舒忠，葉卉榮，李其京，趙華菊

（荊楚理工學院，荊門 448000）

0 引言

近幾年來，印刷工程應用型本科專業(yè)為了適應大多數印刷企業(yè)轉型發(fā)展的需要，許多印刷類應用型本科院校，對人才培養(yǎng)模式及課程體系進行了大幅改革，通過大膽嘗試，取得一些可以借鑒的成果[1-4]。其課程設置在兼顧印刷工程跨專業(yè)特色突出基礎之上，主要偏重于數字方向[5-6]。在印刷、包裝及眾多媒體傳播領域，圖像的復制與傳播是主要的研究對象，且具有顯著的跨專業(yè)、跨領域應用特色。《數字圖像處理》作為印刷工程專業(yè)教學中的重要基礎課程，在整個課程體系中地位尤為重要。

目前，《數字圖像處理》課程主要針對信息、電氣、計算機和物聯(lián)網等學科相關專業(yè)的本科生開設，目前所使用的教材和教學內容也偏重于為這些專業(yè)的人才培養(yǎng)服務，缺少能夠真正與印刷工程專業(yè)課程結合緊密的教學內容。這一現(xiàn)狀，影響了印刷工程專業(yè)學生對該課程學習目的準確理解，造成部分學生學習興趣低。因此，針對印刷工程專業(yè)后續(xù)一些重要專業(yè)課程的教學需要，對該課程的教學內容和課程考核內容進行大幅調是必須面對的問題。

學生進入大學后，有一個顯著的特點——極度放松[7-8]。許多大學生的學習積極性大大不如中學階段，沒有自學意識、沒有很好的學習方法，遇難就退。工科類大學學習的目標偏向了學生將來的職業(yè)方向，教學方式與中學階段也大有不同，針對《數字圖像處理》課程，教師正常教學的學時數偏低，加之課程學習涉及的基礎課程多，學習難度大，不易于全面掌握。因此，教師在對知識點進行講解時，必須講透講深，并采用一些不失嚴謹的方法，幫助學生降低學習難度。同時，要求學生對一些知識點，按照教師講授的方法，進行自主學習。對學生自學情況和學習方法掌握情況的考核也顯得非常重要?！稊底謭D像處理》課程理論與實踐并重[9-10]，對于印刷工程專業(yè)的學生而言，由于有一些重要前導的基礎課程沒有開出（如：信息論、數字信號處理等），因此，教師在教學內容的設計時，會根據學生在已開出前的導課程（如：高數、概率學、計算機基礎、計算機程序設計等）基礎上，通常會偏重于中加大實踐部分內容的教學。而對于實踐部分的考核，只要學生的實驗或實訓作業(yè)做了，并說得過去，往往都會輕易地讓學生通過，甚至成績都給得偏高。將本課程的實踐部分納入重點考核是對學生整個課程學習效果評判的重要依據。

通過課程教學發(fā)現(xiàn)，學生對已學知識的掌握情況較為理想，但如何應用這些知識解決問題則表現(xiàn)較差。一部分學生對于解決一些單一性的問題都無從下手，理論與實踐嚴重脫節(jié)。而對于利用多個知識點綜合性解決問題，大多數學生都顯得困難。如果教師在課程講授中，只片面強調《數字圖像處理》課程的基本原理與基本應用，沒有對當前的印刷企業(yè)在圖像處理應用中的實際需要進行講解分析，則更多的學生就不知道將所學的知識如何應用于印刷圖像的處理中，甚至認為所學的知識點也印刷無關。因此，課程考核的內容中必須包含綜合應用多個知識點解決生產實際中的具體問題，同時，在考核中加入學生對當前印刷企業(yè)的了解和對企業(yè)將來如何實現(xiàn)智能化控制的思考等內容。

通過課程教學發(fā)現(xiàn)，對《數字圖像處理》課程的學習“只求能過”是多數學生的學習要求，這樣的學習要求，很難適應將來學生從業(yè)時對行業(yè)標準和工程應用等方面的職業(yè)需要，根本無法將學生真正培養(yǎng)成為一名合格或接近合格的工程師。同時，由于學習要求低，對于將來從事學術或技術應用研究層次的學生培養(yǎng)，必定會出現(xiàn)學生對科學研究基本的核心素質有所欠缺等問題。因此，在課程考核中，必須重視對學生觀察問題細致程度、對待科學實驗和工程應用研究的嚴謹態(tài)度等內容的考察。

課程考核作為本科教學效果的主要體現(xiàn)方式，其考核內容的設計是重要的因素之一。本文將以教學實例為主，對印刷工程專業(yè)本科學生《數字圖像處理》課程教學、考核內容設計及考核要求等幾個方面的調整思路進行探討。

1 強化課程教學、考核內容與專業(yè)的相關度

學好《數字圖像處理》課程的前提是具有較強的高等數學、性線代數、信息論、數字信號處理、計算機編程等課程學習基礎，該課程的學習內容主要包括：數學、信息及數字信號等一些基礎理論，更重要的是包括對MATLAB、C++等仿真實驗和工程應用編程軟件的學習?？梢钥闯觯瑢W生的基礎學習任務非常重，授課教師將其設置為一門專業(yè)基礎課程、放棄與印刷工程專業(yè)背景進行融合，也是情理之中的事。但是，今后的高等專業(yè)教育在教學內容上，從廣度與深度兩個方面都將面臨一系列的教學改革，全面實現(xiàn)教學內容與專業(yè)（行業(yè)）實際緊密融合是無法回避的實現(xiàn)，其中，也包括一些看似與本專業(yè)無關的專業(yè)基礎課程。因此，《數字圖像處理》課程教學內容在確?；A理論的同時，必須補充與印刷行業(yè)緊密相關的內容，并完善與教學內容相匹配的考核內容。以下通過教學實例進行說明：

教例1：在對教學開篇的課程應用領域介紹中，以一個數字圖像處理技術應用的重點領域（或者認為學生有興趣或能夠引起學生注意的領域）為例，對其應用的主要技術進行介紹，同時引導學生如何將相應的技術應用于印刷領域。例如：課程第1章的教學結束后，要求學生完成作業(yè)：“針對印刷機的結構及復制原理，結合巡航導彈的景象匹配原理，簡述如何實現(xiàn)在印刷過程中對承印物上的某一幅印刷圖像進行識別？對其進行識別有何意義？”由于學生還沒有完成本課程的學習，要求學生只在初始層面對問題進行解答。此類作業(yè)的設計，不僅可以全面了解學生對已學知識的掌握程度，還可以在課程教學前引導學生如何通過理論學習解決印刷工程領域應用的實際問題。

教例2：在講授圖像退化復原時，首先講明印刷企業(yè)實際的圖像處理流程，在流程中介紹Photoshop圖像處理軟件可能無法對一些非常模糊的圖像進行處理，而通過MATLAB進行去模糊處理，可以讓圖像主體部分能夠盡量清晰顯示。同時強調：在MATLAB對印刷圖像進行去模糊處理，嚴格地處理流程必須以一個正常的圖像作為評判標準，首先對圖像進行退化（或者是加模糊、或者是加噪、或者是同時加模糊加噪）處理，再根據加入的退化因素，設計復原濾波器進行圖像復原，通過多次仿真實驗，在得到了可靠的復原濾波器后，再將這個可靠的復原濾波器應用于目標印刷圖像進行復原。而在實際應用中，為減少麻煩，通常是根據對印刷圖像進行分析，估計一個造成圖像模糊的原因，直接使用現(xiàn)有的復原濾波器進行修復，或選擇幾種復原濾波器進行修復，最終取最佳效果的圖像用于印刷。通過以上講解和設計此類偏向實際應用的考核內容，引導學生理論聯(lián)系實際，從嚴謹與實用兩個方面，學會如何依據所學的理論知識，解決印刷企業(yè)生產中出現(xiàn)的疑難問題。

2 考核學生自學積極性和掌握學習方法的能力

《數字圖像處理》課程理論部分的學習對學生和教師的難度都非常大，對于多數學生而言，幾乎不知道怎么去學，其自學積極性必定不高，這就要求授課教師在教學中采用一些學生易記、易懂的方式進行講解。因此，在引導學生掌握一些高效的學習方法的同時，還要給學生留出一些自學的內容，并對學習效果進行考核。通過教學探索，本文提出了采用“圖示分解難度”和“實踐應用理解理論”兩種學習方法。對于各種圖像變換，其本質是對圖像空間像素的灰度值進行重新計算，使用圖示法可以方便地使學生理解圖像的變換過程，同時，通過繪制圖像變換過程的流程，可以讓學生非常方便地寫出圖像變換的主干公式（采用一些符號或簡寫算式表示完整的數字公式，從而分解公式的記憶難度），在記住主干公式的基礎上，記住完整的圖像變換公式和變換模板的難度就會大大降低。在記住變換公式的基礎上，通過盡量少地設計圖像維度，以實例的方式講解變換公式的計算方法，也就降低如何使用公式進行計算的學習難度。對于一些難度較大的理論知識，可以引導學生首先了解圖像的基本變換處理過程（可結合一些圖像處理軟件進行操作），從實際應用開始，掌握圖像變換的流程和具體的操作方法，過頭來再結合操作過程，找到相應理論部分的知識點。抓住學生偏好動手的特點加以引導，對學生學習和自學興趣的提高非常關鍵。

教例3：在講授圖像頻域傅里葉變換時，通過制作正余弦波及投影效果圖、正余弦波疊加及投影效果圖說明傅里葉級數頻譜。通過制作正余弦波周期曲線，并標注時間差，說明時間差與相位譜關系；通過繪制正余弦波時間、頻率變化規(guī)律及投影效果圖，說明相位譜表示的含義。通過繪制正余弦波的離散疊加和傅里葉變換復數、空間對應頻域和時域效果圖，說明傅里葉級數表示的含義和傅里葉變換后圖像的多種表示方式。最后，通過使用MATLAB編程訓練，對傅里葉變換公式表述的含義進行理解。以上講解和設計與之對應的考核內容，可以引導學生采用一些便于理解的方法進行學習，在知道如何進行學習的情況下，學生就有了自學的主動性。

教例4：在講授卷積運算時，通過設計一個灰度值偏小的簡單灰度色塊作為原始圖像，使用3×3的圖像變換模塊，通過圖示演示卷積計算過程，在大大減小難度的情況下，學生基本上都可以準確理解卷積運算原理。同時，還讓學生組隊，讓他們通過課余自學，制作課件，向學生講解卷積運算和反卷積運算的過程。

教例5：針對一些學生MATLAB編程能力不強的情況，可引導學生首先看別人怎么編寫代碼，再根據別人編寫的過程畫出編寫代碼的流程圖，并要求在別人編寫的代碼后逐條寫代碼的作用和使用格式，通過流程圖總結代碼編寫流程和代碼編寫格式。同時，根據所編寫的代碼，也可以在理論上加深理解圖像變換公式的理解。通過以上方法將實操訓練列入平時考核中，以實操帶動對知識點的理解，在反復多次訓練后，即使沒有任何基礎的學生，都可以在短時間內掌握MATLAB的代碼編寫的方法和要點。

3 考核學生綜合應用知識解決問題的能力

結合印刷工程專業(yè)開設的全部課程，在教學過程引導學生綜合應用《數字圖像處理》課程所學習的知識點，解決一些印刷圖像處理中實際問題，是本課題教學的主要目的所在。在授課時，就要求教師通過問題分析，引導學生列出可以解決問題的全部相關知識點，對照問題逐一對引用知識點的作用進行解析。這類任務的設計，不僅要在平時考核中體會，同時還要在期中、期末考核中體現(xiàn)，只要選題方向相關，更應在畢業(yè)論文中體現(xiàn)；不僅要將本課程內多章節(jié)、多知識納入考核任務中，還要將印刷工程專業(yè)與本課程有直接關聯(lián)的其他課程相關知識點納入考核任務中，有呢要的情況下，可以實現(xiàn)跨專業(yè)知識點的融合應用。對于期末以論文方式進行考核時，要求論文或相關研究涉及的本課程知識點覆蓋90%左右，同時，嚴格要求所用知識點必須與主題相關，絕不僅是裝箱單的知識點堆疊；同時，盡量要求內容涉及多門課程，或涉及跨專業(yè)課程。

教例6：在對圖像分割和圖像特征提取進行講授時，可要求學生依據已學知識和圖像識別理論，設計一個對印刷產品中指定圖文區(qū)域進行提取流程。要求考核的內容主要包括：①對本課程基本概念和所用其他課程知識點進行解析；②構建圖像模式識別系統(tǒng)的過程和所涉及的全部技術（主要包括一些專業(yè)基礎課程）進行分析；③識別系統(tǒng)處理關鍵環(huán)節(jié)（主要包括本課程涉及的核心技術）的功能分析；④對圖像模式識別系統(tǒng)的主要任務進行解析；⑤對系統(tǒng)流程進行總結；⑥對一些結果進行分析，并完成結論匯總。當然，為了引導學生完成全部相關任務，教師應以一個實例詳細講解引用的相關理論和MATLAB仿真實現(xiàn)過程。在選擇實例進行講解時，應該盡量選擇一些當前熱門的研究技術或研究成果，以上為學生設計的考核任務，可以通過對當前非常熱門的人臉識別技術應用及研究成果的講解，并注意將重點放在對MATLAB仿真實現(xiàn)過程，一定要講透，特別是提醒學生注意一些可以加以改進、值得進一步研究的關鍵點。通過這類綜合性和創(chuàng)新性任務的設計，可以全面對學生的學習效果和綜合能力進行考核，是應用型本科教育培養(yǎng)合格工程師的關鍵所在。

4 考核學生對待科學實驗和工程應用研究的嚴謹態(tài)度

對于學生能力不等的學情現(xiàn)狀，教師在講授《數字圖像處理》課程時，一定會使用一些非專業(yè)的詞句來對難于理解的重要知識點進行解析，以便于學生的準確理解。這對于學術研究和科學實驗是不嚴謹的，為了解決這一問題，個人建議不要將這些非專業(yè)的詞句以文字的形式展現(xiàn)給學生，一定要為學生提供完整、嚴謹的PPT課件。以住的經驗通常是制作簡單、但重點突出的PPT課件，以便于學生記憶，在當前的學情現(xiàn)狀下，簡單的PPT課件不易于幫助學生自學，同時，也對學生生產了一定的影響，比如：學生的作業(yè)和試卷中，答題簡單，只有主干，缺少一些分析、總結性的內容。在嚴格進行課程理論考核的同時，一定要強化課程實驗和實訓環(huán)節(jié)的考核，首先是對學生講明任務要求并進行細分，確保學生能夠全部完成所有任務，培養(yǎng)學生在學習和解決問題的過程中注意細節(jié)。在授課和各類考核中，多列出一些學生容易忽視的問題，對學生在考核中出現(xiàn)的問題進行重點講解并反復提醒學生注意。

教例7：在對圖像分割的理論和應用進行圖示講解時，畫出一個以像素空間點并標注灰度值的圖像描述圖形，板書繪制圖形時，設計不要將像素點都標注灰度值，讓一些像素點空出來，通過對圖像分割條件進行解析后，讓學生去標注分割線。結果有一些學生在標注分割線時，將沒有標注灰度值的像素邊緣也畫出了分割線。針對這一細小的細節(jié)，教師在講解時一定要進行糾正，并說明針對圖像中沒有提供比較、分析參數值的像素點，不能列為重點研究和分析的對象。為了說明此類細小細節(jié)在實驗和實操中的重要性，可以通過軟件針對兩種不同的分割方式進行測試比較結果。通過此類考核內容的設計，有助于幫助學生養(yǎng)成良好的學習和實驗習慣，在一定程度上也能改變學生中普遍存在的應付差事的心態(tài)。

5 加大學生平時學習的考核力度

通過與同課程教學的教師進行交流，本課程的教學的內容通常只涉及了理論和實驗兩個部分，且理論作業(yè)偏少，實驗設置也以驗證為主，導致學生在課外對課程的學習時間少。針對本課程涉及的內容，學生如果沒有投入大量的時間進行學習，其效果是不理想的。因此，在加大平時作業(yè)量的同時，還需要擴大和擴深作業(yè)的內容；在注重理論作業(yè)考核的同時，還需要注重實踐任務，根據本課程的實際應用需求，在確保實驗環(huán)節(jié)的同時，還可以增加實訓環(huán)節(jié)的訓練。理論作業(yè)多增加一些比較分析的任務，實驗環(huán)節(jié)多增加一些綜合性實驗，并要求學生加入實驗心得體會和實驗結論，實訓環(huán)節(jié)在確?；A考核的同時，增加少量綜合性應用的任務。實驗和實訓環(huán)節(jié)所應用的編程軟件，在以MATLAB仿真軟件為主的基礎上，適當增加應用編程軟件（如：C++等）的實操訓練。

教例8：一些具體做法是：每個實驗增加基礎性實驗任務的數量，要求實驗編程先畫流程圖，每條代碼注說明；實操訓練以補充實驗編程的欠缺為主，增加綜合性應用項目；每個實驗和實訓項目都給出標準寫作模板，在操作上要求人人過關，并現(xiàn)場驗證，等等。

通過本學期對《數字圖像處理》課程教學內容和考核內容的調整探索，多數學生能夠完成相應的學習任務，學生對課程在印刷領域中的應用前景有了較深刻的認識，整個學習效果良好。一些學生通過積極參與教師的教學過程，逐步養(yǎng)成了自主學習的習慣；學生通過進上講臺進行自主授課，對課程的學習產生了濃厚的興趣；學生通過圖示法的學習，學會了對一些復雜問題的難度分解，在提高學習效率的同時，逐步轉向對更深層次內容的自主學習；通過強化實驗、實踐教學環(huán)節(jié)，學生在軟件編程教學課時少的情況下，采用互學互教的方式，較好地掌握了仿真軟件的使用方法，同時，提高了進行科學實驗和工程應用實踐的能力；通過綜合性理論知識的應用訓練，多數學生面對困難，有了一定的底氣。以上發(fā)生在學生身上的變化，也提振了教師進一步加大教學內容、方式改進力度的信心。