浅谈理工科课程的线上教学问题与启示<br/>——以《数字图像处理》课程为例

浅谈理工科课程的线上教学问题与启示
——以《数字图像处理》课程为例

2022-03-16潘玲佼王永星刘舒祺吴全玉

科教导刊·电子版 2022年5期

潘玲佼张雷王永星刘舒祺吴全玉

（江苏理工学院电气信息工程学院江苏·常州 213001）

为贯彻教育部“停课不停教、不停学”的部署，全国各大院校普遍采用线上教学形式以保证教学的正常开展。新形势下的线上教学与传统的课堂教学有很大差异[1，2]，不仅对任课教师利用信息化技术进行教学的能力带来了考验，也对学生自主学习的能力提出了更高要求。线上教学将成为常态化的一种教学方式[3]。如何结合课程特点利用好网络资源设计合理的教学策略，以及如何增强学生学习内驱力,提高自主学习的水平是值得和反思和研究的。本文以江苏理工学院《数字图像处理》课程为例，探讨理工科线上课程中存在的问题以及可能的解决策略。

1 数字图像处理课程简介

《数字图像处理》课程是电气信息工程学院相关专业学生必修的一门专业课，具备较强的理论性和应用性。支撑工程认证毕业要求中的理论知识、问题分析以及现代工具使用。具体到课程目标有三个：（1）掌握数字图像处理的基本数学原理和技术方法，对工程中的图像处理实际需求进行分析；（2）能根据图像增强、复原、压缩编码、分割等原理，结合实际工程问题，推导估计图像处理中所用到的具体参数，提高系统设计的能力；（3）能对实际工程中的图像处理问题进行系统设计，给出处理流程，并能利用MATLAB对相关问题进行仿真，通过仿真结果验证系统设计的合理性与可行性，并依此作出适当修正和调整。通过本课程的学习，学生能初步利用数字图像处理基本理论分析、设计数字图像处理系统，以及在Matlab的支持下对各类数字图像进行分析和处理，为将来在工作中的实际应用提供基本的技术支撑。

2 数字图像处理课程线上教学中存在的问题

2.1 教学平台

网络教学平台是保证线上教学顺利开展的基础。虽然各大网络教学平台都对设备和软件等进行了更新和升级，但在课程比较集中时，大量师生同时使用一个教学平台难免会出现延时和卡顿甚至无法登录等情况，严重影响了正常的教学秩序。另一方面，各大教学平台在功能设置，使用方法等方面都存在一定的差异。对于教师来说，在备课之外还需要具备熟练操作各种线上教学工具的技能。在这种情况下，教师往往更倾向于选择自己熟悉的线上教学平台来进行教学。本课程采用了腾讯会议、雨课堂、云班课等线上授课工具进行教学[4]。而对于学生来说，各门课程的任课老师可能采用了不同的线上教学工具，使得学生们需要安装多款软件，并熟悉其使用，才能顺利完成学习。此外，对于部分家庭困难的学生来说，购置电脑、智能手机等听课设备以及上课所需网络流量等费用无疑也是一种负担。

2.2 授课情况方面

由于网络教学的开展还处于起步阶段，大部分教师未经过系统的远程教育技术培训，对网络教育的特点也缺乏研究。在初次开展数字图像处理课程线上教学时，我们采用了腾讯会议进行线上授课。课前预习，课中互动、课后练习题以及期中测试环节均在云班课平台完成。课后答疑辅导采用 QQ群的形式进行在线答疑和个别辅导。但这种教学方式只是简单地将传统的课堂教学模式搬移到了网络，以教师讲解为主，容易造成教学内容表现形式单一、自主学习的资源不足等问题。特别是在进行线上直播教学的过程中，教师对着屏幕进行讲解，无法像传统课堂中一样关注到每个学生的听课情况。对于游离于课堂之外的学生难以做到监管，对于学习有困难的学生也难以及时发现。课后的答疑辅导依赖于学生主动提出问题，而教师难以及时发现学生学习中存在的问题。此外，实验教学的线上开展也有一定的难度。从学生方面看，在传统课堂之外，要保证学习质量首先得有一个良好的学习环境，其次要有一定的学习自觉性。在家中学习一方面缺少集体课堂学习的氛围，另一方面也会有更多干扰因素存在。在我们的教学过程中曾发现有部分同学的学习环境比较嘈杂，对学习造成了一定影响。也不乏个别同学在上课时间外出，并用手机进行挂课。这些情况都不利于教学的正常开展。

2.3 教学评价方面

虽然广泛开展了线上教学，但是教学评价大都仍然沿袭传统的评价方法。本课程中采用了作业、期中测试、实验和期末考试相结合的形式对学生课程成绩进行综合评定。课程目标达成评价考核总成绩中，作业成绩占20%、期中测试成绩占10%、实验成绩占20%、期末考试成绩占50%。作业和实验报告等均上传云班课，由老师在线批改。而期中测试等考试受教学平台功能所限，目前只有客观题的答题比较方便，主观题等需要学生答完题后拍照上传，相对麻烦，效果也不太好。评价的内容以课本书面知识为主，评价结果无法有效地反映学生在学习过程中获得的创新能力、探究能力和实践能力。

3 改进措施

3.1 课程内容组织形式

线上教学其本身优势就在于可以在anytime,anywhere对anyone提供教学。要发挥线上教学的优势则需要打破传统课堂教学以45分钟为一学时，按照固定课表来组织上课的教学形式。而改为以知识点为单位学时组织教学，并将教学分为学生学和老师指导两个阶段。在学生学阶段，学生在线观看教师提前录播的教学视频进行自主学习，并完成相关的在线练习。老师指导阶段可根据各位同学线上学习及练习完成情况针对其薄弱环节进行重点辅导和答疑。这种教学方法能够有效避免由于教学平台卡顿，拥塞等带来的负面影响。学生可以选择性地在合适的时间和地点完成课时的学习及课后练习，且可以重复观看学习。教师在所有同学完成课时学习和练习后，可根据各位同学的学习情况在线开展有针对性的辅导以及知识拓展等活动。比起整节课都由教师对着电脑直播讲授的方式，这种课程组织形式更具灵活性和针对性。

3.2 层次化教学

层次化的教学即因人施教。将数字图像处理课程分为三个层次的教学。第一层次为基础教学，即掌握课本重难点，完成基础实验内容；第二层次为拓展教学，在课本要求掌握的基础知识点之外，补充教学图像处理的常用算法，如图像分割算法、特征提取算法等，完成拓展实验内容；第三层次为创新教学，选拔个别学有余力的同学参与到教师数字图像处理相关的科研子课题中，激发学生的创新思维，逐步培养其科研能力。对各层次的教学提供丰富多样化的网络教学资源，给学生的学习提供充足的空间，激发其学习兴趣。

3.3 评价方式改进

改变以教师为单一主体进行评价，学生被动接受评价的教学评价方式。以学生为主体进行主动评价，评价结果要能有效地反映学生各课程目标的达成情况以及在学习过程中获得的创新能力、探究能力和实践能力。将评价分为基础学习评价、拓展训练评价和创新能力评价。完成各课时教学视频和基础实验内容的学习即获得相应基础分。完成课后练习或任务获得相应练习分。课程结束后通过试卷考核获得相应考试成绩。基础分、练习分和考试成绩综合评价学生的基础学习能力。完成基础部分学习的同学可进阶继续修习拓展训练，并完成拓展实验以获得拓展分。拓展后仍学有余力的同学可以进入创新环节，参与科研项目，获得附加创新分。最终课程评分=基础学习评价成绩*80%+拓展训练评价成绩*10%+创新能力评价成绩*10%。这种评价方法以学生为主体，教师不对所有同学作统一要求。学到什么程度，获得多少分，完全根据学生意愿和能力进行。