數(shù)字圖像處理課程在線教學(xué)實(shí)踐

陳淑清 黃淋云

（莆田學(xué)院信息工程學(xué)院，福建 莆田 351100）

0 引言

近幾年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)了許多在線教學(xué)平臺(tái)和在線交流工具軟件，為線上教學(xué)工作提供了便利[1-4]。主流的在線教學(xué)模式可以分成兩大類[5]，一是異步教學(xué)模式，需要教師提前準(zhǔn)備有關(guān)材料或錄制教學(xué)視頻， 再發(fā)布教學(xué)平臺(tái)或其他網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，學(xué)生可以隨時(shí)閱讀或觀看； 另一類是同步教學(xué)模式，即在線直播模式，需要教師和學(xué)生同時(shí)在線。在《數(shù)字圖像處理》課程在線教學(xué)過程中，根據(jù)需要穿插使用了這兩種教學(xué)模式之外，還用到了半同步模式。 本文以《數(shù)字圖像處理》課程為例，從教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)過程實(shí)施以及教學(xué)過程管理和學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)三個(gè)方面來總結(jié)分析在線教學(xué)實(shí)踐的過程。

1 教學(xué)準(zhǔn)備

1.1 教學(xué)平臺(tái)和支撐軟件的準(zhǔn)備

工欲善其事，必先利其器。在整個(gè)教學(xué)過程中，先后使用了超星平臺(tái)及其配套的手機(jī)應(yīng)用程序、騰訊會(huì)議、QQ、錄音錄屏軟件和視頻編輯軟件等工具。

首先根據(jù)學(xué)?，F(xiàn)有的資源和課程特點(diǎn)，筆者選擇超星平臺(tái)來組織和管理課程教學(xué)過程。這是一個(gè)綜合性的教學(xué)平臺(tái)，支持資料分發(fā)、過程管理、作業(yè)發(fā)布、在線測(cè)試和討論等多種功能。學(xué)生可以通過與其配套的終端手機(jī)應(yīng)用程序“學(xué)習(xí)通”訪問超星平臺(tái)上的課程資源，完成大部分的課程學(xué)習(xí)活動(dòng)，并了解自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度。

其次，開展線上教學(xué)過程中還使用了騰訊QQ 軟件和騰訊會(huì)議軟件。 在過去的在線教學(xué)實(shí)踐過程中，筆者先后接觸了超星速課、超星在線直播和超星個(gè)人直播間加OBS 推流直播、QQ 群和騰訊會(huì)議等線上教學(xué)支撐工具。 在經(jīng)過對(duì)比之后， 最終選擇了騰訊QQ和騰訊會(huì)議。 第一，這兩款軟件在手機(jī)和電腦上都可以使用；第二，使用QQ 群的好處是幾乎無需額外安裝， 幾乎所有學(xué)生的手機(jī)和電腦上配有QQ 軟件，而騰訊會(huì)議是非常輕量級(jí)的一個(gè)軟件，無論在手機(jī)還是電腦上安裝都極其方便；第三，QQ 群可以方便分享資料，可以存儲(chǔ)文件，方便學(xué)生隨時(shí)閱讀資料，可以作為超星平臺(tái)的有力補(bǔ)充。 尤其是開學(xué)初期，超星平臺(tái)的系統(tǒng)負(fù)荷陡增，系統(tǒng)卡頓、宕機(jī)等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

在開課前創(chuàng)建班級(jí)QQ 群， 把學(xué)生們聚集在一起。QQ 群適用于網(wǎng)絡(luò)不太暢通的時(shí)候，做一些理論課的重點(diǎn)導(dǎo)讀。采用這種方法，學(xué)生不必同步在線，對(duì)手機(jī)流量要求低，可以關(guān)照到網(wǎng)絡(luò)不暢的學(xué)生，方便他們學(xué)習(xí)。不足的是，不方便實(shí)時(shí)互動(dòng)，如果實(shí)時(shí)互動(dòng)的話，信息會(huì)比較多，比較亂。

騰訊會(huì)議適用于直播授課，使用騰訊會(huì)議可以分享桌面，師生隨時(shí)都可以發(fā)言，比較適合實(shí)時(shí)講授理論課、演示程序或者課堂討論。這個(gè)軟件既視感強(qiáng)，在使用過程中，主講人可以分享桌面并講解，其他學(xué)生隨時(shí)可以發(fā)言，可以實(shí)現(xiàn)無障礙交流。 而且在騰訊會(huì)議里需要切換主講人也很方便，只需當(dāng)前主講人停止共享桌面，下一個(gè)主講人就可以開始分享桌面，很適合用于學(xué)生小組討論或主題分享。如果所有學(xué)生網(wǎng)絡(luò)暢通的話，這是一個(gè)很好的選擇。 如果只是個(gè)別學(xué)生網(wǎng)絡(luò)不暢通， 可以把上課過程錄屏錄音保存下來，然后再分發(fā)給學(xué)生們。

此外，還需要錄屏錄音軟件、視頻編輯軟件，其中視頻編輯軟件是可選的?，F(xiàn)在可用的錄音錄屏軟件和視頻編輯軟件比較多。筆者選擇小巧的迅捷錄屏錄像工具來錄屏錄音，然后再用喀秋莎（Camtasia）軟件進(jìn)行必要的視頻編輯，當(dāng)然也可以直接使用喀秋莎軟件錄屏錄音并完成視頻剪輯。

最后， 還需要一些線下教學(xué)也會(huì)用到的軟件，如文字編輯軟件、課件制作軟件、圖片編輯軟件等。文字編輯和課件制作常用軟件有微軟Office 辦公軟件或WPS 軟件； 圖片編輯軟件有Windows 系統(tǒng)自帶的畫圖軟件或者功能更加齊全的Adobe PhotShop 軟件。這些軟件可以根據(jù)個(gè)人習(xí)慣選用， 與原來線下教學(xué)無異，能夠滿足課件制作和課程資料編寫即可。

1.2 教學(xué)資料和素材的準(zhǔn)備

提前為學(xué)生推薦優(yōu)質(zhì)的在線學(xué)習(xí)資源，筆者在中國大學(xué)MOOC 網(wǎng)站上和學(xué)習(xí)強(qiáng)國上找到了武漢大學(xué)國家精品課程《數(shù)字圖像處理》的教學(xué)視頻。理論課部分，一般周日之前在超星平臺(tái)章節(jié)模塊發(fā)放下一周的學(xué)習(xí)目標(biāo)和要求，一般包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、計(jì)劃完學(xué)時(shí)和測(cè)驗(yàn)等。 學(xué)習(xí)內(nèi)容部分一般包括課件、推薦資料。值得一提的是，為了知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性，一般一次發(fā)布一章的內(nèi)容。

關(guān)于實(shí)驗(yàn)課部分，教師提前把關(guān)于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容和要求的講解以及詳細(xì)的編程操作過程分段錄屏錄音，把視頻的內(nèi)容按功能聚類分割，形成幾分鐘到二十幾分鐘長度不等的視頻。此外，還需要準(zhǔn)備一份關(guān)于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、要求和簡要實(shí)驗(yàn)步驟的文檔。 準(zhǔn)備好素材之后，再在超星平臺(tái)章節(jié)模塊提交發(fā)放實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容及簡要步驟、實(shí)驗(yàn)要求和演示視頻等。 同時(shí)，在作業(yè)模塊發(fā)放實(shí)驗(yàn)作業(yè)，方便學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

每次發(fā)放資料之后，使用超星平臺(tái)的通知功能提醒學(xué)生學(xué)習(xí)，并在QQ 群通知學(xué)生。

2 教學(xué)過程實(shí)施

根據(jù)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)情況和課程的內(nèi)容特征，理論課部分先后穿插采用了兩種不同的教學(xué)模式，分別是異步教學(xué)模式、同步教學(xué)模式。此外，有時(shí)還輔以半同步模式。 首先介紹異步教學(xué)模式和半同步模式，這種方式在開學(xué)初期用得比較多，主要考慮部分學(xué)生上網(wǎng)條件沒有準(zhǔn)備好。 教師提前發(fā)布每周的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生錯(cuò)峰學(xué)習(xí)。另外，除了教師自己組織學(xué)習(xí)資料之外， 給學(xué)生推薦其他平臺(tái)上現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)資源，比如中國大學(xué)MOOC 網(wǎng)或?qū)W習(xí)強(qiáng)國上的慕課。 在課堂上，主要以答疑和在線討論為主，對(duì)于部分重難點(diǎn)，教師采用QQ 群語音、 圖片和文字等方式進(jìn)行重、難點(diǎn)導(dǎo)讀，幫助學(xué)生梳理重、難點(diǎn)。教師可以先發(fā)送語音講授知識(shí)點(diǎn)，然后在必要的時(shí)候配上圖片，最后再配上文字總結(jié)，以免學(xué)生們漏聽或誤聽。 需要配圖的時(shí)候可以打開課件或提前準(zhǔn)備好的圖片，使用QQ 桌面截圖工具，很方便就可以完成截圖并粘貼出去。 采用這種模式，需要注意控制消息的發(fā)送速度，要考慮在線學(xué)生收聽的速度，也要考慮網(wǎng)速，以免消息亂序，給學(xué)生們帶來困擾，教師要及時(shí)和學(xué)生們互動(dòng)，了解學(xué)生的收聽情況。 這種方式兼具同步和異步的特性，筆者把它稱為半同步模式，在線的學(xué)生可以馬上聽取教師講述的內(nèi)容，有疑問也可以馬上反饋。 即便個(gè)別學(xué)生網(wǎng)絡(luò)不暢，也可以事后自己補(bǔ)上。 這種方式比較適合單一主題、小量內(nèi)容的講述，可以作為異步模式的補(bǔ)充。

其次，同步的教學(xué)模式，也叫在線直播模式，這種教學(xué)模式要求學(xué)生和教師同時(shí)在線，需要實(shí)時(shí)傳送視頻，比較適合講授復(fù)雜內(nèi)容和演示程序等，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高，在教學(xué)中后期，筆者所面向的學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)帶寬基本上可以滿足在線教學(xué)的要求，個(gè)別學(xué)生網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，如果碰到網(wǎng)絡(luò)不暢的情況下，教師可以錄屏錄音然后再分發(fā)給學(xué)生。筆者在教學(xué)實(shí)踐過程中采用騰訊會(huì)議分享桌面的形式，師生在同一個(gè)會(huì)議室里面，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)語音互動(dòng)，既視感比較強(qiáng)，跟線下上課無異。個(gè)別學(xué)生網(wǎng)絡(luò)不暢可以委托教師或其他學(xué)生錄屏錄音。

實(shí)驗(yàn)課采用異步為主，同步為輔的教學(xué)模式?！稊?shù)字圖像處理》 主要是編程實(shí)驗(yàn)， 筆者采用OpenCV+QtCreator 開發(fā)平臺(tái)來完成編程實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以跟著超星平臺(tái)或者QQ 群發(fā)布的文檔或者視頻資料自行模仿，完成實(shí)驗(yàn)。 大多數(shù)學(xué)生都可以按照視頻提示很好地完成實(shí)驗(yàn)，還有個(gè)別學(xué)生在操作過程中會(huì)碰到一些問題， 可以在QQ 群或超星平臺(tái)的討論模塊留言，也可以在實(shí)驗(yàn)課堂上提問。 如果遇到個(gè)別典型的問題，或者需要強(qiáng)調(diào)說明的地方， 可以采用在線直播模式，方便演示操作過程和及時(shí)討論。 實(shí)際上，到了后期有些基礎(chǔ)比較好的學(xué)生，只需要閱讀圖文版的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及簡要步驟基本上就可以獨(dú)立地完成實(shí)驗(yàn)。在超星平臺(tái)提供了圖文版和視頻版兩種學(xué)習(xí)資料，學(xué)生們可以根據(jù)需要選用。 所有資料都可以無限次回看，克服了實(shí)驗(yàn)教材短缺的問題。 這種方式深受學(xué)生好評(píng)。

3 教學(xué)過程管理和學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)

首先考慮考勤管理。 因?yàn)閷W(xué)生的自覺性有限，在沒有督促的情況下，許多學(xué)生無法做到按計(jì)劃完成任務(wù)。 所以，教師和學(xué)生仍然需要按照課程表參與課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)。每次課前教師都采用超星平臺(tái)發(fā)布課堂簽到活動(dòng)了解學(xué)生的到課情況。對(duì)于沒有及時(shí)簽到的學(xué)生，可以在QQ 群上追問，或請(qǐng)學(xué)生幫忙聯(lián)系一下，看看沒有簽到的學(xué)生到底有什么困難，為什么不能來上課。 此外，在課堂中間，可以適時(shí)穿插問卷調(diào)查，內(nèi)容可以是簡單的課堂問答，以問卷的形式發(fā)出來，可以根據(jù)答卷的情況，了解有多少學(xué)生在線，有沒有學(xué)生中間脫逃。 在超星平臺(tái)，簽到活動(dòng)和問卷等活動(dòng)都可以統(tǒng)計(jì)分析。

在超星平臺(tái)發(fā)布章節(jié)資料的時(shí)候， 插入章節(jié)測(cè)驗(yàn)，幫助學(xué)生及時(shí)了解自身的學(xué)習(xí)情況。 通過超星平臺(tái)可以查看學(xué)生的章節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)度和章節(jié)測(cè)驗(yàn)完成情況，對(duì)于沒有跟上計(jì)劃進(jìn)度的學(xué)生，通過超星平臺(tái)上的教學(xué)預(yù)警功能發(fā)送手機(jī)短信提醒學(xué)生；也可以把全班學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度分析截圖發(fā)在QQ 群上，學(xué)生們?cè)诹私庾约旱耐瑫r(shí)也可以了解其他學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，對(duì)進(jìn)度慢的學(xué)生形成壓力，有利于學(xué)生們見賢思齊。 對(duì)于個(gè)別學(xué)習(xí)進(jìn)度特別慢的學(xué)生，通過QQ 小窗私下委婉詢問是否學(xué)習(xí)上遇到什么困難。

為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在課程中期安排了專題任務(wù)。 給學(xué)生一個(gè)主題，然后學(xué)生們分成3～5 個(gè)人一組，共同完成一個(gè)圖像處理問題，比如七巧板識(shí)別或紅眼去除。 要求學(xué)生們?cè)谛〗M內(nèi)部先討論，然后在實(shí)驗(yàn)課堂上分享成果。通過專題討論學(xué)生可以檢驗(yàn)自身的學(xué)習(xí)成效，還可以鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，同時(shí)還可以體驗(yàn)在線上分享的樂趣。

筆者從章節(jié)資料的學(xué)習(xí)進(jìn)度、測(cè)驗(yàn)結(jié)果、課堂簽到、課堂問卷、專題任務(wù)的完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等幾個(gè)方面來評(píng)估學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)和學(xué)習(xí)效果。這些只能作為平時(shí)成績，占課程總評(píng)成績的50%。 因?yàn)槟壳皼]有完善的線上考試監(jiān)考系統(tǒng)，沒有辦法保證考試結(jié)果的公平性和有效性，所以課程期末考試采用線下筆試的形式舉行。

4 結(jié)語

使用超星平臺(tái)及其配套的學(xué)習(xí)通手機(jī)應(yīng)用程序、QQ 群和騰訊會(huì)議基本上足以滿足理論和軟件類課程的在線教學(xué)要求。在線教學(xué)方式倒逼教師必須準(zhǔn)備更多可重復(fù)利用的學(xué)習(xí)資料以及更多地提供課后答疑，對(duì)編程實(shí)踐類的課程， 線上學(xué)習(xí)體驗(yàn)不一定比線下差，甚至可能更好。 最大的問題是不好掌握自覺性差的學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，難以客觀有效地評(píng)價(jià)學(xué)生基本理論、基本知識(shí)的學(xué)習(xí)成效。 關(guān)于線上學(xué)習(xí)質(zhì)量的保障和學(xué)習(xí)成效的評(píng)價(jià)方式有待于進(jìn)一步探索。