数字化时代“数字图像处理”混合式教学模式的应用研究

王宇飞 徐微微 张明宇 刘佳

摘 要：在数字化时代背景下，以电子信息工程专业课程“数字图像处理”的教学为例，引进了混合式教学模式，“以学生为主体，以教师为主导”的教学理念为指导，利用蓝墨云班课教学平台，对教学方式进行“线上+线下”课程模式优化，并探讨了特色应用资源的融合模式，满足学生自主学习和课程与时俱进的多维度教学需求，为电子信息类专业课程混合式教学模式改革提供有益参考。

关键词：数字化  混合式教学  电子信息  数字图像处理

中图分类号：G642

Application Research on the Hybrid Teaching Mode of "Digital Image Processing" in the Digital Era

WANG Yufei*   XU Weiwei    ZHANG Mingyu    LIU Jia

School of Electrical and Information Engineering，Jilin Engineering Normal University， Changchun，JiLin Province， 130052 China

Abstract： In the digital era， this paper takes the teaching of the "Digital Image Processing" course in the electronic information engineering major as an example， and introduces a hybrid teaching mode， which takes the “student-oriented and teacher-led” teaching concept as the guide， uses the Lanmoclass teaching platform to optimize the teaching mode of "online + offline" courses， and discusses the integration mode of characteristic application resources， so as to meet the multi-dimensional teaching need of studentsindependent learning and the course keeping pace with the times， and provide a useful reference for the reform of the hybrid teaching mode of electronic information professional courses.

Key Words： Digitization; Hybrid teaching; Electronic information; Digital Image Processing

數字技术不仅加速了互联网、大数据、人工智能等的发展，也推进了教育的发展和变革。2022年全国教育工作会议指出“实施教育数字化战略行动”[1]。由此可见，数字化信息技术与教育教学的深度融合，为教学模式变革提供了更大的应用空间，这在后疫情时代是非常具有现实意义的。

以教学理念“以学生为主体，以教师为主导”为混合式教学模式的指导，有针对性地研究专业课程混合式教学，既满足学生在教师的引导和启发下自发地展开学习，也能满足数字化时代教师的课程急需与时俱进，不断更新、完善，从本质上实现多维度的混合教学，提高教师教学质量、学生学习效率。

1  学习平台

现在的学习平台多种多样，各有千秋[2-3]，如雨课堂—基于PPT、微信的智慧教学工具；学习通—集课程、知识、管理于一体的教学平台；MOOC资源—云端在线教育平台；蓝墨云班课—融人工智能技术于一体的教学辅助工具；还有翻转课堂、SPOC、互联网+、微助教等[4]。“数字图像处理”课程是电子信息类的基础课程，具有较强的综合性，既有基本概念、理论和分析，也有算法和工程问题。在众多平台中，未见结合蓝墨云班课进行混合教学模式分析的[5-6]，因此本文在教学中以蓝墨云班课为辅助平台，采用“线上+线下”混合模式优化“数字图像处理”课程的教学。

2  基于“蓝墨云班课”平台打造移动课程

蓝墨云班课既能在电脑上操作也可在手机App上进行操作，满足线上电脑+线下App的结合需求。本文以一个完整学期的课程教学为例构建架构，成员为电子信息专业师范班2班同学，共计41人。首先创建“数字图像处理”的蓝墨云班课，包括资源和活动等，也可以形成完整的教学包。资源主要包括文档、图片、视频等；活动形式多样，有主观的投票问卷、轻直播/讨论、头脑风暴、作业/小组任务，也有客观的测试活动、课堂表现等。

3  “线上+线下”混合式“数字图像处理”教学模式构建

本次混合模式构建主要分为3个阶段：课前、课中、课后。

3.1  课前：加强课程准备

针对专业课程教学课时较少而教授内容较多的实际问题，提前发布课件、资源等材料，使学生在上课前完成预习，了解课程相关信息，准备相应资料，带着问题听课，保障课程的顺利进行。

3.2  课中：加强课程互动学习

根据课前完成情况，学生对本节课内容有了简单了解，教师在课堂上注意相应的问题，引导学生思考，在传统的课堂教学中穿插课堂互动，如使用不同形式的签到功能快捷方式点名；提前设计课程知识相关的调查问卷，发布后查看学生们的统计结果，迅速找出问题所在，统一进行讲解；通过头脑风暴、讨论等对某些问题让同学各抒己见，学生可看到其他人的想法和答案，老师也可对答案或观点正确、有创新的学生点赞，即时点评；对于已学完的内容，可以发起测试活动，快速查看学生效果，对知识点掌握不好的同学和内容及时进行调整；针对师范生特性，对教学部分内容进行师能训练，建立分组活动，选定组长分配其组内成员的任务，分组进行现场讲解，其他学生可以现场提问、教师点评、组内互评、学生点评等训练师范生的现场教学能力；通过学生在课堂上的表现调节活跃课堂气氛，随机选人、举手、手动选人、抢答等调动学生的参与性和积极性；这样通过讲授、讨论、交流等逐步递进，有针对性地完成授课。

3.3  课后：加强知识巩固

根据作业的类别学生以个人或小组的形式完成布置的作业或小组任务，老师对任务逐条进行批阅，检查学生上课的学习情况，对错误集中的问题及时纠正。构建如图1所示。

4  数字图像处理特色应用资源的融入

课程应用的教学与现代教育发展是相互适应的，结合“数字图像处理”课程的具体教学内容，在本专业课教学过程中融入特色应用资源与素材，目的是将课堂教学与社会应用联系起来，建立立体课堂。本文以课程第9章彩色图像处理中9.3伪彩色处理为例，通过“线上+线下”配合，讲解伪彩色处理技术的发展与应用。

4.1  课前

通过“蓝墨云班课”教学平台发布自主学习资源，学生预习第9章9.3节，伪彩色图像处理，查询常用的伪彩色图像处理方法。

4.2  课中

4.2.1  知识点—伪彩色（pseudocoloring）

指将灰度图像转化为彩色图像，或者将单色图像变换成给定彩色分布的图像。其目的是提高人眼对图像的细节分辨能力，从而使图像得到增强。

4.2.2  融入方式

通过分享“象来象往”和“无接触快速测温”的两个视频，观察伪彩色图像处理，根据特定的准则对灰度值赋以彩色，即将灰度圖像映射到彩色空间，因为这种彩色并不是真正图像的原始颜色，而仅仅是一种便于识别的彩色，所以称之为伪彩色。将图像中感兴趣的灰度级区域用特定的颜色显示出来，突出兴趣区域或待分析的数据段等细节信息，增强图像辨识度，可以更加直观地观察和分析图像数据。

“象来象往”是利用遥感在动物保护、生态环境等领域的应用，对高体温动物进行自动识别和标注，监测象群的运动，在面对突发事件的时候可以保障人和动物的安全。“无接触快速测温”是在疫情防控期间安全检查领域中的应用，利用伪彩色处理技术热成像测温，保证无接触和快速测温，对高体温人体进行自动识别和标注，防控疫情的扩散和蔓延，从而使特色应用资源的引入可以使得课堂更形象立体。

小组讨论交流展示：人们生活中常见的伪图像处理的案例有哪些？会产生什么样的影响，既能展现学生在教学中的主体地位，有助于探究、分析和解决问题能力的培养，也能巩固学生对具体专业知识的理解和深度掌握，降低学习的难度。

4.3 课后

布置作业：伪彩色图像处理基本原理是什么？利用灰度级到彩色变换完成图像的伪彩色处理。通过作业的完成情况，考查学生理解伪彩色图像处理的程度，提升学生与教师之间的师生互动频率。根据实际效果进行教学设计的调整和反思，突出了以学生的学为中心的教学过程。

5  教学效果

本课程是从大三第2学期开始授课，共计32个学时。通过一个学期的课程建设考查“数字图像处理”整体课程采用“线上+线下”混合教学后改进后的教学效果。

图2为部分学生学习成绩管理，成绩构成包括蓝墨云班课的资源学习、签到、测验、轻直播_讨论、头脑风暴、投票问卷、作业/小组任务等线上学习互动和程序考试、期末考试等线下考核，从本学期实施结果来看，学生对该教学模式认可度较高。学生成绩均分在75以上，高于上一学期的70分，说明线上线下混合教学学生适应良好，可以达到提高学生学习质量的效果。

图3是某次课堂中所做测试活动分析，本题目考查学生对彩色模型基本概念的掌握情况，从统计分析中可以看出90%以上的同学掌握良好，仅少数几个人漏选导致错误；图4是学生课堂中课程互动，课前发布课中的任务，学生对待问题更加认真，能够根据要求找到对应的数据和材料，并根据素材进行讲解和论述，经过讨论和讲解后的对知识点的理解更加透彻，有利于学生了解学科的前沿、发展动态以及交流的流程。

为进一步了解基于蓝墨云班课教学平台的混合式教学模式的教学效果，选取问卷星做了匿名调查问卷，发放41份收回41份有效问卷。主要针对学生学习情况，学生对课程教学方式、教师等的评价，满意度和知识点掌握反馈统计情况如图5和图6所示。

从图5和图6中可以看出，90%以上的学生认可此“线上+线下”的教学模式，能按照要求完成在线学习任务，19%以上的学生可以掌握90% 以上的课程知识点，约78%的学生可以掌握达到70%～80%的知识点。因此，基于“蓝墨云班课”混合式教学模式既符合数字化时代发展的需求，也满足学生迅速、趣味性的学习需求，本次混合式教学模式目的达成。

6  结语

在数字化时代背景下，以混合式教学模式的教学理念为指导，以培养满足社会需求的应用型人才为目标，以电子信息工程专业《数字图像处理》专业课程为研究对象，以“蓝墨云班课”为混合教学平台，成员为电子信息专业师范班全体同学，开展基于“蓝墨云班课”的线上线下混合式教学进行研究，通过一个完整教学周期对学生满意度和知识点掌握情况进行评估。结果表明：学生对此教学模式有较高的认可度，能够做到“以学生为中心”，达到不断提升学生自主学习能力，激发学生的参与度和兴趣度，提高积极性和自主创新性的目的；同时，特色应用资源的融入方式可作为其他专业课程的参考，有利于教师与时俱进改进和完善教学模式和方法，实现在线学习和课堂教学相辅相成、互相促进的多维度混合教学，为电子信息类专业课程混合式教学模式改革提供有益参考。

参考文献

[1] 教育部.加快教育高质量发展：2022年全国教育工作会议召开[EB/OL].（2022-01-17）[2022-01-17]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/202201/t20220117_594937.html.

[2] 孟霆，姜海丽，刘艳磊.美国高校基于线上线下混合式教学模式的经验及启示[J].黑龙江高教研究，2021（4）：80-84.

[3] 郭建东.混合式教学评价指标体系的构建与应用研究[J].成人教育，2020，40（12）：19-25.

[4] 李海东，吴昊.基于全过程的混合式教学质量评价体系研究：以国家级线上线下混合式一流课程为例[J].中国大学教学，2021（5）：65-71，91.

[5] 杨晓宏，郑新，田春雨.线上线下混合式一流本科课程的内涵、建设目标与建设策略[J].现代教育技术，2021，31（9）：104-111.

[6] 邱亮晶.基于SPOC的混合式教學模式在中职信息技术类课程教学中的应用研究[D].南昌：江西科技师范大学，2022.