淺談理工科課程的線上教學(xué)問(wèn)題與啟示
——以《數(shù)字圖像處理》課程為例

潘玲佼 張 雷 王永星 劉舒祺 吳全玉

（江蘇理工學(xué)院電氣信息工程學(xué)院 江蘇·常州 213001）

為貫徹教育部“停課不停教、不停學(xué)”的部署，全國(guó)各大院校普遍采用線上教學(xué)形式以保證教學(xué)的正常開(kāi)展。新形勢(shì)下的線上教學(xué)與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)有很大差異[1，2]，不僅對(duì)任課教師利用信息化技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的能力帶來(lái)了考驗(yàn)，也對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力提出了更高要求。線上教學(xué)將成為常態(tài)化的一種教學(xué)方式[3]。如何結(jié)合課程特點(diǎn)利用好網(wǎng)絡(luò)資源設(shè)計(jì)合理的教學(xué)策略，以及如何增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力,提高自主學(xué)習(xí)的水平是值得和反思和研究的。本文以江蘇理工學(xué)院《數(shù)字圖像處理》課程為例，探討理工科線上課程中存在的問(wèn)題以及可能的解決策略。

1 數(shù)字圖像處理課程簡(jiǎn)介

《數(shù)字圖像處理》課程是電氣信息工程學(xué)院相關(guān)專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)課，具備較強(qiáng)的理論性和應(yīng)用性。支撐工程認(rèn)證畢業(yè)要求中的理論知識(shí)、問(wèn)題分析以及現(xiàn)代工具使用。具體到課程目標(biāo)有三個(gè)：（1）掌握數(shù)字圖像處理的基本數(shù)學(xué)原理和技術(shù)方法，對(duì)工程中的圖像處理實(shí)際需求進(jìn)行分析；（2）能根據(jù)圖像增強(qiáng)、復(fù)原、壓縮編碼、分割等原理，結(jié)合實(shí)際工程問(wèn)題，推導(dǎo)估計(jì)圖像處理中所用到的具體參數(shù)，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力；（3）能對(duì)實(shí)際工程中的圖像處理問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，給出處理流程，并能利用MATLAB對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行仿真，通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性與可行性，并依此作出適當(dāng)修正和調(diào)整。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能初步利用數(shù)字圖像處理基本理論分析、設(shè)計(jì)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，以及在Matlab的支持下對(duì)各類數(shù)字圖像進(jìn)行分析和處理，為將來(lái)在工作中的實(shí)際應(yīng)用提供基本的技術(shù)支撐。

2 數(shù)字圖像處理課程線上教學(xué)中存在的問(wèn)題

2.1 教學(xué)平臺(tái)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是保證線上教學(xué)順利開(kāi)展的基礎(chǔ)。雖然各大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)都對(duì)設(shè)備和軟件等進(jìn)行了更新和升級(jí)，但在課程比較集中時(shí)，大量師生同時(shí)使用一個(gè)教學(xué)平臺(tái)難免會(huì)出現(xiàn)延時(shí)和卡頓甚至無(wú)法登錄等情況，嚴(yán)重影響了正常的教學(xué)秩序。另一方面，各大教學(xué)平臺(tái)在功能設(shè)置，使用方法等方面都存在一定的差異。對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，在備課之外還需要具備熟練操作各種線上教學(xué)工具的技能。在這種情況下，教師往往更傾向于選擇自己熟悉的線上教學(xué)平臺(tái)來(lái)進(jìn)行教學(xué)。本課程采用了騰訊會(huì)議、雨課堂、云班課等線上授課工具進(jìn)行教學(xué)[4]。而對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，各門課程的任課老師可能采用了不同的線上教學(xué)工具，使得學(xué)生們需要安裝多款軟件，并熟悉其使用，才能順利完成學(xué)習(xí)。此外，對(duì)于部分家庭困難的學(xué)生來(lái)說(shuō)，購(gòu)置電腦、智能手機(jī)等聽(tīng)課設(shè)備以及上課所需網(wǎng)絡(luò)流量等費(fèi)用無(wú)疑也是一種負(fù)擔(dān)。

2.2 授課情況方面

由于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的開(kāi)展還處于起步階段，大部分教師未經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程教育技術(shù)培訓(xùn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)教育的特點(diǎn)也缺乏研究。在初次開(kāi)展數(shù)字圖像處理課程線上教學(xué)時(shí)，我們采用了騰訊會(huì)議進(jìn)行線上授課。課前預(yù)習(xí)，課中互動(dòng)、課后練習(xí)題以及期中測(cè)試環(huán)節(jié)均在云班課平臺(tái)完成。課后答疑輔導(dǎo)采用 QQ群的形式進(jìn)行在線答疑和個(gè)別輔導(dǎo)。但這種教學(xué)方式只是簡(jiǎn)單地將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式搬移到了網(wǎng)絡(luò)，以教師講解為主，容易造成教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)形式單一、自主學(xué)習(xí)的資源不足等問(wèn)題。特別是在進(jìn)行線上直播教學(xué)的過(guò)程中，教師對(duì)著屏幕進(jìn)行講解，無(wú)法像傳統(tǒng)課堂中一樣關(guān)注到每個(gè)學(xué)生的聽(tīng)課情況。對(duì)于游離于課堂之外的學(xué)生難以做到監(jiān)管，對(duì)于學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。課后的答疑輔導(dǎo)依賴于學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題，而教師難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問(wèn)題。此外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的線上開(kāi)展也有一定的難度。從學(xué)生方面看，在傳統(tǒng)課堂之外，要保證學(xué)習(xí)質(zhì)量首先得有一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，其次要有一定的學(xué)習(xí)自覺(jué)性。在家中學(xué)習(xí)一方面缺少集體課堂學(xué)習(xí)的氛圍，另一方面也會(huì)有更多干擾因素存在。在我們的教學(xué)過(guò)程中曾發(fā)現(xiàn)有部分同學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境比較嘈雜，對(duì)學(xué)習(xí)造成了一定影響。也不乏個(gè)別同學(xué)在上課時(shí)間外出，并用手機(jī)進(jìn)行掛課。這些情況都不利于教學(xué)的正常開(kāi)展。

2.3 教學(xué)評(píng)價(jià)方面

雖然廣泛開(kāi)展了線上教學(xué)，但是教學(xué)評(píng)價(jià)大都仍然沿襲傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法。本課程中采用了作業(yè)、期中測(cè)試、實(shí)驗(yàn)和期末考試相結(jié)合的形式對(duì)學(xué)生課程成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定。課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)考核總成績(jī)中，作業(yè)成績(jī)占20%、期中測(cè)試成績(jī)占10%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%、期末考試成績(jī)占50%。作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等均上傳云班課，由老師在線批改。而期中測(cè)試等考試受教學(xué)平臺(tái)功能所限，目前只有客觀題的答題比較方便，主觀題等需要學(xué)生答完題后拍照上傳，相對(duì)麻煩，效果也不太好。評(píng)價(jià)的內(nèi)容以課本書面知識(shí)為主，評(píng)價(jià)結(jié)果無(wú)法有效地反映學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得的創(chuàng)新能力、探究能力和實(shí)踐能力。

3 改進(jìn)措施

3.1 課程內(nèi)容組織形式

線上教學(xué)其本身優(yōu)勢(shì)就在于可以在anytime,anywhere對(duì)anyone提供教學(xué)。要發(fā)揮線上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)則需要打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)以45分鐘為一學(xué)時(shí)，按照固定課表來(lái)組織上課的教學(xué)形式。而改為以知識(shí)點(diǎn)為單位學(xué)時(shí)組織教學(xué)，并將教學(xué)分為學(xué)生學(xué)和老師指導(dǎo)兩個(gè)階段。在學(xué)生學(xué)階段，學(xué)生在線觀看教師提前錄播的教學(xué)視頻進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并完成相關(guān)的在線練習(xí)。老師指導(dǎo)階段可根據(jù)各位同學(xué)線上學(xué)習(xí)及練習(xí)完成情況針對(duì)其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)輔導(dǎo)和答疑。這種教學(xué)方法能夠有效避免由于教學(xué)平臺(tái)卡頓，擁塞等帶來(lái)的負(fù)面影響。學(xué)生可以選擇性地在合適的時(shí)間和地點(diǎn)完成課時(shí)的學(xué)習(xí)及課后練習(xí)，且可以重復(fù)觀看學(xué)習(xí)。教師在所有同學(xué)完成課時(shí)學(xué)習(xí)和練習(xí)后，可根據(jù)各位同學(xué)的學(xué)習(xí)情況在線開(kāi)展有針對(duì)性的輔導(dǎo)以及知識(shí)拓展等活動(dòng)。比起整節(jié)課都由教師對(duì)著電腦直播講授的方式，這種課程組織形式更具靈活性和針對(duì)性。

3.2 層次化教學(xué)

層次化的教學(xué)即因人施教。將數(shù)字圖像處理課程分為三個(gè)層次的教學(xué)。第一層次為基礎(chǔ)教學(xué)，即掌握課本重難點(diǎn)，完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；第二層次為拓展教學(xué)，在課本要求掌握的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)之外，補(bǔ)充教學(xué)圖像處理的常用算法，如圖像分割算法、特征提取算法等，完成拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；第三層次為創(chuàng)新教學(xué)，選拔個(gè)別學(xué)有余力的同學(xué)參與到教師數(shù)字圖像處理相關(guān)的科研子課題中，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，逐步培養(yǎng)其科研能力。對(duì)各層次的教學(xué)提供豐富多樣化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，給學(xué)生的學(xué)習(xí)提供充足的空間，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

3.3 評(píng)價(jià)方式改進(jìn)

改變以教師為單一主體進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生被動(dòng)接受評(píng)價(jià)的教學(xué)評(píng)價(jià)方式。以學(xué)生為主體進(jìn)行主動(dòng)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果要能有效地反映學(xué)生各課程目標(biāo)的達(dá)成情況以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得的創(chuàng)新能力、探究能力和實(shí)踐能力。將評(píng)價(jià)分為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、拓展訓(xùn)練評(píng)價(jià)和創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)。完成各課時(shí)教學(xué)視頻和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)即獲得相應(yīng)基礎(chǔ)分。完成課后練習(xí)或任務(wù)獲得相應(yīng)練習(xí)分。課程結(jié)束后通過(guò)試卷考核獲得相應(yīng)考試成績(jī)?；A(chǔ)分、練習(xí)分和考試成績(jī)綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)能力。完成基礎(chǔ)部分學(xué)習(xí)的同學(xué)可進(jìn)階繼續(xù)修習(xí)拓展訓(xùn)練，并完成拓展實(shí)驗(yàn)以獲得拓展分。拓展后仍學(xué)有余力的同學(xué)可以進(jìn)入創(chuàng)新環(huán)節(jié)，參與科研項(xiàng)目，獲得附加創(chuàng)新分。最終課程評(píng)分=基礎(chǔ)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)成績(jī)*80%+拓展訓(xùn)練評(píng)價(jià)成績(jī)*10%+創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)成績(jī)*10%。這種評(píng)價(jià)方法以學(xué)生為主體，教師不對(duì)所有同學(xué)作統(tǒng)一要求。學(xué)到什么程度，獲得多少分，完全根據(jù)學(xué)生意愿和能力進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

本文圍繞數(shù)字圖像處理線上教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出了三點(diǎn)改進(jìn)意見(jiàn)。線上教學(xué)是一把雙刃劍。它既給學(xué)生們提供了不受時(shí)空限制，學(xué)習(xí)優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)課程資源的可能，也對(duì)教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)資源的建設(shè)以及教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)等能力提出了更高的要求。在這種新的教學(xué)模式上，我們將不斷探索，持續(xù)改進(jìn)，