“碎片化學習”在計算機圖像處理課程中的實踐與探索

郭永芳 彭玉青 黃凱

摘 要：隨著移動互聯網和移動智能終端的發展，“碎片化學習”已成為一種新型學習方式。文章以計算機圖像處理課程為例，從碎片化教學內容的設計、學習方式以及多元化考核評價方面對“碎片化學習”展開研究，旨在使其成為課堂教學的有利拓展，助力學生深入掌握課程內容，實現課程教學目標，提高教學質量，并培養學生創新能力。

關鍵詞：移動互聯網，“碎片化學習”，圖像處理，創新能力

中圖分類號：G64? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-9132（2020）32-0003-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2020.32.001

大學教育，既要讓學生系統學習專業理論知識，又要提高學生創新能力[1]。學校主要通過開展課堂教學和課外拓展對學生進行素質教育和能力培養。課堂教學屬于集中授課范疇，是教育的基礎。課外拓展一是采用課程實踐方式讓全部學生參與進來，二是通過采用項目或競賽的方式讓少數學生參與進來，提高學生的實踐和創新能力。因此課堂教學是基礎，課外拓展是課堂教學的拓展和延伸。

目前多數高校都在進行學分改革，減少課堂教學學時，增加課外拓展中的實驗和實踐學習。然而，減少課堂教學學時并不意味著減少教學內容，而是要改革教學方式，提高課堂教學質量，增強課外拓展內容，更有效地利用學生的學習時間，全面提高其創新能力。

此外，隨著大數據時代移動互聯網的飛速發展、智能手機的普及以及應用程序操作簡單化和便利化，教育事業出現了重要變革：（1）慕課（massive open online courses， MOOC）、小規模限制性在線課程（small private online courses， SPOC）、微課、微視頻等“碎片化學習”模式的蓬勃發展，增加了教學形式的多樣化和靈活性。（2）大學生的日常生活也發生了巨大的變化，手機正在全面占領學生的業余時間，甚至學習時間。

如何利用好信息時代移動終端這把雙刃劍，將其轉化為提高學生學習能力和創新能力的工具，是高校教育改革的一個重要方向。

一、碎片化學習的概念和特點

“碎片化學習”方式已經逐漸融入我們生活的各個方面[2]，其打破了學生數量的限制和時空的限制，可以隨時隨地獲取個性化學習資源，已經成為學習者拓展學習和訓練，快速獲取知識的一種新型學習方式。“碎片化學習”中學習者運用全新的思維方式，利用碎片化時間或碎片化閱讀，從互聯網中挖掘有意義的只是碎片，并對其進行存儲、汲取、加工和構建等。在知識經濟時代，“碎片化學習”的出現和普及，對傳統的整體化學習方式形成了完美的補充。“碎片化學習”的相關研究在國外開展較早，經過多年發展，在理論和實踐層面都取得了一系列進展。國內對碎片化學習的相關研究雖然晚，但是發展迅速，主要集中在理論層面的研究，很少有實踐方面的研究。目前，學術界有很多關于“碎片化學習”概念的界定，總結起來主要體現在幾點：（1）知識碎片化，學習內容通過分割，使得學習者能夠在零散時間進行學習，并且可以重點學習對自己更有幫助或者啟發的部分內容;（2）時間碎片化，學習者可以利用各種零碎時間進行碎片化閱讀，從互聯網中挖掘有意義的信息;（3）地點碎片化，學習者可以借助智能終端和網絡隨時隨地進行學習;（4）方式多元化，學習內容可以多種形式呈現，如微課、SPOC、微視頻、調查問卷、互動視頻等，使學生能夠方便快捷且生動地進行學習。然而，碎片化學習方式的單位學習時間較短，學習者僅針對小知識點進行學習，缺乏對整個知識體系的系統化掌握[3]。因此，如何在課程中利用“碎片化學習”的優勢，摒棄其缺點，是“碎片化學習”的重要研究內容之一。

二、碎片化學習的實踐——以計算機圖像處理課程為例

計算機圖像處理課程本質上是一門將數學算法應用于圖像中解決工程問題的課程。通常面對數學，學生有畏難情緒。然而，如果能夠學會如何分析問題，如何用數學去解決實際生活中的問題，會大力激發學生的學習熱情，培養其專業興趣，并提高其創新能力。基于此，筆者以計算機圖像處理課程為例，對基于課程的“碎片化學習”進行研究，旨在使其成為課堂教學的有利輔助，以期提高學生學習興趣和創新能力。

（一）教學內容的整體化+碎片化設計

“碎片化學習”時間較為零散，內容不宜過多，但仍舊需要是一個完整的知識點，因此，在教學內容設計時，教師要在課程內容模塊化設計的基礎上，進一步根據科研問題或實際案例對內容模塊進行拆分，化整為零，挖掘更多的碎片化知識單元，從而實現對“整體化學習”的有效拓展。例如，計算機圖像處理中有一個知識點——直方圖閾值分割，其教學目標是要求學生掌握利用直方圖性質，實現手動閾值分割、基于面積的閾值分割和自動閾值分割的方法和原理。為了學習本知識點，將其分割為三大塊內容：課前內容、課上內容和課后內容。課前內容主要包括直方圖的概念的學習，課上內容包括三種算法的原理和特點，課后內容是編程實現三種算法以及查閱文獻改進算法。課前內容和課后內容要求學生以“碎片化學習”方式進行學習。

相關課前內容——灰度直方圖的概念，這是圖像處理中常用的一個基本概念，其反映了一副圖像中各灰度級像素出現的頻率之間的關系，反映了圖像灰度分布的情況。雖然這個概念比較簡單，但是其意義重大，且拓展應用很多，通過多年教學經驗及教學反思總結，大部分學生無法將直方圖性質和圖像性質關聯在一起。因此將該內容碎片化為兩個部分：直方圖概念和基本運算、直方圖程序設計與實現。課后內容，主要涉及文獻查閱，采用優化算法實現自動閾值分割。

課前和課后的碎片化內容是對課堂教學內容的有效拓展，且有以下優勢：（1）將其內容碎片化為多個小模塊，有利于學生循序漸進的學習，可以適應不同程度學生的學習進度情況。（2）程序設計與實現，有助于學生從本質上了解圖像的性質，有助于形象了解數學算法的結果，優點和缺點，有助于彌補由于數學知識不足而產生的對算法原理不易掌握的缺點。（3）文獻查閱，優化算法學習能夠培養學生的科研興趣，提升學業挑戰度，增加學生自主學習時間，提高其分析問題和解決問題的能力。

（二）學習方式碎片化

學習方式碎片化主要是指采用多種方式進行學習，建立計算機圖像處理課程學習網站、微信群和QQ群，根據不同碎片化內容采取相應的學習方式，例如采用微視頻、微課、配有音頻講解的PPT等方式推送碎片化學習內容，利用課程網站等推送教師發布的學習內容，接收學生的學習結果，并形成統計分析。此外，為了提高學生分析問題和解決問題的能力，鼓勵學生參與到碎片化內容設計和制作過程，并將其上傳到學習網站以供其他同學學習和討論。

仍以上述知識點為例，課堂教學前，教師可以將直方圖概念的知識點以配有音頻講解的PPT推送給學生，學生完成相應的作業后可以上傳至課程學習網站，網站能夠自動批改基礎作業，并對結果形成統計。課堂教學后，學習對相關算法進行文獻查閱，學生可以根據自己對文獻的理解，將文獻、文獻的概要內容、文獻中方法的優缺點以及文獻中算法的程序設計和實現等用微視頻或PPT等方式展現，并推送到課程學習群中。

學習方式碎片化有助于學生隨時、隨地進行學習。另外，學生參與到教學內容設計與拓展中，體現了以學生為中心的教學思想，能夠推動學生的學習興趣，有助于從“被動式學習”模式轉化為“主動式學習”模式。

（三）考核評價方式多元化

“碎片化學習”有隨時隨地學習的優勢，但將其引入高校教育中，有一個必須解決的問題，即學生學習時間較為零散，如何在無監督情況下調動學生的學習熱情，以及隨時掌握學生學習動態是有效化“碎片化學習”的關鍵問題。基于此，需要探索智慧“碎片化學習”考核機制，從空間角度將評價分為線上和線下評價，結合全過程（時間角度）形成性評價，立體地收集教學過程產生的數據，使教學考核評價更加科學化。同時，積極開拓其他考核評價手段，研究多種考核評價方式并存的綜合考核評價體系，實現對教學對象全方位測評。

目前，計算機圖像處理課程中關于“碎片化學習”部分的考核評價指標主要分為三部分：第一部分是系統評價，考核學生對教師上傳到課程學習網站的“碎片化學習”資料的學習和問題回答情況，用于評價學生對基礎知識學習和掌握程度。第二部分是教師評價，主要從參與度和貢獻度兩個角度對程序設計與實現以及文獻相關方面進行考核評價。程序設計與實現中參與度主要考核學生是否閱讀教師或其他學生上傳的程序，是否對程序中存在的問題進行分析，或者是否對程序參與討論等。貢獻度主要針對學生提供的程序的可讀性、有效性、完整性等進行評價。文獻相關的參與度主要考核學生是否閱讀相關文獻，是否對文獻進行整理以及整理的程度。文獻相關的貢獻度主要考核對文獻的理解程度、對相關算法的理解程度、對相關算法的實現、對其優缺點的分析以及改進情況。第三部分是學生評價，指的是學生對其他學生上傳的程序和文獻相關資料從參與度和貢獻度兩個角度進行評價。

三、結語

大學生創新能力的培養是高等教育教學改革的重點，將“碎片化學習”這種新型學習方式引入到教學中，合理進行教學內容設計和教學考核評價，可以提高“碎片化學習”效果，提高學生專業興趣，提高教學質量，培養學生的創新能力。

參考文獻：

[1]黃凱.科教融合理念的實踐與探索[J].學周刊，2018（20）：11.

[2]張生虎.學校教育中碎片化學習：合理性與教學應對[J].青海師范大學學報（哲學社會科學版），2018（2）：131.

[3]張鵬，劉海龍，趙九野，等.基于碎片化學習的“鋼結構設計原理”課程教學改革[J].航海教育研究，2019（36）：89.