關于《數字圖像處理》課程的體會與思考

李婕 鞏朋成

摘要：《數字圖像處理》是信息處理類的專業課，本文在強調專業課教學基礎性知識的重要性的同時，還在課堂中加入工程案例和學術前沿，鼓勵學生動手實踐，以增強工科學生的創造能力、應變能力以及對學習的主動能力，使得課堂煥發出生機和活力。

關鍵詞：新教師；角色轉變；教師職業道德修養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）47-0216-02

一、引言

《數字圖像處理》是一門理論與實踐、原理與應用結合緊密的課程。隨著科學技術尤其是計算機技術日新月異的發展，數字圖像處理領域更有效、更實用的新方法和新手段不斷產生，需要不斷將最新的成果和前沿性知識納入講解內容。

課堂教學是高等人才培養的重要環節，但傳統的圖像處理理論課堂教學，由于有限的教學時間的限制，很難將全部內容講解透徹，而且與學生自己實踐脫節，致使學生在一些繁雜的數學推導面前望而卻步，學生的學習積極性降低。因此，如何引導學生，尤其是工科類本科生較好地掌握和應用所學知識，激發他們動手實踐的興趣變得尤為重要。

二、教學現狀

隨著現代互聯網信息的迅猛發展，圖像處理廣泛地應用在軍事、交通、醫學、社會事務等諸多領域，使得更多的學者關注到圖像處理的研究工作中。高等教育就是要與實際運用相結合，遂《數字圖像處理》這門課程在高校的電子信息類專業也有著重要的地位。

本課程主要是使學生在掌握基本知識的基礎上，能夠編程實現簡單的圖像處理算法，為日后的深入研究和工作開發打下堅實的基礎。《數字圖像處理》課程是交叉科學，理論性較強又與實際聯系密切，從歷來的學生教學調查顯示，大部分學生對本課程心存畏怯，隨之教學過程中也存在許多問題，諸如：課程枯燥無法成功引起學生的學習興趣，教師的教學效果不佳等。如何改變教學效果引導學生產生學習興趣，成為教師在今后教學中需要解決的問題的重中之重。

三、原有教學模式存在的問題

筆者通過近年來的教學經驗發現，《數字圖像處理》的原有模式存在以下幾點問題：

1.課程教學體系急需完善。因“數字圖像處理”屬于交叉學科，與多領域存在密不可分的聯系，而目前的教學體系并不完善，難以進行教學實踐。數字圖像內容涵蓋內容較廣，原有的教學模式只是將理論知識灌輸給學生，造成知識點不易講透，學生的理論與實踐脫節嚴重，久而久之學生對學習的積極性也會降低。

2.教師課程講解與實踐相結合。高等學校的教學目的就是讓學生將所學知識能更多地應用到實踐中去。數字圖像處理中的圖像分割、圖像增強等理論內容比較抽象，相關的算法結果卻比較直觀，但我們在教學中發現，雖然課程中也對學生進行了相關程序的編制教學，但大部分學生依舊沒有掌握基本的編程概念。因此我們在教學過程中引導學生掌握基本的理論概念，課后加強實踐驗證，進一步提高教學效果。

四、授課時的幾點思考

針對以上情況，筆者對教學工作進行了以下探索：

在講解基礎性知識時貫徹“少而精”，即注重與其他課程的銜接性，恰當處理從已知到未知的過渡，使學習者能較好較快地接受新知識理論；恰當處理內容重復，以提高學習者的學習興趣和效率。圖像處理中的很多案例是需要多個知識點相互作用的，因此在設計時注重知識點之間的聯系和前后關系。同時，有些案例從不同的角度有不同的解決方案，以圖像去霧這個案例為例，可以作為一個圖像增強問題，也可以看成一個圖像復原問題，同時還可以結合圖像濾波和多尺度分析進行分析，案例的重復講解也有利于讓學生從不同方向入手去解決工程實際問題。

授課方式采用：每次課前半部分講授方法，突出理論依據和特點，在理論部分講解完后會為大家展示該部分的實驗，從代碼層面幫同學梳理知識點，后半次課以專題的形式講解方法應用。而方法的先進性主要是指緊跟領域前沿并結合現代化教學手段，因為本人的研究領域正是圖像處理和計算機視覺，將該領域最新的發展和自己的研究帶入到課堂總是令人振奮和欣喜的，自己在講解時也覺得有說不完的話講不完的故事，同時將該領域的國內外名人在課堂做簡單介紹，以專題形式講解方法應用時邀請相關研究方向的同事做報告或借用他們在學術會議上的專題PPT。

“工預善其事，必先利其器”，數字圖像處理的應用需要依托在相關專業工具基礎上才能開展研究，如若缺乏對相關工具的了解，往往會事倍功半。因此，第一次課就分別從實際的應用案例引出該領域常用的工具（Matlab，VS，Python，OpenCV，Halcon，linux）以及在硬件上的（GPU，DSP，FPGA，ARM）實現，另外，每次理論課的知識點采用展示相關代碼查看結果的方式進行梳理，強調工具的重要性，讓學生有想動動手的欲望。

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，考慮到課時以及學生的編程基礎較薄弱等問題，實踐課選用Matlab作為仿真工具，利用PPT教學輔導，減少了實驗前講解實習目的、內容和要求、步驟的時間。鼓勵用教材上的標準圖像和自己的圖片分別做實驗，強調結果的對比分析。最后的課程設計采用自愿組隊選題，進行原理和代碼講解，程序結果展示并提交科技論文的方式考核，而這個部分總會帶來意想不到的效果。

五、總結

以上是此次做教學設計時對這門課的一些總結和想法，由于自己的教學經驗和能力有限，可能會顯得俗套，紕漏也在所難免。而在真正的教學過程中也遇到過各種不同的問題，但我覺得有一點，學生心里都很愿意去學習一些新東西，關鍵在于通過何種方式如何去激發。衷心希望同事們不吝批評，也感謝學校提供這次與大家交流、不斷進步的機會。

最后，借用荀子的一句話與大家共勉：無冥冥之志者，無昭昭之明，無昏昏之事者，無赫赫之功。

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