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基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式應(yīng)用探析

2020-07-29 08:57汪鈺菲劉向春宋偉
關(guān)鍵詞:數(shù)字圖像處理教學(xué)模式

汪鈺菲 劉向春 宋偉

摘要:隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展,教育信息化沖擊著傳統(tǒng)教育的發(fā)展模式,促使新型教育形式不斷涌現(xiàn),線上+線下的混合式教育成為了一種新的模式。文章基于當(dāng)前高校《數(shù)字圖像處理》課程教育現(xiàn)狀,深入理解并剖析項目教學(xué)法,結(jié)合超星學(xué)習(xí)通,構(gòu)建了基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式。通過列舉具體的教學(xué)實施方案,并對教學(xué)滿意度進(jìn)行調(diào)查分析,結(jié)果表明該教學(xué)模式有利于發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維,提升學(xué)生自主探究解決問題的能力,能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為推動高校課程教學(xué)深入改革助力。

關(guān)鍵詞:PBL;教學(xué)模式;數(shù)字圖像處理

中圖分類號:G642.1;G434 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B ? ? ? ? ?文章編號:1673-8454(2020)06-0064-05

一、引言

《教育部關(guān)于中央部門所屬高校深化教育教學(xué)改革的指導(dǎo)意見》[1]明確指出“提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是高等教育的核心任務(wù),深化教育教學(xué)改革是新時期高等教育發(fā)展的強大動力?!痹撘庖姷某雠_著力推進(jìn)了信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合,為高校教育課程教學(xué)改革提供了指導(dǎo)意義。而《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》[2]提出“全面提高高等教育質(zhì)量。高等教育承擔(dān)著培養(yǎng)高級專門人才、發(fā)展科學(xué)技術(shù)文化、促進(jìn)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的重大任務(wù)。支持學(xué)生參與科學(xué)研究,強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。”其對高校教育培養(yǎng)人才提出了新要求,高校教育工作者要以培養(yǎng)富有創(chuàng)新思維,能夠自主探究解決問題的新型學(xué)生為目標(biāo)。

基于此,筆者以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和自主探究解決問題能力為出發(fā)點,將在線學(xué)習(xí)平臺——超星學(xué)習(xí)通和PBL教學(xué)法有機融合,實踐于《數(shù)字圖像處理》課程,改變了傳統(tǒng)教師講、學(xué)生聽的教學(xué)方式,并充分內(nèi)化教學(xué)內(nèi)容于項目任務(wù)中,幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)興趣,改善學(xué)習(xí)態(tài)度,為高校課程改革提供了一套具有實踐性價值的課程改革體系,同時為后續(xù)高校課程改革的相關(guān)研究提供了參考。

二、《數(shù)字圖像處理》課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

《數(shù)字圖像處理》是高校電子信息類專業(yè)開設(shè)的一門基礎(chǔ)課程,涉及多個領(lǐng)域,涵蓋通信、醫(yī)學(xué)、生產(chǎn)、機器人視覺、視頻與多媒體系統(tǒng)、軍事和公安等多門學(xué)科。課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為使學(xué)生掌握數(shù)字圖像處理的基本理論和方法,以及在實際應(yīng)用中能夠?qū)D像進(jìn)行處理。但由于該課程理論內(nèi)容頗多、課時有限,在傳統(tǒng)教學(xué)模式中,教師為完成教學(xué)大綱任務(wù),一味地平鋪直敘理論知識,忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動認(rèn)知和自我建構(gòu)知識的需求,導(dǎo)致教學(xué)效果不甚理想。

1.理論知識點頗多,實踐內(nèi)容缺乏時間探究

該課程涉及交叉學(xué)科較多,涵蓋教學(xué)知識點較為繁雜,但教學(xué)大綱中教學(xué)周期只有36學(xué)時,因此任課教師既要忙于講解課程知識,又要兼顧學(xué)生的實踐性技能操作,基礎(chǔ)性實驗所占時間較長,探索性實驗投入較少,這就使得學(xué)生在理論和實踐學(xué)習(xí)之間沒有形成一個良好的過渡協(xié)調(diào),學(xué)生成了機械性地接受學(xué)習(xí),而不是主動建構(gòu)知識,不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐性操作技能的培養(yǎng)。

2.班級授課無法滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求

由于學(xué)生對《數(shù)字圖像處理》這門課程的態(tài)度和認(rèn)知水平各不相同,學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求逐漸顯現(xiàn)出來。在傳統(tǒng)教學(xué)方式下,有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮和學(xué)科知識的系統(tǒng)傳授,但是一味按部就班地開展教學(xué),在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和積極性,使得教學(xué)效果不理想。

3.灌輸式教學(xué),學(xué)生缺乏質(zhì)疑權(quán)利和自主探究實踐

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中,教學(xué)一般以“填鴨式”的方法進(jìn)行,學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)得不到充分發(fā)揮。整個教學(xué)過程,學(xué)生缺乏質(zhì)疑,主動探究實踐較弱,主觀能動性不足,對知識深入的認(rèn)知和思考欠缺,不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),與教育的初衷有所偏離。

三、基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式概述

1.PBL教學(xué)模式

PBL(Project-Based Learning)是一種基于項目的學(xué)習(xí),又稱為專題式學(xué)習(xí)(見圖1)。在項目式學(xué)習(xí)中,學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體,教師作為引導(dǎo)者,學(xué)生積極主動地參與學(xué)習(xí)、獲取知識,與同伴合作多途徑搜集信息,探討方案來解決實際問題。

項目式學(xué)習(xí)作為一種基于建構(gòu)主義理論的學(xué)習(xí)模式,近年來受到學(xué)者、教育工作者的廣泛關(guān)注。黃莉萍[3]指出在PBL中以學(xué)生為中心, 可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生分析及處理復(fù)雜問題的能力。楊莉萍等[4]認(rèn)為開展大學(xué)英語學(xué)術(shù)寫作教學(xué)項目式學(xué)習(xí),可以使學(xué)生獲得真實的體驗和語料,增強其實踐、研究、創(chuàng)新意識和能力以及語言和學(xué)術(shù)交流能力。張文蘭等[5]從國家課程項目式重構(gòu)的視角,分析了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境開展項目式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢,結(jié)合實踐構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于課程重構(gòu)理念的項目式學(xué)習(xí)模式。董艷等[6]提出大學(xué)教師應(yīng)結(jié)合高校軟硬件環(huán)境的有利條件,深刻理解PBL的本質(zhì),把握其關(guān)鍵,將PBL的應(yīng)用效果落到實處。唐文紅等[7]指出PBL的出現(xiàn)給課堂教學(xué)注入新的活力,改變了課堂教學(xué)模式,促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)的提高,也激勵教師不斷成長去實現(xiàn)教育夢想。

2.基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式

隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及教育教學(xué)的深度融合,各種網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)平臺給教育教學(xué)帶來了極大的變革。通過在線學(xué)習(xí)平臺,將PBL項目式教學(xué)引入實踐也受到了相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注。路桂明[8]將翻轉(zhuǎn)課堂引入到教學(xué)中,構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)Moodle平臺下基于微課和翻轉(zhuǎn)課堂的混合教學(xué)模式,該模式調(diào)動了學(xué)生的積極性,提高了教學(xué)效果,解決了傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題。張超等[9]提出的PBL翻轉(zhuǎn)課堂模式,經(jīng)過了《非線性編輯與視頻特技》課程的實踐教學(xué)檢驗。高瑞利等[10]提出的基于PBL 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,通過申請微信公眾號“校園微頻道”,把理論性的知識轉(zhuǎn)變成有意義的實踐項目,并進(jìn)行了教學(xué)實踐。

各種研究表明,基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下的PBL教學(xué)比傳統(tǒng)的PBL教學(xué)更能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性,能夠帶來更好的學(xué)習(xí)效果。

四、基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式構(gòu)建和實施

筆者通過對大量文獻(xiàn)的調(diào)研,發(fā)現(xiàn)PBL教學(xué)研究主要集中于對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)成績的探究,而對學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)的探究較少。本文基于《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)現(xiàn)狀以及對PBL教學(xué)法的深入剖析解讀,構(gòu)建出基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式,具體如圖2所示。

1.在線學(xué)習(xí)平臺下PBL教學(xué)模式的教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建

根據(jù)戴爾經(jīng)驗之塔,我們將學(xué)習(xí)項目分為三個等級:第一等級項目任務(wù)為根據(jù)所選的項目主題查閱文獻(xiàn)和相關(guān)資料,對疑難問題進(jìn)行探討,明確研究方法,項目完成時間為30天。第二等級項目任務(wù)為明確文獻(xiàn)的算法思想,完成算法代碼復(fù)現(xiàn)工作,對該領(lǐng)域的相關(guān)算法有一定的了解和掌握,項目完成時間為40天。第三等級項目任務(wù)為對文獻(xiàn)算法進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新,撰寫相關(guān)論文,項目完成時間為50天。

項目等級規(guī)劃如表1所示,三個等級之間依次為遞進(jìn)關(guān)系,實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力逐步遞增。通過研究教材內(nèi)容,提煉整合出兩個項目任務(wù)選題:一為用于實現(xiàn)圖像對比度增強的可逆數(shù)據(jù)隱藏算法;二為一種基于極限學(xué)習(xí)的交通標(biāo)志識別優(yōu)先方法。

2.課前學(xué)生合作探究解決項目任務(wù)

以組內(nèi)成員異質(zhì)為原則將學(xué)生分組,4人為一個小組,選定一個項目任務(wù)。小組組員探究合作學(xué)習(xí)是解決項目任務(wù)的核心要素,也是學(xué)生建構(gòu)知識的重要途徑。

教師在學(xué)習(xí)通上發(fā)布教學(xué)資源和項目任務(wù)清單,教學(xué)資源可以包括知識點微課、教學(xué)課件和項目擴展資料等。項目任務(wù)清單依據(jù)每個等級的項目任務(wù)細(xì)化成各個小任務(wù)點。同時教師及時查看學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度并參與指導(dǎo)學(xué)生的疑難問題。

學(xué)生接收學(xué)習(xí)通上的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行觀看學(xué)習(xí),與小組組員合作探討解決任務(wù)清單中的問題。在探討解決辦法的過程中不斷地產(chǎn)生質(zhì)疑,并對質(zhì)疑進(jìn)行下一步論證,未能解決的疑難問題則及時在學(xué)習(xí)通上與教師探討,并記錄好所存在的質(zhì)疑問題。

教師在學(xué)習(xí)通上查看質(zhì)疑問題和學(xué)生任務(wù)進(jìn)展,就疑難問題與學(xué)生探討,引導(dǎo)學(xué)生解決問題,重點關(guān)注學(xué)生探究學(xué)習(xí)過程中遇到的共性問題,及時調(diào)整好教學(xué)方案,做好課內(nèi)教學(xué)準(zhǔn)備工作。

3.課中教師精講項目問題,學(xué)生開展項目答辯以及專家授課講座

課前學(xué)生基于項目合作探究學(xué)習(xí),掌握課程基礎(chǔ)知識和技能,因此課堂上的教學(xué)可以為學(xué)生最大化地延長交流和探討項目問題時間,深層次地促進(jìn)教學(xué)知識的內(nèi)化,使學(xué)生獲得深度學(xué)習(xí)?;诖?,課堂學(xué)習(xí)分為以下三個部分予以實施,具體如下:

(1)教師在課堂上精講

教師主要針對學(xué)生課前探究學(xué)習(xí)中遇到的疑難問題進(jìn)行講解。教師和學(xué)生深入研究探討,引導(dǎo)學(xué)生頭腦風(fēng)暴,開發(fā)發(fā)散性思維,解決疑難問題。接著教師就學(xué)生提出的共性問題予以指導(dǎo),鼓勵學(xué)生積極探索。最后教師針對個別學(xué)生的個性問題,予以單獨耐心輔導(dǎo),有條理地給出分析和建議,鼓勵學(xué)生課后積極找自己討論。

(2)學(xué)生項目任務(wù)答辯與評價

當(dāng)項目任務(wù)一階段完成后開展答辯活動。學(xué)生課前準(zhǔn)備好項目任務(wù)PPT,各小組選出一名組員上臺進(jìn)行項目任務(wù)答辯匯報,組員匯報內(nèi)容為該小組課前探究學(xué)習(xí)掌握的新知識,例如對該階段項目任務(wù)的邏輯性分析和解決項目任務(wù)的實施步驟以及所運用到的知識體系。在各小組答辯環(huán)節(jié)中,教師鼓勵學(xué)生就項目任務(wù)學(xué)習(xí)提出個人創(chuàng)新性想法,關(guān)注項目任務(wù)開發(fā)核心問題,展開積極探討思考。最后教師對學(xué)生匯報成果進(jìn)行總結(jié)歸納并發(fā)起評價,評價設(shè)置為教師對學(xué)生的評價、小組互評以及學(xué)生自評。教學(xué)評價采用多元化評價機制,筆者設(shè)定了評價量規(guī)準(zhǔn)則,如表2所示。

(3)專家授課和專家講座

為提升課堂建構(gòu)學(xué)習(xí)效果,課程中邀請業(yè)內(nèi)知名專家親臨課堂授課,并對學(xué)生給予指導(dǎo)評價。同時邀請海外知名專家為學(xué)生開展項目問題的講座,促使學(xué)生了解課程方向的前沿動態(tài)和應(yīng)用前景,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)造力和驅(qū)動力。

4.課后學(xué)生基于學(xué)習(xí)通任務(wù)學(xué)習(xí)

為促進(jìn)課后學(xué)生知識內(nèi)化吸收,教師設(shè)計出深層次、非良構(gòu)的創(chuàng)新型任務(wù),學(xué)生接收任務(wù)后探究學(xué)習(xí)發(fā)起質(zhì)疑,學(xué)生可在線對任務(wù)解決寫出自己的思考和預(yù)實施框架,在討論區(qū)和教師探討答疑。教師統(tǒng)計學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,做好下一步教學(xué)安排,學(xué)生繼續(xù)跟進(jìn)大項目學(xué)習(xí),最后教師進(jìn)行教學(xué)總結(jié)和反思,學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)總結(jié)和反思。

五、基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式滿意度分析

一學(xué)期課程結(jié)束后,通過發(fā)放問卷調(diào)查學(xué)生對基于在線平臺的PBL教學(xué)模式的滿意度,并進(jìn)行了定量分析。

筆者通過對所在班級24名學(xué)生發(fā)放基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式效果滿意度問卷,從解決問題能力、PBL教學(xué)模式滿意度、學(xué)習(xí)合作能力、教學(xué)評價滿意度等幾個維度設(shè)計?;厥諉柧?4份,回收率為 100%,該問卷的有效率為100%,并利用SPSS19.0對回收問卷進(jìn)行統(tǒng)計分析,結(jié)果如圖3所示。

其中,91.7%的學(xué)生對基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式持滿意態(tài)度,認(rèn)為在該教學(xué)模式下學(xué)習(xí)積極性顯著提升,對專業(yè)知識掌握更加深入;近90%的學(xué)生認(rèn)為在PBL教學(xué)中問題解決能力提高了,能夠主動探究解決問題;在探究學(xué)習(xí)合作能力層面上,只有不足10%的學(xué)生認(rèn)為沒有提高;超過90%的學(xué)生一致認(rèn)同PBL教學(xué)模式下多元評價方式對學(xué)習(xí)激勵性很大,讓學(xué)生可以看到自己的進(jìn)步,學(xué)習(xí)動機更強。從學(xué)生對教學(xué)結(jié)果的滿意度來看,基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式取得了一定的教學(xué)效果。

六、教學(xué)實踐中出現(xiàn)的待解決問題

為期一學(xué)期的基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式實踐后,筆者就整個項目學(xué)習(xí)進(jìn)展情況以及對學(xué)生學(xué)習(xí)過程跟蹤分析,提出一些待解決的問題并給出了相關(guān)建議。

1.教師的實踐性技能需加強培訓(xùn)

PBL教學(xué)中,教師對教學(xué)內(nèi)容整合分析,將瑣碎知識點重構(gòu)于具體的緊密聯(lián)系生活的項目任務(wù)中,將學(xué)科技能學(xué)習(xí)設(shè)計到具體項目任務(wù)中,這對教師來說不僅耗時、耗力而且充滿了挑戰(zhàn)性,同時由于缺乏對錄課視頻系統(tǒng)性的操作培訓(xùn),課前微課視頻錄制時不能很好地把握微課時長以及錄制效果等?;诖斯P者認(rèn)為學(xué)校應(yīng)當(dāng)組織教師開展相應(yīng)的實踐性技能培訓(xùn),增強教師的實踐操作技能。

2.項目教學(xué)實踐中師生的互動交流需加強

項目教學(xué)實踐中師生互動交流可以分為課前、課中和課后。師生就任務(wù)實施過程中遇到的疑難點進(jìn)行探討,有助于引導(dǎo)學(xué)生解決問題,引導(dǎo)整個項目教學(xué)的進(jìn)行。同時可以為學(xué)生營造一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,學(xué)生在與教師交流的探討中不斷地把自己的疑難問題提出來,教師由此發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的不足之處,及時調(diào)整教學(xué)方案,促進(jìn)教學(xué)效果的提升。

在本次教學(xué)實踐中,發(fā)現(xiàn)課中師生交流活躍,但是課后交流卻沒有形成全員互動式討論,討論區(qū)和教師進(jìn)行互動的人數(shù)不夠多。經(jīng)調(diào)查,學(xué)生回答說對一些開放性問題害怕說錯,不敢參與討論。因此筆者認(rèn)為在后續(xù)教學(xué)中,應(yīng)調(diào)動學(xué)生積極參與探究,鼓勵學(xué)生討論問題時各抒己見無關(guān)對錯,敢于把個人看法大膽地說出來,拓展開發(fā)思維能力。

3.個別學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中存在吃“大鍋飯”現(xiàn)象

PBL教學(xué)法對學(xué)生自學(xué)能力以及基礎(chǔ)知識系統(tǒng)性儲備有一定的要求,如果學(xué)生先前知識儲備不足或是自學(xué)能力較差,在項目學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中則容易出現(xiàn)問題,導(dǎo)致學(xué)生解決問題時倍感壓力或備受挫折,從而出現(xiàn)懈怠、逃避學(xué)習(xí)等情況。因此造成小組內(nèi)有個別學(xué)生依托他人學(xué)習(xí)成果,而自己沒有參與合作探究學(xué)習(xí)。

基于此,筆者認(rèn)為教師應(yīng)在授課前對學(xué)生進(jìn)行學(xué)情分析,針對不同層次學(xué)生給予不同指導(dǎo),對基礎(chǔ)薄弱學(xué)生在教學(xué)中要及時給予關(guān)注和鼓勵。其次,教師在分配項目任務(wù)時,應(yīng)對各小組任務(wù)進(jìn)行具體劃分,為組內(nèi)各成員細(xì)化任務(wù),使得每個學(xué)生都分配到自己的任務(wù)板塊。最后,應(yīng)加大學(xué)生的頭腦風(fēng)暴力度,讓學(xué)生感受到自己是學(xué)習(xí)的主人,更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

七、結(jié)束語

基于在線學(xué)習(xí)平臺的PBL教學(xué)模式是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新。本研究通過一個學(xué)期的教學(xué)實踐,在教學(xué)上獲得了學(xué)生的好評與認(rèn)可,同時也一定程度地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。通過對學(xué)生平時學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)相比往年的情況,學(xué)生的創(chuàng)造性思維和探究實踐能力都得到了提升,部分學(xué)生在研究的基礎(chǔ)上已發(fā)表期刊論文。項目式學(xué)習(xí)在實踐中得到廣泛應(yīng)用,希望能夠提煉出一套具有普遍適應(yīng)性的教學(xué)模式。

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