校课堂数字化转型具有重要的理论意义和实践价值。

参考文献：

[1]杨宗凯.高等教育数字化发展：内涵、阶段与实施路径[J].中国高等教育，2023（02）：16-20.

[2]怀进鹏.数字变革与教育未来——在世界数字教育大会上的主旨演讲[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_176/202302/t20230213_1044377.html.

[3]翟荣良，潘晨，董新蕊，等.“互联网+教育”背景下高校教师数字化教学能力提升探究[J].高教研究，2023，41（15）：1-3.

[4]罗儒国.教师教学数字化转型的现实困境与纾解路径[J].电化教育研究，2023（12）：102-107+121.

[5]王一岩，刘淇，郑永和.人机协同学习：实践逻辑与典型模式[J].开放教育研究，2024（01）：65-72.

[6]吴仁伦，侯运炳，杨胜利.工程教育通识课程智慧课堂设计与实践[J].大学教育，2024（02）：11-16.

第一作者简介：李荣辉（1983—），男，河北邢台人，博士，主要从事环境功能材料和能源储存材料的研究。

基金项目：河北地质大学研究生课程建设与教育教学改革研究项目“构建‘知识-能力-价值’三位一体教学模式的研究与实践”（项目编号：YJGX2023010）；河北省高等教育学会“十四五”规划课题“基于学习通平台进行数字化课堂教学的研究”（项目编号：GJXH2024-103）。