摘 要 為解決數(shù)字圖像處理課程中理論與實(shí)踐脫節(jié)的問(wèn)題，文章提出了一種創(chuàng)新的教學(xué)模式，該模式融入了翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和OBE（Outcome-Based Education）等先進(jìn)的教育理念。借助超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，設(shè)計(jì)課前自主學(xué)習(xí)、課堂互動(dòng)討論和課后實(shí)踐應(yīng)用的閉環(huán)教學(xué)流程。教學(xué)方法的創(chuàng)新在于：①翻轉(zhuǎn)課堂，鼓勵(lì)學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課堂時(shí)間更多用來(lái)進(jìn)行案例分析、實(shí)踐操作和深入討論；②項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)，使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，有效提升了學(xué)生的工程實(shí)踐技能；③過(guò)程性評(píng)價(jià)，全面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果。本教學(xué)新模式旨在提高學(xué)生的參與度、學(xué)習(xí)效果及綜合能力，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供新思路。

關(guān)鍵詞 數(shù)字圖像處理；翻轉(zhuǎn)課堂；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；OBE理念；評(píng)價(jià)改革

中圖分類號(hào)：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.29.035

Research on the Teaching Model Integrating Theory with Practice"in Digital Image Processing

ZHOU Xinwen， LIU Suolan， BI Hui

（School of Computer Science and Artificial Intelligence， Changzhou University， Changzhou， Jiangsu 213164）

Abstract To address the disconnect between theory and practice in Digital Image Processing courses， this article proposes an innovative teaching model that incorporates advanced educational concepts such as flipped classroom， project driven， and Outcome Based Education （OBE）. Using the Chaoxing Learning Platform， design a closed-loop teaching process for pre class self-learning， classroom interactive discussions， and post class practical applications. The innovation of teaching methods lies in： ① Flipped classroom， encouraging students to preview before class， and using more classroom time for case analysis， practical operations， and in-depth discussions; ② Project driven teaching enables students to apply their learned knowledge to solve practical problems， effectively enhancing their engineering practical skills Process evaluation comprehensively assesses students' learning process and outcomes. This new teaching model aims to improve students' participation， learning effectiveness， and comprehensive abilities， providing new ideas for the cultivation of applied talents.

Keywords digital image processing; flipped classroom; project driven; OBE concept; evaluation reform

1" 數(shù)字圖像處理課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

數(shù)字圖像處理技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及人工智能等領(lǐng)域的基礎(chǔ)，應(yīng)用非常廣泛，已成為電子信息和自動(dòng)化等領(lǐng)域的人才不可或缺的核心技能。傳統(tǒng)的教學(xué)模式在理論與實(shí)踐相結(jié)合方面存在諸多挑戰(zhàn)，難以滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求?！犊萍假Y訊》2022年的調(diào)查顯示，超過(guò)60%的學(xué)生反映數(shù)字圖像處理課程內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，缺乏足夠的實(shí)踐案例分析[1]。此外，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過(guò)于側(cè)重理論講授，僅有不到30%的課堂時(shí)間用于實(shí)踐操作，限制了學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

在教學(xué)方法上，一項(xiàng)針對(duì)應(yīng)用型本科院校的問(wèn)卷調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前采用翻轉(zhuǎn)課堂和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的課程不足20%，大多數(shù)課程依舊沿用“滿堂灌”的教學(xué)模式[2]。這種單一的教學(xué)方式無(wú)法滿足學(xué)生對(duì)于互動(dòng)和個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求。此外，教學(xué)評(píng)價(jià)體系也亟須改進(jìn)。根據(jù)惠州學(xué)院電子信息工程專業(yè)的統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)的期末考核占總評(píng)成績(jī)的70%，而過(guò)程性評(píng)價(jià)如課堂互動(dòng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等僅占30%，導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)平時(shí)學(xué)習(xí)的忽視[3]。

為了更好地適應(yīng)新工科背景下的人才培養(yǎng)需求，數(shù)字圖像處理課程亟須從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐以及評(píng)價(jià)體系等方面進(jìn)行全面改革[4-7]。本研究提出了一種融合翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)和成果導(dǎo)向教育（OBE）理念的新型教學(xué)模式，旨在提升數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合能力。

2" 教學(xué)模式構(gòu)建

2.1" 翻轉(zhuǎn)課堂策略的深化

翻轉(zhuǎn)課堂策略是本模式的核心組成部分。在該策略下，學(xué)生在課前通過(guò)超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)接觸豐富的在線資源，包括教學(xué)視頻、互動(dòng)式教學(xué)軟件、在線閱讀材料等，以自主學(xué)習(xí)的方式掌握必要的理論知識(shí)。這樣的安排使得課堂時(shí)間得以釋放，更多地用于開展案例分析、實(shí)踐操作和深入討論。在案例分析中，學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮睦碚撝R(shí)與具體的圖像處理問(wèn)題相結(jié)合，經(jīng)過(guò)小組討論和教師指導(dǎo)，提高對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。此外，翻轉(zhuǎn)課堂還促進(jìn)了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和批判性思維，為學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了空間。

2.2" 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的實(shí)踐

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)是本模式的另一大特色。學(xué)生被置于真實(shí)或模擬的數(shù)字圖像處理工作項(xiàng)目環(huán)境中，將理論知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題。這些項(xiàng)目可能涉及圖像增強(qiáng)、圖像壓縮傳輸、圖像分割、圖像識(shí)別等多個(gè)方面，旨在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析項(xiàng)目的需求，整理出需要解決的具體問(wèn)題，并且將其分解為一個(gè)個(gè)具體的任務(wù)，然后查閱資料，用數(shù)字圖像處理領(lǐng)域的具體算法進(jìn)行匹配并解決問(wèn)題。最后編程實(shí)現(xiàn)算法，結(jié)果分析，評(píng)估和優(yōu)化解決方案。通過(guò)一整套的需求―問(wèn)題―算法―評(píng)估的流程，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生不僅能夠鍛煉個(gè)人的專業(yè)技能，還能通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作來(lái)提升溝通能力和協(xié)作精神。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的實(shí)施，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)更具目標(biāo)導(dǎo)向，有助于學(xué)生在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題，從而更好地適應(yīng)未來(lái)工作環(huán)境的需求。

2.3" OBE教育理念的貫徹

本模式嚴(yán)格遵循OBE（Outcome-Based" Education）教育理念，即以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為中心，關(guān)注學(xué)生能力的全面發(fā)展。在這一理念的指導(dǎo)下，教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)始終圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)成果展開，確保教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)機(jī)制與學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)緊密相連。教師首先明確設(shè)定若干個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后設(shè)計(jì)出具有針對(duì)性的教學(xué)活動(dòng)，如案例研討、模擬實(shí)驗(yàn)、角色扮演等，以促進(jìn)學(xué)生在特定領(lǐng)域的能力提升。同時(shí)，評(píng)價(jià)機(jī)制的改革也更加注重過(guò)程性評(píng)價(jià)和綜合性評(píng)價(jià)，不僅考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，也重視學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和社會(huì)責(zé)任感。OBE理念的貫徹為本模式的教學(xué)改革奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，確保了教學(xué)活動(dòng)的有效性和針對(duì)性。

3" 教學(xué)實(shí)施

在本研究提出的數(shù)字圖像處理課程教學(xué)模式中，教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳遞和能力培養(yǎng)的關(guān)鍵，包括課前自主學(xué)習(xí)、課堂互動(dòng)討論、課后實(shí)踐應(yīng)用。

3.1" 課前自主學(xué)習(xí)的實(shí)施

課前，學(xué)生利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)的資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，包括觀看教學(xué)視頻、閱讀相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，并完成預(yù)習(xí)測(cè)試。教學(xué)視頻不僅涵蓋了課程的核心概念和理論，還包括實(shí)際案例的介紹，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的直觀理解。預(yù)習(xí)測(cè)試旨在評(píng)估學(xué)生對(duì)即將講授內(nèi)容的初步掌握程度，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題和思考進(jìn)入課堂，從而提高課堂學(xué)習(xí)效率。

3.2" 課堂互動(dòng)討論的實(shí)施

課堂環(huán)節(jié)中，教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者和促進(jìn)者，通過(guò)組織案例分析、小組討論等活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新思維。案例分析通過(guò)項(xiàng)目背景的介紹，引導(dǎo)性羅列討論提綱，允許學(xué)生對(duì)需求具體化、所學(xué)知識(shí)與需求相互映射并形成整體方案、優(yōu)化方案等部分進(jìn)行詳細(xì)討論，交流不同觀點(diǎn)，共同探索問(wèn)題的多種解決方案。教師在這一過(guò)程中提供必要的指導(dǎo)和反饋，幫助學(xué)生深化理解并拓展思路。

3.3" 課后實(shí)踐應(yīng)用的強(qiáng)化

課后，學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐項(xiàng)目中，這些項(xiàng)目可以是課堂討論項(xiàng)目，也可以是新的項(xiàng)目。鼓勵(lì)學(xué)生完成包括數(shù)據(jù)整理、方案設(shè)計(jì)、算法實(shí)現(xiàn)、結(jié)果分析評(píng)估、報(bào)告撰寫等一系列流程。學(xué)生在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題和挑戰(zhàn)將進(jìn)一步鞏固其理論知識(shí)，并促進(jìn)其問(wèn)題解決能力的提高。教師通過(guò)評(píng)審項(xiàng)目完成情況和項(xiàng)目報(bào)告，提供反饋和建議，并讓學(xué)生課堂演示答辯，幫助學(xué)生總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)，提高思辨能力，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化和能力的提升。

綜上所述，本教學(xué)模式的實(shí)施環(huán)節(jié)通過(guò)結(jié)構(gòu)化的課前自主學(xué)習(xí)、互動(dòng)性強(qiáng)的課堂討論和應(yīng)用導(dǎo)向的課后實(shí)踐，形成了一個(gè)連貫的教學(xué)流程。這種流程不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和參與度，而且通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和綜合運(yùn)用，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

4" 評(píng)價(jià)機(jī)制改革

在本研究提出的數(shù)字圖像處理課程教學(xué)模式中，評(píng)價(jià)機(jī)制的改革是確保教學(xué)目標(biāo)達(dá)成和促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本模式采用的過(guò)程性評(píng)價(jià)方法突破了傳統(tǒng)以期末考試為主的評(píng)價(jià)體系，轉(zhuǎn)而關(guān)注學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)和成長(zhǎng)。具體而言，評(píng)價(jià)內(nèi)容涵蓋了學(xué)生學(xué)習(xí)的各個(gè)階段，包括：①課前預(yù)習(xí)。通過(guò)預(yù)習(xí)測(cè)試、在線討論和問(wèn)題提交等方式，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)即將學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和準(zhǔn)備情況，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索和思考。②課中參與。通過(guò)學(xué)生的課堂互動(dòng)、小組討論貢獻(xiàn)、案例分析表現(xiàn)等，評(píng)價(jià)學(xué)生在課堂上的積極性和參與度，以及對(duì)課堂內(nèi)容的深入理解。同時(shí)進(jìn)行教師評(píng)價(jià)和學(xué)生互評(píng)，確保評(píng)價(jià)內(nèi)容真實(shí)客觀。 ③課后實(shí)踐報(bào)告：通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目的完成情況和實(shí)踐報(bào)告的撰寫，評(píng)價(jià)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題解決的能力，以及實(shí)踐過(guò)程中的創(chuàng)新思維和問(wèn)題解決策略。④項(xiàng)目成果展示。通過(guò)項(xiàng)目成果的展示和答辯，評(píng)價(jià)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、項(xiàng)目管理能力和專業(yè)展示技巧。

此外，評(píng)價(jià)機(jī)制還包括形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)的結(jié)合。通過(guò)持續(xù)的反饋，幫助學(xué)生及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展和存在的問(wèn)題，同時(shí)在課程結(jié)束時(shí)給出總體評(píng)價(jià)，幫助學(xué)生進(jìn)行自我反思和總結(jié)。這樣的評(píng)價(jià)機(jī)制不僅全面反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、批判性思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過(guò)過(guò)程性評(píng)價(jià)，教師能夠更準(zhǔn)確地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的一致性，從而有效提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合能力。

5" 結(jié)語(yǔ)

本研究提出的數(shù)字圖像處理課程教學(xué)模式，通過(guò)深入探討，展現(xiàn)了其解決理論與實(shí)踐脫節(jié)問(wèn)題的巨大潛力。該模式以學(xué)生為中心，采用翻轉(zhuǎn)課堂策略，促使學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)，為課堂深入學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。課堂上，學(xué)生通過(guò)案例分析和小組討論，將理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，培養(yǎng)了批判性思維和團(tuán)隊(duì)合作能力。課后實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)一步鞏固了學(xué)習(xí)成果，同時(shí)，過(guò)程性評(píng)價(jià)方法全面考核了學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果，促進(jìn)了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的發(fā)展。

展望未來(lái)，我們將繼續(xù)探索和完善教學(xué)模式，以適應(yīng)不斷變化的教育需求和技術(shù)發(fā)展。我們將進(jìn)一步思考如何將新興技術(shù)融入教學(xué)，如何設(shè)計(jì)更具挑戰(zhàn)性和互動(dòng)性的教學(xué)活動(dòng)，以及如何構(gòu)建更加開放和包容的教學(xué)環(huán)境。我們相信，通過(guò)不斷的教學(xué)實(shí)踐和反思，可以逐步提升教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，最終為社會(huì)培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的應(yīng)用型技術(shù)人才。此外，我們也將加強(qiáng)與行業(yè)的合作，為學(xué)生提供更多實(shí)踐機(jī)會(huì)，使他們能夠在真實(shí)工作環(huán)境中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)其職業(yè)技能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（220605181012316，230805181143249，202102128009）；常州大學(xué)2023年校級(jí)教育教學(xué)研究課題（GJY23020048，GJY23020044）；常州大學(xué)研究生教改課題（YJK2021032）；2021年度常州大學(xué)計(jì)算機(jī)與人工智能學(xué)院教育教學(xué)研究課題（2021BDJY09）。

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