圖像處理與檢驗(yàn)課程教學(xué)改革探索

譚淅予

圖像處理與檢驗(yàn)課程是一門(mén)結(jié)合計(jì)算機(jī)、攝影、美術(shù)與物理學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合類(lèi)課程。與大多數(shù)課堂教學(xué)一樣，教師本位、唯知取向仍占據(jù)主宰地位，隨著學(xué)科發(fā)展，新軟件技術(shù)的出現(xiàn)，依舊保持傳統(tǒng)教學(xué)理念限制了課程教學(xué)質(zhì)量的提升。因此，在結(jié)合課程思政的基礎(chǔ)上，積極推進(jìn)課程教學(xué)改革，結(jié)合新學(xué)科知識(shí)，新教學(xué)手段在教學(xué)中能夠發(fā)揮的效能，為當(dāng)代社會(huì)培養(yǎng)需要的復(fù)合型人才。

一、圖像處理與檢驗(yàn)課程的現(xiàn)存問(wèn)題

目前圖像處理與檢驗(yàn)課程的主要內(nèi)容是針對(duì)圖像處理技術(shù)進(jìn)行講授的內(nèi)容，重視的是處理的手段多樣性以及檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，但仍然存在以下問(wèn)題。

(一)教材案例比較陳舊，實(shí)例針對(duì)性偏弱。攝影術(shù)誕生不過(guò)二百余年，圖像處理與檢驗(yàn)技術(shù)的誕生到普及時(shí)間就更為短暫。此前課程知識(shí)點(diǎn)針對(duì)的主要對(duì)象還是單張圖片為主。而圖像處理與檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步與計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步也密不可分。圖像處理的使用進(jìn)入商業(yè)化階段，圖像檢驗(yàn)技術(shù)在媒體、司法、軍事等領(lǐng)域的運(yùn)用逐漸得到重視。但隨著發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)的普及，對(duì)圖像的處理需求不再滿足于單張圖像，而視頻圖像處理還停留在截圖再進(jìn)行分析處理的操作階段，操作原理和技術(shù)渠道有一定局限性。在這樣的環(huán)境下，對(duì)于單一圖像的處理與檢驗(yàn)技術(shù)無(wú)法滿足圖像的檢驗(yàn)與識(shí)別需求，如何在課堂中介紹與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)處理手段和如何將圖像的主要表現(xiàn)形式進(jìn)行整合與合乎法律規(guī)定的、科學(xué)的檢驗(yàn)，并對(duì)其以原始性、完整性與真實(shí)性為主要特征給出明確、客觀的判定，使圖像作為反映客觀事實(shí)的媒介應(yīng)用于媒體、公安、司法等領(lǐng)域提供堅(jiān)實(shí)的理論支撐。

(二)教學(xué)方法相對(duì)單一，理論與實(shí)踐趣味性偏弱。隨著學(xué)科發(fā)展，新軟件技術(shù)的出現(xiàn)，依舊保持傳統(tǒng)教學(xué)理念限制了課程教學(xué)質(zhì)量的提升。綜合型課程具有獨(dú)特的創(chuàng)新性，需要有縱向的知識(shí)融匯與梳理能力與橫向的知識(shí)對(duì)比分析能力。在切入學(xué)科之前需要具備的基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)知識(shí)較多，對(duì)學(xué)生的能力考驗(yàn)也比單一知識(shí)的理解更加復(fù)雜一些，因而這門(mén)課程一般開(kāi)授在本科大三時(shí)期，要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)知識(shí)之后，融匯不同學(xué)科的理論知識(shí)聯(lián)合運(yùn)用到新的課程中來(lái)，這也切合了當(dāng)下新學(xué)科建設(shè)的大局趨勢(shì)走向。然而在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)多不屬于自己專(zhuān)業(yè)的內(nèi)容而提不起學(xué)習(xí)興趣，過(guò)于追求結(jié)果，從而忽略這樣的綜合類(lèi)課程中自主分析判斷這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這個(gè)問(wèn)題同樣也反映在圖像鑒定工作中。視頻監(jiān)控、圖像獲取的工作與圖像鑒定、鑒定結(jié)果認(rèn)定是分屬在不同的工作部門(mén)的，這就造成了工作銜接上的一些問(wèn)題。因此，如何豐富課堂模式來(lái)獲得更全面的收益是目前亟需考慮的問(wèn)題。

(三)學(xué)習(xí)目標(biāo)與應(yīng)用范圍應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。理論知識(shí)的豐富與學(xué)習(xí)的目標(biāo)是緊緊掛鉤的，應(yīng)用范圍也不能僅局限于課堂。任何知識(shí)點(diǎn)只有隨著使用率的提升，才會(huì)逐漸被熟悉，被掌握。如今，隨著移動(dòng)設(shè)備種類(lèi)的增多，視頻監(jiān)控的普及，各類(lèi)平臺(tái)的瀏覽便捷性增加，傳輸速度的提升，捕獲圖像的技術(shù)手段日益更新，圖像采集設(shè)備的普及與圖像編輯軟件功能的日益強(qiáng)大，圖像的獲取與篡改變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，算法的強(qiáng)大增加了處理效果質(zhì)量，辨別難度相應(yīng)也增大了。便捷的圖像信息獲得方式更為深刻地影響著人們的精神世界與日常生活。經(jīng)過(guò)了篡改操作的偽造圖像通過(guò)媒體與網(wǎng)絡(luò)獲得廣泛傳播，有時(shí)會(huì)給社會(huì)穩(wěn)定與公眾輿論造成難以估量的影響。在信息時(shí)代，大量的數(shù)據(jù)瀏覽傳播，范圍廣泛平臺(tái)多樣化，短視頻推文推手之類(lèi)的信息獲取難度低，瀏覽速度快，許多圖像信息被瀏覽時(shí)并不會(huì)被確認(rèn)真?zhèn)?，因而容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的理解。

二、圖像處理與檢驗(yàn)課程教學(xué)問(wèn)題的解決對(duì)策

(一)課堂內(nèi)容的基礎(chǔ)性與開(kāi)放性。讓學(xué)生意識(shí)到不僅在公安領(lǐng)域鑒別圖像真?zhèn)尾判枰玫綀D像處理與檢驗(yàn)技術(shù)，在日常思維中常常無(wú)意識(shí)要用到相關(guān)知識(shí)，讓專(zhuān)業(yè)課變成常態(tài)化，也是增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果的方法。

將單一的處理與鑒定教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變成以培養(yǎng)學(xué)生自主分析能力，選擇合適的解決問(wèn)題方法為主。完整的課程教學(xué)應(yīng)當(dāng)分為課堂上的理論教學(xué)與課堂后的發(fā)散影響。課堂理論教學(xué)就是注重專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)性，將圖像處理與檢驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行概括，介紹基本概念和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，具體闡述圖像檢驗(yàn)的內(nèi)容體系、圖像檢驗(yàn)的主要內(nèi)容和形式、以及圖像檢驗(yàn)的程序、技術(shù)規(guī)范和圖像鑒定書(shū)的制作規(guī)范等本課程的基礎(chǔ)性問(wèn)題。但是要明確學(xué)習(xí)重點(diǎn)不是死記硬背基礎(chǔ)性問(wèn)題，而是在這些問(wèn)題的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，應(yīng)該將研究重點(diǎn)從下結(jié)論的結(jié)果向研究它演變的過(guò)程方向轉(zhuǎn)變。

在試改革教學(xué)中這一轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)課堂中。實(shí)驗(yàn)課不是單一地描述步驟，演示步驟，最后檢查作業(yè)這樣傳統(tǒng)的模式，而是強(qiáng)調(diào)處理原理的認(rèn)知和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)定，讓學(xué)生知道自己應(yīng)該做什么，為什么這樣做。在平時(shí)授課理論闡述的基礎(chǔ)上，不過(guò)分依賴(lài)于單一的軟件操作與研究來(lái)講授，而是要以實(shí)驗(yàn)原理的形式來(lái)將軟件工具分類(lèi)，培養(yǎng)自主動(dòng)手能力。另外，選擇與時(shí)事熱點(diǎn)相關(guān)的圖片或視頻作為實(shí)驗(yàn)素材緊隨社會(huì)實(shí)踐和時(shí)代發(fā)展，不但能夠結(jié)合思政課堂的轉(zhuǎn)換趨勢(shì)，也可以促進(jìn)學(xué)生思考如何解決社會(huì)實(shí)際問(wèn)題。

(二)教學(xué)方法的創(chuàng)新。

1.傳統(tǒng)教學(xué)手段與新技術(shù)的互補(bǔ)。課堂教學(xué)中，多次講授同一內(nèi)容有助于教師整合教學(xué)規(guī)律，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)，將課程內(nèi)容與教學(xué)手段結(jié)合時(shí)事串聯(lián)起來(lái)。例如近年來(lái)在高校教學(xué)中逐漸普及的學(xué)習(xí)通軟件就是一種科學(xué)有效的現(xiàn)代化教學(xué)手段，電腦端和手機(jī)端兼用，軟件端能夠保證教學(xué)內(nèi)容的完整與系統(tǒng)，外鏈各種資源鏈接，各種格式的資料共享下載，并且也擁有一問(wèn)一答，一問(wèn)多答的互動(dòng)平臺(tái)，同時(shí)為學(xué)生提供了隨時(shí)可觀的知識(shí)與信息接收平臺(tái)，有益于學(xué)生的興趣激發(fā)與主動(dòng)學(xué)習(xí)。但是，在積極采用現(xiàn)代化教學(xué)手段的同時(shí)，傳統(tǒng)教學(xué)方式亦不可偏廢。板書(shū)、PPT、圖片展示等傳統(tǒng)教學(xué)媒介在推導(dǎo)步驟和思路展示時(shí)更加直觀，修改補(bǔ)充也十分便捷。

2.教師為主導(dǎo)轉(zhuǎn)換成教師與學(xué)生互動(dòng)的課堂?；?dòng)課堂是教師與學(xué)生圍繞教學(xué)內(nèi)容展開(kāi)平等交流，使得課堂教學(xué)成為師生之間思想互動(dòng)、情感互動(dòng)、達(dá)到主動(dòng)啟發(fā)學(xué)生思考的過(guò)程。圖像處理并不是背誦文章那樣只有一個(gè)正確答案，因而要允許學(xué)生在學(xué)習(xí)中犯錯(cuò)，甚至不知所措，暴露出錯(cuò)誤來(lái)再予以分析，利用所學(xué)知識(shí)尋找軟件中合適的工具來(lái)解決問(wèn)題，最后使學(xué)生學(xué)會(huì)自己嘗試尋找合適的工作達(dá)到目的。這樣的方式較之傳統(tǒng)的教師單向灌輸模式，更加開(kāi)放、平等、立體，在過(guò)程中遇到挫折，走彎路，思索對(duì)策也是對(duì)學(xué)生心理素質(zhì)的一種考驗(yàn)更有助于學(xué)生全面素質(zhì)的提升和完整人格的塑造。

而且，作為一門(mén)提升操作水平為最終目標(biāo)的課程，對(duì)不斷更新的軟件類(lèi)別梳理也非常重要。課堂上不可能將如今市面上所有圖像處理檢驗(yàn)軟件一一介紹，尤其在大數(shù)據(jù)碰撞分析的時(shí)期，對(duì)AI的教育與使用已經(jīng)提升到了足夠重視的地位，單一的處理工作基本不需要耗費(fèi)大量人力進(jìn)行重復(fù)工作，那么這個(gè)時(shí)候?qū)W習(xí)如何運(yùn)用技術(shù)解決問(wèn)題的關(guān)鍵就不在于這個(gè)技術(shù)的步驟是什么，了解學(xué)生有什么問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考應(yīng)該用什么方法，學(xué)生自主操作嘗試能不能解決問(wèn)題就成了課堂的關(guān)鍵，而課堂的主體也會(huì)由老師變成學(xué)生。老師的地位不再是高立講臺(tái)講授理論知識(shí)，而是融入學(xué)生，幫助學(xué)生引導(dǎo)學(xué)生建立自己的知識(shí)體系?；?dòng)課堂有以下三個(gè)特點(diǎn)。

(1)啟發(fā)性。結(jié)合時(shí)事選擇合適的案例設(shè)計(jì)課堂提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，允許學(xué)生犯錯(cuò)并提出疑問(wèn)和解決辦法，鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度提供解決問(wèn)題的方法。

(2)開(kāi)放性。將傳統(tǒng)講課方式的封閉性，轉(zhuǎn)變成互相溝通，融入情境的開(kāi)放性。從師生間互動(dòng)交流自然而然地引起知識(shí)的聯(lián)動(dòng)，學(xué)生以闡述觀點(diǎn)為主，教師以梳理觀點(diǎn)，引入知識(shí)導(dǎo)向思維樹(shù)來(lái)幫助學(xué)生整合觀點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的開(kāi)放創(chuàng)新思維。

(3)情趣性。課堂情境的趣味關(guān)鍵點(diǎn)一般在于案例是否富有邏輯性與探索性，同時(shí)又具有形象性與趣味性。知識(shí)點(diǎn)的融入如果從時(shí)事或?qū)W生年齡段容易感興趣的事物中選擇與教學(xué)內(nèi)容掛鉤的話題，更加容易激發(fā)學(xué)生興趣。同時(shí)，書(shū)面語(yǔ)與日常用語(yǔ)的交錯(cuò)使用，使課堂生動(dòng)活躍，也可以提高教學(xué)效果。

(三)建立教學(xué)團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)師資培訓(xùn)。以軟件操作為技術(shù)依托的課程講究實(shí)用性，軟件使用需求隨著用戶需求不斷更新，圖像處理與檢驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)也會(huì)隨著軟件更新也不斷更新。這就要求教師也要具備不斷完善學(xué)科知識(shí)的能力。師資培訓(xùn)對(duì)教師專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能的提升非常關(guān)鍵，在校工作的時(shí)間里接觸的學(xué)科知識(shí)封閉而有限，大多數(shù)時(shí)間與教育科學(xué)技術(shù)的更新腳步是脫節(jié)的。這時(shí)候高校教師雖在科研領(lǐng)域有所建樹(shù)，但其基本教學(xué)能力卻達(dá)不到高校課堂教學(xué)的要求。

此外，教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)也是提升課堂教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。不同的教師對(duì)教學(xué)原理與方法的理解運(yùn)用各不相同，思維途徑也各有千秋，教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，教學(xué)質(zhì)量的提升必然不是一個(gè)人能夠解決的問(wèn)題，通過(guò)團(tuán)隊(duì)建設(shè)能提升和強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)科研氛圍，又可強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)中教師的教改意識(shí)。

當(dāng)下對(duì)圖像處理與檢驗(yàn)課程的教學(xué)改革方法研究尚在試驗(yàn)階段，從教學(xué)內(nèi)容的修改、教學(xué)方法的綜合、師資培訓(xùn)等角度提出改革圖像處理與檢驗(yàn)課堂教學(xué)方法的初步舉措實(shí)行時(shí)間不長(zhǎng)，仍然需要進(jìn)一步研究能夠從根本上影響教學(xué)質(zhì)量的方法。