融合成果導向教育理念的“線上+線下”混合式數字圖像處理課程教學設計與實施*

王 穎 王 兵 高建強 劉貴勤

(濟寧醫學院醫學信息工程學院日照 276826) (日照市中醫醫院設備科日照 276800) (濟寧醫學院醫學信息工程學院日照 276826)

1 引言

數字圖像處理是近年來發展較快、涉及范圍較廣的一項技術，也是高校醫學信息工程專業一門重要專業基礎課。數字圖像處理課程教學內容主要包括圖像基本概念及運算、圖像增強技術、圖像分割與提取、圖像變換、圖像編碼及圖像形態學處理等。該課程涉及較多跨學科工程應用場景，具有較強學科融合性及工程應用性。隨著大數據及人工智能技術不斷進步，數字圖像處理技術飛速發展。數字圖像處理課程具有理論性強、技術要求高、更新迭代快以及理論與實踐結合密切等特點，部分學生容易出現厭學情緒；同時教師在上課過程中側重于專業知識灌輸，教學方式和成果缺乏個性化，普遍存在教學方法單一、教學效果較差等問題[1-3]。為了提高數字圖像處理課程教學質量與效率，解決教學過程中出現的問題，同時結合社會對醫學信息工程專業人才需求及學情分析，山東省濟寧醫學院嘗試開展一系列教學改革。2020年春季學期較多課程教學由線下轉到線上，醫學信息工程專業“數字圖像處理”課程轉成依托于超星平臺的線上課程，與傳統線下教學模式相互補充，逐步探索出線上、線下相結合的混合式教學模式，最大限度調動學生學習積極性，增強學生學習效果。

2 成果導向教育教學理念

成果導向教育(Outcome-based Education，OBE)是由Spady W G[4]提出的一種教育理念。不同于“以教學內容為本”的傳統教學理念，OBE強調“以學生為中心”并很快得到廣泛重視與認可，已經成為英國、美國等國家教育改革的主流理念。OBE理念將教學目標制定、教學過程實施和教學質量評價等都以學生學習成效為導向，并通過持續改進來不斷提升教學質量[5-6]。OBE遵循“反向設計”原則，從社會需求、學生與相關利益體需求出發確定培養目標、畢業要求，最后再形成課程體系。成果導向理念重視根據“反向設計”后學生取得的學習成果，從而有效地評價教學，使用OBE理念指導數字圖像處理等課程設計與實施具有重要現實意義。傳統專業課程教學主要以理論教學為主，缺乏與實際工程項目及應用的緊密結合，應改變目前教學目標、內容及方法、考核評價等，結合線上授課內容與模式，以學生為中心探索“線上+線下”混合式數字圖像處理課程教學設計，線下教學與線上作業、微課及線上考核性評估相互補充，對于提高教學質量和人才培養水平、開展教學改革具有深遠意義。

3 “線上+線下”混合式教學設計過程

3.1 設計流程

教學設計過程遵循OBE理念，以學生學習成果為導向，制定“線上+線下”混合式數字圖像處理課程教學設計基本流程，見圖1。融合OBE理念，在“線上+線下”混合式教學課程實施過程中，需要重點解決以下兩個問題：第一，解決“反向設計”問題，即如何在OBE理念指引下真正將社會對醫學信息工程專業的人才需求和應用型專業課程教育相結合，探索滿足社會需求的“以學生學習成果”為導向的教學目標。第二，解決“正向施工”問題，具體包括以下幾個關鍵點：在反向設計指引下，調整與數字圖像處理課程相匹配的教學內容；改進教學方式，讓學生和教師共同參與，線下教學與線上教學相結合，以學生學習為主，而不是以講授為主；持續改進考核方式、評價體系。基于上述兩個基本問題進行具體實施和設計。

3.2 設計“以學生為中心”的教學目標

面向醫學院校醫學信息工程專業的“數字圖像處理”課程，需要結合學生情況、專業培養目標及社會對醫學信息工程專業人才的需求，制定“以學生為中心”的教學目標。隨著人工智能的發展，數字圖像基礎理論和基本技術呈現新的發展勢態，數字圖像處理技術應用場景向智能化和多元化發展。教學目標制定既要保障學生掌握課程基本理論知識，又能讓學生意識到課程教學的實踐作用和價值。按照OBE設計理念將課程教學目標細化為知識目標、能力目標和素養目標并分別進行設置。知識目標為將數字圖像處理的知識體系細化，具體包括以下幾個方面：數字圖像基本概念及運算、圖像增強基本方法與技術(包括空域增強及頻域增強技術)、圖像分割方法、圖像編碼基本方法、彩色圖像處理基本技術及數字圖像形態學處理。能力目標包括：培養學生分析解決相關問題、使用Matlab軟件、結合線上平臺自學等能力。素養目標為在模塊化知識體系下，結合不同知識內容“潤物細無聲”地完成對學生的素質培養。

3.3 與課程教學目標相匹配的“線上+線下”混合式課程體系實施

3.3.1 概述 按照OBE理念的設計，從“以學生為中心”出發確定培養目標，實現教學由“內容為本”轉向“學生為本”，不斷調整知識內容以達成預期成果。“線上+線下”混合式課程體系包括課程內容調整、教師教學方法改革以及教學模式和教學工具革新，采用項目驅動、問題驅動、探究式學習等教學方法。同時可以不受時間、空間限制，充分利用線上資源將線下教學與線上作業、微課等相互補充，實現資源最大化共享，并配以師資、設備等調動學生學習積極性，促進學生最大化達成學習目標。

3.3.2 教學內容設計和改革 除傳統授課模式外，積極推廣翻轉課堂、BOPPPS教學等教學模式，通過線上與線下相結合、相補充激發學生自主學習積極性。同時充分利用線上資源，以超星線上平臺為主，以 QQ群、微信群為輔助，引導學生進行探究式學習。

3.3.3 開課前預習工作 將教材電子版、參考書目上傳至平臺，讓學生在開課前1～2周內完成預習，設置任務點并督促學生完成，同時納入最終考核體系。同時設置與課程相關的前置調查問卷等，引起學生求知欲及興趣，既可以有效導入課程，又可以根據調查結果有的放矢地開展線下課程。

3.3.4 線下授課為主、線上微課為輔 醫學信息工程專業“數字圖像處理”課程每節線下課程都設置相應的線上平臺課件、微課及課后拓展，其中課件和微課內容為線下理論及實驗相應內容；而課后拓展則是針對每個小節素質和能力培養目標進行課上內容延伸。例如，在“數字圖像處理的基本概念——像素”這一節內容設置中，通過線下授課讓學生了解并掌握在數字圖像處理過程中所需基本概念，并講解像素概念的含義。同時在超星線上平臺本節模塊分別設置教學大綱、課件、微課及課后拓展，讓學生真正地“知其然，知其所以然”，能夠更好地將教學內容與實際應用相結合，見圖2。

圖2 “數字圖像處理的基本概念——像素”線上授課內容

3.3.5 作業與復習 為了更好地使學生熟練掌握線下授課內容，結合不同版塊數字圖像處理知識點，以成果導向為目標在線上超星平臺布置相應作業，同時線下每節授課的課件也上傳至平臺并設置任務點，督促學生做好課后復習。

3.4 學生學習成果評價

學生學習成果評價主要借助線上超星泛亞平臺和手機學習通完成。通過超星平臺自動統計學生任務點完成情況、章節學習次數、作業統計及實驗報告完成率等，并通過教學預警及時反饋給沒有完成平臺所布置任務的學生，督促其加快學習進度。學生學習成績最終通過線上平臺成績統計(包括平時任務點完成率、作業統計和實驗報告的成績)和線下期末考試來衡量，其中線上占40%，線下占60%。

3.5 持續性改進考核評價體系

新的教學模式下，除傳統課堂考勤和測試成績外，引入課前在線預習、課堂表現、線上作業、課外文獻閱讀等考核方法，考核結果作為最終成績組成部分，融合考核和教學過程，根據課程進度和內容選擇適當方式，及時評估學生知識掌握和能力培養情況。持續改進環節是OBE教學體系的重要閉合環節，可以結合課前、課中及課后不同形式的調查問卷表反饋教學和評價方法存在的偏差。及時地發現教學過程存在的問題、檢驗教學目標完成情況，并將調查情況及時反饋給教師，對教學內容進行調整、對評價方式和考核內容進行持續性改進。

4 結語

OBE理念不同于傳統教育模式，主張“反向設計，正向施工”，能夠更好地滿足現代社會需求，目前已成為我國普通本科教育發展趨勢。本文融合OBE教學理念，利用“線上+線下”混合式教學模式對“數字圖像處理”課程進行改革與設計，以學生為中心，反向設計、正向施工，對學生學習成果及時評價并進行持續性改進，提高學生學習積極性，不斷改進教學模式，改善教學效果。