何朝霞

摘要：由于數(shù)字圖像處理應(yīng)用廣泛，考慮學(xué)生的個體差異，為進一步提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，提出一種分層實踐教學(xué)體系，兩個層次分別以“數(shù)字圖像處理系統(tǒng)”和“遙感圖像處理”為主線展開，內(nèi)容和難易程度的差別，旨在提高學(xué)生實踐教學(xué)的參與度，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：個體差異；分層實踐教學(xué)；參與度

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）01-0185-02

教育部2012年公布的《關(guān)于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》[1]，其中明確提出要強化高校實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。同時，核心素養(yǎng)是在21世紀人人都需要具備的“共同素養(yǎng)”，中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，以科學(xué)性、時代性和民族性為基本原則，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心[2]。因此，尋求培養(yǎng)大學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑，成為當(dāng)前我國高校發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的核心課題。

《數(shù)字圖像處理》是電子信息類專業(yè)的專業(yè)課，是一個重點交叉學(xué)科，也是一門理論結(jié)合實踐，原理與應(yīng)用并重的課程[3]。課程涉及的學(xué)科領(lǐng)域和理論知識非常廣泛，學(xué)生一方面數(shù)字圖像處理技術(shù)具有廣泛應(yīng)用前景所吸引，另一方面又對課程的抽象理論和煩瑣的數(shù)學(xué)公式感到苦惱。關(guān)于實踐教學(xué)方面，各高校的實驗環(huán)節(jié)主要集中為驗證性實驗，并且不同層次的學(xué)生做的都是同樣的實驗[4]，從而降低了學(xué)習(xí)積極性。因此，結(jié)合長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院當(dāng)前的實踐教學(xué)現(xiàn)狀，針對《數(shù)字圖像處理》課程的實踐教學(xué)，文章試圖構(gòu)建一種多層次、多手段的教學(xué)模式，提高學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

1 傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理實踐教學(xué)體系

《數(shù)字圖像處理》課程涉及的知識面廣泛，根據(jù)學(xué)院教學(xué)大綱要求，實驗內(nèi)容包括圖像的顯示和坐標變換、圖像代數(shù)運算、圖像灰度映射、直方圖變換（均衡化和規(guī)定化）、空間域和頻域的圖像增強、圖像分割、彩色圖像處理等。在傳統(tǒng)的《數(shù)字圖像處理》實踐教學(xué)體系（圖1所示）中，各知識點之間相對獨立，學(xué)生無法形成完整的《數(shù)字圖像處理》理論體系。如： 在“圖像增強”中，雖然方法眾多，但是各種處理方法相關(guān)性較小。因此，為了讓學(xué)生對數(shù)字圖像處理的知識體系有一個整體認識，梳理《數(shù)字圖像處理》實踐課程的知識點，尋找合適的主線將各知識點連接起來是當(dāng)前急需解決的問題。

獨立學(xué)院為應(yīng)用型本科院校，強調(diào)“學(xué)以致用”，根據(jù)《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)目標，選擇以“數(shù)字圖像處理系統(tǒng)”和“遙感圖像處理”作為兩條主線貫串各知識點，針對學(xué)生個體差異的現(xiàn)狀，設(shè)計課程的“分層實踐教學(xué)體系”。

2 分層實踐教學(xué)體系

研究分析傳統(tǒng)實踐教學(xué)體系，實驗內(nèi)容集中于圖像處理的通用技術(shù)，學(xué)生在完成實驗任務(wù)后對其應(yīng)用范圍仍然不夠明確，會使多數(shù)學(xué)生喪失學(xué)習(xí)信心。

充分考慮各知識點的難易程度及相互聯(lián)系，將《數(shù)字圖像處理》課程的實踐教學(xué)體系分為 A、B兩個層次（圖2所示）。A 層次以“數(shù)字圖像處理系統(tǒng)”為核心，內(nèi)容包括如何在空域和頻域?qū)D像進行處理； B 層次以“遙感圖像處理”為主線，即如何利用ENVI軟件對遙感圖像進行基本處理。分析知識點的難易程度： A 層次內(nèi)容對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高，并要求掌握MATLAB軟件編程，相對較難，適合基礎(chǔ)較好的學(xué)生；B 層次內(nèi)容以二維空間坐標系等數(shù)學(xué)知識為基礎(chǔ)，熟練ENVI軟件操作，不需要編寫程序，相對較容易，適合基礎(chǔ)較差的學(xué)生。

如圖3所示，A層次內(nèi)容包括數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識、空域技術(shù)和頻域技術(shù)。其中的代數(shù)運算、幾何運算和空域技術(shù)等涉及的數(shù)學(xué)知識相對簡單；但是頻域技術(shù)中涉及數(shù)字圖像的變換，包括傅里葉變換、余弦變換等，算法復(fù)雜，理論性較強；因此，在頻域中對圖像進行增強和復(fù)原處理是 A 層次中的難點。

如圖4所示，B層次內(nèi)容包括遙感圖像處理基礎(chǔ)知識、圖像增強和圖像分類，實驗內(nèi)容是在ENVI軟件平臺下完成的。ENVI軟件具有操作簡單，智能化提取圖像信息等特點，B層次內(nèi)容在不需要編寫程序代碼的基礎(chǔ)上，通過ENVI的模塊化操作即可完成。針對基礎(chǔ)較差的同學(xué)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3 結(jié)束語

文章針對學(xué)生的個體差異現(xiàn)狀，遵循教學(xué)的循序漸進原則，研究《數(shù)字圖像處理》課程的分層實踐教學(xué)體系，以“數(shù)字圖像處理系統(tǒng)”和“遙感圖像處理”為主線，重新構(gòu)建數(shù)字圖像處理實踐教學(xué)知識體系，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生對理論和應(yīng)用的理解，提高學(xué)生的實踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[1] 關(guān)于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見.教思政[2012]1號.

[2] 中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果.教育部，2016.09.

[3] 吳全玉，劉曉杰，潘玲佼，等.“數(shù)字圖像處理”課程實驗教學(xué)研究與探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2016，38（1）：121-124.

[4] 沈曉晶，于慶梅，池濤.“數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)體系改革的探索[J].成都工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2015，18（2）：97-99.endprint