“线上+线下混合式”数字图像处理课程教学改革

谈玲珑　王月琴　邬冯值

摘 要

数字图像处理课程是培养信号处理方向应用型人才的一门重要课程，在分析本课程教学中存在的问题后，结合互联网+技术，在教学内容、教学方法、教学手段、实验教学环节及考核方式上做改革，在优化整合教学内容基础上以专题形式划分教学内容，针对各专题内容特点设计形式多样的线上线下相融合的教学方法，并优化细分考核方式，形成教、学、做一体化考核方式。

关键词

数字图像处理;线上教学;教学改革

中图分类号：G434              文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.05.018

1 课程教学改革现状

近年来，数字图像处理课程组不断地总结教学经验，结合学生对该课程的教学评价效果，为提高该课程的教学质量，提高学生的学习效果，在教学大纲修订、实验大纲修订、结合图像发展新动态更新实验指导书等方面做了大量工作，并在课程体系安排、理论与实验教学方法上不断做深层次的改革研究。课程组以培养应用型人才为导向尝试在教学方法、教学手段和实践教学等方面做改革创新，取得较好的效果，主要表现在：

（1）在课程体系方面，依据“信号与系统-数字信号处理-DSP技术-数字图像处理”为主线的建设思路，积极对电信类专业开设的基础课程、专业课程的设置及课程前后的衔接做探讨，以逐步实现信息处理方向应用型人才培养目标。

（2）在教学方法方面，改进传统的板书式教学，引入多媒体教学，直观、生动的展示图像处理前后的差异。积极探索探索式、互动式教学方法。

（3）在考核方式方面，由传统的理论考试改革为分组实践操作和考核论文的方式，进行了课程考核方式的初步探索。

2 课程教学中存在的问题

《数字图像处理》属于应用性课程，是培养信号处理方向应用型人才的一门重要课程。社会对数字图像处理的专业人才需求也相当广泛，同时该技术作为软件开发的主流之一，其薪资待遇也相当高。作为以培养应用型人才为目标的高校，应着力提高学生的学习质量，以保证学以致用，学生与市场零距离结合。纵观数字图像处理课程的教学现状，主要存在以下几个问题：

（1）数字图像处理技术的复杂算法与本科生的实际掌握能力的矛盾。数字图像处理理论性强，数学功底要求高，功能强大，可以用来做信号、图像、视频处理等，是一门很深的学问，因此，在没有扎实的专业基础，没有一定的项目实践经验，又没有一个很好的切入点时，对于一个本科生来说要掌握数字图像处理技术比较难。

（2）数字图像处理的知识体系宽广与学时数的矛盾。数字图像处理从开发者的角度看，最基本的算法理论部分就包括了图像的预处理方法、图像变化、图像增强、图像复原、图像分割、图像压缩编码等，并且对于不同类型的图片需要根据实际情况编写适合的算法，没有统一的标准的处理方法，这就很大程度上增加了图像处理算法研究的难度。

（3）理论部分深奥难懂。图像处理的理论部分大致分为时域处理和频域处理两部分，学生经常接触到的是时域的处理方法，这种方法理解起来较为直观、易懂。频域的分析需要涉及到傅里叶变化，一方面由于学生初次接触频域，对频域分析较为陌生，另一方面由于本科生对傅里叶变化原理理解不够深入，致使傅里叶变化的应用受到了限制，因此理解起来又更加深奥难懂。

3 线上线下混合式教学模式构建

3.1 线下教学内容优化整合

数字图像处理课程是一门综合性课程，其内容涵盖范围广，对于电信类专业的学生来说，通过学习该课程应具备基本的图像检测能力，因而对课程的完整性要求非常高。本课程拟从以下三个方面优化教学内容：

（1）强化理论知识，重视工程技术培养。数字图像的经典理论和核心内容非常重要，在强化学习理论知识的同时，注重将理论知识运用到实际的图像处理问题中，激发学生的学习兴趣。首先将教学内容重点定位成如何教会学生以“数字图像”为对象，开展“处理”的相关工作。其次，该课程中“傅里叶变化”和“卷积”也是两个重点内容，这部分内容是将图像处理从“空间域”转换到“频率域”的关键，而“卷积”的学习则是变化域法应用的重点[1-2]。

（2）提炼核心专题，构建完整知识体系。传统的课程讲授顺序按照教材编写顺序，顺序讲授的优点在于学生学习循序渐进，由浅到深。顺序讲授导致学生学习起来感到枯燥乏味，并且学生缺乏对知识的系统性认识，导致学生在学习完图像处理课程后还无法完成一个具体的处理任务。

（3）以核心專题为主线，通过专题拓展和内容划分形成模块化课程体系。在构建了以核心专题为主线的知识体系后，可根据专业学科特色和学生的学习情况，对各个专题的内容进行分解，大体可分解为：基础内容和扩展内容。例如：在图像增强专题中，结合本专业应用型人才培养的目标，将偏向于工程应用类的卷积模板设计和频域处理方法作为基础内容，将偏向于理论类的图像滤波器设计和小波变化作为拓展内容，形成层次分明的课程体系[3-4]。

3.2 探索“线上+线下混合式”教学方法

在提炼出专题知识体系后，针对各专题知识内容设计形式多样的线上线下融合式教学方法，如图1，充分利用线上教学资源让学生融合到教学过程中，提高学习积极性。建设的线上教学资源包括：文本资源、图片资源、音频资源、视频资源、微课资源、网络链接资源等，线下教学资源包括：教学案例、教学PPT、问题等。开展的多种形式的线上活动，包括线上测试、问卷调查、讨论/答疑、头脑风暴、个人作业等，线下活动包括组建团队、答疑、小组研讨、讲解与演练、总结回顾等[5]。

3.3 整合网络资源，探索多样化教学手段

随着通信技术和现代教育技术的发展，移动式教学推进教育资源共享，将学习由被动接受转为主动学习，将教学模式由单向灌输转为双向互动。本课程借助移动教学助手——蓝墨云班课，开展多种形式教学。在云班课中，教师可将课程的课程大纲，课时详细信息，任课老师资料，教材与视频等资料上传至班课中，实现课程的在线化。学生可在线学习资源，对课程预习，学习，下载资料及课后复习。同时，老师可以自行编辑，制作，发布课程，将资料、教材在线化，系统课程数据也将进行统计生成可视报表。在2016级电子信息工程4班开展数字图像处理课堂教学改革，利用蓝墨云班课作为线上教学工具，记录课堂教学过程中互动教学数据，包括签到、课堂表现情况等，如图2所示。课后可在该平台中发起问卷调查活动，统计分析线上教学效果，充分做好网络教学设计与在线教学过程的互动交流。

3.4 优化考核方式，实施教、学、做一体考核

在新的教学方法上，可以让学生提交作品，考核作品的设计过程，作品的功能性，可用性等方面，此部分也可以加权计入总成绩。这样，考核方式变为：平时成绩+实验操作成绩+实验报告+作品成绩。考试方式采用教学做合一的综合的评价体系，真实的反应学的知识和能力。检验学生对某一门课程掌握程度的考核方法，其内容就是课程的核心知识和能力。在制订《数字图像处理》课程的考核方式时，应当从学生的课堂出勤、学习态度、课堂互动、实验操作、团队精神、软件开发等方面进行综合评价。比如，结合学生的设计思路、方法和最终软件开发情况评定成绩，重点考核学生运用所学知识和技能综合分析问题、解决问题的实际工作能力，从而促进学生技能和创新能力。课程考核成绩的组成：包括平时成绩、实验操作成绩、软件开发情况成绩，分别占20%、40%和40%。平时成绩和软件开发过程中的成绩，教改后的评价主体不仅有老师的评价，还在项目实践的时候增加学生自评互评的环节，同一小组形成同行评审机制，防止每次分组后，只有一个学生在做，其他学生模仿的局面，充分发挥每个人的积极性。

4 结论

通过以上方式和手段，以学生学习为中心，以培养学生应用能力为导向，通过项目为载体，推进《数字图像处理》课程的教学方式改革。由于数字图像处理课程的授课对象基本为大三和大四的学生，通过教改，学生可以很自信地走上公司和企业，展现自己在课堂上做过的作品，企业也需要动手能力强的学生。因此，该教学改革充分体现了“教学与实践零距离，毕业与上岗零过渡”的应用型人才培养模式。

参考文献

[1]王海波，李金凤.慕课背景下理工院校人文课程线上线下教学模式构建[J].教育评论，2018（04）：137-141.

[2]談玲珑，陈业慧，汪青，孙雁南.基于“互联网+教育”理念下的信号处理课程群的教学改革[J].韶关学院学报，2017，38（05）：90-93.

[3]赵俊芳，崔莹.翻转课堂的内在意蕴及高校教学改革的未来走向[J].中国高教研究，2016（06）：105-110.

[4]沈丽贤.浅析线上线下（O2O）混合教学法在高职院校课程教学中的应用[J].轻工科技，2016，32（06）：147-148.

[5]陈颖，张瑜珊.互联网+环境下英语教育的改革与创新思考——兼评《英语语言教学改革与创新：互联网+教育探讨》[J].中国高教研究，2016（05）：111-112.