教學資源為線上線下教學“賦能”的探索

蔡體健，劉志偉，莫佳，王登輝

（華東交通大學 信息工程學院，江西南昌 330013）

當前，線上線下混合式教學已逐步成為高校教學的新常態[1]。由于線上線下混合式教學對教學資源的依賴性較強，使得教學資源的建設與完善成為教學改革的重要任務之一。如何整合教學資源，并利用教學資源為線上線下教學“賦能”，實現線上線下教學的有機結合，是信息化教學以及未來課程改革亟須解決的問題。本文以數字圖像處理課程的教學資源建設為例，探討教學資源的規劃建設方法，以及為線上線下教學“賦能”的策略，為信息類專業課程的線上線下教學改革提供參考。

1 教學資源的規劃與建設

數字圖像處理教學具有直觀的特點，在該課程中圖像比語言更具有說服力，因此，數字圖像處理課程適合采用可視化的線上教學和面對面線下教學相結合的混合教學模式。隨著翻轉課堂[2-3]和對分課堂[4-5]等線上線下混合式教學改革的深入，教學資源的重要性日益凸現。教學資源包括平臺資源和課程資源，本文主要探討課程資源的建設。

數字圖像處理的知識體系寬廣，教學資源豐富[6-7]，然而，資源的不斷累積容易造成資源混亂繁雜，不利于資源的搜索與使用。因此，在資源建設的初期，教研組遵循工程教育認證中的成果導向理念[8-9]，按照“培養目標—畢業要求—課程體系—課程內容”的“倒推式”順序確定教學內容，將畢業要求分解為可評價的知識指標點、能力指標點、素養指標點和思政指標點，再細化成為顆粒化的教學內容（如圖1 所示），為線上線下教學資源建設提供指導。

圖1 畢業要求、課程指標、顆粒化內容的關系

在積累教學資源的同時，教研組通過做減法、除法，刪除或縮減了一些陳舊、應用面不廣的教學內容，例如縮減了直方圖均衡化和直方圖規定化的教學課時，將連續的傅里葉變換、傅里葉變換的蝶形運算等教學內容以超鏈接的形式提供給學生作為參考。在保證教學內容基本覆蓋面的前提下，盡量精簡教學內容，以增強教學資源的高階性、 創新性和挑戰度。

2 增強教學資源的“賦能”效應

根據課程規劃，教研組建設了各種圖像處理的線上和線下資源，其中具有典型代表意義的是基于Python 的圖像處理算法演示系統[10]。演示系統的主要任務是展示算法的運行效果，通過視覺形成感知，進而理解算法思想并產生視覺記憶。

教學資源的主要作用在于信息交換、引導思考、陪同交流和協助行動4 個方面[11]，對主體認知與思維的輔助是其釋放“賦能”效應的重要目標。在圖像處理課程中，其認知對象大多是可見的，但是有些算法運行得到的效果并不明顯，學生難以通過簡單、單一的圖像來理解算法原理[12]。為此，該系統采用了對比、增強、引導和交互等手段，幫助學生看見、看清、看準、看懂圖像處理算法[13]，以輔助并引導學生理解算法。

例如，圖像處理的一些算法運行的效果差別非常細微，學生很難看到或看清細小的差別。為此，教研組采用放大、突出關鍵細節，或者通過壓制或弱化不重要的部分，以增強算法的可見性。此外，該系統通過視覺效果及交互形式引導學生正確聚焦算法的重點、本質。在分析空域上的周期噪聲與頻域上的孤立頻點之間的關系時，系統通過交互窗口讓用戶設置噪聲頻點的位置、方向及強度，如圖2 和圖3 所示，系統將根據用戶的設置產生對應的空域條紋噪聲，效果如圖4 所示。通過窗口的交互及效果展示，直觀地展示頻域上噪聲頻點的位置、方向、強度與空域上條紋的寬度、方向、深度噪聲之間的關系，即噪聲頻點越靠近中心，則空域上條紋越寬，反之條紋越細；噪聲頻點的強度越大時，空域條紋越深，讓學生深刻理解空頻域之間的關系。

圖2 設置噪聲頻點位置和方向

圖3 設置噪聲頻點強度

圖4 引導學生關注算法重點

3 教學資源為線上線下混合式教學“賦能”

線上教學通常采用自定義步驟、非結構化、異步協同等學習方式[14-15]，具有靈活、碎片化的特點；而線下教學采用實時合作、同步協同等學習方式，通過面對面交流、手把手指導，讓學生理解教學內容。在融合線上線下教學模式時，需要充分利用現有的平臺資源和課程資源，設計教學過程中的微觀結構、流程與掌控模式，落實“以學生為中心”的教學理念。為此，教研組將微課視頻、算法演示系統、PPT 課件、習題集、疑難題庫、話題集、實驗指導、應用案例、參考資料等課程資源共享到超星學習通教學平臺上，并利用平臺的簽到、隨堂練習、主題討論、分組任務、調查問卷、選人、搶答、投票、評分、考試等功能探索課前、課上、課中、課尾、課后過程中線上與線下教學環節的有效銜接[16]，圖5 為各教學環節對應的平臺資源和課程資源。

圖5 各教學環節對應的平臺資源和課程資源

課前任務通常在線上實施，教師通過平臺發布任務單，指導學生利用算法演示系統、微課視頻等了解知識點，并引導學生了解算法思想，發現新的問題。課內教學在線上與線下交叉開展。課上，教師可充分利用習題集、疑難題庫、話題集等課程資源進行課堂提問或隨堂練習，以了解學生對前一節課的掌握程度，并通過新課導入案例或算法演示軟件讓學生了解本節課學習目標。課中，教師可通過發布調查問卷了解學生的疑難點，然后針對重點和難點進行集中講授；或者利用學習通中的選人、搶答、投票、評分、分組任務等功能開展交流討論，包括學生問學生答、學生講學生評、邊講邊練、或案例點評等，以提高學生的參與度。課尾，通常是對本節課的小結，教師可以通過線上的隨堂練習或線下的課堂提問幫助學生梳理本節課內容。將線上與線下教學相結合的目的是促進師生間的互動與聯結，提高學生的參與度。課后，師生利用教學平臺進行討論、答疑、查漏補缺，或開展拓展閱讀。學生在線下完成作業或編程練習。

充分利用平臺資源和課程資源開展教學，能增強教學“靈活性”，擴展線上線下混合式教學的“賦能”空間。

4 結論

本文探索了圖像處理教學資源為線上線下教學“賦能”的策略，提出遵循成果導向理念，按照“培養目標—畢業要求—課程體系—課程內容”的“倒推式”順序來確定教學內容，以規劃課程體系；在開發算法演示系統時，提出采用對比、增強、引導和交互等手段，提高資源的“賦能”效應；在開展線上線下混合式教學的課前、課上、課中、課尾、課后各環節，通過對平臺資源和課程資源的靈活應用，提高學生的教學參與度。