“數(shù)字圖像處理”課程多層次實踐教學體系研究

摘要：“數(shù)字圖像處理”課程具有很強的實踐性，基于該課程進行實踐教學改革來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。通過課程實驗環(huán)節(jié)、科研實踐環(huán)節(jié)、社會實踐環(huán)節(jié)以及師資隊伍建設等環(huán)節(jié)構建了多層次、多模式的實踐教學體系，取得了很好的實踐教學效果。通過這些實踐環(huán)節(jié)，學生的實踐能力與創(chuàng)新能力得到了很大的提高。

關鍵詞：數(shù)字圖像處理；實踐教學；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）12-0133-02

教育部多次強調加強實踐教學，切實提高大學生的實踐與創(chuàng)新能力。正確認識創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)在高等教育中的地位，尋求培養(yǎng)大學生實踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑，成為當前我國高等教育推進素質教育的核心課題。依托所學專業(yè)課程的實踐教學進行學生實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個行之有效的辦法。

近些年，數(shù)字圖像處理技術得到了飛速發(fā)展，被廣泛應用到軍事、公共安全、通信、教育、工業(yè)、醫(yī)療等諸多領域?！皵?shù)字圖像處理”成為國內外許多大學通信、電子、信息類專業(yè)的重要專業(yè)必修課程，課程內容寬泛，理論性與實踐性都很強。然而傳統(tǒng)實踐教學中存在許多局限性，使學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力沒有得到很好的提高。為此，我們結合本校的實踐教學情況對數(shù)字圖像處理課程進行了實踐教學改革，構建了一種多層次、多手段的實踐教學模式，取得了顯著效果。

一、數(shù)字圖像處理實踐教學的局限性

數(shù)字圖像處理是信息科學中一個發(fā)展迅速的研究方向，是模式識別、計算機視覺、圖像通訊、多媒體技術等學科的基礎，是一門涉及多領域的交叉學科，具有很強的理論性和實踐性。然而目前圖像處理課程實踐教學還很薄弱，大大限制了學生對所學基礎理論知識的理解和掌握，同時學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力沒能得到很好的培養(yǎng)。數(shù)字圖像處理實踐教學中的不足主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.實驗環(huán)節(jié)存在問題

現(xiàn)有的“數(shù)字圖像處理”課程都配有相應的實驗環(huán)節(jié)，然而目前的實驗指導書內容不合理，主要是教師根據(jù)教學大綱設置的幾個較為固定的實驗，不同層次的學生做的都是同樣的實驗，和學生的實際情況存在較大的差異，降低了學生學習的積極性。另外，實驗內容主要是驗證性、重復性、演示性的實驗，是對已有的基本理論進行驗證和重復，學生被動參與，按照提供的實驗指導書規(guī)定的實驗步驟進行操作，這大大影響了學生創(chuàng)新思維和想象能力的發(fā)揮，實驗課效果不佳。

2.科研實踐存在問題

數(shù)字圖像處理課程的科研實踐環(huán)節(jié)還很薄弱，還僅僅停留在大四學生的畢業(yè)設計環(huán)節(jié)。然而現(xiàn)有的畢業(yè)設計題目較簡單，學生只是象征性地完成了畢業(yè)設計內容，沒能很好地激發(fā)學生的學習熱情與創(chuàng)造力。學科競賽匱乏，沒有有效地組織學生參加數(shù)字圖像處理方面的競賽，學生學習的積極性和創(chuàng)新能力沒有得到充分激發(fā)。相關任課教師承擔的圖像處理方面的科研課題較少，同時沒有利用這個契機讓學生參與到真正在科研工作中來，從而培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

3.社會實踐存在問題

校內實踐基地沒有或者薄弱，校外實踐教學效果不佳。開設該課程時，只在校內機房采用計算機軟件進行相應的仿真訓練，沒有校內實踐基地，使學生沒有辦法進行實際操作。而校外實踐基地缺乏，好多企業(yè)、公司和廠家害怕生產秩序受到干擾，經濟效益受到影響，不愿意接待學生實習，致使校外實習困難，或者只能走馬觀花，學生得不到更好的實踐鍛煉。另外，缺乏相關領域的專家作專題報告，學生對數(shù)字圖像處理技術的實際應用情況和發(fā)展前沿缺乏及時了解。

4.師資隊伍

承擔該課程的教師目前主要側重于理論教學，實踐教學經驗缺乏，特別是缺乏對數(shù)字圖像處理技術的實際應用，橫向工程項目和縱向基金項目不多，這大大影響了教師實踐教學水平的提高。

二、數(shù)字圖像處理實踐教學改革的主要內容

通過對數(shù)字圖像處理課程進行實踐教學改革，我們構建了一種多層次、多手段實踐教學模式，主要從四個方面加強了實踐創(chuàng)新環(huán)節(jié)，從而大大提升了學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

1.加強課程實驗創(chuàng)新環(huán)節(jié)

數(shù)字圖像處理課程都輔以實驗環(huán)節(jié)，但是以前的實驗內容大部分為驗證性實驗，主要是為加強學生對所學基礎知識的掌握和理解，但卻忽略了對學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，為了更好地培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，我們進一步完善了數(shù)字圖像處理實驗指導書的內容。減少陳舊的純驗證性實驗，將其合并到目標相同或相近的實驗中，增加了綜合性實驗和設計性實驗的內容，學生可以根據(jù)實際學習情況選做相應的實驗，大大激發(fā)了學生學習的熱情，同時也為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力提供了很好的切入點。通過綜合性實驗設置，使學生在實驗過程中不僅僅是掌握一個孤立的知識點，而是能夠將所學知識前后融會貫通、綜合運用，從而很好地鍛煉了學生的綜合實踐能力。通過設計性實驗，學生不再是被動的實現(xiàn)實驗內容，而是通過自己的思考、設計來達到實驗要求，從而大大提升了學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

2.加強科研實踐創(chuàng)新環(huán)節(jié)

通過畢業(yè)設計、學科競賽、教師科研課題為學生提供多種機會參與數(shù)字圖像處理科研實踐環(huán)節(jié)，從而促進學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（1）畢業(yè)設計真題真做。在畢業(yè)設計課題中選用與數(shù)字圖像處理技術相關課題。這些課題有的來自教師的基金科研項目，有的來自工程實踐項目。大四上學期開始指導學生進行畢業(yè)設計，首先讓學生了解課題的相關背景和現(xiàn)狀，指導學生確定課題的研究方案，然后指導學生完成整個畢業(yè)設計內容。通過這一年的畢業(yè)設計過程使學生系統(tǒng)完成一個課題的設計，培養(yǎng)了他們的工程設計思維和創(chuàng)新思維，提升了他們的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

（2）積極參加學科競賽。指導學生積極參加與圖像處理及技術相關的設計大賽，如校級和院級的大學生創(chuàng)新性實驗計劃、國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃，以及全國大學生電子創(chuàng)新設計大賽等。例如舉辦校級“數(shù)字圖像處理應用”大賽，設置人臉識別、指紋識別、步態(tài)識別、圖像檢索等題目，組織學生踴躍參加，在規(guī)定時間內完成課題要求，對完成情況進行評定并給予獎勵。在校級競賽的基礎上選拔并鼓勵有能力、基礎扎實、興趣濃厚的學生參加全國范圍有關“數(shù)字圖像處理”的競賽，全面提高了參賽學生對知識的綜合運用能力、獨立分析和解決實際問題的能力，以及實踐動手能力和創(chuàng)新能力。通過參與這些相關競賽激發(fā)了學生對科學研究的興趣，培養(yǎng)了學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，促進了學生創(chuàng)新思維的形成。

（3）指導學生參與教師科研。根據(jù)教師承擔的數(shù)字圖像處理方向的科研課題，鼓勵相關專業(yè)的學生參加教師科研課題研究。大二時對這些學生進行引導性學習輔導，大三后讓學生以助研的方式參加教師科研，使學生能夠在課外生活中進行專業(yè)研究，參與真正科研課題的研究。這種方式進一步提高了學生的學習熱情，同時培養(yǎng)了學生進行科研工作的嚴謹性和實踐能力，為他們以后進行科研工作打下了堅實的基礎。

通過畢業(yè)設計、學科競賽、教師科研課題等實踐機會不僅可以促進學生對所學數(shù)字圖像處理基礎知識的理解，增強學生的實踐動手能力，更為重要的是可以提高學生學習的興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)作熱情，促進學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.加強社會實踐創(chuàng)新環(huán)節(jié)

構建課程實踐教學基地，與校外相關單位合作，為學生提供良好的實習機會，真正實現(xiàn)學—研—產人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)學生綜合能力、工程操作能力和創(chuàng)新能力。學生每年一次定期去實踐基地參觀、聽報告，并研究和設計一些由實踐基地提供的、與社會實際相結合的應用性項目。另外，邀請數(shù)字圖像處理方面的專家作專題學術講座，使學生及時了解學科前沿動態(tài)以及相應的圖像處理技術，如人臉識別、步態(tài)識別、圖像檢索等。通過這些社會實踐環(huán)節(jié)使學生從課堂學習、學校學習走向企業(yè)學習、社會學習，一方面提高了學生綜合運用所學知識直接解決實際技術問題的能力，另一方面開拓了他們的視野和思維，真正了解所學知識的實際應用情況，從而促使學生創(chuàng)新性思維的形成，提高學生的創(chuàng)新能力。

4.加強師資隊伍建設

師資隊伍水平直接影響學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，我們通過多種方式提升老師的科研教學水平。申請數(shù)字圖像處理課程教改項目，提升教師實踐教學水平；派遣相關教師到其他高校的實踐教學基地、科研院所或者公司企業(yè)進行實踐培訓，提高教師的實踐教學水平；鼓勵教師申請數(shù)字圖像處理技術相關縱向和橫向課題。通過積極開展各種教學和科研活動促進了教師自身的科研能力及教學水平的提高。教師水平提高了，一方面可以更加有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，另一方面可以為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力提供更好的平臺和機會。

三、結束語

通過對數(shù)字圖像處理實踐教學進行深入的改革構建了多層次、多手段的實踐教學模式，有效促進了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。經過近三年的實踐教學嘗試，深化了學生對課堂所學知識的理解和掌握，激發(fā)了學生的學習興趣和創(chuàng)作熱情，促進了學生創(chuàng)新思維的形成，大大提高了學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)高素質人才打下了堅實的基礎。

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（責任編輯：王祝萍）