數(shù)字圖像處理教學改革探索與實踐①

摘 要：本文深入地分析了數(shù)字圖像處理課程的特點，在教學內容、教學方法和手段、實踐教學、考核方式等環(huán)節(jié)進行探討，提出注重課程內容建設與課程間的銜接、注重現(xiàn)代化教學手段的運用、注重實踐教學的教學理念，實現(xiàn)良好的教學效果。

關鍵詞：數(shù)字圖像處理 教學 考核

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）09（b）-0167-01

近年來，數(shù)字圖像處理已經(jīng)迅速發(fā)展成為一門集光學、微電子學、計算機科學、信息與計算科學等學科為一體的具有強大生命力的綜合性邊緣科學。數(shù)字圖像處理技術在通信工程、遙感技術、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)用圖像處理、工業(yè)生產(chǎn)、軍事、公安、文化藝術等許多領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。

數(shù)字圖像處理課程作為信息與計算科學專業(yè)的選修課，課程所涉及的知識面廣、理論性強、實踐環(huán)節(jié)要求高，其課程內容也在不斷快速發(fā)展更新、豐富之中。針對該課程特點我們從課程教學內容、教學方法和手段、實踐教學、考核方式等環(huán)節(jié)進行探討，為今后的對圖像處理技術的深入學習和研究打下良好基礎，也為其他專業(yè)課教學改革提供參考和啟示。

1 注重課程內容建設與課程間的銜接

隨著科學技術，尤其是計算機軟硬件技術的日新月異，數(shù)字圖像處理領域更有效、更實用的新方法和新手段不斷產(chǎn)生，學科的快速發(fā)展決定課程教學內容改革的必要性和緊迫性。針對這種情況，我們以內容的基礎性兼顧方法的先進性為原則，以當今數(shù)字圖像處理領域的重要內容作為本課程的基本教學內容，并將最新的成果和前沿性的知識納入教材，使教學內容在經(jīng)典的基礎上具有先進性和實用性。例如，授課內容保留了圖像處理中經(jīng)典的圖像的空間域、頻率域增強與復原，邊緣檢測，圖像編碼等，增添了比較新穎實用的方法和前沿知識如小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡等作為選學內容。

信息與計算科學專業(yè)開設的信息類課程包括數(shù)字信號處理、信息論與編碼學、數(shù)字圖像處理、模式識別等，其中前兩門課程是數(shù)字圖像處理的基礎，模式識別課程是圖像處理的后續(xù)課程。在數(shù)字圖像處理課程的教學中，我們非常注重本課程與先修、后續(xù)課程的銜接，在恰當處理教學內容重復問題的同時保持內容的完整性、一致性和連貫性。例如，數(shù)字信號處理中已經(jīng)詳細介紹了傅立葉變換的基本理論，在數(shù)字圖像處理課程傅立葉變換的教學中我們從傅立葉變換的基本理論過渡到著重講解二維傅立葉變換在圖像處理中的應用。

2 注重教學方法與教學手段的運用

2.1 應用現(xiàn)代化教學手段

隨著計算機、通信技術應用的迅速普及，計算機輔助教學對傳統(tǒng)教學手段的補充作用和對教學方法改革的促進作用顯得尤為重要。數(shù)字圖像處理課程具有涉及知識面廣、內容更新快、理論難度大、授課學時有限、實踐性強等特點，加之數(shù)字圖像處理是一門以圖像為處理對象，利用計算機進行圖像處理的學科，許多圖像處理算法最終要在計算機上實現(xiàn)。針對該課程特點，我們將課程教學內容制成課件，采用多媒體計算機開展現(xiàn)代化教學。例如，在介紹圖像頻域變換的知識中，我們結合教學課件和計算機演示，將抽象復雜的數(shù)學公式變?yōu)樯鷦又庇^的實時圖像處理演示，以圖文并茂、動靜結合的表達形式和表現(xiàn)力增強了同學們對抽象事物與過程的認識與理解。

現(xiàn)代化手段教學的實踐表明，采用現(xiàn)代化教學手段能縮短學時，使教學內容由平面到立體由抽象到具體，極大地增強課堂教學的直觀性、互動性，提高教學效果，調動了學生學習的興趣與主動性。

2.2 采用多種教學方法結合

采用現(xiàn)代化教學手段，既要充分發(fā)揮其優(yōu)勢，又要重視研究對教學方法改革的促進作用，探求新的教學方法。現(xiàn)代化教學手段的使用為我們創(chuàng)造了更好的教學情景，使全方位、多角度的信息在教學過程中得到充分運用。在良好的教學環(huán)境下采用啟發(fā)式教學為主，綜合使用問題教學法、項目教學法和類比法等多種教學方法，啟發(fā)、引導學生深層次、多角度地思考問題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力，突出學生在教學中的主體地位。

另外，除了充分利用多媒體教學外，我們以專題形式講授方法應用，引導學生參與到教學和實踐的活動中來，通過實際項目問題的研究分析來提高學生之間的協(xié)作學習能力，獨立思考能力和實踐動手能力，促進了學生之間、學生與教師之間在教學過程中的雙向交流。

3 注重實踐教學

針對圖像處理課程特點，純理論教學已不能滿足數(shù)字圖像處理課程應用性實踐性極強的特征，注重實踐性教學已成為該課程改革中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

3.1 加強實踐教學的體系與內容建設

該課程有三大特征：（1）基礎理論；（2）技術方法；（3）應用。為了充分體現(xiàn)這三大特征，實踐教學就理所當然的成為了該門課程教學的強有力的補充。我們在該課程理論教學中設置課內實習，進而設置了集中實習并獨立設課的教學模式。實習內容的設計為：基礎性實操、驗證性實習和具有應用性與創(chuàng)新性的圖像處理。例如圖像及其直方圖顯示、圖像二值化、邊緣檢測等實驗，學生在理論學習基礎上，經(jīng)過實習與實踐過程，加深理解，提高了實際動手能力和創(chuàng)新能力。

3.2 采用教師指導為輔的教學方法

傳統(tǒng)的實踐教學，指導教師往往花較多時間講解教學內容和步驟等，結果導致學生自己動手實踐的時間不足。因而我們在實踐教學中，采用學生自學為主，教師教學為輔，讓學生獨立摸索圖像處理軟件操作步驟，探討圖像處理算法設計方法等，教師僅在必要時為學生做指導。這種實踐教學方法可以促使學生進一步鞏固和消化所學理論知識，提高了學生理論聯(lián)系實際的能力，實現(xiàn)以教師為中心向以學生為中心的轉變。

4 改革單一考核方式

目前信息與計算科學專業(yè)開設的數(shù)字圖像處理課程為選修課，考核方式為考查。考慮到數(shù)字圖像處理課程是一門實踐性和應用性極強的課程，用單一的考核方式將會阻礙學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，達不到較為理想的課堂教學效果，所以，我們設想采用筆試加實踐考核相結合的考核模式來解決這一問題。采用這種方式是因為在筆試的環(huán)節(jié)可以重點考核學生對基礎知識的掌握程度，而實踐環(huán)節(jié)則側重考查了學生運用相關工具的熟練程度和解決實際問題的能力大小。

參考文獻

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