教学资源为线上线下教学“赋能”的探索

蔡体健，刘志伟，莫佳，王登辉

（华东交通大学 信息工程学院，江西南昌 330013）

当前，线上线下混合式教学已逐步成为高校教学的新常态[1]。由于线上线下混合式教学对教学资源的依赖性较强，使得教学资源的建设与完善成为教学改革的重要任务之一。如何整合教学资源，并利用教学资源为线上线下教学“赋能”，实现线上线下教学的有机结合，是信息化教学以及未来课程改革亟须解决的问题。本文以数字图像处理课程的教学资源建设为例，探讨教学资源的规划建设方法，以及为线上线下教学“赋能”的策略，为信息类专业课程的线上线下教学改革提供参考。

1 教学资源的规划与建设

数字图像处理教学具有直观的特点，在该课程中图像比语言更具有说服力，因此，数字图像处理课程适合采用可视化的线上教学和面对面线下教学相结合的混合教学模式。随着翻转课堂[2-3]和对分课堂[4-5]等线上线下混合式教学改革的深入，教学资源的重要性日益凸现。教学资源包括平台资源和课程资源，本文主要探讨课程资源的建设。

数字图像处理的知识体系宽广，教学资源丰富[6-7]，然而，资源的不断累积容易造成资源混乱繁杂，不利于资源的搜索与使用。因此，在资源建设的初期，教研组遵循工程教育认证中的成果导向理念[8-9]，按照“培养目标—毕业要求—课程体系—课程内容”的“倒推式”顺序确定教学内容，将毕业要求分解为可评价的知识指标点、能力指标点、素养指标点和思政指标点，再细化成为颗粒化的教学内容（如图1 所示），为线上线下教学资源建设提供指导。

图1 毕业要求、课程指标、颗粒化内容的关系

在积累教学资源的同时，教研组通过做减法、除法，删除或缩减了一些陈旧、应用面不广的教学内容，例如缩减了直方图均衡化和直方图规定化的教学课时，将连续的傅里叶变换、傅里叶变换的蝶形运算等教学内容以超链接的形式提供给学生作为参考。在保证教学内容基本覆盖面的前提下，尽量精简教学内容，以增强教学资源的高阶性、 创新性和挑战度。

2 增强教学资源的“赋能”效应

根据课程规划，教研组建设了各种图像处理的线上和线下资源，其中具有典型代表意义的是基于Python 的图像处理算法演示系统[10]。演示系统的主要任务是展示算法的运行效果，通过视觉形成感知，进而理解算法思想并产生视觉记忆。

教学资源的主要作用在于信息交换、引导思考、陪同交流和协助行动4 个方面[11]，对主体认知与思维的辅助是其释放“赋能”效应的重要目标。在图像处理课程中，其认知对象大多是可见的，但是有些算法运行得到的效果并不明显，学生难以通过简单、单一的图像来理解算法原理[12]。为此，该系统采用了对比、增强、引导和交互等手段，帮助学生看见、看清、看准、看懂图像处理算法[13]，以辅助并引导学生理解算法。

例如，图像处理的一些算法运行的效果差别非常细微，学生很难看到或看清细小的差别。为此，教研组采用放大、突出关键细节，或者通过压制或弱化不重要的部分，以增强算法的可见性。此外，该系统通过视觉效果及交互形式引导学生正确聚焦算法的重点、本质。在分析空域上的周期噪声与频域上的孤立频点之间的关系时，系统通过交互窗口让用户设置噪声频点的位置、方向及强度，如图2 和图3 所示，系统将根据用户的设置产生对应的空域条纹噪声，效果如图4 所示。通过窗口的交互及效果展示，直观地展示频域上噪声频点的位置、方向、强度与空域上条纹的宽度、方向、深度噪声之间的关系，即噪声频点越靠近中心，则空域上条纹越宽，反之条纹越细；噪声频点的强度越大时，空域条纹越深，让学生深刻理解空频域之间的关系。

图2 设置噪声频点位置和方向

图3 设置噪声频点强度

图4 引导学生关注算法重点

3 教学资源为线上线下混合式教学“赋能”

线上教学通常采用自定义步骤、非结构化、异步协同等学习方式[14-15]，具有灵活、碎片化的特点；而线下教学采用实时合作、同步协同等学习方式，通过面对面交流、手把手指导，让学生理解教学内容。在融合线上线下教学模式时，需要充分利用现有的平台资源和课程资源，设计教学过程中的微观结构、流程与掌控模式，落实“以学生为中心”的教学理念。为此，教研组将微课视频、算法演示系统、PPT 课件、习题集、疑难题库、话题集、实验指导、应用案例、参考资料等课程资源共享到超星学习通教学平台上，并利用平台的签到、随堂练习、主题讨论、分组任务、调查问卷、选人、抢答、投票、评分、考试等功能探索课前、课上、课中、课尾、课后过程中线上与线下教学环节的有效衔接[16]，图5 为各教学环节对应的平台资源和课程资源。

图5 各教学环节对应的平台资源和课程资源

课前任务通常在线上实施，教师通过平台发布任务单，指导学生利用算法演示系统、微课视频等了解知识点，并引导学生了解算法思想，发现新的问题。课内教学在线上与线下交叉开展。课上，教师可充分利用习题集、疑难题库、话题集等课程资源进行课堂提问或随堂练习，以了解学生对前一节课的掌握程度，并通过新课导入案例或算法演示软件让学生了解本节课学习目标。课中，教师可通过发布调查问卷了解学生的疑难点，然后针对重点和难点进行集中讲授；或者利用学习通中的选人、抢答、投票、评分、分组任务等功能开展交流讨论，包括学生问学生答、学生讲学生评、边讲边练、或案例点评等，以提高学生的参与度。课尾，通常是对本节课的小结，教师可以通过线上的随堂练习或线下的课堂提问帮助学生梳理本节课内容。将线上与线下教学相结合的目的是促进师生间的互动与联结，提高学生的参与度。课后，师生利用教学平台进行讨论、答疑、查漏补缺，或开展拓展阅读。学生在线下完成作业或编程练习。

充分利用平台资源和课程资源开展教学，能增强教学“灵活性”，扩展线上线下混合式教学的“赋能”空间。

4 结论

本文探索了图像处理教学资源为线上线下教学“赋能”的策略，提出遵循成果导向理念，按照“培养目标—毕业要求—课程体系—课程内容”的“倒推式”顺序来确定教学内容，以规划课程体系；在开发算法演示系统时，提出采用对比、增强、引导和交互等手段，提高资源的“赋能”效应；在开展线上线下混合式教学的课前、课上、课中、课尾、课后各环节，通过对平台资源和课程资源的灵活应用，提高学生的教学参与度。