《數字圖像處理技術》課程線上教學實踐探索

林忠，賈立秀

（南京工程學院計算機工程學院，南京 210094）

0 引言

2020 年的疫情促使眾多高校將傳統線下課程轉變為線上課程，眾多高校教師主動或者被動地學習現代教學輔助工具，從而極大推動了高校教學改革和建設[1]。各個在線教學平臺迎來了一個用戶爆炸式增長、產品功能需要快速迭代、持續優化的時期，這對于各相關廠商既是機遇也是挑戰。在此特殊時期，高校與各在線教學平臺緊密合作，為教師開展線上教學提供了良好的技術保障服務，保證了在線教學的順利進行。

隨著互聯網+的持續推進，各種線上教學平臺如雨后春筍般涌現[2]，如課堂派、學習通、雨課堂、中國大學慕課、云班課等。這些線上教學平臺多能提供以下一些功能：各類型資源發布、作業布置與批改、在線考試、在線學習數據記錄、交流互動、課件投屏、投票、問卷調查等[3]。在線教學平臺一般提供了網頁和移動App 兩類訪問方式，由于智能手機的普及，從而學生幾乎不需要購買額外的設備就能夠使用這些平臺的大部分功能，極大提高了這些工具的使用便捷性，也使得移動學習的概念深入人心[4]。

線上教學平臺可以彌補傳統授課方式的種種短板[5]，從課程建設發展的長遠來看，必須要認真研究線上教學平臺如何與本課程相結合，以便提高教學質量，為學生提供更優質的課程體驗。

1 在線教學資源建設

在此之前本課程在雨課堂平臺上建立有部分資源，但是由于本次疫情期間與本校合作的在線教學平臺是超星學習通，所以本課程此次主要是在學習通平臺上開展在線教學，相應地也在此處建立教學資源。本課程在學習通上建立的在線教學資源包括：視頻講解、課件、練習題、討論。其中視頻講解包含課程理論知識點講解和上機操作視頻講解，練習題包括各章節的課后自測練習，圖1 是本課程在教師端編輯課程資源的界面。

學習通中可以以目錄化的方式建立各知識點相關的資源，本課程以每個小節作為獨立的節點建立教學資源，其中視頻講解和自測練習是必備資源，有些容易混淆的概念和不宜理解的概念以主題討論的形式列出，促使學生能夠針對該問題進行進一步思考。知識點的分解比較細，視頻講解的內容和知識點完全匹配。知識點講解視頻錄制的工具采用格式工廠的錄屏方式，講解過程中使用數位板還原傳統教學場景中極為重要的手寫板書。建立了包含540 題的題庫，將自測練習與考試題庫分目錄存放，防止題庫中的原題泄露。根據知識點和考察方式將每個章節中的題按目錄存放，以方便組卷。

圖1 學習通中資源編輯界面

圖2 題庫

圖3 主題討論

圖4 基礎資源統計

2 在線教學方法設計

2.1 線上自主學習和線上直播授課結合

由于疫情影像，所有課時均轉到線上執行。效仿線上線下混合教學模式，本課程的線上教學采用線上自主學習和線上直播授課相結合的方式進行。一般意義上的線上線下混合式教學是線上學生自學和線下面授相結合[6]，本課程將線下面授環節也移到了線上，通過實時直播互動，取得類似線下面授的講課效果：師生不再是坐在課堂里，而是在屏幕前；學生不再是直接聽講，而是觀看收聽音視頻信號；師生不再是在課堂里討論發言，而是在網絡上一個虛擬的課堂上與老師和其他同學交流。線上實時互動可能沒有線下互動更加直接，但是也使得師生互動更加輕松、減輕了學生發言時的緊張感。

圖5 題目按知識點和考察方式組織

以一周為時間間隔布置學習任務，周一或者上一周周末在學習通中以公告的形式告知學生，并規定任務完成截止時間。在學習通中，設置了112 個任務點如圖6 所示，任務點主要為視頻和自測作業。為了保證學生按順序學習，學習通中可以設置學生的自主學習模式為闖關模式，還可以在自測練習的任務中設置及格分數，若低于該分數則自動打回重做，如圖7所示。

圖6 課程任務點設置

圖7 章節測驗設置

每周開展一次線上直播授課，使用的工具為騰訊課堂極速版。騰訊課堂極速版支持PPT 視頻授課，也支持教師端屏幕直播，完全能滿足線上實時教學。本課程的線上直播授課，主要包括難點知識點進一步講解、自測作業中的錯題講解、討論和實時答疑。上課過程中邀請學生通過麥克風上臺發言，也鼓勵學生在討論區文字交流。

圖8 在線教學方法設計

2.2 線上上機實驗教學方法設計

通過問卷調查發現所有學生都配置了個人計算機，本課程的上機實驗的計算機性能要求很低，所以可以在線上開展上機教學，主要方式為：教師依托學習通平臺發布上機任務、給出參考源代碼、并上傳若干程序示例輸入圖像，然后錄制并上傳上機操作步驟、算法概念講解、代碼含義講解等視頻，最后教師以作業的形式發布實驗報告的撰寫任務。實驗報告中的主要內容包含算法原理、核心代碼解釋、實驗結果與分析。學生在規定的時間內，依托學習通平臺上教師提供的上機指導資源，自主完成上機實驗，并撰寫實驗報告并在學習通里以作業的形式提交。學生提交實驗報告后，教師批改實驗報告并退回不合格作業，督促其重做實驗并認真完成實驗報告。

圖9 實驗任務及資源

3 考核方式

采用線上學習情況和線上考試相結合的方式給出總評成績?？傇u成績的各打分項構成比例如下：課程視頻（10%），章節測驗（10%），章節學習次數（5%），討論（5%），實驗報告（15%），簽到（5%），考試（50%）。其中，章節學習次數：達到130 次為滿分；討論：發表或者回復20 個討論為滿分；考試：采用線上考試的方式，利用學習通平臺的考試功能。線上考試要求在電腦端答題，并且用手機開啟騰訊會議，全程直播考試過程，要求拍攝到人臉、電腦屏幕并且要用側機位，提前10 分鐘進入騰訊會議，調試機位并測試設備。

以線上學習數據支撐的平時成績綜合了學生的學習任務點完成情況、自測練習的質量、參與討論的積極性、考勤和實驗情況，具有多維度、高精度的特點，能準確衡量學生的平時學習情況。

結合視頻直播的線上考試的組織方式，能最大限度嚴肅考場紀律，防止學生作弊。線上考試的題目類型有判斷題、單選題、多選題、填空題和簡答題。其中判斷題部分主要是基本概念的考察、單選題部分考察了課程基本算法和概念的計算部分內容，多選題主要考察知識點的綜合理解，填空題主要考察課程相關的編程內容，簡答題主要考察概念和算法原理。

4 實施情況及效果評價

有計算機科學與技術專業的74 位學生修學了本課程，其中大部分學生學習態度認真，討論問題積極，課程作業正確率較高，上機實驗認真完成，實驗報告書寫認真，考前認真復習，取得了較好的成績；少部分學生學習態度一般，討論問題不太積極，課程作業和實驗完成質量一般，但考前進行了認真復習，考試雖然沒有取得很好的成績，但也順利通過了課程考試；極少量學生，平時自主學習投入較少，考前也沒有認真準備，沒有通過考試。

課程結束后，對所有修學本課程的學生進行了問卷調查，提交問卷的人數一共有48 位，占總學生人數的64.8%。問卷包含教學方式接受程度、學習積極性、自主學習能力培養、知識掌握、優勢點等5 個方面問題。問卷調查的結果如表1 所示。從調查結果可以看到大部分學生對于這種授課模式是支持和喜歡的，學生對于這種教學模式下的“講解可以回放”，“學習時間較靈活”和“移動端學習更加方便”這三個優勢的認可度很高，其余的幾點優勢也得到了大部分學生得認可。

圖10 6月份課程章節學習次數

圖11 6月份課程視頻觀看時長

圖12 線上考試成績柱狀圖

圖13 學生綜合成績分布

表1 課程問卷調查結果

5 結語

本文介紹了利用超星學習通平臺和騰訊課堂開展《數字圖像處理技術》這門課程的在線教學的實踐情況：教師通過超星學習通平臺發布課程資源，并定期發布學習任務，學生通過超星學習通自主學習、完成各任務點，教師通過分析學習數據，精確把握知識點的掌握程度，在定期的實時互動直播課中講解相關問題，并開展討論與實時答疑活動。通過平臺學習數據得知，該教學模式下大部分學生能夠較認真地完成自主學習；從在線考試結果分析，大部分學生較好掌握了本課程的知識內容；從課后的調查問卷結果可知，學生對于本課程的這種教學模式認可度較高。