專業(yè)型碩士培養(yǎng)中的課程教育改革－－ 以數(shù)字圖像處理為例

曹玉東，王冬霞，孫福明

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專業(yè)型碩士培養(yǎng)中的課程教育改革－－ 以數(shù)字圖像處理為例

曹玉東，王冬霞，孫福明

(遼寧工業(yè)大學電子與信息工程學院，遼寧錦州 121001)

針對全日制專業(yè)型碩士培養(yǎng)中的課程教育問題，以數(shù)字圖像處理課程為例，從若干方面對課程的教學改革進行了分析和探索，基于分布檢驗方法研究了課程教學改革的實施效果。研究結(jié)果表明，課程教學改革的效果是顯著的，滿足了學生的基本需要，提高了電子與通信工程專業(yè)型碩士研究生的工程實踐能力。

專業(yè)碩士培養(yǎng)；課程教育改革；數(shù)字圖像處理教學

一、課程教育改革背景

隨著信息技術的快速發(fā)展，社會對電子與通信領域人才的需求日趨迫切，很多用人單位希望應聘者具備一定的實踐經(jīng)驗。2009年開始，大量的應屆畢業(yè)生開始報考專業(yè)型碩士，教育部明也確指出要大力發(fā)展全日制專業(yè)學位碩士研究生教育[1]。用人單位除了希望畢業(yè)生具備扎實的基礎知識外，更希望畢業(yè)生具備勝任工作崗位的能力。由于對學術型和專業(yè)型研究生培養(yǎng)模式的差異性認識不夠，且專業(yè)碩士學位在我國設置時間較短，因此有必要探索專業(yè)型碩士的課程教學模式和方法。

二、課程教育改革的舉措

傳統(tǒng)的教學模式不太適合專業(yè)型碩士生的培養(yǎng)目標，因此在做好理論基礎教學的同時，力求使學生具有突出的實踐能力。數(shù)字圖像處理課程是遼寧工業(yè)大學（以下簡稱我校）電子與通信工程專業(yè)研究生的學位基礎課，該課程也是一門理論性和實踐性都很強的專業(yè)課。應從提高任課教師自身水平和改進教學方法兩方面考慮提高課程教學效果。

（一）加強對任課教師的培訓

培訓是迅速提升教師教學能力的有效途徑。只有任課教師自身具備了較強的工程實踐能力，才能更好地完成實踐教學任務。鼓勵和支持任課教師參加培訓，能夠培養(yǎng)教師探索和創(chuàng)新能力，也有利于任課教師更新教育觀念，提升教師的實踐教學能力。在教育部的統(tǒng)一部署下，遼寧省教育廳和財政廳已經(jīng)連續(xù)舉辦了多次“卓越工程師教育培養(yǎng)工程”教師工程實踐能力提升培訓班，我校積極委派教師參加，對提高教師素質(zhì)起到了不小的作用。此外，學校組織外教授課，集中培訓教師的英語口語，提升教師利用英文資料的能力。

(二)任課教師定期交流

任課教師的定期交流可以促進課程教學的順利開展。歸納和提煉知識點，研討微課和慕課的使用經(jīng)驗和方法。部分任課教師參加了全國高校教師網(wǎng)絡培訓中心組織的直播課程，集中學習了關于微課和慕課制作等內(nèi)容的培訓。

(三)教學手段和方法的改進

多媒體教學豐富了傳統(tǒng)的教學手段。數(shù)字圖像處理課程利用教學軟件可演示大部分算法，增加學生的感性認識，提高相關理論分析的效率。同時微課和慕課教學對傳統(tǒng)教學模式也有益補充。MATLAB軟件以其易學易用受到廣大教師和學生的青睞，以下是利用MATLAB軟件提升教學效果的案例。講授二維傅里葉變換時，結(jié)合該軟件，可以形象地分析幅度譜和相位譜的特點。從視覺角度看，傅里葉變換的相位譜中掩藏著圖像的結(jié)構(gòu)信息。如何讓學生信服這一結(jié)論呢？如圖1，左圖是lena圖像幅度譜的逆變換，從視覺上無法得到有意義的信息；右圖是相位譜的逆變換，可清晰看到圖像結(jié)構(gòu)信息。交換圖2兩幅圖像的相位譜，然后再做傅里葉逆變換，會得到何種結(jié)果呢？圖3的結(jié)果會激發(fā)學生深入了解和學習傅立葉變換的興趣。

圖1 幅度譜和相位譜做逆變換

圖2 lena和羚羊圖像

（a）lena幅度譜和羚羊相位譜 (b)羚羊幅度譜和lena相位譜

為了鞏固學生的學習效果，課后安排學生自己查閱和選擇相關的技術資料，鍛煉學生的歸納、分析、比較、概括等能力。鑒于多數(shù)公司研發(fā)圖像處理軟件時，多以VC++為主，對編程基礎較好的學生，要求使用VC++語言完成部分題目，任課教師引導學生完成知識的遷移過程[2]。

(四)機房授課，強化學生實踐環(huán)節(jié)學習

將圖像處理的一部分教學任務放在機房完成。機房授課可以增加學生動手實踐的機會，講授完基本算法后，教師可以示范引導，由學生親自實踐算法，這個期間，教師做巡回指導。實踐結(jié)果表明，這種教學模式能提高學生的學習興趣，對課程內(nèi)容的理解也更充分。此處給出一個圖像邊緣檢測的例子。圖像的邊緣檢測可以分為水平方向和垂直方向，Prewitt梯度算子的水平邊緣檢測模板和豎直邊緣檢測模板分別是

為了讓學生充分理解模板的方向性，可以選擇網(wǎng)格圖像作為檢測對象（圖4左圖），讓學生自己編程驗證邊緣檢測模板方向的效果。

(五)校企聯(lián)合，強化學生實踐能力培養(yǎng)

由專業(yè)型碩士校外導師考慮學生的實習計劃、實習內(nèi)容和進度，實踐結(jié)束后由實習單位和導師共同考核學生的工作量、實習完成情況，考核合格的學生才能獲得實踐學分。學生首先在校內(nèi)實習基地實訓，獲得基本技能后，擇優(yōu)選派到北京、上海等地，直接參與企業(yè)的圖像識別和視頻處理類的項目開發(fā)。從學生的答辯考核結(jié)果看，效果很好。

三、研究過程和實施結(jié)果

(一)研究的問題

以我校全體電子與通信工程專業(yè)型碩士研究生為研究對象，主要解決如下兩個問題：1. 學生是否接受數(shù)字圖像處理的新型教學模式？2. 數(shù)字圖像處理教學內(nèi)容是否滿足學生的學習需求？

表1 調(diào)查問卷的統(tǒng)計數(shù)據(jù)

(二)研究方法

采用實驗教學、問卷調(diào)查、座談等研究方法。為了解學生對數(shù)字圖像處理教學的接受程度，授課前對學生發(fā)放了是否愿意接受數(shù)字圖像處理教學改革的調(diào)查問卷，并進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。然后和學生進行了座談，并對座談記錄進行整理。

(三)研究結(jié)果

1. 學生對數(shù)字圖像處理教學的接受程度分析。在授課前對學生做了宣講，發(fā)放了是否愿意接受圖像處理教學改革的調(diào)查問卷，回收有效調(diào)查問卷28份?；卮稹胺浅Ｏ矚g”、“基本喜歡”的，賦值為“1”，回答“不喜歡”、“不確定”的，賦值為“0”，統(tǒng)計結(jié)果見表1。設學生喜愛程度的總體服從正態(tài)分布，在顯著性水平α=0.05的條件下，判斷學生的平均喜愛程度是否顯著的大于0.8？采用右邊假設檢驗[3]，檢驗統(tǒng)計量服從分布：~t(-1)

計算結(jié)果為=3.83，=2.90×10-4，即=2.90×10-4＜α，檢驗結(jié)果表明學生的喜愛程度顯著地大于0.8，學生喜愛程度的置信水平為95%時的置信區(qū)間為[0.86, 0.98]，總體結(jié)果是令人滿意的。

表2 研究生座談會記錄

2. 學生對數(shù)字圖像處理教學的反饋。在數(shù)字圖像處理課程結(jié)束后舉行了座談會，表2是根據(jù)座談會記錄整理的結(jié)果。從反饋結(jié)果看數(shù)字圖像處理教學改革滿足了學生的學習要求。

[1] 教育部. 關于做好全日制碩士專業(yè)學位研究生培養(yǎng)工作的若干意見[EB/OL].（2009-03-19）[2015-03-19] http://www.moe.gov. cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3493/201002/ xxgk_82629.html.

[2] 曹玉東, 王冬霞, 周軍. 數(shù)字圖像處理課程教學改革與探索[J]. 遼寧工業(yè)大學學報(社會科學版), 2013,15(2): 129-131.

[3] 盛驟, 謝式千, 潘承毅. 概率論與數(shù)理統(tǒng)計[M]. 北京：高等教育出版社, 2001: 213-259.

(責任編校：付春玲)

2015-11-22

遼寧工業(yè)大學教學改革研究項目（2016101）

曹玉東(1971-)，男，遼寧鐵嶺人，副教授，博士。

10.15916/j.issn1674-327x.2017.03.030

G642.2

A

1674-327X (2017)03-0102-03