移動(dòng)終端應(yīng)用輔助《數(shù)字圖像處理》課程的教改實(shí)踐探討

李滔 王維博 王海濱

[摘 要] 數(shù)字圖像處理是通信、電子、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的基礎(chǔ)課程。針對(duì)數(shù)字圖像處理傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題進(jìn)行分析，提出了使用移動(dòng)終端應(yīng)用輔助數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)方法，該教學(xué)方法包含“體驗(yàn)→思考→專題教學(xué)→實(shí)踐”四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，以學(xué)生為教學(xué)的主線，增強(qiáng)他們對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)的直觀體驗(yàn)，提高他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，有效實(shí)現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)。

[關(guān) 鍵 詞] 移動(dòng)終端；數(shù)字圖像；教學(xué)環(huán)節(jié)；專題教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）34-0030-01

一、數(shù)字圖像處理課程的特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字圖像處理課程的主要內(nèi)容包括：圖像變換、圖像壓縮編碼、圖像增強(qiáng)和復(fù)原、圖像分割、圖像描述、圖像識(shí)別與分類等方面[1]。課程的理論性和實(shí)踐性要求較高：由于數(shù)字圖像屬于二維信號(hào)，因此要求學(xué)生具有高等數(shù)學(xué)、信號(hào)處理等相關(guān)課程的基礎(chǔ)；課程較強(qiáng)的應(yīng)用實(shí)踐背景，也對(duì)學(xué)生的編程動(dòng)手能力提出了較高的要求[2]。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)、信息處理等技術(shù)的發(fā)展，以及深度學(xué)習(xí)等新穎技術(shù)的出現(xiàn)，圖像處理技術(shù)中不斷有新的方法涌現(xiàn)，如何將這些新方法引入課程，對(duì)數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)也提出了更高的要求。

然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，課程的教學(xué)多側(cè)重于理論知識(shí)的介紹，學(xué)生被動(dòng)地接受這些復(fù)雜抽象的知識(shí)，無法理解它們的原理和內(nèi)涵[3]，從而學(xué)習(xí)興致不高、對(duì)相應(yīng)圖像處理技術(shù)的掌握不穩(wěn)固，達(dá)不到課程教學(xué)的目的。此外，傳統(tǒng)教學(xué)模式中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，多以演示型和驗(yàn)證型為主，學(xué)生的參與度不高，對(duì)圖像處理技術(shù)的應(yīng)用沒有直觀、深刻的認(rèn)識(shí)和理解。

二、使用移動(dòng)終端應(yīng)用輔助課程的教改實(shí)踐探討

智能手機(jī)、筆記本、平板電腦等移動(dòng)終端設(shè)備兼具通信、社交、娛樂等多種功能，在高校學(xué)生中已經(jīng)非常普及，學(xué)生對(duì)其依賴的程度也日益加深。在數(shù)字圖像處理課程中，將移動(dòng)終端對(duì)學(xué)生的強(qiáng)大吸引力應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)了使用移動(dòng)終端應(yīng)用輔助數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)方法，該教學(xué)方法分為“體驗(yàn)→思考→專題教學(xué)→實(shí)踐”四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，四個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主體作用，較好地實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)的教學(xué)目的。

（一）體驗(yàn)移動(dòng)終端上數(shù)字圖像處理技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用

移動(dòng)終端上的應(yīng)用內(nèi)容豐富，其中不少應(yīng)用都涉及了各種數(shù)字圖像處理技術(shù)，如，智能手機(jī)進(jìn)行全景拍攝時(shí)應(yīng)用了圖像拼接方法；美圖秀秀消除筆使用了圖像修復(fù)技術(shù)；美顏相機(jī)磨皮使用了圖像銳化、圖像增強(qiáng)等技術(shù)；移動(dòng)終端拍照時(shí)的笑臉抓拍、支付寶或微信的掃描付款等都涉及了圖像分割、圖像識(shí)別等技術(shù)。在專題教學(xué)之初，就引導(dǎo)學(xué)生在移動(dòng)終端上使用與專題技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用，讓學(xué)生直觀地體驗(yàn)數(shù)字圖像處理技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，使他們?cè)谒季S上與具體的圖像處理技術(shù)產(chǎn)生聯(lián)系，從而提高他們對(duì)相關(guān)圖像處理技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣。

（二）引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合應(yīng)用體驗(yàn)進(jìn)行思考

在學(xué)生充分體驗(yàn)圖像處理技術(shù)相關(guān)應(yīng)用的過程中，適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)、比較、思考，如，應(yīng)用的輸入圖像具有什么特征（反映了相應(yīng)技術(shù)依賴的模型），應(yīng)用輸出圖像具有哪些特點(diǎn)（反映了相應(yīng)技術(shù)的功用），應(yīng)用的體驗(yàn)過程中有哪些關(guān)鍵的操作步驟（反映相應(yīng)技術(shù)的處理流程），應(yīng)用處理哪些圖像特別有效，處理哪些圖像效果不明顯（反映了技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和局限性）。思考的內(nèi)容可以是多方面的，并不局限于以上幾種，通過這種方式使學(xué)生帶著問題進(jìn)入教學(xué)的第三個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)行有針對(duì)性的學(xué)習(xí)。

（三）以問題為導(dǎo)向開展專題教學(xué)

在課堂調(diào)研的基礎(chǔ)上，整理學(xué)生在第二個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中思考的問題以及他們的疑惑，結(jié)合教學(xué)的重難點(diǎn)，設(shè)計(jì)以問題為導(dǎo)向的教學(xué)專題。在專題教學(xué)過程中，對(duì)學(xué)生而言，需要主動(dòng)尋找問題的答案；對(duì)教師而言，要結(jié)合應(yīng)用的使用步驟進(jìn)行圖像處理專題技術(shù)的拆解，從而條理化地講授專題技術(shù)的理論知識(shí)，同時(shí)對(duì)學(xué)生在體驗(yàn)中產(chǎn)生的問題進(jìn)行針對(duì)性的講解，對(duì)他們主動(dòng)尋找到的答案正確性進(jìn)行驗(yàn)證，達(dá)到“解疑釋惑”的目的。

（四）課程實(shí)踐

專題教學(xué)之后，布置課后練習(xí)，要求學(xué)生借助各種開發(fā)工具/平臺(tái)（如Matlab、Visual Studio、OpenCV、Eclipse等），在移動(dòng)終端上進(jìn)行圖像處理小應(yīng)用的開發(fā)。通過前三個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生對(duì)技術(shù)已經(jīng)有了直觀、概念、理論上的認(rèn)識(shí)和理解，第四個(gè)環(huán)節(jié)通過動(dòng)手實(shí)踐來夯實(shí)他們對(duì)技術(shù)的掌握程度，同時(shí)有助于他們通過實(shí)踐提出更好的方法。

總之，使用移動(dòng)終端應(yīng)用輔助數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)方法，采用了“體驗(yàn)→思考→專題教學(xué)→實(shí)踐”四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，以學(xué)生為教學(xué)的主線，引導(dǎo)他們?cè)隗w驗(yàn)中思考，以問題為導(dǎo)向開展專題教學(xué)，在學(xué)生對(duì)圖像處理技術(shù)有了全面了解的基礎(chǔ)上開展課程實(shí)踐。通過這種教學(xué)方法，不僅能激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，還能提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，從而有效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊興全.圖像處理課程教學(xué)改革[J].神州，2013（15）：129.

[2]鄧麗珍，朱虎.“圖像與視頻處理”課程立體化教學(xué)研究：以歸一化互相關(guān)圖像匹配為例[J].電子世界，2016（11）：36.

[3]杜云明，蓋麗娜，劉文科，等.立體化教學(xué)模式在數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].經(jīng)濟(jì)師，2016（1）：241-242.