數(shù)字圖像處理課程的特色教學(xué)方式研究

王俊祥

【摘要】《數(shù)字圖像處理》是電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)課程。該課程不僅要求較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，同時擁有廣泛的應(yīng)用背景。如何將理論和實踐兩大要素有機(jī)結(jié)合進(jìn)行講授是本文的研究重點。此外，在景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院這所特色院校中，如何以陶瓷為背景對數(shù)字圖像處理課程進(jìn)行重新詮釋是本文另一研究要點。本文將從加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)、重視實驗教學(xué)、靈活運(yùn)用多種教學(xué)手段、加強(qiáng)特色教學(xué)等方面進(jìn)行教學(xué)探索，以提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，進(jìn)而提高學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)的能力和自主創(chuàng)新的能力。

【中圖分類號】G521 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0320-01

隨著社會的發(fā)展，數(shù)字成像技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和各種數(shù)字圖像處理器件等電子信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的主流技術(shù)。為了讓學(xué)生對數(shù)字圖像處理的基本技術(shù)及其應(yīng)用背景有充分的了解，同時體現(xiàn)景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院的陶瓷特色，本文將對數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)方式進(jìn)行研究，試圖擯棄以課堂、教師、教材為中心，學(xué)生被動接受的傳統(tǒng)教學(xué)模式，探索出一種緊跟時代潮流的新的教學(xué)模式。

一、加強(qiáng)基礎(chǔ)理論教學(xué)

數(shù)字圖像處理課程綜合性很強(qiáng)，涉及數(shù)學(xué)、物理、控制理論、信號處理、計算機(jī)科學(xué)等多個領(lǐng)域的知識，因此教學(xué)內(nèi)容有較多的原理、概念和公式，極易導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容的單方面?zhèn)魇冢纬伞敖處煗M堂灌，學(xué)生上課記筆記，考試考筆記，考完扔筆記”的教學(xué)怪圈。因此，教師在課堂教學(xué)中應(yīng)該加強(qiáng)以下四方面工作。一、心理建設(shè)。幫助學(xué)生樹立自信心，以及對高難度問題一種迎難而上的激情。理論公式相對枯燥，如果不能在講授之前給學(xué)生一定的心理暗示，告誡學(xué)生只有帶著激情去理解這些理論才能在“痛苦”中尋求到學(xué)成的快樂，學(xué)生很容易會迷失在枯燥、繁瑣的理論公式中而失去信心；二、理論基礎(chǔ)的總結(jié)。數(shù)字圖像處理中的內(nèi)容，如圖像變換、圖像的增強(qiáng)等，都涉及到信號與系統(tǒng)、甚至是高等代數(shù)等基本理論。因此，如何在對數(shù)字圖像處理內(nèi)容進(jìn)行講解之前有針對性的幫助學(xué)生回顧以前的相關(guān)理論是十分關(guān)鍵的。在此過程中，要求老師把握好尺度，既要全面覆蓋相關(guān)理論，又要突出課程講述的重點是數(shù)字圖像處理技術(shù)。三、物理意義的分析。數(shù)字圖像處理技術(shù)是一門以應(yīng)用為主導(dǎo)的課程，所以老師應(yīng)該更深層次的挖掘公式背后蘊(yùn)藏的物理意義，而非推導(dǎo)過程，并輔以實例幫助學(xué)生理解公式的應(yīng)用范圍等。如此可以將繁瑣的公式具體化，并調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生脫離公式“苦海”。四、基本理論的框架搭建。數(shù)字圖像處理技術(shù)主要包含：圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像分割、圖像編碼等內(nèi)容，如何將這些瑣碎技術(shù)的應(yīng)用背景進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)是老師應(yīng)該考慮的問題。如果能夠做到通過一個實例將這些技術(shù)有效的聯(lián)系、貫穿起來，這可幫助學(xué)生更為系統(tǒng)的認(rèn)識相關(guān)理論之間的聯(lián)系，起到事半功倍的效果。

二、重視實驗教學(xué)

脫離實踐的理論教學(xué)只能算是“紙上談兵”。實驗教學(xué)不僅是檢驗理論知識、學(xué)習(xí)實驗技能與實驗技術(shù)的重要途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能、分析解決問題能力的重要方法，因此，我們一定要重視實驗教學(xué)，采取課堂教學(xué)與實踐教學(xué)并重的教學(xué)方法，以提高學(xué)生的研究性創(chuàng)新能力。

就課程本身的特點而言，實驗教學(xué)主要是指利用一些現(xiàn)有的工具（如Matlab）及其它高級語言（如c和c++）進(jìn)行編程并完成一定的圖像處理功能，其中實驗內(nèi)容設(shè)計可分兩部分進(jìn)行：（1）驗證l生實驗。根據(jù)圖像處理的理論教學(xué)內(nèi)容，如圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像分割等，設(shè)計相應(yīng)的驗證性實驗以幫助學(xué)生在實驗過程中更好的認(rèn)識理論技術(shù)的實際應(yīng)用價值；（2）設(shè)計性實驗。為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高學(xué)生利用相關(guān)技術(shù)解決實際問題的能力，老師可以設(shè)計一些具有較強(qiáng)應(yīng)用背景的設(shè)計l生實驗，如車牌檢測、人臉識別等。此外，為體現(xiàn)陶瓷特色，可以設(shè)計出一些以陶瓷為背景的實驗，如陶瓷的圖像檢測系統(tǒng)等，以幫助學(xué)生提高解決實際問題的能力。

三、改進(jìn)教學(xué)方法

一般而言，課堂教學(xué)方式主要以“老師教、學(xué)生聽”的單向輸出為主，具體教學(xué)手段主要是傳統(tǒng)的黑板板書形式。為了更好的呈現(xiàn)圖像處理后的效果，近年來，多媒體教學(xué)已漸漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黑板板書方式，成為教師授課的首選。然而，長時間單向的理論講解會使得原本枯燥的理論更加乏味，從而使學(xué)生陷入一種疲憊狀態(tài)。基于此，本文提出一種互動式的教學(xué)方式，通過增加師生間的互動以提高教學(xué)的趣味性。正常教學(xué)可以分兩大部分，第一部分：正常的“老師教、學(xué)生聽”的單向教學(xué)，在此過程中主要是利用板書和多媒體等方式簡要介紹一些基本的圖像處理技術(shù)和相關(guān)原理。在學(xué)生對基本的技術(shù)有所了解之后，教學(xué)進(jìn)入第二部分：“學(xué)生講、老師評”的互動環(huán)節(jié)。此過程要求學(xué)生通過查找文獻(xiàn)，自主尋找出一個利用數(shù)字圖像處理技術(shù)解決實際問題的論文，然后在課堂上進(jìn)行10分鐘左右的講解。如此一來，可增強(qiáng)學(xué)生的參與性和課堂的趣味性，同時學(xué)生講授過程可幫助其更深刻體會相關(guān)技術(shù)的實際應(yīng)用價值。最后老師的點評可幫助學(xué)生在更高的層次認(rèn)識到數(shù)字圖像處理技術(shù)在實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點，起到“事半功倍”的效果。

四、特色教學(xué)

在景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院這所特色院校中，如何以陶瓷為背景對數(shù)字圖像處理課程進(jìn)行重新詮釋是本文的另一大研究重點。一方面，要求學(xué)生能夠充分了解數(shù)字圖像處理的相關(guān)技術(shù)，另一方面，我們也希望學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際，利用相關(guān)技術(shù)解決陶瓷行業(yè)的一些問題，體現(xiàn)“產(chǎn)、學(xué)、研”的基本辦學(xué)思路。

為提高學(xué)生對陶瓷背景的認(rèn)識，在教學(xué)、實踐環(huán)節(jié)可以有意識的加入相關(guān)的內(nèi)容。在教學(xué)的互動環(huán)節(jié)中，可以要求學(xué)生在文獻(xiàn)搜索過程中盡可能的選擇以陶瓷為背景的論文進(jìn)行學(xué)習(xí)、講授。在實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，老師可以根據(jù)企業(yè)需要設(shè)計出一些可行的設(shè)計性實驗，如基于陶瓷的版權(quán)保護(hù)技術(shù)研究、基于陶瓷的等級劃分和缺陷檢測技術(shù)研究、基于古陶瓷鑒賞的圖像處理技術(shù)研究和基于陶瓷綠色制作工藝的數(shù)字圖像處理技術(shù)研究等。

數(shù)字圖像處理課程是一門專業(yè)性較強(qiáng)的課程，且與多個領(lǐng)域有交叉，對于信息專業(yè)的學(xué)生非常重要。本文旨在通過對本課程教學(xué)方法的一系列研究性探索，試圖摸索出一種適合工科類專業(yè)課程教學(xué)的新模式，使學(xué)生不僅能夠掌握專業(yè)課程的基本理論和方法，而且可以學(xué)以致用，通過設(shè)計研究性實驗鍛煉動手實踐能力和創(chuàng)新思維能力。此外，為體現(xiàn)本校的特色，我們專門研究了一些特色教學(xué)思路，為進(jìn)一步培養(yǎng)高質(zhì)量的現(xiàn)代專業(yè)技術(shù)人才做出貢獻(xiàn)。