基于“三段五環十步”的數字圖像處理混合式課程教學創新實踐\t

摘" 要" 數字圖像處理是各高校數字媒體技術專業普遍開設的專業核心課之一，在教學中如何有效地利用教學資源、創新教學實踐、解決教學中存在的問題是各高校在課程建設中亟須解決的重要問題。結合教學實踐經驗，從更新教學理念、融合教學方法、改進教學過程、注重成果反哺教學、融入課程思政五個教學創新方向入手，構建“三段五環十步”的混合式課程教學模式，在提高課程建設質量的同時，提高了學生的學習興趣、課程參與度、學習主觀能動性及教學效果，也提升了教師的教學能力。

關鍵詞" 數字圖像處理；混合式教學；教學創新；三段五環十步

中圖分類號：G642.0" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）09-0-06

1" 課程背景

數字圖像處理是一門理論性和實踐性都很強的綜合性課程，本課程作為數字媒體技術專業的專業核心課，主要討論和研究人類視覺感知系統、圖像獲取與數字化、圖像基本運算、圖像變換、圖像增強、圖像壓縮編碼、圖像分割等原理和技術方法。

1.1" 學生學情

在筆者所在學校，數字媒體技術專業的大三學生首次接觸數字圖像處理相關的知識，但已經完成了先行課的學習，如線性代數、概率論與數理統計、數據結構與算法分析等，同時還學習了基本的圖形圖像處理軟件，比如Adobe Photoshop等，所以對于圖像的運算、圖像的編碼、顏色模型、圖像的幾何變換等基礎知識有一定的了解。但學校本專業的學生由于文理兼收，大部分學生的邏輯思維能力和算法分析能力較薄弱，也缺乏對問題的分析和解決能力。

1.2" 教學存在的問題

1.2.1" 課程教學方式陳舊

數字圖像處理具有概念抽象、數學公式多、算法原理難度大等特點，對數學基礎和編程要求較高[1]，采用傳統的“多媒體+板書”形式使課程理論知識教學存在講解比較枯燥，學生難以理解、缺乏興趣的現象。

1.2.2" 課程教學內容固化

以往的課程教學主要是以教師為主體，重點分析教材、教學重難點，教學內容固定，忽略了學生作為學習的主體如何學的問題，缺少對學生應用知識解決實際問題的能力的培養。

1.2.3" 教學發展規律受限

傳統的課程教學主要是根據班級大部分學生的學習情況講解課程內容，關注的是共性，忽略了個性，不能很好地適應學生水平不均衡的情況，不能有效地關注每一位學生的學習情況，使教學內容和練習不能符合學生的個性化發展。

1.2.4" 考核方式不夠完善

以往的考核方式多采用期末閉卷或者大作業的形式，平時的過程性考核方式較少，缺乏對學生學習行為的動態監測。采用閉卷考試方式忽略了教學過程中的考核，學生缺乏學習積極性，存在考前突擊的現象，不能客觀全面地反映學生對知識的掌握情況；采用大作業的形式存在網上抄襲或者作業雷同現象。

2" 教學創新方向

教學不是一成不變的，而是要結合學生的學情，技術理念的更新，形成適合學生的教學模式和教學方法，做到教學有法，教無定法，貴在得法。

2.1" 更新教學理念

以教師為主導，學生為主體，把“填鴨式”教學變為學生主動學習，促使學生主動參與、樂于探究、勤于動手，并處理好課程知識傳授和能力培養的關系。

2.2" 融合教學方法

教學不再采用單一的講授法、實驗法、練習法等，而是根據學生的學情、知識特點，采用靈活多樣的多元方法，比如綜合使用講授法、討論法、任務驅動法、自主學習法等提高學生學習的主觀能動性[2]。

2.3" 改進教學過程

2.3.1" 改變教學模式

將傳統的線下教學模式轉變為線上線下混合式教學，把課程教學過程分為“三段五環十步”?！叭巍奔慈匀皇怯伞罢n前導學、課中研學、課后思學”組成的三段式課堂教學閉環，“五環”指在課中研學實現有效的課堂互動，“十步”則是借助建設好的信息化課程資源完成學情分析、預習測評、情景導入、知識講解、自主學習、實時檢測、總結思考、課后作業、微課輔導、反思評價十個教學步驟。

2.3.2" 引入現代信息技術

在線上，可以借助雨課堂、超星學習通、QQ群、騰訊會議等手段創建信息化教學環境和教學資源，它們給課堂教學互動提供了更多的可能。同時還可以借助微課資源幫助學生進行碎片化學習和知識的鞏固內化。

在線下，將傳統的展示不清晰的投影換成希沃電子白板，給互動教學提供更好的硬件設備。線上和線下信息化設備的結合使用，給課程教學的實施帶來了更多的便捷，也能更好地提高學生的學習效果。

2.3.3" 及時完成教學反思

教學的過程不是單一固定的，而是反復循環的過程，所以完成每一個班級的課堂教學后，應及時完成教學反思，總結每個班的共性問題和個性問題，及時調整教學方法和教學策略。

2.4" 注重成果反哺教學

在教學中，一方面注重教學知識的實際生活應用，另一方面利用學生的專業特點，注重本課程和其他課程的融合，做到學習成果反哺教學。

比如，可以采用可視化的方式展示數字圖像處理的相關內容，利用動畫制作技術完成本課程相關微課視頻的制作，把學生的作業成果用到下一屆學生的課程教學中，既加深了學生對知識點的理解，提高學生對知識可視化的能力，又豐富了線上的微課資源，有效地幫助其他學生進行更好的自主學習。

2.5" 融入課程思政

把專業課程教學和思政元素結合起來，做到課程入思政，潤物細無聲。比如，在講數字圖像處理的應用時，先讓學生自主查找資料，用思維導圖總結應用領域，并對自己感興趣的方向進行深入研究，然后列舉數字圖像處理的前沿技術給各個領域帶來的變化，如第一次用計算機處理“徘徊者7號”傳回的月球圖像、“風云四號”拍攝的微信背景圖等，以此培養學生的探索精神和科學創新精神。在講三色原理時，拋出問題：“為什么交通信號燈選擇紅燈停，綠燈行？”要求學生查找資料，尋找答案，并通過介紹“紅裙說”引出紅綠燈傳言，進而提出遵守道路交通規則、保護環境、綠色出行等，提高學生的社會公德和責任心。

3" 教學實施

以2020級數字媒體技術專業數字圖像處理課程的線上線下混合式教學為例，采用靈活的教學方法和教學策略，把整個教學環節分為課前導學環節——注重學生的學情分析，課中研學——實現有效的課堂互動，課后思學——完成個性化輔導，整個教學實施過程如圖1所示。

3.1" 課前導學：注重學情分析

在課前導學階段，改變傳統的教師備課和學生預習，深入地對學生的學情進行調查分析，了解學生的學情，然后預設教學目標，發布預習任務，獲取知識前測情況和預習反饋，得到學生的綜合學情分析，再以學情分析為基礎，優化教學設計，實現以學定教，體現因材施教。

3.1.1" 學情分析

通過學習通平臺，結合學生前期所學知識點的成績查詢統計和作業分析，精確地掌握學情，對本課程的教學目標進行預設，了解學生先行知識的學習情況以及對即將要學知識的了解情況。

3.1.2" 預習測評

在對教學目標進行預設后，進一步通過學習通平臺向學生推送建設好的數字圖像處理微課視頻、學習課件、預習測試題等預習內容，學生根據指定預習資料完成預習任務，再完成預習測試題并提交到平臺上，還可以通過平臺記錄在預習過程中遇到的問題，基于平臺進行主題討論。

3.2" 課中研學：實現有效互動

在課中研學階段，可以結合學習通平臺開展多種形式的師生互動和生生互動，從而增加數字圖像處理課程教學的趣味性，提高學生的學習興趣。在具體的課程教學中，可以從以下五個教學環節入手。

3.2.1" 情景導入

通過創設數字圖像處理的學習情景，比如借助預習反饋、測評練習、設疑導入、拋出圖像處理的生活應用場景等方式創設學習情景[3]，引入新課。

3.2.2" 知識講解

利用思維導圖展現知識點，根據學生前測知識的情況，系統地梳理知識框架，精講預習中存在的問題，讓學生重點聽取預習中的疑惑或掌握薄弱的知識，并在知識講解中設置小游戲、知識提問等環節，然后利用學習通的搶答、選人、主題討論等提高學生參與課堂學習的積極性。

3.2.3" 自主學習

選取部分需要學生深入理解的知識，列出任務清單，發布微課，要求學生完成自主探究學習，并結合學習結果與小組其他學生開展協作學習討論，完善探究任務的結論。

3.2.4" 實時檢測

學生完成知識的學習后，則借助學習通平臺進行學習過程診斷評價，通過課堂提問、課堂練習、學生講解、課堂測驗等方式，采用隨機選人、搶答、測驗、評分、問卷等活動形式，實時監測學生的自主學習效果和對知識的理解情況。

3.2.5" 總結思考

根據課堂探究和隨堂測試反饋信息，精講、辨析難點，補充、鞏固弱點，拓展、提升重點，進一步深化師生互動交流，培養學生創新思維和能力，促進學生意義建構。

3.3" 課后思學：完成個性化輔導

在課后思學階段，進行針對性教學，推送個性化的復習鞏固資料，結合各類學習資源，如微課、MOOC等，進一步完成課后輔導，總結反思，及時調整教學策略。

3.3.1" 課后作業

根據學生的學習情況，布置恰當的課后作業，課后作業體現一定的梯度性，結合學生的學習效果適當地給出選做題，并利用學習通、QQ群等平臺及時反饋作業效果，針對共性問題和個性問題的知識點，利用QQ群分別進行答疑解惑。

3.3.2" 微課輔導

對于難理解的知識點，利用學習通平臺的線上課程資源實現微課輔導，針對學生的個性問題，推送不同的微課資源，便于學生更好地掌握自己的薄弱知識點。

3.3.3" 反思評價

最后，教師還需要對整個教學過程不斷進行總結和反思，以利于及時改進和實施針對性教學，更好地提高數字圖像處理的教學效果。

4" 教學評價

課程的教學評價包括學習效果評價和教學效果評價，具體如圖2所示。其中學習效果評價主要通過多元考核評價方案展開，對學生各個環節的學習情況進行監測，從而能更完整、客觀、準確地評價學生的學習效果。

4.1" 形成性評價

主要考核學生課前自主學習、課堂考勤、課堂管理、課堂互動情況。課前自主學習主要通過學習通給學生推送建立的課程資源，查看學生的預習情況、預習反饋及課前測驗情況，該部分的表現成績作為課程積分的加分項，對于課前自主學習效果較好的，給當前課程積分加1～3分，對于態度不端正、不及時完成任務的學生，進行一對一溝通交流，了解原因，給出學習督促和警告，并扣1～3分。課堂考勤主要是借助學習通開展形式多樣的簽到，考勤滿分100分，占平時成績的10%，曠課每次扣10分，請假每次扣2分，遲到早退每次扣2分，從而培養學生嚴謹的學風。課堂管理主要是借助學習通對學生本節課的課堂表現予以評價，對于不帶教材、不做筆記、睡覺、玩手機的學生扣除當次課程積分1～10分。課堂互動主要是借助學習通考核學生的課堂參與情況，比如參與隨機選人、搶答、主題討論、問卷、自主分享、課堂測驗等活動，每次加1～5分，學習通中累計的分數即為該學生的課程積分，課程積分占課堂練習成績的50%。

4.2" 階段性評價

主要考核學生課堂練習、課后作業和期中考試情況，檢測學生知識的學習情況。課堂練習占平時成績的30%，整體考核5次，每次總分100分，50%的分數來源于課堂練習質量，50%的分數來源于學習通中的課程積分，抄襲他人作業或者未提交該次作業計0分，最后取平均成績即為課堂練習的最終分數。課后作業占平時成績的40%，整體考核5次，每次總分100分，主要考核學生課后對知識的應用情況，對體現創新點的作業每次加3～5分，抄襲他人作業或者未提交該次作業計0分，最后得出平均成績即為課后作業成績。期中考試占平時成績的20%，總分100分，主要是考核學生前半學期對知識的掌握情況，幫助學生及時調整學習心態和方法，在學習通中按照單選、多選、填空、判斷等評分標準給分，最后測驗的成績即為期中考試的成績。

4.3" 總結性評價

主要通過期末閉卷考試考核學生對知識的綜合應用情況。其中平時成績占綜合成績的40%，閉卷考試占綜合成績的60%，卷面滿分100分。閱卷完成后，教師要對考試結果進行分析，了解學生薄弱的知識點，為后續課程的開設提供參考意見。另外，借助教務平臺完成師生的互評，了解本學期教學中可改進的方面，做到揚長避短。

5" 教學實施效果

在完成了2020級數字圖像處理的課程教學工作后，筆者所在教學團隊首先發放了數字圖像處理線上線下混合式教學學習效果問卷調查，收回有效問卷156份。其中85.26%的學生更傾向于線上線下混合式教學模式，只有14.74%的學生選擇傳統的教學模式，并且96.79%的學生認為本課程采用的線上線下混合式教學幫助他們提高了學習效率和自主學習能力，增加了學習興趣，也使他們的學習更靈活，調查結果的數據統計和分析如圖3所示。在課堂教學效果評價時，95.51%的學生選擇非常滿意，4.49%的學生選擇滿意，調查結果的數據統計和分析如圖4所示?？梢钥闯?，所有學生對整門課程的教學創新效果都很認同。同時，通過問卷，收集學生對線上資源搭建、課堂教學以及課后答疑的建議。比如：對于線上教學資源中微課視頻資源，72.44%的學生選擇教師錄制，83.33%的學生更傾向于不直接在線上資源中給出練習答案、程序源代碼，69.23%的學生更傾向于主動參與課堂互動，87.82%的學生希望通過課堂練習檢測自己的學習效果，絕大多數學生對教師授課環節、課中練習環節、線上主題討論環節感興趣。調查結果的數據統計和分析如圖5所示。在課后答疑環節，他們更傾向于選擇QQ和線下答疑。這些數據可以進一步為本課程的持續改進提供科學的決策信息。除了通過問卷調查了解了學生對“三段五環十步”線上線下混合式教學效果的評價外，還縱向對比了2016級到2020級的平時成績、期中考試成績、期末卷面及綜合成績。

數字媒體技術專業的學生從2016級到2020級都開設了數字圖像處理這門課，2016級采用的是傳統的線下教學方式，缺少過程性的考核，重點考查學生的作業和期末考試情況，2017級和2018級因為疫情原因采用的純線上教學，開始引入“N+1”課程考核，并借助雨課堂、QQ群課堂實現了課前在線學習、課中直播教學、課后在線鞏固的在線學習“新”模式，2020級則借助學習通實現了課前導學、課中研學、課后思學線上線下混合式教學，各年級的成績對比如圖6所示。

分析學生的各項成績可以看出，2020級的學生在平時成績上較2016級、2017級和2018級分別提高了3.6分、0.4分和2.2分，在期中成績上較2017級和2018級分別提高了2.15分和8.6分，在期末卷面成績上較三個年級分別提高了7.85分、4.5分和5.4分。這表明，采用“三段五環十步”線上線下混合式教學，學生從過程性考核到期末卷面考試，整體學習效果有了一定的提升。

6" 結束語

教學創新的最終目的是解決實際教學問題，提高學生的學習興趣、課程參與度、學習主觀能動性，構建學生的自我學習方法，進而提高教學效果，達到課程教學的各項目標。在數字圖像處理教學創新的實施過程中，沒有固定的模式和方法，只是基于不同學生的學情采取不用的方法和手段，做到教學有法，教無定法，貴在得法，探討出適合本校學生的教學模式，給其他課程教學提供參考建議，最終能把教學中復雜的問題簡單化，簡單的問題深刻化。

數字圖像處理線上課程資源的建設，讓本課程的教學有了更多可能，但學生對象的變化、過程性考核的變化，導致部分結論數據支撐力度還不夠，這是在后期的課程教學中需要注意的問題。另外，在前期的課程教學的實施中，缺少過程性的師生互評，在以后的教學中可以利用學習通增加此教學評價環節，從前期、中期和后期三個階段增加評價反饋，從而更好地了解學生對于教師的教學方法、教學模式、教學內容等方面的建議，做到課程建設的持續改進和優化。

7" 參考文獻

[1]霍雷剛，劉素蘋，陸建波.應用型院校本科數字圖像處理課程教學實踐與探索[J].南寧師范大學學報（自然科學版），2020，37（1）：153-156.

[2]于力，陳忠道.高校研究生教學改革思考：以“數字圖像處理”課程為例[J].工業和信息化教育，2020（9）：50-54.

[3]周雪，姜書艷，凡時財，等.基于圖像的“模式識別”課程創新實踐教學改革與探究[J].工業和信息化教育，2020（8）：42-46.

*項目來源：四川省民辦教育協會2022年研究課題（課題編號：MBXH22YB367）。

作者簡介：吳文玲，講師。