《数字图像处理技术》课程线上教学实践探索

林忠，贾立秀

（南京工程学院计算机工程学院，南京 210094）

0 引言

2020 年的疫情促使众多高校将传统线下课程转变为线上课程，众多高校教师主动或者被动地学习现代教学辅助工具，从而极大推动了高校教学改革和建设[1]。各个在线教学平台迎来了一个用户爆炸式增长、产品功能需要快速迭代、持续优化的时期，这对于各相关厂商既是机遇也是挑战。在此特殊时期，高校与各在线教学平台紧密合作，为教师开展线上教学提供了良好的技术保障服务，保证了在线教学的顺利进行。

随着互联网+的持续推进，各种线上教学平台如雨后春笋般涌现[2]，如课堂派、学习通、雨课堂、中国大学慕课、云班课等。这些线上教学平台多能提供以下一些功能：各类型资源发布、作业布置与批改、在线考试、在线学习数据记录、交流互动、课件投屏、投票、问卷调查等[3]。在线教学平台一般提供了网页和移动App 两类访问方式，由于智能手机的普及，从而学生几乎不需要购买额外的设备就能够使用这些平台的大部分功能，极大提高了这些工具的使用便捷性，也使得移动学习的概念深入人心[4]。

线上教学平台可以弥补传统授课方式的种种短板[5]，从课程建设发展的长远来看，必须要认真研究线上教学平台如何与本课程相结合，以便提高教学质量，为学生提供更优质的课程体验。

1 在线教学资源建设

在此之前本课程在雨课堂平台上建立有部分资源，但是由于本次疫情期间与本校合作的在线教学平台是超星学习通，所以本课程此次主要是在学习通平台上开展在线教学，相应地也在此处建立教学资源。本课程在学习通上建立的在线教学资源包括：视频讲解、课件、练习题、讨论。其中视频讲解包含课程理论知识点讲解和上机操作视频讲解，练习题包括各章节的课后自测练习，图1 是本课程在教师端编辑课程资源的界面。

学习通中可以以目录化的方式建立各知识点相关的资源，本课程以每个小节作为独立的节点建立教学资源，其中视频讲解和自测练习是必备资源，有些容易混淆的概念和不宜理解的概念以主题讨论的形式列出，促使学生能够针对该问题进行进一步思考。知识点的分解比较细，视频讲解的内容和知识点完全匹配。知识点讲解视频录制的工具采用格式工厂的录屏方式，讲解过程中使用数位板还原传统教学场景中极为重要的手写板书。建立了包含540 题的题库，将自测练习与考试题库分目录存放，防止题库中的原题泄露。根据知识点和考察方式将每个章节中的题按目录存放，以方便组卷。

图1 学习通中资源编辑界面

图2 题库

图3 主题讨论

图4 基础资源统计

2 在线教学方法设计

2.1 线上自主学习和线上直播授课结合

由于疫情影像，所有课时均转到线上执行。效仿线上线下混合教学模式，本课程的线上教学采用线上自主学习和线上直播授课相结合的方式进行。一般意义上的线上线下混合式教学是线上学生自学和线下面授相结合[6]，本课程将线下面授环节也移到了线上，通过实时直播互动，取得类似线下面授的讲课效果：师生不再是坐在课堂里，而是在屏幕前；学生不再是直接听讲，而是观看收听音视频信号；师生不再是在课堂里讨论发言，而是在网络上一个虚拟的课堂上与老师和其他同学交流。线上实时互动可能没有线下互动更加直接，但是也使得师生互动更加轻松、减轻了学生发言时的紧张感。

图5 题目按知识点和考察方式组织

以一周为时间间隔布置学习任务，周一或者上一周周末在学习通中以公告的形式告知学生，并规定任务完成截止时间。在学习通中，设置了112 个任务点如图6 所示，任务点主要为视频和自测作业。为了保证学生按顺序学习，学习通中可以设置学生的自主学习模式为闯关模式，还可以在自测练习的任务中设置及格分数，若低于该分数则自动打回重做，如图7所示。

图6 课程任务点设置

图7 章节测验设置

每周开展一次线上直播授课，使用的工具为腾讯课堂极速版。腾讯课堂极速版支持PPT 视频授课，也支持教师端屏幕直播，完全能满足线上实时教学。本课程的线上直播授课，主要包括难点知识点进一步讲解、自测作业中的错题讲解、讨论和实时答疑。上课过程中邀请学生通过麦克风上台发言，也鼓励学生在讨论区文字交流。

图8 在线教学方法设计

2.2 线上上机实验教学方法设计

通过问卷调查发现所有学生都配置了个人计算机，本课程的上机实验的计算机性能要求很低，所以可以在线上开展上机教学，主要方式为：教师依托学习通平台发布上机任务、给出参考源代码、并上传若干程序示例输入图像，然后录制并上传上机操作步骤、算法概念讲解、代码含义讲解等视频，最后教师以作业的形式发布实验报告的撰写任务。实验报告中的主要内容包含算法原理、核心代码解释、实验结果与分析。学生在规定的时间内，依托学习通平台上教师提供的上机指导资源，自主完成上机实验，并撰写实验报告并在学习通里以作业的形式提交。学生提交实验报告后，教师批改实验报告并退回不合格作业，督促其重做实验并认真完成实验报告。

图9 实验任务及资源

3 考核方式

采用线上学习情况和线上考试相结合的方式给出总评成绩。总评成绩的各打分项构成比例如下：课程视频（10%），章节测验（10%），章节学习次数（5%），讨论（5%），实验报告（15%），签到（5%），考试（50%）。其中，章节学习次数：达到130 次为满分；讨论：发表或者回复20 个讨论为满分；考试：采用线上考试的方式，利用学习通平台的考试功能。线上考试要求在电脑端答题，并且用手机开启腾讯会议，全程直播考试过程，要求拍摄到人脸、电脑屏幕并且要用侧机位，提前10 分钟进入腾讯会议，调试机位并测试设备。

以线上学习数据支撑的平时成绩综合了学生的学习任务点完成情况、自测练习的质量、参与讨论的积极性、考勤和实验情况，具有多维度、高精度的特点，能准确衡量学生的平时学习情况。

结合视频直播的线上考试的组织方式，能最大限度严肃考场纪律，防止学生作弊。线上考试的题目类型有判断题、单选题、多选题、填空题和简答题。其中判断题部分主要是基本概念的考察、单选题部分考察了课程基本算法和概念的计算部分内容，多选题主要考察知识点的综合理解，填空题主要考察课程相关的编程内容，简答题主要考察概念和算法原理。

4 实施情况及效果评价

有计算机科学与技术专业的74 位学生修学了本课程，其中大部分学生学习态度认真，讨论问题积极，课程作业正确率较高，上机实验认真完成，实验报告书写认真，考前认真复习，取得了较好的成绩；少部分学生学习态度一般，讨论问题不太积极，课程作业和实验完成质量一般，但考前进行了认真复习，考试虽然没有取得很好的成绩，但也顺利通过了课程考试；极少量学生，平时自主学习投入较少，考前也没有认真准备，没有通过考试。

课程结束后，对所有修学本课程的学生进行了问卷调查，提交问卷的人数一共有48 位，占总学生人数的64.8%。问卷包含教学方式接受程度、学习积极性、自主学习能力培养、知识掌握、优势点等5 个方面问题。问卷调查的结果如表1 所示。从调查结果可以看到大部分学生对于这种授课模式是支持和喜欢的，学生对于这种教学模式下的“讲解可以回放”，“学习时间较灵活”和“移动端学习更加方便”这三个优势的认可度很高，其余的几点优势也得到了大部分学生得认可。

图10 6月份课程章节学习次数

图11 6月份课程视频观看时长

图12 线上考试成绩柱状图

图13 学生综合成绩分布

表1 课程问卷调查结果

5 结语

本文介绍了利用超星学习通平台和腾讯课堂开展《数字图像处理技术》这门课程的在线教学的实践情况：教师通过超星学习通平台发布课程资源，并定期发布学习任务，学生通过超星学习通自主学习、完成各任务点，教师通过分析学习数据，精确把握知识点的掌握程度，在定期的实时互动直播课中讲解相关问题，并开展讨论与实时答疑活动。通过平台学习数据得知，该教学模式下大部分学生能够较认真地完成自主学习；从在线考试结果分析，大部分学生较好掌握了本课程的知识内容；从课后的调查问卷结果可知，学生对于本课程的这种教学模式认可度较高。