圖像處理與檢驗課程教學改革探索

譚淅予

圖像處理與檢驗課程是一門結合計算機、攝影、美術與物理學專業知識的綜合類課程。與大多數課堂教學一樣，教師本位、唯知取向仍占據主宰地位，隨著學科發展，新軟件技術的出現，依舊保持傳統教學理念限制了課程教學質量的提升。因此，在結合課程思政的基礎上，積極推進課程教學改革，結合新學科知識，新教學手段在教學中能夠發揮的效能，為當代社會培養需要的復合型人才。

一、圖像處理與檢驗課程的現存問題

目前圖像處理與檢驗課程的主要內容是針對圖像處理技術進行講授的內容，重視的是處理的手段多樣性以及檢驗結果的準確性，但仍然存在以下問題。

(一)教材案例比較陳舊，實例針對性偏弱。攝影術誕生不過二百余年，圖像處理與檢驗技術的誕生到普及時間就更為短暫。此前課程知識點針對的主要對象還是單張圖片為主。而圖像處理與檢驗技術的進步與計算機技術的進步也密不可分。圖像處理的使用進入商業化階段，圖像檢驗技術在媒體、司法、軍事等領域的運用逐漸得到重視。但隨著發展，視頻監控技術的普及，對圖像的處理需求不再滿足于單張圖像，而視頻圖像處理還停留在截圖再進行分析處理的操作階段，操作原理和技術渠道有一定局限性。在這樣的環境下，對于單一圖像的處理與檢驗技術無法滿足圖像的檢驗與識別需求，如何在課堂中介紹與時俱進的技術處理手段和如何將圖像的主要表現形式進行整合與合乎法律規定的、科學的檢驗，并對其以原始性、完整性與真實性為主要特征給出明確、客觀的判定，使圖像作為反映客觀事實的媒介應用于媒體、公安、司法等領域提供堅實的理論支撐。

(二)教學方法相對單一，理論與實踐趣味性偏弱。隨著學科發展，新軟件技術的出現，依舊保持傳統教學理念限制了課程教學質量的提升。綜合型課程具有獨特的創新性，需要有縱向的知識融匯與梳理能力與橫向的知識對比分析能力。在切入學科之前需要具備的基礎專業知識較多，對學生的能力考驗也比單一知識的理解更加復雜一些，因而這門課程一般開授在本科大三時期，要求學生掌握基礎專業知識之后，融匯不同學科的理論知識聯合運用到新的課程中來，這也切合了當下新學科建設的大局趨勢走向。然而在教學過程中，學生可能會因為過多不屬于自己專業的內容而提不起學習興趣，過于追求結果，從而忽略這樣的綜合類課程中自主分析判斷這個關鍵環節。這個問題同樣也反映在圖像鑒定工作中。視頻監控、圖像獲取的工作與圖像鑒定、鑒定結果認定是分屬在不同的工作部門的，這就造成了工作銜接上的一些問題。因此，如何豐富課堂模式來獲得更全面的收益是目前亟需考慮的問題。

(三)學習目標與應用范圍應該與時俱進。理論知識的豐富與學習的目標是緊緊掛鉤的，應用范圍也不能僅局限于課堂。任何知識點只有隨著使用率的提升，才會逐漸被熟悉，被掌握。如今，隨著移動設備種類的增多，視頻監控的普及，各類平臺的瀏覽便捷性增加，傳輸速度的提升，捕獲圖像的技術手段日益更新，圖像采集設備的普及與圖像編輯軟件功能的日益強大，圖像的獲取與篡改變得越來越簡單，算法的強大增加了處理效果質量，辨別難度相應也增大了。便捷的圖像信息獲得方式更為深刻地影響著人們的精神世界與日常生活。經過了篡改操作的偽造圖像通過媒體與網絡獲得廣泛傳播，有時會給社會穩定與公眾輿論造成難以估量的影響。在信息時代，大量的數據瀏覽傳播，范圍廣泛平臺多樣化，短視頻推文推手之類的信息獲取難度低，瀏覽速度快，許多圖像信息被瀏覽時并不會被確認真偽，因而容易產生錯誤的理解。

二、圖像處理與檢驗課程教學問題的解決對策

(一)課堂內容的基礎性與開放性。讓學生意識到不僅在公安領域鑒別圖像真偽才需要用到圖像處理與檢驗技術，在日常思維中常常無意識要用到相關知識，讓專業課變成常態化，也是增強學習效果的方法。

將單一的處理與鑒定教學內容轉變成以培養學生自主分析能力，選擇合適的解決問題方法為主。完整的課程教學應當分為課堂上的理論教學與課堂后的發散影響。課堂理論教學就是注重專業基礎性，將圖像處理與檢驗課程內容進行概括，介紹基本概念和研究現狀的基礎上，具體闡述圖像檢驗的內容體系、圖像檢驗的主要內容和形式、以及圖像檢驗的程序、技術規范和圖像鑒定書的制作規范等本課程的基礎性問題。但是要明確學習重點不是死記硬背基礎性問題，而是在這些問題的基礎上進行研究，應該將研究重點從下結論的結果向研究它演變的過程方向轉變。

在試改革教學中這一轉變主要體現在實驗課堂中。實驗課不是單一地描述步驟，演示步驟，最后檢查作業這樣傳統的模式，而是強調處理原理的認知和檢驗標準的認定，讓學生知道自己應該做什么，為什么這樣做。在平時授課理論闡述的基礎上，不過分依賴于單一的軟件操作與研究來講授，而是要以實驗原理的形式來將軟件工具分類，培養自主動手能力。另外，選擇與時事熱點相關的圖片或視頻作為實驗素材緊隨社會實踐和時代發展，不但能夠結合思政課堂的轉換趨勢，也可以促進學生思考如何解決社會實際問題。

(二)教學方法的創新。

1.傳統教學手段與新技術的互補。課堂教學中，多次講授同一內容有助于教師整合教學規律，優化教學過程的設計，將課程內容與教學手段結合時事串聯起來。例如近年來在高校教學中逐漸普及的學習通軟件就是一種科學有效的現代化教學手段，電腦端和手機端兼用，軟件端能夠保證教學內容的完整與系統，外鏈各種資源鏈接，各種格式的資料共享下載，并且也擁有一問一答，一問多答的互動平臺，同時為學生提供了隨時可觀的知識與信息接收平臺，有益于學生的興趣激發與主動學習。但是，在積極采用現代化教學手段的同時，傳統教學方式亦不可偏廢。板書、PPT、圖片展示等傳統教學媒介在推導步驟和思路展示時更加直觀，修改補充也十分便捷。

2.教師為主導轉換成教師與學生互動的課堂。互動課堂是教師與學生圍繞教學內容展開平等交流，使得課堂教學成為師生之間思想互動、情感互動、達到主動啟發學生思考的過程。圖像處理并不是背誦文章那樣只有一個正確答案，因而要允許學生在學習中犯錯，甚至不知所措，暴露出錯誤來再予以分析，利用所學知識尋找軟件中合適的工具來解決問題，最后使學生學會自己嘗試尋找合適的工作達到目的。這樣的方式較之傳統的教師單向灌輸模式，更加開放、平等、立體，在過程中遇到挫折，走彎路，思索對策也是對學生心理素質的一種考驗更有助于學生全面素質的提升和完整人格的塑造。

而且，作為一門提升操作水平為最終目標的課程，對不斷更新的軟件類別梳理也非常重要。課堂上不可能將如今市面上所有圖像處理檢驗軟件一一介紹，尤其在大數據碰撞分析的時期，對AI的教育與使用已經提升到了足夠重視的地位，單一的處理工作基本不需要耗費大量人力進行重復工作，那么這個時候學習如何運用技術解決問題的關鍵就不在于這個技術的步驟是什么，了解學生有什么問題，引導學生思考應該用什么方法，學生自主操作嘗試能不能解決問題就成了課堂的關鍵，而課堂的主體也會由老師變成學生。老師的地位不再是高立講臺講授理論知識，而是融入學生，幫助學生引導學生建立自己的知識體系。互動課堂有以下三個特點。

(1)啟發性。結合時事選擇合適的案例設計課堂提問，引導學生主動思考，允許學生犯錯并提出疑問和解決辦法，鼓勵學生從不同角度提供解決問題的方法。

(2)開放性。將傳統講課方式的封閉性，轉變成互相溝通，融入情境的開放性。從師生間互動交流自然而然地引起知識的聯動，學生以闡述觀點為主，教師以梳理觀點，引入知識導向思維樹來幫助學生整合觀點，激發學生的開放創新思維。

(3)情趣性。課堂情境的趣味關鍵點一般在于案例是否富有邏輯性與探索性，同時又具有形象性與趣味性。知識點的融入如果從時事或學生年齡段容易感興趣的事物中選擇與教學內容掛鉤的話題，更加容易激發學生興趣。同時，書面語與日常用語的交錯使用，使課堂生動活躍，也可以提高教學效果。

(三)建立教學團隊，加強師資培訓。以軟件操作為技術依托的課程講究實用性，軟件使用需求隨著用戶需求不斷更新，圖像處理與檢驗課程的教學目標也會隨著軟件更新也不斷更新。這就要求教師也要具備不斷完善學科知識的能力。師資培訓對教師專業知識與技能的提升非常關鍵，在校工作的時間里接觸的學科知識封閉而有限，大多數時間與教育科學技術的更新腳步是脫節的。這時候高校教師雖在科研領域有所建樹，但其基本教學能力卻達不到高校課堂教學的要求。

此外，教學團隊的建設也是提升課堂教學質量的關鍵。不同的教師對教學原理與方法的理解運用各不相同，思維途徑也各有千秋，教學活動的開展，教學質量的提升必然不是一個人能夠解決的問題，通過團隊建設能提升和強化團隊科研氛圍，又可強化團隊中教師的教改意識。

當下對圖像處理與檢驗課程的教學改革方法研究尚在試驗階段，從教學內容的修改、教學方法的綜合、師資培訓等角度提出改革圖像處理與檢驗課堂教學方法的初步舉措實行時間不長，仍然需要進一步研究能夠從根本上影響教學質量的方法。