畢迎春,白 羽,劉俊彤,蘇 洋,王培培,張 浩

(皖南醫(yī)學(xué)院 1.醫(yī)學(xué)信息學(xué)院;2.健康大數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用研究中心,安徽 蕪湖 241002)

在新工科、新醫(yī)科的背景下,人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,醫(yī)工交叉人才的缺口凸顯,培養(yǎng)醫(yī)工交叉人才成為各高校關(guān)注的焦點[1-2]。生物醫(yī)學(xué)圖像處理課程是醫(yī)學(xué)信息工程等醫(yī)工交叉學(xué)科的專業(yè)必修課程,特點是理論性和實踐性強(qiáng),醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機(jī)等多學(xué)科相關(guān)知識交叉融合在授課內(nèi)容中[3]。在有限的學(xué)時內(nèi),既要掌握醫(yī)學(xué)圖像處理的理論基礎(chǔ),又要應(yīng)用程序設(shè)計語言實現(xiàn)相關(guān)算法,對學(xué)生和教師都極具挑戰(zhàn)性。

BOPPPS(bridge in-objective/outcome-pre-assessment-participatory learning-post-assessment-summary)是一種以學(xué)生為中心,圍繞6個教學(xué)環(huán)節(jié),構(gòu)建閉環(huán)教學(xué)過程的教學(xué)模式,近年來已被廣泛應(yīng)用于課堂教學(xué)中[4-6]。石蘊玉等采用BOPPPS教學(xué)模型對數(shù)字圖像處理課程進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計[7];趙亞紅等在OBE理念下,對誤差理論與測量平差基礎(chǔ)課程應(yīng)用BOPPPS教學(xué)模式實施教學(xué)[8]。馬立麗以線上教學(xué)資源為支撐,基于BOPPPS教學(xué)模式對Java程序設(shè)計課程進(jìn)行教學(xué)改革[9]。

為解決傳統(tǒng)課堂的教學(xué)痛點問題,提高學(xué)生參與度,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,本研究通過回顧分析的方法,分析BOPPPS教學(xué)模式對生物醫(yī)學(xué)圖像處理課程教學(xué)效果的影響及促進(jìn)作用。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取皖南醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)學(xué)生作為研究對象,2019級63名本科生為研究組(采用基于BOPPPS教學(xué)模式),男34名,女29名,平均年齡(21.49±0.78)歲;2018級64名本科生為對照組(采用傳統(tǒng)教學(xué)模式),男38名,女26名,平均年齡(21.66±0.84)歲。兩組學(xué)生均在大三下學(xué)期主修該門課程,基于教材、教學(xué)大綱、命題方案和形成性評價方案同等的條件下,布置相同的作業(yè)和實驗任務(wù),確保期末考試試卷題型、題量、覆蓋知識點完全一致,僅圖像矩陣數(shù)據(jù)及題目描述方式不同[10]。兩組在性別構(gòu)成和年齡上差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

1.2 教學(xué)方法

1.2.1 傳統(tǒng)教學(xué) 理論課以教師講授為主,按照授課進(jìn)程表,根據(jù)教材和課件進(jìn)行課堂講授,對應(yīng)教學(xué)大綱和難重點分配授課時間。實驗課依據(jù)理論課堂講授內(nèi)容,以驗證性實驗為主,教師先演示,學(xué)生再上機(jī)實驗。

1.2.2 BOPPPS模式教學(xué) 依據(jù)BOPPPS教學(xué)模式,結(jié)合線上教學(xué)平臺雨課堂或超星學(xué)習(xí)通,將教學(xué)過程劃分為6個教學(xué)環(huán)節(jié):①導(dǎo)入(bridge-in,B),選擇多種方式導(dǎo)入授課內(nèi)容,吸引學(xué)生的注意力,如復(fù)習(xí)之前課程內(nèi)容,過渡到新知識;結(jié)合授課內(nèi)容,課前在線上發(fā)布預(yù)習(xí)課件或視頻,課上拋出問題;引入思政案例,如倫琴射線的發(fā)現(xiàn)過程;觀察分析待處理的圖像特征等。②目標(biāo)(object,O),將學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)化,從知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和價值目標(biāo)三個層次,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識前對學(xué)習(xí)目標(biāo)具有清晰的認(rèn)知。③前測(pre-assessment,P),使用線上教學(xué)平臺發(fā)布和收集測試結(jié)果,教師通過學(xué)生完成測試的情況,判斷學(xué)生已具備的相關(guān)知識水平,進(jìn)而對課程內(nèi)容的難重點時間分配進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。④參與式學(xué)習(xí)(participatory learning,P),線上教學(xué)平臺中的彈幕、隨機(jī)點名、討論、分組、投稿、投票、問卷等功能均為參與式學(xué)習(xí)提供了互動的方法。教師針對學(xué)生的共性問題進(jìn)行講解,實驗內(nèi)容不再先行演示,而是讓學(xué)生自己查閱資料,完成程序設(shè)計,實現(xiàn)實驗效果,教師以啟發(fā)、提示、答疑為主,同時鼓勵同學(xué)查閱文獻(xiàn),了解最新圖像處理方法,進(jìn)行課堂分享,開展線上、線下討論,學(xué)生能夠參與到課堂中,變被動為主動,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。⑤后測(post-assessment,P),可以課上針對知識點進(jìn)行提問,也可以課后線上發(fā)布課后作業(yè),促進(jìn)學(xué)生對新知識更深層次的探討。⑥總結(jié)(summary,S),與學(xué)生一起,歸納本堂課程所學(xué)習(xí)的內(nèi)容,梳理難重點,加深學(xué)生印象,并為下節(jié)課程做好鋪墊,可利用問卷形式,得到學(xué)生對本堂課程的反饋,為后續(xù)課程提供參考。

1.3 評價方式 以平時作業(yè)、實驗成績、期末成績和總評成績作為評價指標(biāo),均為百分制。平時作業(yè)能夠考查學(xué)生對理論知識的理解和應(yīng)用程度,實驗成績能夠從多方面體現(xiàn)學(xué)生的實踐能力,包括資料查閱的能力、編寫和調(diào)試程序的能力,期末成績能夠檢測學(xué)生一個學(xué)期的整體學(xué)習(xí)成效。依據(jù)教學(xué)大綱,總評成績=平時作業(yè)×15%+實驗成績×15%+期末成績×70%,能夠反映學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)生成績比較 研究組平時作業(yè)、實驗成績、期末成績和總評成績均高于對照組,研究組與對照組的平時作業(yè)均值差為3.02分,實驗成績均值差為4.28分,期末成績均值差為3.78分,總評成績均值差為3.68分,見表1。

表1 兩組平時作業(yè)、實驗成績、期末成績和總評成績比較

2.2 兩組學(xué)生成績優(yōu)秀率比較 兩組學(xué)生在平時作業(yè)優(yōu)秀率上差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),研究組實驗成績優(yōu)秀率、期末成績優(yōu)秀率、總評成績優(yōu)秀率均高于對照組,其中研究組實驗成績優(yōu)秀率大幅度提升,超過對照組47.65%,見表2。

表2 兩組平時作業(yè)優(yōu)秀、實驗成績優(yōu)秀、期末成績優(yōu)秀與總評成績優(yōu)秀情況比較[n(%)]

3 討論

生物醫(yī)學(xué)圖像處理課程是醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)一個重要的醫(yī)工交叉學(xué)科方向,實踐性強(qiáng),覆蓋面廣,與當(dāng)前人工智能技術(shù)結(jié)合緊密,和國家高精尖技術(shù)戰(zhàn)略發(fā)展高度契合,傳統(tǒng)課堂教學(xué)僅能讓學(xué)生完成基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí),對圖像處理算法僅能進(jìn)行簡單的驗證性實驗,本研究基于BOPPPS教學(xué)模式的實踐表明,學(xué)生更愿意參與到以學(xué)生為中心的課堂中,不但能夠掌握基礎(chǔ)知識,還促進(jìn)了對新知識、新技術(shù)的探究,提高了實踐能力,達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

基于BOPPPS的教學(xué)模式,有效利用課前和課后時間,擴(kuò)展課堂教學(xué)時間,讓學(xué)生能夠在課堂上分享自己查閱整理后的最新圖像處理算法資料,展示出自己完成的實驗效果,積極地參與到課堂中,對授課內(nèi)容充滿探究性學(xué)習(xí)。BOPPPS教學(xué)模式的核心是參與式學(xué)習(xí),在課程的教學(xué)設(shè)計中,結(jié)合線上教學(xué)平臺提供的多種互動工具,充分發(fā)揮學(xué)生的主體性,以教師引導(dǎo)+指導(dǎo)、學(xué)生探索+討論+獨立解決問題的形式,改變了原本以教師為主的課堂。

學(xué)生變被動為主動,明確了學(xué)習(xí)目標(biāo),對不懂的知識具有探究精神,線上能夠通過彈幕、討論、投稿等方式,反饋自己不懂的知識點,線下能夠查閱相關(guān)資料,并及時與同學(xué)或教師溝通交流,繼續(xù)探索相關(guān)算法的改進(jìn)、新知識的應(yīng)用等,提高了持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

教師進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換,利用線上教學(xué)平臺,發(fā)布各種學(xué)習(xí)資源,為學(xué)生指引學(xué)習(xí)方向;通過前測和后測反饋的情況,及時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度[11];充分挖掘線上教學(xué)平臺提供的工具,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提高參與度;輔助學(xué)生完成資料查閱收集,指導(dǎo)實驗算法對比;探索教學(xué)模式的過程中,教師的教學(xué)能力得到了極大的提高。

通過基于BOPPPS教學(xué)模式的實踐,教師清晰地認(rèn)識到角色轉(zhuǎn)換的重要性,“以學(xué)生為中心,關(guān)注學(xué)生持續(xù)發(fā)展”的課堂能夠獲得更多學(xué)生的參與和認(rèn)可,后續(xù)將結(jié)合線上教學(xué)平臺,豐富教學(xué)資源,設(shè)計更多應(yīng)用型案例,從多角度優(yōu)化BOPPPS教學(xué)模式,不斷改善教學(xué)效果。