人工智能背景下图文信息处理技术在高校课程教学中的应用

2024年秋季 教师3+1教学创新项目“人工智能背景下《工程力学》课程的教学创新设计”（项目编号cx20241-0108）；

2024年度院级教育教学改革研究与实践项目“创新人才培养模式融合自主学习与个性化教学的研究与实践”（项目编号：CLGC-2024003）；

2024年秋季 教师3+1教学创新项目“生成式人工智能在发动机原理与构造课堂教学中的应用”（项目编号cx20241-0097）

姜楠楠，1986.05，女，山东平原，汉，硕士研究生，讲师，研究方向：工程力学，多学科优化。

摘要：高校课程教学具有知识体系复杂、学习需求个性化等特点，对图文信息处理技术提出较高需求。人工智能背景下的图文信息处理技术可提升图像处理效率与质量，并使得图文信息的自动识别、智能编辑和个性化推荐成为可能。图文信息处理技术在人工智能背景下的应用，优化了教学资源开发与呈现方式，推动了教学互动和评价模式的智能化转型，为教育质量提升和人才培养注入新活力。

关键词：人工智能；图文信息处理技术；高校课程

近年来，高校教育教学改革不断探索与创新，实施了一系列改革举措。这些改革不仅涵盖了课程设置、教学方法的革新，还包括了教育技术的应用、评价体系的优化以及师生互动模式的转变等多个方面，旨在全面提升教学质量，促进学生全面发展，适应快速变化的社会需求。在人工智能背景下，图文信息处理技术在高校教学课程中的应用愈发广泛，为教育领域带来了革命性变化。

一、图文信息处理技术的发展现状

图文信息处理技术是指利用软件对图文信息进行输入、编辑、处理、编排和输出的技术。数字时代的图文信息处理软件不仅囊括了Adobe InDesign、Photoshop等专业的文字编辑与排版软件以及图像处理软件，还包含了更加智能化的MindMeister、SketchUp等可以进行思维导图建立或智能三维建模软件。

人工智能技术的突破，特别是计算机视觉和自然语言处理技术的进步，使图文信息的自动识别、智能编辑和个性化推荐成为可能。当前，增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术正在开创图文信息展示的新维度，为用户带来沉浸式交互体验。

二、高校课程教学特点与需求

1.复杂知识体系需要高效可视化支持

高校教学的课程内容逻辑性较强，存在大量复杂推理与抽象概念，这些内容在传统教学中主要依赖课本文字描述与教师口头讲解。单一授课方式难以全面清晰地将知识点传达给学生。

以高校工科类的专业基础必修课《工程制图》课程为例，传统的教学方式主要靠平面挂图进行讲解。这些挂图以二维形式呈现设计对象的投影图、剖视图，虽能够准确表达物体的尺寸、形状和结构关系，但无法直观展示设计对象的三维立体效果。学生在学习过程中需要依靠空间想象力将二维图形转化为三维实体，这对于空间思维能力较弱的学生来说存在较大困难。另一方面，传统挂图缺乏交互性，难以激发学生的学习兴趣，不利于学生理解复杂机械零件的构造原理。

2.教学方式多样化需求需要灵活互动工具

随着信息技术的快速发展和教育理念的不断更新，单向讲授模式已无法完全适应现代高等教育的需求。传统的以教师为中心、学生被动接受知识的教学模式，难以激发学生的学习兴趣和主动性，也无法满足学生个性化、多样化的学习需求。

以高校公共课《大学英语》为例，学生的英语水平、学习目标和兴趣差异较大，单向讲授无法及时了解学生的个性化英语水平，同时英语学习需要大量实践，但单向讲授模式在课堂中难以提供足够的实践机会。在当今强调创新能力、实践能力和终身学习能力的时代背景下，高校教学方式亟需向多元化、互动化、智能化方向转型。

3.学习需求个体化需要精准数据分析

个体化学生学习效果的实现确实需要精准的数据分析作为支撑，而传统教学模式在这方面存在明显不足。、

传统教学通常采用统一的教学内容、进度和评价标准，难以兼顾学生的个体差异。教师主要依靠考试成绩、课堂表现等有限的数据来评估学习效果，这种方式存在数据维度单一、反馈滞后、分析粗糙等问题，无法反映每个学生的学习状态和需求。

三、人工智能背景下图文信息处理技术在教学中的应用

1.智能图文信息处理促进教学资源数字化开发

近年来，智能图文信息处理技术为教学资源的数字化开发提供了新的可能性。教师能够利用人工智能辅助工具自动生成图文并茂的课件。智能图文信息处理软件（如MindMeister）能够将文字内容转化为信息图表或思维导图等可视化形式，提升教学内容的直观性和生动性。此外，人工智能技术的深度应用使得电子教材能够集成高清图片、交互式图表以及知识图谱等多媒体资源。

例如，在工程制图课程中，AutoCAD、SolidWorks等软件已成为不可或缺的辅助工具。这些工具能够辅助教师通过平面图生成三维图像，使学生直观地观察设计对象的立体效果，从而更好地掌握绘图技巧和设计原理。

2.智能图文信息处理促进课堂互动智能化

智能图文处理技术正在深刻变革传统课堂的互动模式，为教学注入新的活力。基于计算机视觉的课堂行为分析系统能够通过高清摄像头和智能算法，实时捕捉学生的面部表情、眼神聚焦点及肢体动作，精准分析学生的课堂参与度。

自然语言处理技术支持的智能问答系统也在课堂互动中发挥着重要作用。该系统能够通过语音识别和语义分析技术，从海量知识库中快速检索出精准答案。例如，在大学化学课堂上，学生可以通过语音向系统询问关于化学反应机理的疑问，系统不仅能够详细解释，还能结合图表、动画等多媒体资源进行辅助说明。

这些智能图文处理技术的应用打破了传统课堂单向灌输的教学模式，为学生提供了更加灵活、高效的学习体验。

3.智能图文信息处理促进教学评价可视化

在作业评价方面，基于图像识别和自然语言处理技术的自动阅卷系统正在逐步取代传统的人工批改方式。例如，在数学等学科的作业批改中，系统不仅可以识别手写公式和计算过程，还能对解题思路和逻辑进行智能分析，从而给出更加全面、客观的评价。这种自动化评价方式大幅提高了作业批改的效率，同时减少了人为因素导致的评分误差，使评价结果更加公平、可靠。

此外，学习分析仪表盘作为一种综合性的教学评价工具，正在成为教师进行教学反思和改进的重要助手。教师可以通过仪表盘观察到学生在不同学习阶段的知识掌握情况、学习行为模式的变化趋势，以及教学干预措施的实际效果。

四、结语

图文信息处理技术作为人工智能的重要分支，其在高校课程教学中的应用正逐步走向深入，并展现出巨大的潜力。随着人工智能技术的不断发展和完善，图文信息处理技术在高校课程教学中的应用将更加广泛和深入，为高校课程教学改革和创新注入新的活力，最终实现教育质量的全面提升和人才培养目标的更好实现。

参考文献：

[1]汪芳，赵左，王毅航，等.人工智能在程序设计教学应用中的探索与实践[J].计算机教育，2023（11）：45-50.

[2]唐天俊，苏畅.生成式人工智能背景下的高职教学改革探索[J].电脑与信息技术，2024，32（02）：111-113.D