桂彥 周書仁

摘?要：數(shù)字圖像處理課程以專題化教學內(nèi)容和項目為驅(qū)動，在創(chuàng)新教學環(huán)境下，教師應從知識傳授者變成學習的組織者、指導者，而學生能夠進行自主學習。通過激發(fā)學生學習積極性，從而真正提高大學課堂教學的效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理;專題化項目;研討教學;創(chuàng)新教學模式

圖像是信息傳遞的重要媒介，數(shù)字圖像處理是一門涉及多領(lǐng)域的交叉學科，具有很強的理論性和實踐性。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，數(shù)字圖像處理已經(jīng)在航天和航空、生物醫(yī)學工程、工業(yè)和工程、通信工程、公安軍事、文化藝術(shù)等各個領(lǐng)域得到廣泛應用，甚至人們的生活也與其緊密相關(guān)。數(shù)字圖像處理通常作為一門本科專業(yè)選修課程，學時較少，而本課程又具有內(nèi)容涉及面廣、理論知識難度大、內(nèi)容更新快的特點[1]。實際教學中教師和學生都不能將這一門課程處理好，具體表現(xiàn)在：（1）對于教師而言，大篇幅大章節(jié)概念往往耗去大量的教學時間，不知不覺中填鴨式地向?qū)W生灌輸了大量生澀的概念。這種傳統(tǒng)的教學模式打消了學生學習的積極性和主動性，不利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)。（2）對于學生而言，學生通常是被動的參與者，學習完全依賴課堂，放棄了利用課外時間進行深入學習?，F(xiàn)代教學模式應該以學生為主體，在教學中提高學生的學習興趣和積極性，因此，對《數(shù)字圖像處理》課程進行教學改革成為擺在我們面前的一個迫切需要解決的課題。

一、課程教學改革

（一）合理優(yōu)化教學內(nèi)容，凝練核心專題

在當前的教學中，國內(nèi)多所高校選用由阮秋琦譯R.C.Gonzalez編著的《數(shù)字圖像處理》作為主講教材，但該書具有課程內(nèi)容涉及面廣、理論性強和課程內(nèi)容更新快的特點，傳統(tǒng)的按照內(nèi)容先后順序分配各階段的教學內(nèi)容弊端很多，已嚴重影響了學生的學習效果。例如在本學院的計算機科學與技術(shù)專業(yè)教學大綱中，《數(shù)字圖像處理》的課堂時數(shù)是32學時（理論教學僅占24學時），在有限的課時內(nèi)，詳細講授這本教材全部的內(nèi)容是不現(xiàn)實的。因此，結(jié)合本院計算機專業(yè)的特點以及本專業(yè)學生已修的相關(guān)課程，教學內(nèi)容選取上貫徹“少而精”的原則。通過對教學內(nèi)容的精心遴選，對課程內(nèi)容進行了適當取舍，并注意教材內(nèi)容的深度和廣度，把突出的重點內(nèi)容和知識凝練為多個教學專題（如下表所示），從而使我們講授的內(nèi)容力求覆蓋學生所必須掌握的全部基礎(chǔ)知識。專題化教學內(nèi)容能夠體現(xiàn)專題教學的優(yōu)點，通過突出教學重點、有針對地系統(tǒng)講述，加深對教學內(nèi)容理解和掌握。以專題取代教材或章節(jié)，通過結(jié)合具體實例推動和展開教學內(nèi)容，并逐一掌握每個專題內(nèi)容，從而達成教學任務的完成。

（二）結(jié)合理論與實踐，專題化項目驅(qū)動創(chuàng)新課堂教學

傳統(tǒng)的教學模式更加注重理論教學，內(nèi)容繁多且冗長，在忽視理論與實際相結(jié)合中造成學生很難理解教學內(nèi)容。而且，傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理課程教學歷來是非常注重圖像基礎(chǔ)理論知識的傳授，卻淡化了圖像基礎(chǔ)知識與實際應用間的聯(lián)系，由于和實踐脫節(jié)，致使學生逐漸喪失學習興趣，學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力得不到很好的提高。這種現(xiàn)狀和目前所提倡的自主學習和研究型學習，有相當?shù)木嚯x。因此，根據(jù)專題化的教學內(nèi)容，以及各類專題間的相關(guān)性，再結(jié)合自己的科研課題以及國內(nèi)外的研究熱點和重要成果，進而設立一個個相對獨立的專題項目驅(qū)動課堂教學，以加強數(shù)字圖像處理課程的針對性和實效性。以實施“專題項目”的方式引入相關(guān)概念和主題，可采用“專題研討”的形式展開教學內(nèi)容。學生一改過去聽課不敢提問和質(zhì)疑的狀況，研討碰撞出的思想火花激發(fā)了極大的學習熱情。在這種氛圍中，師生通過互動頻繁，不僅活躍了課堂氣氛，而且促進了團隊意識的培養(yǎng)，從而提高了教學效果。

項目驅(qū)動教學的過程[2-3]是從項目計劃的制訂、項目的實施到項目的驗收與評估都是以學生作為主體，但是教師必須在整個過程中起到指導作用。以項目驅(qū)動課堂教學能更大地激發(fā)學生的學習興趣，通過具體了解知識點的運用，培養(yǎng)學生自主學習、分析問題、解決問題的能力和提高學生動手實踐能力、解決實際問題的綜合能力。另外，針對本院計算機科學與技術(shù)專業(yè)的特點，在項目驅(qū)動式教學過程中還應進行分組研討，讓學生們能夠真正地參與到課堂教學中，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。通過利用多種教學方法和教學手段，設計創(chuàng)新性的教學環(huán)境，能夠更好地建立學生的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。

（三）強化實踐教學，注重學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)

實驗教學作為教學的重要組成部分，然而較少的實驗學時遠遠達不到強化實驗教學、提高學生動手能力的目的，如本院所開數(shù)字圖像處理課程的實驗課時僅有8學時。為此，本著提高學生實踐能力和創(chuàng)新能力的目的，充分考慮到學生的特殊性和差異性，我們引入了層次化實驗教學體系[4-5]，將實驗分為基礎(chǔ)層、綜合層、開放層和提高層這4個層次，并將三級能力培養(yǎng)貫穿其中，從而逐步培養(yǎng)學生的基本理論技能、綜合設計能力乃至創(chuàng)新實踐能力。該層次化實驗教學體系滿足了不同的學生需求，使學生可以選擇適合自己的實驗內(nèi)容，有很大的自主性。另外，我們還布置了多個選做的開放性實驗題目，開放性的實驗題目可以從科研項目中適當?shù)剡x擇，能夠讓學生了解該方向的前沿技術(shù)和應用領(lǐng)域，也能夠激發(fā)學生的創(chuàng)新靈感。

為進一步突出課程的實用性，我們強調(diào)具體應用和如何編程實現(xiàn)，要求學生掌握數(shù)字圖像處理基本操作技能和簡單的典型算法編程，做到理論和實際完美結(jié)合。在實驗編程軟件的選擇上，推薦學生使用Matlab軟件，Matlab本身自帶一個圖像處理專用的工具箱函數(shù)庫，使得編程變得更加簡單，這使得他們可以理解和消化數(shù)字圖像處理基本算法的原理，牢固掌握所學知識點。另外，通過熟練掌握數(shù)字圖像處理方法，設計并開發(fā)數(shù)字圖像系統(tǒng)。因此需要學生基于VC++、Visual Studio等開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)數(shù)字圖像處理算法，力求通過底層開發(fā)功能更強大的應用程序。通過實際的應用開發(fā)，能夠激發(fā)學生的學習興趣，不但學生動手實踐能力得到了鍛煉，對學生們的創(chuàng)新能力也有一定的提高。

（四）充分利用教學平臺，實現(xiàn)教學資源的分布式建設與共享

目前，各高校在不斷增強大學生自主學習能力培養(yǎng)的同時，也在大力推進大學生自主學習平臺的建設。以本校目前正在大力推進與實施的優(yōu)秀網(wǎng)絡課程（含微課）資源建設與應用實踐為契機，所在學院已經(jīng)建立了云計算與大數(shù)據(jù)中央省部共建實驗室，基于云計算的“云博教學平臺—學寶系統(tǒng)”提供了資源發(fā)布、作業(yè)布置、虛擬桌面等模塊，從課堂內(nèi)外的管理、學習過程的監(jiān)督、學習任務的發(fā)布和評價、機考訓練等方面為計算機專業(yè)課程教學提供了前臺和后臺支持。利用互聯(lián)網(wǎng)和云計算環(huán)境，我們根據(jù)本課程內(nèi)容特點、教材的自我理解、學生興趣進行統(tǒng)籌考慮后開發(fā)教學資源，這樣能夠打破傳統(tǒng)教學體系，充分結(jié)合實際應用，有針對性地進行教學設計，從而提高課程建設質(zhì)量。

云博平臺網(wǎng)絡教學資源的開發(fā)對教師的課程開發(fā)意識和能力提出了更高要求，通過激發(fā)教師主體意識，為課程注入鮮明的個性特征。同時，學生也可參與到云博平臺課程教學的制作中來，在教師的個性化指導下，讓學生積極主動參與學習過程，并根據(jù)自己的實際情況進行知識意義建構(gòu)，動態(tài)生成具有研究價值和指導性的教學資源。師生相互促進、相互競爭，對課程的建設形成一個良性循環(huán)，從而更科學地管理和組織教學資源。云博教學平臺——學寶系統(tǒng)還能夠整合學院內(nèi)各種資源（硬件資源、軟件資源、教師資源等），使得資源建設做到“開放、共建、共享”，以構(gòu)建覆蓋全院師生的課程資源共享體系。

二、結(jié)語

數(shù)字圖像處理這門課程應該重點關(guān)注課堂和實踐教學方法的創(chuàng)新改革。這兩個方面是深入掌握數(shù)字圖像處理這門課程精髓的重要環(huán)節(jié)，兩者之間相輔相成，缺一不可。在教學改革過程中，教師積極引導，激發(fā)學習興趣，提高學生自主學習能力和熟練運用本專業(yè)知識應用能力，鼓勵學生主動參與課堂教學，為學生將來工作和步入社會打好基礎(chǔ)，力爭真正培養(yǎng)出具有綜合實踐能力和創(chuàng)新能力的新世紀人才。

參考文獻：

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[4]李露，謝鳳英，姜志國，趙丹培.關(guān)于在實驗課程中培養(yǎng)研究生創(chuàng)新實踐能力的探索——以數(shù)字圖像處理實驗課程教學改革為例.實驗技術(shù)與管理，2010，27（11）：235-248.

[5]李金萍，等.數(shù)字圖像處理課程實驗教學改革探索——在實驗教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力.科技視界，2012，3（7）：23-25.

基金項目：2019年湖南省學位與研究生教育改革研究項目，省級一般項目：移動互聯(lián)網(wǎng)時代下研究生Android課程教學改革研究（2019JGYB177）

作者簡介：桂彥（1985—?），女，漢族，湖南永州人，博士研究生，講師，研究方向：數(shù)字圖像處理;周書仁（1975—?），男，漢族，江西都昌人，博士研究生，副教授，研究方向：模式識別與圖像處理。