雨課堂支持下的智慧課堂構建

劉雅楠 李靖宇 趙添羽 郝利國 孫躍

摘? ?要：移動互聯網飛速發展，促成新的移動學習模式，傳統課堂教學面臨新的挑戰。智慧課堂成為教育信息化的研究熱點，本文以醫學圖像處理課為例，分析智慧課堂的意義，提出雨課堂技術支持下的智慧課堂構建，設計智慧課堂教學模式，闡述智慧課堂實施過程，智慧課堂融自主學習與探究學習于一體，充分調動學生的積極性。

關鍵詞：雨課堂? 智慧課堂? 醫學圖像處理

中圖分類號：G434? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0172-02

移動互聯技術迅速發展，推動傳統課堂向智能化課堂發展，信息技術下智慧課堂構建成為教育技術界關注的熱點。為解決醫學圖像處理傳統教學中算法構造復雜等問題。目前國內很多院校設置了醫學圖像處理課程，一般為醫學信息學，醫學影像技術等專業設置，2010年上海交大醫學院陳應福教授提出醫學圖像處理分析課程教學方法，2015年首度醫科大張福楠教授提出醫學圖像處理課創新教學方法，但未強調案例教學的重要性。隨著互聯網時代到來，高校教學模式發生巨大變革，雨課堂在課堂上得到廣泛應用，當代大學生習慣于互聯網信息獲取方式，轉變教學模式可以構建高效的課堂，提高大學生生獲取知識的即系。構建醫學圖像處理智慧課堂，將課程知識點融入平虛擬仿真教學臺中，引導學生深入討論，平臺包含醫學圖像數據讀取，三維可視化等核心模塊，理論與實踐結合的教學手段使學生加深對課程的理解，提高學生的學習興趣，降低教學成本，提高教學效果。

1? 智慧課堂的概念

不同的視角下對智慧課堂有不同的定義，智慧課堂是以建構主義學習理論為指導，利用大數據，云計算等新技術構建信息化智慧化的課堂，通過智能推送即時分析，實現基于數據的教學決策，全過程的交流互動，改進傳統課堂教學模式，智慧課堂是信息技術與教育教學深入融合的產物。

大數據背景下，利用數據分析改進教學是變革傳統課堂的有效手段，國內很多教育機構中式教育數據挖掘，2012年美國教育部發布《通過教育數據挖掘促進教學》的報告，2016年，清華大學發布雨課堂免費線上教學工具，實現課堂教學全過程動態學習數據收集。

利用雨課堂構建學習數據分析的智慧課堂，適應學校課堂教學改革要求。有助于實現個性化的課堂，有助于實現多元化學習評價體系，有助于豐富發展智慧課堂的理論實踐。大數據背景下基于學習數據分析的智慧課堂，變革以教師為中心的知識傳授的傳統課堂教學模式，從先教后學轉變為先學后教，學生在課外自主移動學習，教師依據課前預習數據反饋進行個性化指導，師生在課堂上協作探究解決問題，課堂內外教學能提高學生的自主性，實現師生高效互動，達到高效的教學效果。

智慧課堂利用大數據技術，對學生課前課后學習全過程進行動態記錄，全面客觀反映對學生學習情況，全過程多元化學習評價方式對學生學習起到引導作用，幫助教師改進教學策略，使教學開展有效促進學生學習。將雨課堂應用于傳統課堂教學中，探索智慧課堂模式，為智慧課堂研究提供了參考，引起教師的關注運用新技術進行教學改革。

2? 醫學圖像處理構建智慧課堂的意義

醫學圖像處理是綜合醫學，計算機科學的綜合性學科，學生只有通過足夠的驗證綜合設計實驗，才能理解掌握學科理論知識。隨著計算機技術發展，虛擬實驗室成為推動教育模式改革的有效方法，成為國內外實驗教學研究應用的熱點。網上虛擬實驗室可以為學生提供不受時限制的實驗環境，有效發揮各種教育資源優勢。

醫學圖像學科飛速發展，融合虛擬仿真圖像處理教學，是適應培養高層次醫學人才的良好方式。醫學院影像技術專業教學需要通過虛擬仿真平臺操作，將學生置身于虛擬現實圖形形成分析的環境中，為工程實踐奠定基礎，有利于對專業的發展。

醫學影像技術專業培養高素質醫用人才為目標，醫學圖像處理課程涉及基礎理論概念較多，涵蓋計算機科學，影像學等多門類學科知識，學生普遍感到學習困難，傳統的教學模式不能激發學生的學習興趣，易使學生產生厭倦情緒。為培養醫學生理工素質，對醫學圖像處理課程采用探究性教學模式等教學手段進行教學設計，探究型教學模式從學生自主學習等方面出發，結合臨床實際問題，培養學生的學習積極性，利用雨課堂增強教師教學方式的多樣性，借助信息化手段提高學生的思政水平。

3? 醫學圖像處理智慧課堂的構建

系統設計目標是面向教學的醫學圖像處理虛擬實驗教學平臺，使學生能不受時空限制自主選擇實驗項目虛擬實驗，輸入某些參數查看算法演示，即可查看實驗結果等，使教師能在線進行實驗管理等。

平臺主要包含管理員模塊，師生模塊，管理員模塊實現管理員對人員的管理，教師模塊實現對教師對實驗題目的增刪操作，學生模塊可以選擇某實驗進行相應實驗操作。選擇多種經典算法對圖片進行處理，算法提供參數接口，改變相關參數即可達到不同處理效果。或編寫算法M文件實現web應用程序與Matlab通信。可以對實驗結果進行保存。

虛擬仿真教學平臺中的教學資源建設是核心內容，教學內容選擇注重發揮虛擬實驗的特殊性，主要模塊涵蓋多種圖像處理方法。圖像數據讀取模塊，可以打開2D圖像與DICOM專用格式圖像，通過快捷方式打開圖像進行相應的操作，在DataIO中可以將2DPNG圖像序列轉換為3D體數據Meta Image格式。圖像數據顯示模塊可以單平面顯示2D圖像，顯示3D圖像時通過界面右操作區的按鈕切換，兩種模式有各自功能，界面右下角顯示打開的圖像基本信息。

兩種模式下可實現最后快捷鍵實現不同圖像顯示界面，通過點擊axial與coronal按鈕實現剖面測距功能。在不同剖面顯示框中拖動鼠標改變圖像對比度。在Axis模式下，通過鼠標滾輪實現查看剖面疊加層圖，鼠標移動到剖面十字線時，點擊右鍵拖動，實現旋轉剖面功能。鼠標移動到十字線中央，點擊右鍵拖動，可以展示剖面的不同位置圖像。

在AxisAligned模式下，通過鼠標滾輪查看剖面疊加圖層，Oblique模式下移動鼠標到剖面十字線，點擊右鍵拖動，實現剖面的旋轉功能，鼠標動到十字線中央時，點擊鼠標右鍵拖動，可以顯示剖面的不同位置圖像。

醫學圖像濾波模塊可以實現圖像梯度計算，均值濾波等技術，醫學圖像數據三維化模塊可實現三維數據面重建。醫學圖像數據配準模塊實現3D圖像全自動配準，包括平移，B樣條等，配準度量包括灰度差值法，互信息法等。

4? 結語

雨課堂支持下智慧課堂模式應用云端設備，將移動技術與教學深度融合，全過程學習數據，記錄課前課后教學全過程，教學數據轉換為改進教學決策依據，使教學決策轉變為以數據驅動，展現了教師基于學習數據分析的教學機智，智慧教學模式融協作教學與探究學習于一體，能培養學生合作溝通能力，實現課堂內外多渠道互動，充分調動學生學習積極性，提高教學效果。智慧課堂模式在不同學科教學中的應用，存在新問題，有待跟進教學實際思考發展。

參考文獻

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[2] 劉燕茹，鄭艷芬，李麗娜，等.基于MOOC思想的《醫學圖像處理》教學設計[J].物理通報，2016（8）：14-15，18.