立德樹人視域下多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)

摘 要：立德樹人是高等教育改革的終極目標(biāo)，而教學(xué)資源建設(shè)是系列教改的基礎(chǔ)。在分析新工科教育與傳統(tǒng)工科教育差異基礎(chǔ)上，揭示多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)需求，提出立德樹人視域下的多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)方法，包括以先進(jìn)的學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)安排教材結(jié)構(gòu)、體例;以立體化教材、公眾號、小程序和抖音等新形態(tài)介質(zhì)傳遞教學(xué)內(nèi)容;以新知識新技術(shù)為牽引促進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力;以不同領(lǐng)域新應(yīng)用實(shí)例夯實(shí)跨界綜合能力;以文化自信、憂患意識等為牽引強(qiáng)化課程思政，實(shí)現(xiàn)多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)。

關(guān)鍵詞：多介質(zhì);教學(xué)資源;新工科教育;課程思政;數(shù)字圖像處理

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）27-0092-05

Abstract： It is the ultimate goal of higher education reform to cultivate well-rounded development for students， and the construction of teaching resources is the basis of a series of educational reforms. Based on the analysis of the differences between new engineering education and traditional engineering education， this paper reveals the demands for the construction of multi-media new form teaching resources， and puts forward the construction methods of multi-media new form teaching resources from the perspective of moral cultivation and new engineering education. That includes the arrangement of textbook structure and style guided by advanced learning theories. Teaching content is delivered through three-dimensional teaching materials， public accounts， mini programs， Douyin and other new forms of media. Innovation and entrepreneurship is promoted with new knowledge and technology. New application examples in different fields are used to strengthen the comprehensive capacity of cross-border; the ideological and political thinking of the curriculum are strengthen to cultural confidence and awareness of danger.

Keywords： multi-media; education resources; new engineering education; moral cultivation in professional curriculum; Digital Image Processing

為實(shí)現(xiàn)立德樹人目標(biāo)，教育部從2016年起陸續(xù)啟動(dòng)了新工科教育工程和課程思政改革，以求同步“樹人”和“立德”。之后，一方面，基于OBE理念等新工科專業(yè)建設(shè)、教學(xué)模式改革、課程改革等如火如荼[1-3];另一方面，課程思政建設(shè)碩果累累[4-6]。其中，配套教學(xué)資源多采用教材、PPT、MOOC（Massive Open Online Courses）或SPOC（Small Private Online Course）（以下稱“老三樣”）。總體看，這些資源仍未擺脫高教領(lǐng)域長期存在的學(xué)習(xí)內(nèi)容更新慢、資源主動(dòng)推送能力不足等問題。為此，《教育部高等教育司2022年工作要點(diǎn)》提出，要著力開發(fā)建設(shè)一批多介質(zhì)快速迭代的新形態(tài)教學(xué)資源，以助力新工科建設(shè)。但新形態(tài)究竟是什么？“多介質(zhì)”有哪些？如何快速迭代？等等。這一系列問題都沒有現(xiàn)成答案。因此，探索立德樹人視域下的多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)方法迫在眉睫。

當(dāng)前，新工科和課程思政建設(shè)已成為立德樹人視域下高教改革的兩翼，新趨勢是將新工科建設(shè)和課程思政結(jié)合。在CNKI篇名中以“新工科 課程思政”可檢索到341條結(jié)果（截至2022年12月6日），涉及教學(xué)模式改革、建業(yè)建設(shè)和課程體系構(gòu)建等[7-10]。其中針對數(shù)字圖像處理課程的僅3條報(bào)道[11-13]，均認(rèn)為數(shù)字圖像處理課程本身具備新工科要求的實(shí)用性、交叉性和綜合性，因此，課程思政改革主要是在典型算法和方法講解過程中強(qiáng)調(diào)其形成過程所體現(xiàn)出的探索精神和思維方法等[11]、通過我國學(xué)者取得的相關(guān)成果和應(yīng)用來激發(fā)學(xué)生的民族自信心和自豪感等[12-13]。總的來看，資源介質(zhì)以“老三樣”為主，新工科建設(shè)和課程思政構(gòu)建“兩張皮”現(xiàn)象明顯，十分不利于立德樹人這一崇高目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

為此，本文以培養(yǎng)高校學(xué)生既具有“良好的思想政治素養(yǎng)”，同時(shí)又具備“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力”“跨界整合能力”為目標(biāo)，在界定新形態(tài)多介質(zhì)教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，以數(shù)字圖像處理課程為例，揭示立德樹人視域下的多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)需求并探索其建設(shè)方法;進(jìn)而，構(gòu)建了包括工信部十四五規(guī)劃教材《新編數(shù)字圖像處理及應(yīng)用》、配套PPT、實(shí)例代碼、SPOC、微視頻、微信公眾號、小程序和抖音等多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源，在教學(xué)內(nèi)容快速更新迭代、主動(dòng)推送方面做了一些探索，以期為建設(shè)多介質(zhì)、數(shù)字化、智能化、快速迭代的新形態(tài)教學(xué)資源提供參考，促進(jìn)立德樹人培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

一 多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源界定

介質(zhì)通常也被稱之為媒介，這里的媒介當(dāng)然是指一切可資教學(xué)之媒介[14]。多介質(zhì)顧名思義為多種介質(zhì);新形態(tài)之“新”至少應(yīng)不僅限于“老三樣”。從不同角度出發(fā)，教學(xué)媒介可以有不同的分類方法，如按照媒介研究大師麥克盧漢的觀點(diǎn)“媒介是人體的延伸”可以分為視覺媒體、聽覺媒體等。本文嘗試從教學(xué)介質(zhì)是否具有主動(dòng)推送能力角度分為被動(dòng)等待接受類介質(zhì)資源（簡稱被動(dòng)資源）和主動(dòng)推送類介質(zhì)資源（簡稱主動(dòng)資源）兩大類進(jìn)行界定。

（一） 被動(dòng)資源

被動(dòng)資源往往需要學(xué)習(xí)者專門去查閱，包括內(nèi)容附著在紙質(zhì)、磁盤等有形介質(zhì)上的教材等，以及內(nèi)容附著在網(wǎng)絡(luò)課程、PPT等無形介質(zhì)上的電子資源。這類資源可長期保存、反復(fù)使用，知識系統(tǒng)性強(qiáng)，符合學(xué)習(xí)者從小養(yǎng)成的習(xí)慣。其中，電子資源在某種程度上對教育部倡導(dǎo)的“質(zhì)量多樣化、學(xué)習(xí)終身化和培養(yǎng)個(gè)性化[15]”有一定支撐作用，其顯著缺點(diǎn)是缺乏主動(dòng)推送能力、知識更新擴(kuò)充不方便，不適合學(xué)習(xí)者利用碎片時(shí)間進(jìn)行泛在學(xué)習(xí)。

（二） 主動(dòng)資源

主動(dòng)資源是指載體介質(zhì)能夠利用新技術(shù)手段將所承載的學(xué)習(xí)內(nèi)容精準(zhǔn)、及時(shí)推送給學(xué)習(xí)者。該類資源通過主動(dòng)出擊，能吸引或迫使學(xué)習(xí)者利用碎片化時(shí)間學(xué)習(xí)，在潛移默化中提升學(xué)習(xí)者的學(xué)識水平、學(xué)習(xí)能力和道德情操。目前資源推送技術(shù)主要用于廣告、娛樂等宣傳推廣。考慮到具有推送能力的公眾號、小程序和抖音（微視頻）等新形態(tài)介質(zhì)技術(shù)已較成熟，倘若它們能在內(nèi)容和形式上與課程結(jié)合，則可以和被動(dòng)資源相得益彰，實(shí)現(xiàn)真正意義上的泛在學(xué)習(xí)，如利用公眾號及時(shí)推送新技術(shù)并快速更新可彌補(bǔ)“老三樣”更新不及時(shí)的弊病。

二 多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)需求分析

（一） 新工科對多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源的需求

作為高教改革兩翼之一，新工科教育是創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)下的工程教育[16-17]，更強(qiáng)調(diào)“多樣化、個(gè)性化”的教育模式[18]。而多樣化、個(gè)性化的教育教學(xué)離不開多樣化、個(gè)性化的教學(xué)資源支撐。從教學(xué)模式上看，除了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)外，新工科教育往往還會(huì)增加體驗(yàn)式創(chuàng)業(yè)教育[19-20];在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，則提倡更大量地采用實(shí)例教學(xué)、基于問題的教學(xué)和行動(dòng)學(xué)習(xí)[21]，甚至不乏企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)課堂等舉措。這些新的教學(xué)模式呼喚新形態(tài)教學(xué)資源的出現(xiàn)。

此外，新工科要求的“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力”和“跨界整合能力”培養(yǎng)對學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力有更高要求[22]。因此，就數(shù)字圖像處理課程而言，像過去那樣僅僅耕好自己的一畝三分田——講講圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像壓縮編碼等理論與方法就很不夠了，需要大力革新內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和體系。在新知識體系中既需要保留過去面向縱向知識結(jié)構(gòu)（公共課—專業(yè)基礎(chǔ)課—專業(yè)課）的內(nèi)容組織方法，也需要滿足類似機(jī)器人實(shí)驗(yàn)班這樣一些與橫向知識（相關(guān)學(xué)科）整合的需要，甚至需要部分章節(jié)內(nèi)容要自成一體。

（二） 課程思政建設(shè)對多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源的需求

課程思政要與思政課程同向同行。目前，廣為流行的課程思政做法是：強(qiáng)行在專業(yè)課程中增加大量的技術(shù)發(fā)展歷程、名人軼事等[23-24]。筆者認(rèn)為，這一做法值得商榷。工科專業(yè)課程往往僅32～40學(xué)時(shí)（含實(shí)驗(yàn)），如大量增加感性故事，可能會(huì)沖淡主題、擠占時(shí)間，影響技術(shù)性內(nèi)容習(xí)得的“質(zhì)量和數(shù)量”。況且不同介質(zhì)適合傳遞的信息內(nèi)容并不一樣，如數(shù)字圖像處理課程既有很強(qiáng)的理論性，涉及到大量方法和算法;也有較強(qiáng)的工程性，涉及到許多編程仿真;還有鮮明的應(yīng)用性，不僅涉及到諸多行業(yè)和領(lǐng)域而且發(fā)展極快。究竟如何做，僅由教師個(gè)體摸著石頭過河肯定是不行的。若能從教學(xué)資源上提供支持和引導(dǎo)，則會(huì)事半功倍效。

三 立德樹人視域下介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)方法

新工科教育強(qiáng)調(diào)的是能力培養(yǎng)，可以稱之為“樹人”;而課程思政側(cè)重的是品德培養(yǎng)即“立德”，二者在內(nèi)容和形式上有諸多不同，但需要同步落實(shí)在每門課程教學(xué)中。下面從新工科和課程思政兩個(gè)角度分析立德樹人視域下的多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)方法。

（一） 新工科視域下的多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)

1 教學(xué)內(nèi)容總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新工科要求的“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力”和“跨界整合能力”培養(yǎng)離不開大量的工程實(shí)例的不斷熏陶，這就需要重構(gòu)“老三樣”的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。其難點(diǎn)在于理論知識往往需要結(jié)構(gòu)化（即縱向）學(xué)習(xí)，而工程實(shí)踐離不開橫向綜合。所以，教學(xué)內(nèi)容常見的組織范式“總（概述等）-分（課程具體理論/方法）-綜合應(yīng)用”應(yīng)改變?yōu)椤翱?分、專項(xiàng)應(yīng)用-綜合應(yīng)用”，以數(shù)字圖像處理技術(shù)為例，新工科視域下的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 具體實(shí)施方法

1）在圖1基礎(chǔ)上，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和人本主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，在每章內(nèi)容之前增加教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)指導(dǎo)和概念圖，以擴(kuò)展學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu);具體章節(jié)內(nèi)容由理論（算法）、實(shí)例仿真構(gòu)成，特別地，每章的最后一節(jié)為一個(gè)完整的工程實(shí)例（主要來自課題組的科研成果）;最后，在每章刻意設(shè)計(jì)了拓展練習(xí)，目的是綜合評測學(xué)生的分析能力、思考能力和動(dòng)手能力。除此之外，還特意構(gòu)建了基于模型驅(qū)動(dòng)法和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)法的兩章工程應(yīng)用實(shí)例，與每章的實(shí)例不同，這兩章的例子更側(cè)重綜合使用數(shù)字圖像處理的多項(xiàng)技術(shù)解決重大工程中的現(xiàn)實(shí)問題，以進(jìn)一步夯實(shí)工程實(shí)踐能力。

2）大量充實(shí)新方法和新技術(shù)，革新教學(xué)內(nèi)容。新增了圖像識別、基于深度學(xué)習(xí)的圖像處理方法、基于圖像的繪制等章節(jié);在原有圖像復(fù)原、圖像分割、圖像特征提取中增加部分新成果，特別是成果轉(zhuǎn)化實(shí)例，以反映最新學(xué)術(shù)成果，提升學(xué)生跟蹤前沿、科學(xué)創(chuàng)新的能力。

3）面向應(yīng)用，拓寬學(xué)生視野，精心選取不同領(lǐng)域的典型新問題和原始圖像進(jìn)行處理，在不同章節(jié)刻意安排圖像處理在不同領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，如醫(yī)學(xué)圖像處理、遙感影像處理、多波段圖像增強(qiáng)和織物密度測定等，進(jìn)一步提升學(xué)生的“跨界整合能力”。

4）建設(shè)多介質(zhì)教材。除了紙質(zhì)教材，對于方法和算法，提供示例代碼及仿真結(jié)果，同時(shí)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課程、學(xué)習(xí)平臺等，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和不同類型學(xué)校、專業(yè)選學(xué)。

（二） 課程思政視域下的多介質(zhì)形態(tài)資源建設(shè)

1 課程思政元素與學(xué)習(xí)內(nèi)容對應(yīng)關(guān)系建立

不同專業(yè)課程應(yīng)首先根據(jù)課程特點(diǎn)確立若干“立德”主線。考慮到法是最低層次的道德，一個(gè)科技工作者首先應(yīng)該是一個(gè)具有強(qiáng)烈守法意識的公民，因此課程中要特別強(qiáng)調(diào)密切相關(guān)的版權(quán)意識、保密意識等教育。一個(gè)奮發(fā)有為的科技人必然是一個(gè)孜孜不倦，勇于開拓創(chuàng)新的人，所以，課程應(yīng)著力培養(yǎng)其工匠精神、創(chuàng)新意識等。在此基礎(chǔ)上，堅(jiān)持唯物論和系統(tǒng)觀是認(rèn)識自然、改造自然和建設(shè)美好家園的必需。而愛國主義和共產(chǎn)主義信念是培養(yǎng)社會(huì)主義接班人的根本任務(wù)。所以，提出思政元素與學(xué)習(xí)內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

2 具體實(shí)施方法

綜合圖1與圖2，建立課程內(nèi)容與思政元素相關(guān)矩陣見表1。一是刻意選擇一些蘊(yùn)含思政元素的素材（原圖像）;二是每項(xiàng)研究內(nèi)容（即每章）往往自成一體，可用于不同領(lǐng)域，所以將背景領(lǐng)域與思政元素結(jié)合;三是數(shù)字圖像處理發(fā)展日新月異，通過公眾號推送新知識、新技術(shù)、新應(yīng)用以開拓視野、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣;四是課程對編程有較高要求，貫徹始終的科學(xué)精神、精益求精的工匠精神應(yīng)本來就是本課的題中之義。

（三） 立德樹人視域下的多介質(zhì)資源建設(shè)方法

分而析之，合而筑之。基本概念、基本原理等陳述性知識是開展學(xué)習(xí)的必要基礎(chǔ)，進(jìn)行有意義的接受學(xué)習(xí)是必要的，該部分內(nèi)容要應(yīng)做到知其然知其所以然。由方法、算法構(gòu)成的程序性知識是數(shù)字圖像處理的核心內(nèi)容，抽絲剝繭不同領(lǐng)域“真問題”，由方法到算法、再到編程實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的分析思考能力、編程動(dòng)手能力，形成一絲不茍的工匠精神和孜孜以求的創(chuàng)新精神。由課題組多年研究成果轉(zhuǎn)化而來的大量工程實(shí)例是夯實(shí)新工科能力的主力軍，也是培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)祖國的活生生的樣板，可以用多種介質(zhì)展示其來源、解決過程。通過公眾號推送數(shù)字圖像處理技術(shù)和應(yīng)用的新發(fā)展，可以引導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生參加相關(guān)賽事大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，激發(fā)他們的巨大熱情和潛力。據(jù)此，可形成表2所示的“內(nèi)容-新工科能力-思政項(xiàng)-介質(zhì)形態(tài)”（由于版面所限，這里只截取其中一部分）。

四 結(jié)束語

建設(shè)多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源是立德樹人的基礎(chǔ)工作。對于專業(yè)課程而言，多介質(zhì)新形態(tài)學(xué)習(xí)資源建設(shè)應(yīng)該做到：①在以多介質(zhì)教材（含教材、PPT、SPOC/MOOC）呈現(xiàn)基本概念、基本方法的同時(shí)更加強(qiáng)調(diào)不同行業(yè)和領(lǐng)域的實(shí)例引入，尤其是重大工程案例的引入，以夯實(shí)新工科所倡導(dǎo)的跨界綜合能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng);②把靈活性互動(dòng)性好、更新迭代快、推送能力強(qiáng)的公眾號、小程序、抖音等新形態(tài)介質(zhì)用于專業(yè)課程教學(xué)，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，更可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的深化和遷移;③利用新形態(tài)介質(zhì)推送一些精選的內(nèi)容、事例和方法等，有助于全面促進(jìn)學(xué)生品格和能力的升華。

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基金項(xiàng)目：山西省高等學(xué)校教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目“建設(shè)多介質(zhì)新形態(tài)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)研究與實(shí)踐”（J20220593）;工業(yè)和信息化部十四五規(guī)劃教材“新編數(shù)字圖像處理技術(shù)及應(yīng)用”（202111618）

第一作者簡介：藺素珍（1966-），女，漢族，山西靈石人，博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)視覺。