關(guān)于《數(shù)字圖像處理》課程的體會(huì)與思考

李婕 鞏朋成

摘要：《數(shù)字圖像處理》是信息處理類(lèi)的專(zhuān)業(yè)課，本文在強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)課教學(xué)基礎(chǔ)性知識(shí)的重要性的同時(shí)，還在課堂中加入工程案例和學(xué)術(shù)前沿，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，以增強(qiáng)工科學(xué)生的創(chuàng)造能力、應(yīng)變能力以及對(duì)學(xué)習(xí)的主動(dòng)能力，使得課堂煥發(fā)出生機(jī)和活力。

關(guān)鍵詞：新教師；角色轉(zhuǎn)變；教師職業(yè)道德修養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）47-0216-02

一、引言

《數(shù)字圖像處理》是一門(mén)理論與實(shí)踐、原理與應(yīng)用結(jié)合緊密的課程。隨著科學(xué)技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，數(shù)字圖像處理領(lǐng)域更有效、更實(shí)用的新方法和新手段不斷產(chǎn)生，需要不斷將最新的成果和前沿性知識(shí)納入講解內(nèi)容。

課堂教學(xué)是高等人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)的圖像處理理論課堂教學(xué)，由于有限的教學(xué)時(shí)間的限制，很難將全部?jī)?nèi)容講解透徹，而且與學(xué)生自己實(shí)踐脫節(jié)，致使學(xué)生在一些繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)面前望而卻步，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性降低。因此，如何引導(dǎo)學(xué)生，尤其是工科類(lèi)本科生較好地掌握和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，激發(fā)他們動(dòng)手實(shí)踐的興趣變得尤為重要。

二、教學(xué)現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息的迅猛發(fā)展，圖像處理廣泛地應(yīng)用在軍事、交通、醫(yī)學(xué)、社會(huì)事務(wù)等諸多領(lǐng)域，使得更多的學(xué)者關(guān)注到圖像處理的研究工作中。高等教育就是要與實(shí)際運(yùn)用相結(jié)合，遂《數(shù)字圖像處理》這門(mén)課程在高校的電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)也有著重要的地位。

本課程主要是使學(xué)生在掌握基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，能夠編程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的圖像處理算法，為日后的深入研究和工作開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！稊?shù)字圖像處理》課程是交叉科學(xué)，理論性較強(qiáng)又與實(shí)際聯(lián)系密切，從歷來(lái)的學(xué)生教學(xué)調(diào)查顯示，大部分學(xué)生對(duì)本課程心存畏怯，隨之教學(xué)過(guò)程中也存在許多問(wèn)題，諸如：課程枯燥無(wú)法成功引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師的教學(xué)效果不佳等。如何改變教學(xué)效果引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，成為教師在今后教學(xué)中需要解決的問(wèn)題的重中之重。

三、原有教學(xué)模式存在的問(wèn)題

筆者通過(guò)近年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，《數(shù)字圖像處理》的原有模式存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

1.課程教學(xué)體系急需完善。因“數(shù)字圖像處理”屬于交叉學(xué)科，與多領(lǐng)域存在密不可分的聯(lián)系，而目前的教學(xué)體系并不完善，難以進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。數(shù)字圖像內(nèi)容涵蓋內(nèi)容較廣，原有的教學(xué)模式只是將理論知識(shí)灌輸給學(xué)生，造成知識(shí)點(diǎn)不易講透，學(xué)生的理論與實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重，久而久之學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的積極性也會(huì)降低。

2.教師課程講解與實(shí)踐相結(jié)合。高等學(xué)校的教學(xué)目的就是讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)能更多地應(yīng)用到實(shí)踐中去。數(shù)字圖像處理中的圖像分割、圖像增強(qiáng)等理論內(nèi)容比較抽象，相關(guān)的算法結(jié)果卻比較直觀，但我們?cè)诮虒W(xué)中發(fā)現(xiàn)，雖然課程中也對(duì)學(xué)生進(jìn)行了相關(guān)程序的編制教學(xué)，但大部分學(xué)生依舊沒(méi)有掌握基本的編程概念。因此我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的理論概念，課后加強(qiáng)實(shí)踐驗(yàn)證，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

四、授課時(shí)的幾點(diǎn)思考

針對(duì)以上情況，筆者對(duì)教學(xué)工作進(jìn)行了以下探索：

在講解基礎(chǔ)性知識(shí)時(shí)貫徹“少而精”，即注重與其他課程的銜接性，恰當(dāng)處理從已知到未知的過(guò)渡，使學(xué)習(xí)者能較好較快地接受新知識(shí)理論；恰當(dāng)處理內(nèi)容重復(fù)，以提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和效率。圖像處理中的很多案例是需要多個(gè)知識(shí)點(diǎn)相互作用的，因此在設(shè)計(jì)時(shí)注重知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系和前后關(guān)系。同時(shí)，有些案例從不同的角度有不同的解決方案，以圖像去霧這個(gè)案例為例，可以作為一個(gè)圖像增強(qiáng)問(wèn)題，也可以看成一個(gè)圖像復(fù)原問(wèn)題，同時(shí)還可以結(jié)合圖像濾波和多尺度分析進(jìn)行分析，案例的重復(fù)講解也有利于讓學(xué)生從不同方向入手去解決工程實(shí)際問(wèn)題。

授課方式采用：每次課前半部分講授方法，突出理論依據(jù)和特點(diǎn)，在理論部分講解完后會(huì)為大家展示該部分的實(shí)驗(yàn)，從代碼層面幫同學(xué)梳理知識(shí)點(diǎn)，后半次課以專(zhuān)題的形式講解方法應(yīng)用。而方法的先進(jìn)性主要是指緊跟領(lǐng)域前沿并結(jié)合現(xiàn)代化教學(xué)手段，因?yàn)楸救说难芯款I(lǐng)域正是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)，將該領(lǐng)域最新的發(fā)展和自己的研究帶入到課堂總是令人振奮和欣喜的，自己在講解時(shí)也覺(jué)得有說(shuō)不完的話(huà)講不完的故事，同時(shí)將該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外名人在課堂做簡(jiǎn)單介紹，以專(zhuān)題形式講解方法應(yīng)用時(shí)邀請(qǐng)相關(guān)研究方向的同事做報(bào)告或借用他們?cè)趯W(xué)術(shù)會(huì)議上的專(zhuān)題PPT。

“工預(yù)善其事，必先利其器”，數(shù)字圖像處理的應(yīng)用需要依托在相關(guān)專(zhuān)業(yè)工具基礎(chǔ)上才能開(kāi)展研究，如若缺乏對(duì)相關(guān)工具的了解，往往會(huì)事倍功半。因此，第一次課就分別從實(shí)際的應(yīng)用案例引出該領(lǐng)域常用的工具（Matlab，VS，Python，OpenCV，Halcon，linux）以及在硬件上的（GPU，DSP，F(xiàn)PGA，ARM）實(shí)現(xiàn)，另外，每次理論課的知識(shí)點(diǎn)采用展示相關(guān)代碼查看結(jié)果的方式進(jìn)行梳理，強(qiáng)調(diào)工具的重要性，讓學(xué)生有想動(dòng)動(dòng)手的欲望。

“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”，考慮到課時(shí)以及學(xué)生的編程基礎(chǔ)較薄弱等問(wèn)題，實(shí)踐課選用Matlab作為仿真工具，利用PPT教學(xué)輔導(dǎo)，減少了實(shí)驗(yàn)前講解實(shí)習(xí)目的、內(nèi)容和要求、步驟的時(shí)間。鼓勵(lì)用教材上的標(biāo)準(zhǔn)圖像和自己的圖片分別做實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)結(jié)果的對(duì)比分析。最后的課程設(shè)計(jì)采用自愿組隊(duì)選題，進(jìn)行原理和代碼講解，程序結(jié)果展示并提交科技論文的方式考核，而這個(gè)部分總會(huì)帶來(lái)意想不到的效果。

五、總結(jié)

以上是此次做教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)這門(mén)課的一些總結(jié)和想法，由于自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和能力有限，可能會(huì)顯得俗套，紕漏也在所難免。而在真正的教學(xué)過(guò)程中也遇到過(guò)各種不同的問(wèn)題，但我覺(jué)得有一點(diǎn)，學(xué)生心里都很愿意去學(xué)習(xí)一些新東西，關(guān)鍵在于通過(guò)何種方式如何去激發(fā)。衷心希望同事們不吝批評(píng)，也感謝學(xué)校提供這次與大家交流、不斷進(jìn)步的機(jī)會(huì)。

最后，借用荀子的一句話(huà)與大家共勉：無(wú)冥冥之志者，無(wú)昭昭之明，無(wú)昏昏之事者，無(wú)赫赫之功。

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