王 穎 王 兵 高建強 劉貴勤

(濟寧醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院日照 276826) (日照市中醫(yī)醫(yī)院設(shè)備科日照 276800) (濟寧醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院日照 276826)

1 引言

數(shù)字圖像處理是近年來發(fā)展較快、涉及范圍較廣的一項技術(shù)，也是高校醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。數(shù)字圖像處理課程教學(xué)內(nèi)容主要包括圖像基本概念及運算、圖像增強技術(shù)、圖像分割與提取、圖像變換、圖像編碼及圖像形態(tài)學(xué)處理等。該課程涉及較多跨學(xué)科工程應(yīng)用場景，具有較強學(xué)科融合性及工程應(yīng)用性。隨著大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)不斷進步，數(shù)字圖像處理技術(shù)飛速發(fā)展。數(shù)字圖像處理課程具有理論性強、技術(shù)要求高、更新迭代快以及理論與實踐結(jié)合密切等特點，部分學(xué)生容易出現(xiàn)厭學(xué)情緒；同時教師在上課過程中側(cè)重于專業(yè)知識灌輸，教學(xué)方式和成果缺乏個性化，普遍存在教學(xué)方法單一、教學(xué)效果較差等問題[1-3]。為了提高數(shù)字圖像處理課程教學(xué)質(zhì)量與效率，解決教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，同時結(jié)合社會對醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)人才需求及學(xué)情分析，山東省濟寧醫(yī)學(xué)院嘗試開展一系列教學(xué)改革。2020年春季學(xué)期較多課程教學(xué)由線下轉(zhuǎn)到線上，醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)“數(shù)字圖像處理”課程轉(zhuǎn)成依托于超星平臺的線上課程，與傳統(tǒng)線下教學(xué)模式相互補充，逐步探索出線上、線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，最大限度調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

2 成果導(dǎo)向教育教學(xué)理念

成果導(dǎo)向教育(Outcome-based Education，OBE)是由Spady W G[4]提出的一種教育理念。不同于“以教學(xué)內(nèi)容為本”的傳統(tǒng)教學(xué)理念，OBE強調(diào)“以學(xué)生為中心”并很快得到廣泛重視與認可，已經(jīng)成為英國、美國等國家教育改革的主流理念。OBE理念將教學(xué)目標制定、教學(xué)過程實施和教學(xué)質(zhì)量評價等都以學(xué)生學(xué)習(xí)成效為導(dǎo)向，并通過持續(xù)改進來不斷提升教學(xué)質(zhì)量[5-6]。OBE遵循“反向設(shè)計”原則，從社會需求、學(xué)生與相關(guān)利益體需求出發(fā)確定培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求，最后再形成課程體系。成果導(dǎo)向理念重視根據(jù)“反向設(shè)計”后學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果，從而有效地評價教學(xué)，使用OBE理念指導(dǎo)數(shù)字圖像處理等課程設(shè)計與實施具有重要現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)主要以理論教學(xué)為主，缺乏與實際工程項目及應(yīng)用的緊密結(jié)合，應(yīng)改變目前教學(xué)目標、內(nèi)容及方法、考核評價等，結(jié)合線上授課內(nèi)容與模式，以學(xué)生為中心探索“線上+線下”混合式數(shù)字圖像處理課程教學(xué)設(shè)計，線下教學(xué)與線上作業(yè)、微課及線上考核性評估相互補充，對于提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)水平、開展教學(xué)改革具有深遠意義。

3 “線上+線下”混合式教學(xué)設(shè)計過程

3.1 設(shè)計流程

教學(xué)設(shè)計過程遵循OBE理念，以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，制定“線上+線下”混合式數(shù)字圖像處理課程教學(xué)設(shè)計基本流程，見圖1。融合OBE理念，在“線上+線下”混合式教學(xué)課程實施過程中，需要重點解決以下兩個問題：第一，解決“反向設(shè)計”問題，即如何在OBE理念指引下真正將社會對醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)的人才需求和應(yīng)用型專業(yè)課程教育相結(jié)合，探索滿足社會需求的“以學(xué)生學(xué)習(xí)成果”為導(dǎo)向的教學(xué)目標。第二，解決“正向施工”問題，具體包括以下幾個關(guān)鍵點：在反向設(shè)計指引下，調(diào)整與數(shù)字圖像處理課程相匹配的教學(xué)內(nèi)容；改進教學(xué)方式，讓學(xué)生和教師共同參與，線下教學(xué)與線上教學(xué)相結(jié)合，以學(xué)生學(xué)習(xí)為主，而不是以講授為主；持續(xù)改進考核方式、評價體系?；谏鲜鰞蓚€基本問題進行具體實施和設(shè)計。

3.2 設(shè)計“以學(xué)生為中心”的教學(xué)目標

面向醫(yī)學(xué)院校醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)的“數(shù)字圖像處理”課程，需要結(jié)合學(xué)生情況、專業(yè)培養(yǎng)目標及社會對醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)人才的需求，制定“以學(xué)生為中心”的教學(xué)目標。隨著人工智能的發(fā)展，數(shù)字圖像基礎(chǔ)理論和基本技術(shù)呈現(xiàn)新的發(fā)展勢態(tài)，數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用場景向智能化和多元化發(fā)展。教學(xué)目標制定既要保障學(xué)生掌握課程基本理論知識，又能讓學(xué)生意識到課程教學(xué)的實踐作用和價值。按照OBE設(shè)計理念將課程教學(xué)目標細化為知識目標、能力目標和素養(yǎng)目標并分別進行設(shè)置。知識目標為將數(shù)字圖像處理的知識體系細化，具體包括以下幾個方面：數(shù)字圖像基本概念及運算、圖像增強基本方法與技術(shù)(包括空域增強及頻域增強技術(shù))、圖像分割方法、圖像編碼基本方法、彩色圖像處理基本技術(shù)及數(shù)字圖像形態(tài)學(xué)處理。能力目標包括：培養(yǎng)學(xué)生分析解決相關(guān)問題、使用Matlab軟件、結(jié)合線上平臺自學(xué)等能力。素養(yǎng)目標為在模塊化知識體系下，結(jié)合不同知識內(nèi)容“潤物細無聲”地完成對學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)。

3.3 與課程教學(xué)目標相匹配的“線上+線下”混合式課程體系實施

3.3.1 概述 按照OBE理念的設(shè)計，從“以學(xué)生為中心”出發(fā)確定培養(yǎng)目標，實現(xiàn)教學(xué)由“內(nèi)容為本”轉(zhuǎn)向“學(xué)生為本”，不斷調(diào)整知識內(nèi)容以達成預(yù)期成果?！熬€上+線下”混合式課程體系包括課程內(nèi)容調(diào)整、教師教學(xué)方法改革以及教學(xué)模式和教學(xué)工具革新，采用項目驅(qū)動、問題驅(qū)動、探究式學(xué)習(xí)等教學(xué)方法。同時可以不受時間、空間限制，充分利用線上資源將線下教學(xué)與線上作業(yè)、微課等相互補充，實現(xiàn)資源最大化共享，并配以師資、設(shè)備等調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，促進學(xué)生最大化達成學(xué)習(xí)目標。

3.3.2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計和改革 除傳統(tǒng)授課模式外，積極推廣翻轉(zhuǎn)課堂、BOPPPS教學(xué)等教學(xué)模式，通過線上與線下相結(jié)合、相補充激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性。同時充分利用線上資源，以超星線上平臺為主，以 QQ群、微信群為輔助，引導(dǎo)學(xué)生進行探究式學(xué)習(xí)。

3.3.3 開課前預(yù)習(xí)工作 將教材電子版、參考書目上傳至平臺，讓學(xué)生在開課前1～2周內(nèi)完成預(yù)習(xí)，設(shè)置任務(wù)點并督促學(xué)生完成，同時納入最終考核體系。同時設(shè)置與課程相關(guān)的前置調(diào)查問卷等，引起學(xué)生求知欲及興趣，既可以有效導(dǎo)入課程，又可以根據(jù)調(diào)查結(jié)果有的放矢地開展線下課程。

3.3.4 線下授課為主、線上微課為輔 醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)“數(shù)字圖像處理”課程每節(jié)線下課程都設(shè)置相應(yīng)的線上平臺課件、微課及課后拓展，其中課件和微課內(nèi)容為線下理論及實驗相應(yīng)內(nèi)容；而課后拓展則是針對每個小節(jié)素質(zhì)和能力培養(yǎng)目標進行課上內(nèi)容延伸。例如，在“數(shù)字圖像處理的基本概念——像素”這一節(jié)內(nèi)容設(shè)置中，通過線下授課讓學(xué)生了解并掌握在數(shù)字圖像處理過程中所需基本概念，并講解像素概念的含義。同時在超星線上平臺本節(jié)模塊分別設(shè)置教學(xué)大綱、課件、微課及課后拓展，讓學(xué)生真正地“知其然，知其所以然”，能夠更好地將教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用相結(jié)合，見圖2。

圖2 “數(shù)字圖像處理的基本概念——像素”線上授課內(nèi)容

3.3.5 作業(yè)與復(fù)習(xí) 為了更好地使學(xué)生熟練掌握線下授課內(nèi)容，結(jié)合不同版塊數(shù)字圖像處理知識點，以成果導(dǎo)向為目標在線上超星平臺布置相應(yīng)作業(yè)，同時線下每節(jié)授課的課件也上傳至平臺并設(shè)置任務(wù)點，督促學(xué)生做好課后復(fù)習(xí)。

3.4 學(xué)生學(xué)習(xí)成果評價

學(xué)生學(xué)習(xí)成果評價主要借助線上超星泛亞平臺和手機學(xué)習(xí)通完成。通過超星平臺自動統(tǒng)計學(xué)生任務(wù)點完成情況、章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)、作業(yè)統(tǒng)計及實驗報告完成率等，并通過教學(xué)預(yù)警及時反饋給沒有完成平臺所布置任務(wù)的學(xué)生，督促其加快學(xué)習(xí)進度。學(xué)生學(xué)習(xí)成績最終通過線上平臺成績統(tǒng)計(包括平時任務(wù)點完成率、作業(yè)統(tǒng)計和實驗報告的成績)和線下期末考試來衡量，其中線上占40%，線下占60%。

3.5 持續(xù)性改進考核評價體系

新的教學(xué)模式下，除傳統(tǒng)課堂考勤和測試成績外，引入課前在線預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)、線上作業(yè)、課外文獻閱讀等考核方法，考核結(jié)果作為最終成績組成部分，融合考核和教學(xué)過程，根據(jù)課程進度和內(nèi)容選擇適當方式，及時評估學(xué)生知識掌握和能力培養(yǎng)情況。持續(xù)改進環(huán)節(jié)是OBE教學(xué)體系的重要閉合環(huán)節(jié)，可以結(jié)合課前、課中及課后不同形式的調(diào)查問卷表反饋教學(xué)和評價方法存在的偏差。及時地發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程存在的問題、檢驗教學(xué)目標完成情況，并將調(diào)查情況及時反饋給教師，對教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整、對評價方式和考核內(nèi)容進行持續(xù)性改進。

4 結(jié)語

OBE理念不同于傳統(tǒng)教育模式，主張“反向設(shè)計，正向施工”，能夠更好地滿足現(xiàn)代社會需求，目前已成為我國普通本科教育發(fā)展趨勢。本文融合OBE教學(xué)理念，利用“線上+線下”混合式教學(xué)模式對“數(shù)字圖像處理”課程進行改革與設(shè)計，以學(xué)生為中心，反向設(shè)計、正向施工，對學(xué)生學(xué)習(xí)成果及時評價并進行持續(xù)性改進，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，不斷改進教學(xué)模式，改善教學(xué)效果。