基于混合學習模式的圖像處理課程教學改革探索

邱燕玲

關鍵詞：混合學習模式;圖像處理;教學改革

在獲取外部信息的渠道中，眼睛所感知的視覺信息占據了3/4以上，起著重要的作用。除了視覺自然場景外，宏、微觀圖像和大量計算機生成的圖像豐富了視覺的范圍，成為多媒體世界中最重要的成員之一。圖像處理技術的應用已經成為科技、工業、經濟發展和生活質量提高的強大動力。各級高等教育以不同的方式和內容傳授這方面的知識和技能，但在教學效果和質量上還有待提高。

一、課程特點和教學內容分析

圖像處理是通過計算機，對獲取的視覺信息進行處理的技術。圖像處理技術理論基礎涉及諸多學科，其中包括物理、數學、信號處理、計算機科學等知識，內容較為廣泛，不容易理解，理論較為抽象。圖像處理技術實用性較強，因此本課程的關鍵就是理論與實踐結合，把基礎理論與技術教學作為重點內容，把提升學生實踐能力與課題研究能力作為重要目標。

在眾多高校中，圖像處理技術已經成為非常重要的一門課程，主要是對圖像數學描述、圖像數字化、圖像增強、圖像變換、圖像編碼、圖像恢復、圖像分割、圖像重建、邊緣提取、圖像分析與識別等圖像處理方法進行介紹，促使學生可以通過該門課程的學習熟練掌握圖像處理過程，利用這些基本方法對圖像處理系統進行開發。利用這些內容設置，可以使學生對圖像處理技術基本思想與技術進行真正掌握，進而促使學生實現深度學習。

二、混合學習模式特點

（一）學生主體與教師主導共存

混合學習是將面對面課程教學與在線課程學習等系統課程相結合，實現完整的課程教學管理過程，是一種新型教學方法，更好地實現課程教學效果目標。自混合學習概念被提出以來，優化教學模式、更好地為學生學習服務的教學探索就從未停止。從學習理論、環境、資源到各種學習組合方法，探索并找出更有效的學習方法進行組合，從而更好適應學生的思維習慣和學習能力特點，幫助學生在學習過程中獲得更好的學習效果。混合學習課程模式始終堅持貫徹“學習者是學習的主體，教師是學習的支持者”的教學理念，教師不是簡單地傳授知識者和灌輸者，而是引導學生不斷學習的課程設計者、幫助者和行動支持者。學生不是知識的“容器”，而是認知的主體。

（二）教師把控下的網絡資源針對性學習

教學資源是現代混合學習模式教學環節中的重要組成部分，能夠實現教育資源的綜合價值。在教師的專業指導下，學生不僅可以充分利用教育網站上的在線教學資源，進行有效和針對性的在線學習，不必拘泥于普通學校教育網絡平臺有限的教育學習信息資源。同時，也不會從目前海量的在線學習資源中進行選擇和自動識別篩選。這樣，在教師的教學指導下，將網絡優質學習資源作為學生自主學習的補充內容，融入運用到混合教學中，彌補傳統教學資源的不足。

（三）師生互動與學生互動相結合

在混合學習中，教師教學以利用線下平臺為主，學生知識的應用和技能提高主要在網上平臺進行。在這種教學情況下，教師完全可以充分依靠教學實踐經驗，掌握每個學生的具體學習發展過程，根據每個學生的學習情況和相應課程教學要求分配任務，根據每個學生的心理特點和接受能力，為每個學生主動講解基礎知識，形成一種師生間的互動。同時，學生通過在線網絡學習和個人自主在線學習相互結合，甚至可以鼓勵學生通過在線學習互動方式拓寬新的視野。豐富的課堂互動教學形式一定能有效調動激發部分學生的課堂學習活動積極性，避免部分學生在單調的課堂學習活動環境中思維和學習視野嚴重受限，同時通過加強學生之間的合作交流，可以相互支持鼓勵、優勢互補，培養學生的團隊合作與溝通交流能力。

三、圖像處理課程教學現狀

在實際教學過程中，圖像處理課程在理論和實踐上都存在一定的困難。它要求學生在學習后掌握理論方法，解決實際問題。一般來說，圖像處理課程存在教學內容過多、教學模式陳舊等問題。

（一）教學內容多

圖像處理課程教學內容很多，包括色彩圖像原理、色彩圖像模型、光照圖像模型、隱面圖像消除、造型圖像設計、曲線圖和曲面圖像擬真組合等，傳統教學過程中根據教材教學內容講述，會發現教學內容眾多，講述過程中缺乏重點，沒有對課程內容講透，使學生一時無法把握重點，教學效果不佳。

（二）教學模式陳舊

圖像處理教學模式多年來一直是固定不變的。一般來說，教師教學生完成習題、實驗和考試。教師對所有學生一視同仁，限制了學生的積極性，效果不佳。在信息時代，教學模式應多樣化。除了教師的講課外，還應能為圖像處理課程提供專門的教學實踐活動，因材施教，教學過程中也能讓學生積極參與。

（三）理論知識過于分散化

在以往教學過程中，教師基本上都是逐一講解單個知識點，從數學背景到公式推導，具有較強的理論性，這給很多學生的學習帶來較大的苦難，且學生很難對知識模塊之間的聯系性進行掌握，特別是在實際復雜應用場景時，會存在束手無策的情況。

（四）實驗教學薄弱

在以往圖像處理教學中，大部分教師開展實驗教學時，都是以驗證性、演示性實驗為主，無法有效培養學生的創新思維和解決實際問題能力。并且，教師利用的實驗工具都是MATLAB編程。該實驗工具雖然編程環境簡單，具有完善的圖像處理功能，但是其在人工智能算法研發層面，和Pyrhon編程相比，還存在諸多不足。

四、基于混合學習模式的圖像處理課程教學改革措施

（一）優化教學內容

1.教學內容應側重于實踐性

通過大量的教學實踐案例操作，引導學生如何在實踐中學會發現實際問題、解決實際問題、掌握實用技能。因此，教師一般可以根據本學科專業的實際具體情況，將三分之一的學習時間主要用于新基礎知識的理論講解、演示和理論總結，將三分之二的學習時間主要用于指導學生的理論實際操作，從而給予學生充分的學習時間和主動參與學習的良好機會。

2.教學內容應注重實用性

在大多數實際情況下，圖像處理課程的教師過分注重教學圖像的美和處理技巧，課程研究結束后，學生們踏上新工作崗位，卻突然發現之前的課題研究不適用，同時，枯燥的教學內容也可能會導致部分學生參與學習活動興趣的明顯下降，達不到理想教學效果。因此，教師在正確選擇教學內容素材時，要更加善于從現實生活中深入挖掘教學素材，最好將學生日常生活中經常遇到的教學效果問題作為課堂實例講解，如日常生活中的照片、海報、包裝、封面等，通過課堂學習和實際操作，學生往往會發現自身已經能夠有效解決日常生活工作中的許多實際應用問題，提高對本學科課程的學習興趣，從而達到理想化的教學效果。在就業教學中，教師一定要時刻牢記，學習不是高職學生的主要學習目的，未來如何就業才是高職學生真正需要解決的問題。因此，教師在自行選擇教學內容時，必須與在校學生未來就業緊密聯系，將所學專業知識與市場需求緊密結合。

3.教學內容應注重趣味性

興趣愛好是學生最大的學習動力，隨著社會進步發展，學生學習興趣必然會隨著時代的發展變化而變化。作為教師就更應該充分掌握學生的喜好，從而充分激發學生的自主學習熱情。枯燥的圖像處理課堂教學內容往往會容易讓很多學生上課聽得無味，因此選擇一些有趣的圖像處理教學內容可以有效吸引學生的學習注意力，提高學生的學習活動興趣，達到一舉兩得的教學效果。例如，教師可以引入玉兔號月球車的結構，把玉兔號月球車怎樣通過測月雷達、全景相機、粒子激發X射線譜儀、紅外光譜儀等儀器的視頻動畫呈現給學生，三維光學成像和紅外光譜分析月表，科學探測月壤厚度和結構，現場分析月表物質主要元素。

（二）革新教學模式

1.科學合理地進行課程整體設計

圖像處理課程是一門高技能課程，強調學生的實際操作能力，要求學生掌握圖形圖像處理軟件的應用技能。根據課程性質和課時限制，設計專業的圖像處理課程一般采用Pholoshop和CorelDRAW，非設計專業只開設一種軟件。在教學內容的設置上，我們應該做出一些選擇。在制訂教學計劃時，要充分考慮課程的實際操作性。我們應該把實踐教學作為一個重要的組成部分來安排，而理論只占一小部分。合理設計教學環節，即課程的總體設計。

2.打破傳統的理論教學方法

圖像處理課程是一門強調實踐操作的專業技能培養課程，即注重培養學生的理論實踐操作能力。學生們在掌握基本的動手操作技能后，就要不斷鍛煉動手操作能力。傳統圖像處理課程教學時專業理論課和專業實訓技能課各占一半，但對圖像處理課程教學來說，過多的學習理論課只可能會嚴重扼殺學生的學習活動興趣，不能充分發揮突出圖像處理課程教學的專業技能。

要徹底打破傳統圖像處理課程教學模式，在理論教學中要特別注重充分培養學生邏輯發散意識思維，要充分結合實際案例，以寬松靈活的教學方式認真結合理論實踐教學。在作品案例中，每個產品理論中的知識點都被再次提出，所有的理論知識點都會被滲透到整個作品案例中的設計中，在理論知識教學中，把作品案例分析教學作為理論知識教學的主要理論輔助教學手段，對優秀的作品案例進行理論講解和分析。

這種方式最大優點是：通過課程實例互動操作方式傳授專業理論知識，真正能夠做到理論與實踐有機聯系，使學生學以致用;不斷培養學生的邏輯審美思維能力;不斷放寬學生的產品設計思維視野，培養學生獨立發散性邏輯思維能力;不斷提高學生的理論學習實踐能力研究興趣和學生創造力培養水平。

3.設置靈活多樣的實訓教學環節

圖像處理技術應用領域較為廣泛，其中包括自然災害預測、視頻通話、數字電視、環境污染監測、自然災害預測、氣象云圖等，因此，在圖像處理課程實踐教學中，要不斷加強學生教和學的有機互動，改變學生原有的課堂學習行為模式，充分調動全體學生的實際參與性。

教師需要注重指引學生通過VC或者是MATLAB，進行實際程序設計，對學生分析和解決問題能力、開發圖像處理系統能力進行培養。教師根據課程教學要求設置圖像變換、圖像增強、圖像編碼、圖像分割和邊緣提取等課外實驗。在學生完成課外實驗后，教師可以開展實驗指導課，幫助學生對實驗中存在的問題進行解決，進而有效提升學生編程能力與算法設計能力。例如，圖像變換實驗，要求學生分別利用離散余弦變換、傅里葉變換、小波變換，對輸入的圖像進行變換，通過變換前后的圖像，對圖像變換前后視覺效果進行分析。

教師還可以開展專題討論課，教師對題目進行指定，學生通過對相關文獻進行查閱，對基本原理與方法進行深入分析，對相應的算法進行設計，編程實現，并且給出實驗結果和分析，這樣可以有效提升學生積極主動性，還有助于培養學生通過理論知識對問題進行解決能力。例如，數字圖像表示及其處理專題討論課，題目是利用vc或MATLAB實現常用圖像文件格式顯示，常見圖像文件格式，利用VC或MATLAB進行圖像格式轉換。

此外，鼓勵學生積極主動參與教師主持的科研項目，例如，科技支撐計劃、國家自然科學基金、863項目，這些項目涉及諸多研究方向，如信息檢索、文字處理，網絡信息分析、視頻音頻處理、圖像識別等。在項目中，可以有效提升學生的思維創新能力與科研能力，可以為學生未來發展和就業打下良好基礎。

（三）改革考核評價形式

考核，主要是為了檢驗學生的學習成果，考核目標不僅需要對學生掌握教學內容的程度進行檢驗，還需要提升學生對問題的發現、思考、解決能力。為了防止發生日常不努力、考前突擊的情況，教師還需要對考核評價形式進行改革。在具體考核時，可以分為兩個部分，日常成績占據30%，期末考試成績占據70%。在日常成績中，包括上課出勤、作業、實驗、專題討論。在該過程中，教師需要嚴格要求學生，促使學生能夠對教學中的各個環節都給予足夠重視。

結語

綜上所述，基于混合學習模式下，對圖像處理課程教學方法進行整體改革的新探索，應該以開展實踐性學習為主要教學目標，充分發揮全體學生的學習主動性和教學創新性，合理分配選擇課程教學內容和運用教學方法，激發全體學生綜合學習的興趣，使之積極主動投入圖像處理課程中去。

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