時(shí)間：2022-08-29 05:31:59
序論：在您撰寫數(shù)字圖像處理論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1．其中首要的一步，也是至關(guān)重要的一步就是確定項(xiàng)目．可以看出，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是整個(gè)教學(xué)的前提，項(xiàng)目的好壞直接影響到教學(xué)的開展．根據(jù)數(shù)字圖像處理課程的內(nèi)容體系，同時(shí)結(jié)合專業(yè)教師的研究方向和研究?jī)?nèi)容，確定項(xiàng)目“車牌識(shí)別系統(tǒng)”來組織整個(gè)數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)內(nèi)容．車牌識(shí)別系統(tǒng)分為圖像采集、圖像預(yù)處理、圖像校正、車牌定位、字符分割和字符識(shí)別等部分，并將它們作為子項(xiàng)目與數(shù)字圖像處理的相關(guān)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，車牌識(shí)別項(xiàng)目貫穿整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的始終．整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)過程見圖2．從圖2可以看出，數(shù)字圖像處理的內(nèi)容基本上可以通過車牌識(shí)別系統(tǒng)這一具體項(xiàng)目組織起來．除此之外，在實(shí)驗(yàn)課和實(shí)訓(xùn)課程中，也結(jié)合學(xué)生的興趣以及指導(dǎo)教師的研究專長(zhǎng)和所承擔(dān)的課題，還設(shè)計(jì)了如人臉識(shí)別系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)閱卷系統(tǒng)、圖像碎片拼接系統(tǒng)、三維全景圖的設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺的立體匹配及三維重建技術(shù)以及高光譜圖像壓縮等案例．
二、教學(xué)改革成果與分析
2013年以信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)11-1班為對(duì)照班，2014年以信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)12-1班為實(shí)驗(yàn)班，2個(gè)班級(jí)學(xué)生的學(xué)時(shí)數(shù)一樣，學(xué)生起步幾乎也是一樣，講授的數(shù)字圖像處理課程主要內(nèi)容相同．在11-1班中采用的是傳統(tǒng)教學(xué)模式，講授理論上的圖像處理原理和方法；在12-1班中采用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)．為了驗(yàn)證在數(shù)字圖像處理課程中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法的效果，對(duì)2個(gè)班級(jí)分別進(jìn)行了數(shù)字圖像處理理論知識(shí)測(cè)試和編寫一個(gè)圖像邊緣提取的程序．理論知識(shí)測(cè)試結(jié)果見表1（滿分100分）．編程題是通過在線考試系統(tǒng)完成的，由計(jì)算機(jī)給出的成績(jī)，編程題測(cè)試結(jié)果見表2（滿分20分）．
三、結(jié)束語
關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理；教學(xué)改革；課程建設(shè)；研究性教學(xué)
作者簡(jiǎn)介：寧紀(jì)鋒（1975-），男，陜西韓城人，西北農(nóng)林科技大學(xué)信息工程學(xué)院，副教授。（陜西 楊凌 712100）
基金項(xiàng)目：本文系西北農(nóng)林科技大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JY1102077）、西北農(nóng)林科技大學(xué)本科優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項(xiàng)目的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）34-0122-02
“數(shù)字圖像處理”是西北農(nóng)林科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┬畔⒐こ虒W(xué)院為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、信息與計(jì)算科學(xué)等多個(gè)理工科專業(yè)所開設(shè)的一門專業(yè)必修課。該課程涵蓋數(shù)學(xué)、物理、信號(hào)處理、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，與本科階段的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、面向?qū)ο缶幊?、?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析等多門課程密切相關(guān)，對(duì)后續(xù)的特征提取和圖像理解等高級(jí)計(jì)算機(jī)視覺處理課程具有重要的基礎(chǔ)作用。同時(shí)，它在“模式識(shí)別”、“人工智能”和“機(jī)器學(xué)習(xí)”等專業(yè)課程體系中起著重要的作用。[1-3]
一、課程改革的必要性
由于圖像處理理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，算法較多，涉及的理論和方法既包含時(shí)域（空域）、變換域（頻域?yàn)橹鳎?、?shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、地理學(xué)（如分水嶺算法），還涉及到模式識(shí)別理論的一些知識(shí)，學(xué)生理解起來有一定難度，在解決實(shí)際問題時(shí)，面臨著無從下手的困難。同時(shí)，圖像處理技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，隨著數(shù)字成像設(shè)備的廣泛使用和智能手機(jī)的普及，社會(huì)對(duì)圖像處理人才的需求也日益增加，這些都對(duì)課程教學(xué)提出了更高的要求。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)“數(shù)字圖像處理”的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，在課程定位、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容上存在一些問題。
1.課程定位不明確
“數(shù)字圖像處理”在本科教學(xué)過程中有著兩種比較沖突的定位，導(dǎo)致課程教學(xué)過程存在兩種傾向。一是不顧本科學(xué)生實(shí)際情況向研究生課程看齊，將重點(diǎn)放在數(shù)字圖像處理理論內(nèi)容。但這些內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系并不緊密，忽視它的應(yīng)用性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，從而導(dǎo)致理論與實(shí)踐脫節(jié)，造成學(xué)生在編程能力上的欠缺。二是過分強(qiáng)調(diào)應(yīng)用技能，把數(shù)字圖像處理等同于講授Photoshop等應(yīng)用軟件的使用，或以講授MATLAB和Open CV圖像處理函數(shù)為主，不重視原理和算法，忽略了對(duì)本科生科學(xué)素質(zhì)和研究能力的培養(yǎng)。
2.傳統(tǒng)教學(xué)模式與授課對(duì)象差異性的矛盾
“數(shù)字圖像處理”通常要求先研修“高等數(shù)學(xué)”、“線性代數(shù)”、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”和“數(shù)字信號(hào)處理”等課程，但是一些本科專業(yè)并沒有完整開設(shè)這些課程。例如，我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)“數(shù)字信號(hào)處理”課程，但軟件工程和信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)未開設(shè)該類課程。此外，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，教師根據(jù)教學(xué)大綱設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常比較固定，而未考慮學(xué)生專業(yè)和背景知識(shí)的差異、統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)環(huán)境模式，使得有的專業(yè)學(xué)生因?yàn)橹R(shí)儲(chǔ)備不足，學(xué)習(xí)起來有一定困難；而有的專業(yè)學(xué)生則感覺學(xué)習(xí)內(nèi)容簡(jiǎn)單、缺乏挑戰(zhàn)性，使得教師講授時(shí)在調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、提高學(xué)生實(shí)踐能力方面難以協(xié)調(diào)。
3.教材與學(xué)科發(fā)展不一致
數(shù)字圖像處理內(nèi)容涉及到矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等多個(gè)內(nèi)容交叉學(xué)科，與新興學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)前，在人工智能、模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)等新興學(xué)科的推動(dòng)下，數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展越來越快。傳統(tǒng)的教材或過于偏重推導(dǎo)理論，與應(yīng)用實(shí)踐偏離，或成為圖像處理軟件或函數(shù)（如 Photoshop、MATLAB或Open CV）的使用說明書，使得學(xué)生難以深入學(xué)習(xí)圖像處理知識(shí)，影響對(duì)該門課程的掌握。
二、課程改革方法
根據(jù)授課專業(yè)對(duì)象的實(shí)際情況，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核等方面對(duì)該門課程進(jìn)行一系列改革，充分利用圖像處理實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，依托我校在數(shù)字圖像處理方面長(zhǎng)期積累的理論和研究資源，將理論方法與實(shí)踐應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了全面系統(tǒng)的數(shù)字圖像處理教學(xué)體系。多年教學(xué)效果表明，該教學(xué)模式有效克服傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理教學(xué)存在的局限，極大增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新素養(yǎng)。
1.完善課程內(nèi)容體系，適應(yīng)圖像處理發(fā)展
數(shù)字圖像處理是一門發(fā)展中的課程，每年都有許多新的研究理論和方法不斷涌現(xiàn)，需對(duì)課程不斷進(jìn)行完善，以適應(yīng)圖像處理學(xué)科的發(fā)展。在保持圖像處理課程核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上，注重將最近的該學(xué)科具有代表性的成果納入教學(xué)。精簡(jiǎn)和更新一些陳舊的和目前圖像處理實(shí)際中很少使用的一些方法。其次，將一些現(xiàn)代經(jīng)典的科研論文，以補(bǔ)充教材的形式，作為教學(xué)內(nèi)容。將一些理論性較強(qiáng)，對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高的內(nèi)容，如主動(dòng)輪廓分割模型和目標(biāo)跟蹤方法等作為選學(xué)內(nèi)容，供有興趣的學(xué)生學(xué)習(xí)。
考慮到OpenCV和MATLAB的廣泛使用，圖像文件的讀寫已非常簡(jiǎn)單，因此，減少對(duì)圖像文件格式的講解；在圖像分割與邊緣檢測(cè)中，刪掉投影法與差影法內(nèi)容，因?yàn)樵摲矫鎯?nèi)容在實(shí)際中已很少使用；在頻域處理中，淡化對(duì)傅里葉變換理論和算法的講解，重點(diǎn)放在其思想和應(yīng)用上。
2.應(yīng)用全方位教學(xué)手段，構(gòu)建立體化教學(xué)資源
針對(duì)“數(shù)字圖像處理”課程理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)、可視化程度較高的特點(diǎn)，綜合利用圖像、視頻信息、可視化編程軟件和網(wǎng)絡(luò)資源等現(xiàn)代化教育技術(shù)，從課堂、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用實(shí)踐等諸多環(huán)節(jié)探索立體化教學(xué)資源。結(jié)合不同專業(yè)需求，運(yùn)用MATLAB、Open CV等軟件工具包開發(fā)圖像處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建立網(wǎng)絡(luò)化輔助教學(xué)系統(tǒng)，使抽象概念和算法形象化，激發(fā)學(xué)生思維。例如，建立圖像處理標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試庫，包括了圖像去噪、圖像分割、圖像變換和特征提取與識(shí)別等核心內(nèi)容涉及到的測(cè)試數(shù)據(jù)；在參考教材方面，提供了國內(nèi)外知名大學(xué)出版的數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺教材及計(jì)算機(jī)視域的專著；在多媒體課件方面，提供多年從國內(nèi)外知名大學(xué)網(wǎng)站上搜集到多個(gè)數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺的電子課件，供學(xué)生學(xué)習(xí)；在代碼方面，提供了數(shù)字圖像處理方面的經(jīng)典和最新的一些科研成果的源代碼或可執(zhí)行軟件，學(xué)生自己運(yùn)行代碼并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加深對(duì)圖像處理課程的認(rèn)識(shí)。
3.以學(xué)生發(fā)展為本，建立多元化的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
在傳統(tǒng)方式下，教師常以期末考試和出勤率來評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果，忽略了對(duì)學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)。大部分學(xué)生往往在考試前突擊學(xué)習(xí)，沒有真正掌握扎實(shí)的知識(shí)。因此，本教學(xué)改革以過程控制為中心，以能力提高為目標(biāo)，對(duì)考核方式進(jìn)行改革，實(shí)行常規(guī)考核與過程性考核相結(jié)合的方式，準(zhǔn)確把握學(xué)生的真實(shí)成績(jī)，全面衡量和控制教學(xué)質(zhì)量，既要考學(xué)生的基本理論，更要考他們運(yùn)用知識(shí)和方法設(shè)計(jì)圖像處理方案、完成圖像處理實(shí)際任務(wù)的能力。在授課過程中，注重課堂考察環(huán)節(jié)，加強(qiáng)師生交互，動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的理解。開展專題討論課程，讓學(xué)生大膽提問，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維能力，對(duì)表現(xiàn)突出的學(xué)生增加平時(shí)分。
4.開展研究性課堂教學(xué)探索
在教學(xué)改革中，精選了若干圖像處理經(jīng)典和前沿專題討論，包括論文、程序源代碼和輔助材料。在課程一開始就布置任務(wù)給學(xué)生課下自學(xué)，并安排學(xué)生上臺(tái)講授，其他學(xué)生提問，教師給予點(diǎn)評(píng)，并組織學(xué)生一起討論，加深對(duì)圖像處理課程的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，提高創(chuàng)新素養(yǎng)。
例如，在圖像分割專題討論中，以經(jīng)典Mean Shift分割為主要內(nèi)容，Graph Cut和交互式分割兩個(gè)方向作為補(bǔ)充內(nèi)容，開展專題討論。因?yàn)檫@些廣泛使用的算法涉及到高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)等多門所學(xué)課程。通過自學(xué)、上課討論和教師點(diǎn)評(píng)，學(xué)生對(duì)以前所學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)有了更深層次的理解。同時(shí)，這些算法都面向彩色圖像，克服了教材中以灰度圖像為主要分割對(duì)象的不足。
5.開展研究性實(shí)踐教學(xué)
傳統(tǒng)“數(shù)字圖像處理”課程實(shí)踐教學(xué)強(qiáng)調(diào)基本算法的實(shí)現(xiàn)，未強(qiáng)調(diào)算法之間的邏輯聯(lián)系，忽略了數(shù)字圖像處理基本算法的綜合訓(xùn)練。在改革中，保留圖像處理基本核心算法，將科研項(xiàng)目融入教學(xué)實(shí)踐中，通過設(shè)計(jì)研究性綜合實(shí)踐項(xiàng)目，注重學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合理解和提升。例如，“圖像去霧”綜合訓(xùn)練實(shí)踐，以如何有效果去除圖像中的霧增強(qiáng)圖像質(zhì)量為目標(biāo)。該任務(wù)以2009年國際計(jì)算機(jī)視覺和模式識(shí)別會(huì)議（CVPR）的最佳論文《基于暗通道通先驗(yàn)的單幅圖像去霧》[4]為主要內(nèi)容，涉及到圖像處理的多個(gè)基本算法，同時(shí)也包含了物理學(xué)和光學(xué)的一些知識(shí)。通過將新的實(shí)踐教學(xué)手段應(yīng)用到教學(xué)中，突出對(duì)學(xué)生思維能力、科研能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
三、結(jié)論
通過分析數(shù)字圖像處理目前存在的課程定位模糊、傳統(tǒng)的教學(xué)模式與授課對(duì)象差異性的矛盾和教材內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展脫節(jié)等問題，筆者根據(jù)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合授課教師的科研項(xiàng)目，從完善課程內(nèi)容體系、構(gòu)建立體化教學(xué)資源、多元化考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和開展研究性教學(xué)探索等五個(gè)方面進(jìn)行開展數(shù)字圖像處理教學(xué)改革。多年教學(xué)效果表明，該教學(xué)方法克服傳統(tǒng)教學(xué)方法所存在的弊端，極大地提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生較好地掌握數(shù)字圖像處理的核心內(nèi)容，了解當(dāng)代圖像處理的代表性成果和前沿趨勢(shì)，綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新素養(yǎng)明顯增強(qiáng)，為培養(yǎng)具有較強(qiáng)適應(yīng)能力的應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，適應(yīng)了新世紀(jì)對(duì)信息技術(shù)人才的培養(yǎng)要求。
參考文獻(xiàn)：
[1]何東健.數(shù)字圖像處理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.
[2]杜云明，郝兵，劉文科.“數(shù)字圖像處理”課程任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的實(shí)踐[J].中國電力教育，2013，（10）：113-114.
關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；遙感數(shù)字圖像處理；教學(xué)改革
作者簡(jiǎn)介：劉春國（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大學(xué)測(cè)繪與國土信息工程學(xué)院，講師；盧曉峰（1981-），女，河南洛陽人，河南理工大學(xué)測(cè)繪與國土信息工程學(xué)院，講師。（河南焦作454000）
基金項(xiàng)目：本文系河南理工大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2008JG035）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2012）10-0081-02
當(dāng)前，遙感已經(jīng)或正在走向全面應(yīng)用階段。國際遙感應(yīng)用發(fā)展的實(shí)用化、業(yè)務(wù)化、產(chǎn)業(yè)化、精細(xì)化特征明顯，但我國遙感應(yīng)用水平還不高，根本原因是基礎(chǔ)研究薄弱，缺乏多學(xué)科人才共同努力。[1]培養(yǎng)一大批經(jīng)過系統(tǒng)知識(shí)培訓(xùn)、熟練掌握遙感科學(xué)理論和應(yīng)用技能的地理信息科學(xué)人才，滿足社會(huì)對(duì)地理遙感信息高技術(shù)人才的迫切需求，是高等教育的責(zé)任所在。
1998年教育部新增地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)后，我國GIS教育發(fā)展形勢(shì)空前活躍。經(jīng)過10余年的教學(xué)實(shí)踐和探索，逐步形成了比較穩(wěn)定的GIS專業(yè)課程體系與課程設(shè)置方案。[2-5]遙感系列課程（遙感物理與技術(shù)、遙感數(shù)字圖像處理、遙感地學(xué)分析與應(yīng)用）成為GIS專業(yè)課程體系中的重要模塊，說明GIS學(xué)科建設(shè)的負(fù)責(zé)人已認(rèn)識(shí)到培養(yǎng)掌握遙感技術(shù)的GIS人才的重要性。遙感數(shù)字圖像處理是遙感過程的重要一環(huán)。充分利用各種圖像處理算法從遙感數(shù)據(jù)中獲取各種生物物理參數(shù)和土地覆被/利用信息，可以為自然和人文生態(tài)系統(tǒng)的空間分布式模型提供輸入?yún)?shù)，在遙感技術(shù)應(yīng)用中占有十分重要的地位。近幾年河南理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保〨IS專業(yè)開設(shè)了“遙感數(shù)字圖像處理”課程。圍繞如何提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量，筆者從革新課程體系、協(xié)同教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、豐富實(shí)踐教學(xué)手段等方面進(jìn)行了一系列探索。
一、革新遙感課程體系，突出“遙感數(shù)字圖像處理”課程地位
隨著遙感技術(shù)及其應(yīng)用的迅速發(fā)展，很多專業(yè)開設(shè)了“遙感原理與應(yīng)用”課程，內(nèi)容分為三大模塊：遙感基礎(chǔ)、遙感圖像處理及分析方法和遙感專題應(yīng)用。這種課程設(shè)置模式比較適合早期GIS專業(yè)遙感課程教學(xué)或選修遙感科學(xué)技術(shù)的某些專業(yè)，對(duì)于當(dāng)前GIS專業(yè)遙感教學(xué)則存在明顯缺點(diǎn)。主要問題是對(duì)“遙感數(shù)字圖像處理”教學(xué)重視程度不夠，對(duì)數(shù)字圖像處理在整個(gè)遙感過程中的重要性體現(xiàn)不足，與遙感地理信息系統(tǒng)融合集成的一體化趨勢(shì)不相適應(yīng)，與國民經(jīng)濟(jì)各部門遙感業(yè)務(wù)日益普及的態(tài)勢(shì)不相適應(yīng)，與社會(huì)信息化深入發(fā)展的狀況不相適應(yīng)。人才培養(yǎng)滯后于社會(huì)需要，不能滿足對(duì)高素質(zhì)地理遙感科技人才的需求。
我校GIS專業(yè)總結(jié)多年遙感課程教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，革新了遙感課程體系，設(shè)置了“遙感概論”、“遙感數(shù)字圖像處理”、“遙感應(yīng)用分析”、“遙感數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)”等遙感相關(guān)課程，規(guī)劃了遙感系列課程的主體教學(xué)內(nèi)容。“遙感概論”要求學(xué)生掌握遙感及其應(yīng)用的基本科學(xué)工程背景知識(shí)，重點(diǎn)內(nèi)容是電磁波與地表物質(zhì)相互作用的基本原理、遙感數(shù)據(jù)采集、傳輸和成像機(jī)理，從可見光-近紅外、熱紅外、微波（主動(dòng)方式和被動(dòng)方式）波譜段介紹遙感信息的獲取特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展，適當(dāng)涉及大氣遙感、海洋遙感等應(yīng)用領(lǐng)域和典型案例?！斑b感數(shù)字圖像處理”要求學(xué)生掌握基于數(shù)字圖像處理方法獲取地球資源有用信息的科學(xué)與技術(shù)。由于學(xué)科交叉融合，數(shù)字圖像處理方法眾多，新理論、新方法不斷推出，課程重點(diǎn)主要著眼于圖像處理基本知識(shí)和遙感圖像處理常用算法，對(duì)一些探索性、前沿性和跨學(xué)科的內(nèi)容從原理上予以概括介紹，如圖像亞像元分類、模糊分類和面向?qū)ο髨D像處理等等?！斑b感應(yīng)用分析”采用理論、方法和實(shí)例相結(jié)合，選擇不同遙感應(yīng)用領(lǐng)域的典型案例介紹，培養(yǎng)學(xué)生遙感專題分析技能，深化學(xué)生對(duì)于遙感科學(xué)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和廣闊前景的認(rèn)識(shí)?！斑b感數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)”課程著眼于培養(yǎng)學(xué)生圖像處理技能，鞏固和深化理論課程教學(xué)內(nèi)容，提高動(dòng)手能力和理論聯(lián)系實(shí)際解決問題的能力。
我校GIS遙感系列課程設(shè)置方案把“遙感數(shù)字圖像處理”與“遙感數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)”單獨(dú)設(shè)課，提升課程地位，加大課程學(xué)時(shí)，強(qiáng)化實(shí)踐技能訓(xùn)練，對(duì)提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程的教學(xué)成效很有益處。這種課程設(shè)置模式有助于培養(yǎng)GIS專業(yè)學(xué)生采用圖像分析方法解決遙感應(yīng)用問題的能力，比較契合我國GIS專業(yè)本科教育遙感課程設(shè)置的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
二、培育遙感系列課程教學(xué)群體，分工協(xié)作提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量
GIS專業(yè)遙感系列課程設(shè)置要求具備一定規(guī)模的師資力量。遙感是多學(xué)科的綜合，交叉性強(qiáng)，研究方法不斷補(bǔ)充和更新，課程教學(xué)內(nèi)容豐富。遙感系列課程的設(shè)置決定了課程之間存在密切的內(nèi)部聯(lián)系。要提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量，必須打破教師個(gè)人單兵作戰(zhàn)的慣常做法，加強(qiáng)與相關(guān)課程教師之間的協(xié)調(diào)和交流。培育組建了承擔(dān)遙感系列課程教學(xué)任務(wù)的教學(xué)群體。遙感課程教學(xué)組圍繞課程建設(shè)，整合優(yōu)化課程體系，充實(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，保證了課程之間教學(xué)內(nèi)容的連貫性和相關(guān)性。課程教學(xué)組成員互相學(xué)習(xí)、借鑒、交流，協(xié)同規(guī)劃各課程教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)要求和學(xué)時(shí)分布，課程內(nèi)容更加先進(jìn)，課程結(jié)構(gòu)更加協(xié)調(diào)，教學(xué)方法更加有效，教學(xué)手段更加豐富，實(shí)踐教學(xué)得以充實(shí)，教學(xué)科研聯(lián)系更加密切。遙感課程教學(xué)組的建立和協(xié)作對(duì)提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)質(zhì)量起了明顯的作用。
三、匯聚國內(nèi)外優(yōu)秀教材成果，整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容體系
教學(xué)內(nèi)容和課程體系涉及高等教育人才培養(yǎng)的模式，決定了高等學(xué)校人才培養(yǎng)的規(guī)格，在很大程度決定了人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平。[6]教學(xué)中適度引進(jìn)世界著名高校的名牌課程教材和教學(xué)參考用書，是高等教育國際化的重要舉措。[7]遙感課程教學(xué)組重視遙感數(shù)字圖像處理課程教材和教學(xué)內(nèi)容建設(shè)，收集了國內(nèi)近些年出版的如戴昌達(dá)、章孝燦、湯國安、韋玉春、朱述龍等編寫的遙感數(shù)字圖像處理教材教參，注意引用吸收國外著名高校的遙感圖像處理相關(guān)教材教參，參考了John R. Jensen、John A. Richards、Robert A. Schowengerdt、Jay Gao、John R. Schott、Brandt Tso等人的遙感數(shù)字圖像處理著作，認(rèn)真研討不同教材特點(diǎn)及其開課對(duì)象，針對(duì)遙感數(shù)字圖像處理理論性強(qiáng)、概念抽象、方法多樣、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)對(duì)象和課程學(xué)時(shí)，按照系統(tǒng)性和前瞻性結(jié)合、理論與應(yīng)用結(jié)合的要求，制訂了教學(xué)主體內(nèi)容。課程內(nèi)容分為11個(gè)部分：圖像基本知識(shí)、遙感圖像成像過程與數(shù)據(jù)特征、遙感圖像輻射校正、遙感圖像幾何變換與校正、遙感圖像增強(qiáng)、遙感圖像變換、遙感圖像分割、遙感圖像融合、遙感圖像分類、數(shù)字變化檢測(cè)、遙感圖像應(yīng)用處理。優(yōu)化后的課程教學(xué)內(nèi)容注意了與“遙感概論”、“遙感應(yīng)用分析”等課程內(nèi)容的有機(jī)銜接。對(duì)于與“遙感概論”課程有重疊的內(nèi)容只做簡(jiǎn)單回顧，如遙感成像過程、機(jī)理與數(shù)據(jù)特征，以少數(shù)典型應(yīng)用案例揭示遙感數(shù)字圖像處理方法在遙感應(yīng)用分析中的作用和地位；避免與先開課程內(nèi)容重復(fù)，為后續(xù)課程做適度鋪墊。數(shù)字圖像處理方法多樣，課程重點(diǎn)介紹常用算法，使學(xué)生能掌握數(shù)字圖像處理原理，夯實(shí)基礎(chǔ)。對(duì)一些發(fā)展中的、前沿性的算法著重介紹算法的思想和原理，教導(dǎo)學(xué)生注重算法但不應(yīng)局限于具體算法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)中適當(dāng)區(qū)分遙感數(shù)字圖像系統(tǒng)處理和應(yīng)用處理的差別。
四、重視實(shí)踐教學(xué)，多手段豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容
實(shí)踐教學(xué)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能和理論實(shí)踐結(jié)合能力、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索精神、提升科研能力，有著重要意義。GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”教學(xué)高度重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從課程體系設(shè)置、實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)、大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃和教師科研課題等幾個(gè)方面為學(xué)生提供多樣化的實(shí)踐途徑，豐富了實(shí)踐教學(xué)體系。
從課程設(shè)置體系上，“遙感數(shù)字圖像處理”單獨(dú)設(shè)課，緊密聯(lián)系課程理論教學(xué)內(nèi)容附設(shè)6個(gè)單元的基礎(chǔ)驗(yàn)證性課堂實(shí)驗(yàn)（見表1），增強(qiáng)學(xué)生對(duì)各種遙感圖像處理算法及其效果的感性認(rèn)識(shí)?！斑b感數(shù)字圖像處理”實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)設(shè)課，結(jié)合“遙感數(shù)字圖像處理”課程和“遙感應(yīng)用分析”課程知識(shí)，設(shè)置綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)6個(gè)模塊，培養(yǎng)和提高學(xué)生對(duì)知識(shí)與技能的綜合運(yùn)用、自主學(xué)習(xí)的能力。
積極利用各種平臺(tái)，提供實(shí)踐課題，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。我校為了培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室開放，設(shè)置了實(shí)驗(yàn)室開放基金。在實(shí)驗(yàn)室開放基金平臺(tái)支持下，設(shè)計(jì)了一些探索研究型實(shí)驗(yàn)課題，鼓勵(lì)學(xué)生組團(tuán)選擇實(shí)驗(yàn)課題、查閱文獻(xiàn)、擬定實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)過程、撰寫實(shí)驗(yàn)論文。大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）也是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的平臺(tái)。在實(shí)施學(xué)校大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃的年度，遙感課程組每年設(shè)計(jì)幾個(gè)遙感應(yīng)用分析研究小課題，供學(xué)生參與大學(xué)生科研訓(xùn)練，并從科研課題中提煉一些問題作為大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，引導(dǎo)學(xué)生參與到教師科研課題中。學(xué)生通過參與實(shí)驗(yàn)室開放基金課題、大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和教師科研課題，檢驗(yàn)了專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)了探索精神、創(chuàng)造思維和合作能力。
五、結(jié)束語
本文總結(jié)了我校遙感課程教學(xué)組圍繞GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)實(shí)施的一系列教學(xué)改革措施。這些措施已經(jīng)取得較好的成效，有不少GIS學(xué)生積極參與校實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目、大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和教師科研項(xiàng)目，每年GIS專業(yè)有近1/3的學(xué)生選擇與遙感圖像處理及遙感應(yīng)用分析有關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。人才培養(yǎng)是項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從師資、設(shè)備、教學(xué)等一系列軟硬件教學(xué)條件上予以保障。
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關(guān)鍵詞：PBL模式 數(shù)字圖像處理 實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）03-0242-01
在高校教學(xué)體系中，數(shù)字圖像處理成為了包括理工科、農(nóng)醫(yī)科在內(nèi)專業(yè)必選課程或者重點(diǎn)選修課程。作為一門理論知識(shí)豐富、實(shí)踐性非常強(qiáng)的高校課程，當(dāng)前PBL模式已經(jīng)成為了包括美國在內(nèi)的多個(gè)國家的主要教學(xué)模式。
1 PBL模式與數(shù)字圖像處理結(jié)合探索背景
PBL模式作為一種較為先進(jìn)的教學(xué)模式，英文名稱Problem-Based Learning，其含義為問題式教學(xué)模式或者基于問題的學(xué)習(xí)模式，PBL模式的主要思路是以問題為前提進(jìn)行教學(xué)的展開活動(dòng)，這一教學(xué)方法的特點(diǎn)在于在教師的直接參與和指導(dǎo)之下，將學(xué)生放在主體地位，通過小組討論的方式，通過以某一具體問題為中心的研究討論和加強(qiáng)學(xué)習(xí)的過程，將教學(xué)的焦點(diǎn)放在某學(xué)科的重要原理以及關(guān)鍵概念之上，通過幫助學(xué)生自己構(gòu)建知識(shí)體系的過程，養(yǎng)成學(xué)習(xí)獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考的基本能力，數(shù)字圖像處理具有其本身獨(dú)特的特色。
其一，該門課程的理論知識(shí)豐富，知識(shí)點(diǎn)較為深?yuàn)W難懂[1]；其二，日常生活中，應(yīng)用到的數(shù)字圖像處理相關(guān)課程知識(shí)點(diǎn)較多，對(duì)學(xué)生綜合能力要求較高，尤其在工科專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)中要求較高，需要對(duì)計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，例如，湖南省某學(xué)院部分專業(yè)在開設(shè)這門課程時(shí)，每一學(xué)期的課時(shí)量為30至40課時(shí)，該學(xué)院部分立刻專業(yè)設(shè)置了選修課程的的課時(shí)量。依靠傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行數(shù)字圖像處理已經(jīng)不適宜當(dāng)前的教學(xué)實(shí)際，須對(duì)高校包括機(jī)械制造專業(yè)、自動(dòng)化等專業(yè)的數(shù)字圖像處理能力進(jìn)行要求，才能全面提升學(xué)生的綜合能力。
2 基于PBL模式的實(shí)踐教學(xué)改革方案探索
2.1 對(duì)數(shù)字圖像處理實(shí)踐教學(xué)方式方法的研究
以上述湖南某城市學(xué)院為例，為推進(jìn)數(shù)字圖像處理的PBL模式改革，該校自行編撰了驗(yàn)證性課程指導(dǎo)實(shí)踐用書，該書的主要內(nèi)容包括了30多個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目，涵蓋了圖像分析、圖像濾波、數(shù)字處理軟件的使用以及圖像分割等多個(gè)板塊知識(shí)點(diǎn)，該學(xué)院學(xué)生中計(jì)算機(jī)普及程度廣，所以在進(jìn)行圖像處理實(shí)踐時(shí)可自行下載相關(guān)的支持軟件。改變以往該課程集中實(shí)踐方式，升級(jí)成分散與集中結(jié)合的模式，即第一步學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間或者在專門實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成數(shù)字圖像處理分散實(shí)驗(yàn)，第二步教師對(duì)學(xué)生教學(xué)實(shí)踐中產(chǎn)生的問題進(jìn)行一對(duì)一面談解決或者利用網(wǎng)絡(luò)通訊工具解決問題，第三步，通過多次的分散式課程實(shí)踐活動(dòng)，利用4個(gè)至6個(gè)課時(shí)進(jìn)行集中式教學(xué)。
2.2 突破數(shù)字圖像處理理論教學(xué)模式
其一，確保在對(duì)數(shù)字圖像處理完整性以及整體性進(jìn)行維護(hù)前提下，在實(shí)踐教學(xué)課堂中盡量避免對(duì)數(shù)字處理相關(guān)公式的重復(fù)推導(dǎo)[2]，主要對(duì)相關(guān)算法以及關(guān)鍵原理進(jìn)行說明，如在對(duì)均衡處理數(shù)字圖像知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解過程中，直接引用推導(dǎo)公式，利用均衡化圖像的原理以及關(guān)鍵算法進(jìn)行處理技術(shù)的編程；其二，在對(duì)相關(guān)的信息進(jìn)行篩選之后重點(diǎn)對(duì)處理圖像的算法進(jìn)行編程和實(shí)踐應(yīng)用，在對(duì)圖像處理邊緣檢測(cè)知識(shí)進(jìn)行運(yùn)用過程中，可以將Hough的變換、路經(jīng)檢測(cè)加強(qiáng)聯(lián)系，更好進(jìn)行編程；其三，在解決實(shí)踐問題的過程中，多進(jìn)行實(shí)例的例舉，可利用2至3個(gè)課時(shí)對(duì)實(shí)踐教學(xué)的背景、已有的實(shí)踐教學(xué)成果的、重要技術(shù)流程、重要算法進(jìn)行演示等。
3 基于PBL模式的數(shù)字圖像處理教學(xué)方案設(shè)計(jì)
仍以湖南某城市學(xué)院信息學(xué)院為例，從PBL模式出發(fā)，針對(duì)于數(shù)字圖像處理建立了處理庫，這一項(xiàng)目中涵蓋處理圖像、分析圖像、識(shí)別圖像等多類別項(xiàng)目，例如“門禁系統(tǒng)視覺識(shí)別系統(tǒng)”、“指紋識(shí)別”、“二維碼檢測(cè)”等，學(xué)院每學(xué)期建立了不低于36個(gè)的項(xiàng)目，學(xué)生可在這些項(xiàng)目中進(jìn)行選修，另外，以40個(gè)課時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字圖形處理理論課程教學(xué)學(xué)時(shí)為30個(gè)，實(shí)踐性教學(xué)課時(shí)為10個(gè)，每周保證3個(gè)學(xué)時(shí)，總共教學(xué)時(shí)長(zhǎng)為13個(gè)教學(xué)周。
第一，在進(jìn)行教學(xué)的前兩個(gè)周內(nèi)，將數(shù)字圖像處理課程PBL模式實(shí)踐考察和教學(xué)方式進(jìn)行明確和推介，并將以往的學(xué)生實(shí)踐教學(xué)成果進(jìn)行分享，為學(xué)生在選修過程中提供參考，學(xué)生進(jìn)行是否選修的決策；第二，在3至4周，擬定學(xué)生課程選修名單，進(jìn)行實(shí)踐性教學(xué)任務(wù)的布置，確定36個(gè)以上的實(shí)踐項(xiàng)目給學(xué)生，學(xué)生自動(dòng)組成項(xiàng)目合作，保持每組在3個(gè)人左右，學(xué)生自行數(shù)字圖像處理選擇題目，對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行圖像加文字型的介紹，盡快確定目標(biāo)，盡快對(duì)實(shí)踐應(yīng)用難度進(jìn)行確定以及評(píng)分；第三，在5至6周的時(shí)候確定數(shù)字圖像處理實(shí)踐目標(biāo)書，確定相關(guān)參考資料；第四，在7周至12周時(shí)間內(nèi)實(shí)施實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)生利用課余時(shí)間完成分散型實(shí)驗(yàn)，這段時(shí)間內(nèi)適當(dāng)安排集中型實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證，在這一過程中，特別注意積極提出實(shí)踐項(xiàng)目存在的問題，及時(shí)檢查問題解決的進(jìn)度，教師有針對(duì)地進(jìn)行問題解答，幫助實(shí)踐小組完成任務(wù)目標(biāo)；第五，在第13周時(shí)，組成專業(yè)或者班級(jí)為小組的實(shí)踐項(xiàng)目答辯，實(shí)踐項(xiàng)目的成果進(jìn)行答辯與說明；最后，數(shù)字圖像處理課程教師完成總結(jié)，學(xué)生對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行報(bào)告，教師根據(jù)實(shí)際情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行打分。
4 結(jié)語
基于PBL模式的數(shù)字圖像處理的教學(xué)形式，能幫助高校學(xué)生快速了解和吸收處理數(shù)字化圖像過程中必要的技術(shù)、方法與原理等知識(shí)點(diǎn)[3]，還能幫助學(xué)生掌握數(shù)字圖像處理實(shí)踐項(xiàng)目的實(shí)踐研究方法和思路，提升學(xué)生利用圖像處理的基礎(chǔ)知識(shí)靈活解決生活實(shí)際問題能力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及創(chuàng)新、實(shí)踐能力，對(duì)于全面提升數(shù)字圖像處理相關(guān)課程的教學(xué)質(zhì)量具有重要作用。
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（1. 武警工程大學(xué) 信息工程系，陜西 西安 710086；2. 武警工程大學(xué) 電子技術(shù)系，陜西 西安 710086）
摘 要：針對(duì)數(shù)字圖像處理課程基礎(chǔ)理論抽象、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，分析和探討該課程教學(xué)中存在的若干問題及原因，從師資力量建設(shè)、課程標(biāo)準(zhǔn)制定、教學(xué)方法與設(shè)計(jì)、考核方法4個(gè)方面闡述數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)優(yōu)化改革方案。
關(guān)鍵詞 ：數(shù)字圖像處理；教學(xué)優(yōu)化改革；師資力量；課程標(biāo)準(zhǔn)
基金項(xiàng)目：全軍學(xué)位與研究生教育研討會(huì)研究課題“軍隊(duì)院校研究生教育中的導(dǎo)師與研究生關(guān)系研究”（YJZX14C14）。
第一作者簡(jiǎn)介：孔韋韋，男，講師，研究方向?yàn)閳D像處理，[email protected]。
0 引 言
數(shù)字圖像處理[1-2]是信息處理領(lǐng)域的重要分支，通過該課程我們可以完成圖像的幾何變換、算術(shù)處理、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像重建、圖像編碼、模式識(shí)別、圖像理解等多個(gè)方面的工作。目前，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件處理能力的不斷提升，數(shù)字圖像處理技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢測(cè)、反恐處突、彈道導(dǎo)彈精確制導(dǎo)等多個(gè)軍（民）用領(lǐng)域。由于該門課程的特殊地位和廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外幾乎所有信息類專業(yè)都開設(shè)了該課程，許多專家、學(xué)者也針對(duì)課程的教學(xué)方式提出了自己的觀點(diǎn)[3-8]。
軍隊(duì)院校作為高等院校中的一類特殊群體，無論在課程設(shè)置還是人才培養(yǎng)需求上均與地方高等院校有很大的不同。軍隊(duì)院校自身的特殊屬性要求培養(yǎng)出的人才不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和科研能力，還能運(yùn)用這些知識(shí)對(duì)作戰(zhàn)以及日常訓(xùn)練中出現(xiàn)的問題加以解決，因此，軍隊(duì)院校對(duì)人才的理論與實(shí)踐結(jié)合能力提出了更高也更為嚴(yán)格的要求。
武警部隊(duì)負(fù)責(zé)維護(hù)國家安全和社會(huì)穩(wěn)定，有效打擊國內(nèi)外各種恐怖勢(shì)力，保障人民安居樂業(yè)。當(dāng)前，世界各國都將“反恐”作為維護(hù)國家穩(wěn)定和保衛(wèi)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的一項(xiàng)重要任務(wù)。反恐圖像目標(biāo)的識(shí)別和監(jiān)視能力更體現(xiàn)了一個(gè)國家的反恐技術(shù)力量和能力水平，其關(guān)鍵在于反恐圖像目標(biāo)的識(shí)別。因此，有效地將數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用于反恐處突領(lǐng)域，不僅有助于提升針對(duì)恐怖勢(shì)力的打擊力度，還可以有效減少傷亡，最大限度地保障國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。
1 數(shù)字圖像處理課程的特點(diǎn)
數(shù)字圖像處理課程主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①理論基礎(chǔ)要求高，涉及高等數(shù)學(xué)、信號(hào)與信息系統(tǒng)、信息論、計(jì)算機(jī)編碼等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)；②數(shù)字圖像處理課程覆蓋的內(nèi)容廣泛，知識(shí)點(diǎn)繁雜零碎；③新興理論的不斷出現(xiàn)要求廣大學(xué)者能夠敏銳把握數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展前沿；④數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，處理方法也更為復(fù)雜。
2 軍隊(duì)院校數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中存在的問題
2.1 課程設(shè)置不靈活
相比地方高等院校，軍隊(duì)院校的課程設(shè)置自由度十分受限，具體體現(xiàn)為課程的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排、課堂組織形式甚至是開課時(shí)間均有嚴(yán)格的規(guī)定和限制，不能根據(jù)學(xué)生理論基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力的實(shí)際情況做自適應(yīng)的調(diào)整。
盡管研究生有自己的導(dǎo)師和研究方向，且很多研究生日后學(xué)位論文的研究方向可能與數(shù)字圖像處理領(lǐng)域并無關(guān)聯(lián)，然而，由于許多信息類專業(yè)院校的研究生培養(yǎng)方案均嚴(yán)格限定該課程為學(xué)位必修課，導(dǎo)致一些研究生為了學(xué)分和學(xué)位只得選擇一門與自己研究領(lǐng)域完全無關(guān)的課程，無形中造成了教學(xué)資源的浪費(fèi)。
2.2 課時(shí)少內(nèi)容多
數(shù)字圖像處理課程是國內(nèi)外幾乎所有信息類專業(yè)的必修課。地方高等院校通常會(huì)開設(shè)50個(gè)學(xué)時(shí)，而軍隊(duì)院校大多只開設(shè)40學(xué)時(shí)，有的學(xué)校甚至只將其作為學(xué)位選修課開設(shè)20學(xué)時(shí)。眾所周知，該課程涉及的教學(xué)內(nèi)容非常繁雜且對(duì)相關(guān)課程的理論基礎(chǔ)提出了較高要求，這類課程即使安排50學(xué)時(shí)也很難將重點(diǎn)內(nèi)容講授完畢，軍隊(duì)院校課程課時(shí)不足無疑對(duì)該課程的教學(xué)質(zhì)量造成重大影響。
2.3 教學(xué)形式單一
軍隊(duì)院校的特殊屬性在一定程度上約束了課堂多種教學(xué)形式的存在與發(fā)展，傳統(tǒng)的教師主體式教學(xué)法是主流。這種過于單一和機(jī)械的教學(xué)形式將對(duì)研究生的學(xué)習(xí)積極性造成不利影響。另外，軍隊(duì)中上下等級(jí)關(guān)系往往扼殺了研究生質(zhì)疑教師的勇氣和可能，使研究生不敢對(duì)教師的見解有所質(zhì)疑，不敢擅自踏入教師未首肯的領(lǐng)域中積極主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，導(dǎo)致研究生的學(xué)習(xí)完全處于被動(dòng)境地。
3 教學(xué)優(yōu)化改革
3.1 師資力量建設(shè)
數(shù)字圖像處理課程專業(yè)性強(qiáng)、理論難度大，涉及的基礎(chǔ)學(xué)科門類較多，因此，在條件允許的情況下應(yīng)盡可能安排科研方向或理論研究方向?qū)儆趫D像處理領(lǐng)域的教師擔(dān)任任課老師。一方面，長(zhǎng)期從事該領(lǐng)域的教師對(duì)課程的基本內(nèi)容和理論了如指掌，基本功非常扎實(shí)，授課更為流暢、自然；另一方面，教材中介紹的只是圖像處理領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和經(jīng)典模型，長(zhǎng)期從事該領(lǐng)域研究的老師在研究過程中往往對(duì)課程中的概念及理論模型有更深刻的理解，在授課過程中必然會(huì)附帶介紹本人在該領(lǐng)域內(nèi)的研究現(xiàn)狀和最新進(jìn)展，有利于開闊研究生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高授課質(zhì)量。
3.2 課程標(biāo)準(zhǔn)的制定
結(jié)合軍隊(duì)院校課時(shí)不足的教學(xué)實(shí)際以及人才培養(yǎng)類型的定位需求，我們完全有必要重新制定數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，在保證理論系統(tǒng)性完整的基礎(chǔ)上，側(cè)重實(shí)踐能力以及解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)和提升。具體措施如下：①教學(xué)對(duì)象精確定位，扭轉(zhuǎn)以往研究生課程頻頻出現(xiàn)的“被選課”現(xiàn)象，切實(shí)保障“選修權(quán)”，允許研究生按照自己學(xué)位論文的研究需求選課；②由于學(xué)時(shí)有限，在制定課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)必須全面分析和研究教學(xué)內(nèi)容，梳理與課程內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，適當(dāng)?shù)貏h減一些非重點(diǎn)內(nèi)容，重新劃分各章節(jié)的學(xué)時(shí)；③數(shù)字圖像處理雖然是一門理論性很強(qiáng)的課程，但學(xué)習(xí)的最終目的還是應(yīng)用，因此，在制定課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)必須為研究生學(xué)員留有一定的實(shí)踐操作以及課堂研討課時(shí)；④要反映部隊(duì)特色，在授課過程中重點(diǎn)介紹能夠直接應(yīng)用于部隊(duì)實(shí)際的模型和方法，譬如模式識(shí)別、圖像理解版塊，并要求研究生動(dòng)手實(shí)踐；⑤緊跟發(fā)展前沿，保持知識(shí)的先進(jìn)性，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，以完善的學(xué)習(xí)資料、豐富的課程資源、真實(shí)的實(shí)踐環(huán)境作為課程的基礎(chǔ)和支撐。
3.3 教學(xué)方法與設(shè)計(jì)
結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)，我們擬將整個(gè)教學(xué)過程分解為4個(gè)階段：①基本理論講授；②專題討論；③專題講座；④實(shí)踐操作。
3.3.1 基本理論講授
教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容中的基本理論加以講解，旨在為研究生掃清基本理論障礙。該部分的講解并非只是對(duì)課本內(nèi)容的簡(jiǎn)單復(fù)制和重申，而是在介紹基本理論的基礎(chǔ)上，對(duì)基本概念中涉及的各層次知識(shí)點(diǎn)和潛在疑問加以梳理和闡釋，為下一階段的專題討論做鋪墊。該階段以教師講授為主體，采取案例式教學(xué)和啟發(fā)式教學(xué)相結(jié)合的授課方式。
3.3.2 專題討論
所謂專題討論，就是基于教師先前講授的某一個(gè)或某一類基本理論，探討具體應(yīng)用效果以及可能影響最終圖像處理效果的若干因素。這一環(huán)節(jié)將徹底打破經(jīng)典教學(xué)模式中的“教師主體”模式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖處煷_定討論范圍—研究生為討論主體—教師最后總結(jié)”的模式。在整個(gè)過程中，教師和研究生的角色完全轉(zhuǎn)換，由研究生基于自身掌握的知識(shí)充分發(fā)揮自己的想象，針對(duì)若干問題展開探討或者辯論。譬如，教師在探討前先介紹圖像去噪理論的相關(guān)知識(shí)，包括噪聲產(chǎn)生的原理、噪聲的種類、噪聲在圖像中的表現(xiàn)、幾類經(jīng)典圖像去噪方法等，上述部分內(nèi)容講授完畢后確定3個(gè)問題，即均值去噪和中值去噪方法的原理有何不同？各自的優(yōu)缺點(diǎn)何在？各自在去噪過程中可能影響最終效果的因素有哪些？下一次課教師可安排專題討論，并將研究生在討論中的表現(xiàn)作為課程成績(jī)的一項(xiàng)重要依據(jù)。
在該門課程課代表的組織下，研究生被分成若干小組，大家利用課余時(shí)間分別對(duì)兩種去噪方法展開了深入研究，并通過Matlab軟件仿真驗(yàn)證，記錄諸如峰值信噪比PSNR等相關(guān)指標(biāo)值，初步得出可能會(huì)影響最終去噪效果的若干因素；幾位同學(xué)針對(duì)一些不太一致的觀點(diǎn)展開激烈的討論；最后，由教師進(jìn)行內(nèi)容總結(jié)和答疑解惑，一些研究生還對(duì)教師的某些結(jié)論提出質(zhì)疑。
專題討論完畢后，教師和研究生普遍感覺以往枯燥又不合時(shí)宜的教學(xué)方法得到了徹底改變，研究生內(nèi)心的求知熱情得到了極大的激發(fā)。此外，整個(gè)專題討論過程也鍛煉了他們的邏輯思維，為了說服“對(duì)手”，他們必須要找到支撐自己觀點(diǎn)的科學(xué)依據(jù)，包括權(quán)威論壇上的答疑解惑以及仿真軟件仿真出來的實(shí)際結(jié)果等。有了這些證據(jù)后，他們還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究、組織語言、理清思路，而在以往的教學(xué)模式下，研究生并不會(huì)主動(dòng)花費(fèi)時(shí)間查找資料，教師由于課時(shí)的關(guān)系也不可能對(duì)每一種理論都進(jìn)行仿真演示。
3.3.3 專題講座
擔(dān)任數(shù)字圖像處理課程任務(wù)的教師必須從事圖像處理領(lǐng)域研究，因此，在教學(xué)過程中，適時(shí)安排1~2次專題講座，由任課教師將自己在本領(lǐng)域的研究成果或是研究體會(huì)以講座的形式向研究生進(jìn)行報(bào)告。在講座過程中，教師將從一個(gè)較高的層次，把一些新的內(nèi)容介紹給研究生，同研究生一起分享圖像處理領(lǐng)域最新的發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究成果，開拓研究生的視野，為研究生動(dòng)態(tài)更新最新的前沿知識(shí)。另一方面，由于課程標(biāo)準(zhǔn)制定過程中教學(xué)對(duì)象已實(shí)現(xiàn)了精確定位，凡是選修數(shù)字圖像處理課程的研究生日后均要從事該領(lǐng)域的研究，因此專題講座的開展也在一定程度上為研究生日后的學(xué)位論文撰寫提供靈感和研究方向。顯然，專題講座是課程教學(xué)強(qiáng)大而又有益的補(bǔ)充。
3.3.4 實(shí)踐操作
由教師從教學(xué)內(nèi)容中選取若干重難點(diǎn)且與部隊(duì)作戰(zhàn)（訓(xùn)練）密切關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，交由研究生自行仿真實(shí)現(xiàn)，記錄主客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行比較與分析，并得出結(jié)論；對(duì)仿真結(jié)果中的不足展開討論，給出可能的解決方案。顯然，該階段側(cè)重課程標(biāo)準(zhǔn)中“反映部隊(duì)特色”的宗旨，要求學(xué)員學(xué)以致用，切實(shí)將書本中的理論知識(shí)運(yùn)用到部隊(duì)實(shí)際中，為部隊(duì)服務(wù)，提高作戰(zhàn)能力，體現(xiàn)軍隊(duì)院校“向部隊(duì)靠攏，向?qū)崙?zhàn)靠攏”的辦學(xué)宗旨。
在實(shí)際操作中，為了貼合武警部隊(duì)反恐處突場(chǎng)景的作戰(zhàn)實(shí)際，教師為學(xué)生布置了模式識(shí)別版塊中的圖像融合仿真實(shí)驗(yàn)，給出了國際TNO組織提供的聯(lián)合國營地源圖像，源圖像取自同一場(chǎng)景，一幅由灰度可見光圖像傳感器獲得，另一幅由紅外圖像傳感器獲得。該實(shí)踐場(chǎng)景十分類似于武警部隊(duì)對(duì)潛藏在樹林中的恐怖分子進(jìn)行圍捕的場(chǎng)景，要求研究生對(duì)現(xiàn)行資料中融合效果較好的6種融合方法進(jìn)行仿真，記錄仿真結(jié)果并加以分析討論。
通過這一階段的訓(xùn)練，研究生將書本中的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，取得了良好的效果，并為日后將相應(yīng)方法應(yīng)用于部隊(duì)作戰(zhàn)（訓(xùn)練）提供了理論基礎(chǔ)和支持。
3.4 考核方法
課程考核采取百分制，并綜合考慮研究生在筆試、專題討論、實(shí)踐操作3個(gè)環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)，3者的比例為0.30：0.35：0.35。在考核中，教師更看重研究生在該門課程中針對(duì)實(shí)際問題的分析能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，以期學(xué)生真正理解和消化書本中的理論知識(shí)。筆試采取開卷方式進(jìn)行，側(cè)重考核研究生對(duì)該門課程中的基本理論、概念、公式的掌握情況，因此，同以往的純閉卷考試相比，該考核方法靈活度更高，考核效果也更理想。在最終考核中，由于采取了更為有效的考核方式，學(xué)生只要認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，必然可以順利通過考試并拿到高分。如今，兩年的教學(xué)改革已經(jīng)使該課程在研究生中小有名氣，從往日學(xué)員們的“黑名單”課程轉(zhuǎn)而成為“熱銷品牌”。
4 結(jié) 語
兩年的實(shí)踐結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)的授課方式，該改革方案更符合高等院校的教學(xué)規(guī)律和實(shí)際情況，尤其是將部隊(duì)的實(shí)戰(zhàn)需求充分融入課程標(biāo)準(zhǔn)的制定過程，更加貼近了當(dāng)前軍隊(duì)院校的人才培養(yǎng)需求，充分體現(xiàn)了軍隊(duì)院?！跋虿筷?duì)靠攏，向?qū)崙?zhàn)靠攏”的辦學(xué)宗旨。
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關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理 教學(xué)模式 教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：G642
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1004-4914（2013）05-216-02
一、引言
隨著電子和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理已成為當(dāng)今信息處理技術(shù)中發(fā)展很快且應(yīng)用面很廣的新興學(xué)科之一?！皵?shù)字圖像處理”課程也成為了高校本科計(jì)算機(jī)與信息類專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。但由于數(shù)字圖像處理學(xué)科所涉及的知識(shí)面廣，理論復(fù)雜，對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的要求高，實(shí)踐環(huán)節(jié)動(dòng)手能力要求強(qiáng)，其課程內(nèi)容也在不斷更新豐富。在以往傳統(tǒng)教學(xué)過程中呈現(xiàn)出了以下弊端：（1）教材中大量理論和算法推導(dǎo)給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來困難；（2）單一的單機(jī)版多媒體教學(xué)，無法滿足學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)、新應(yīng)用的了解和深入學(xué)習(xí)；（3）沒有完善系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，促使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性下降，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不佳；（4）沒有實(shí)際項(xiàng)目作為應(yīng)用鍛煉，造成理論與實(shí)踐脫鉤，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣等。
針對(duì)數(shù)字圖像處理教學(xué)過程中出現(xiàn)的上述問題，國內(nèi)很多教學(xué)專家和學(xué)者，結(jié)合自己的實(shí)際教學(xué)過程，各抒己見，陸續(xù)提出了很多寶貴的改革建議和方案，取得了相應(yīng)的教學(xué)改革成果。如山東工商學(xué)院的魏廣芬和王永強(qiáng)等于2009年針對(duì)“數(shù)字圖像處理”課程和學(xué)生特點(diǎn)，介紹了教學(xué)過程中實(shí)施的一些改革措施，包括采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，“設(shè)問-思考-引導(dǎo)-嘗試-總結(jié)”的教學(xué)模式和學(xué)生分組的學(xué)習(xí)方式，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)以及完善評(píng)分機(jī)制等方面。并對(duì)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的相關(guān)問題進(jìn)行探討。西北民族大學(xué)的李向群和王書文于2010年從教學(xué)內(nèi)容建設(shè)、教學(xué)手段改革、實(shí)驗(yàn)環(huán)境建立、考核方式改革等方面入手進(jìn)行了深入細(xì)致的探討，并將這些方法應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)過程中，收到了較好的效果。中國傳媒大學(xué)的呂朝輝也于2010年根據(jù)數(shù)字圖像處理課程的特點(diǎn)，探討了本門課程的教學(xué)改革和實(shí)踐，經(jīng)過五年來的教學(xué)實(shí)施，取得了良好的教學(xué)效果。南通大學(xué)的趙敏于2011年，針對(duì)該課程的特點(diǎn)，論述了在教學(xué)中引入案例教學(xué)法的可行性和具體實(shí)施方案。
通過對(duì)上述數(shù)字教學(xué)改革的學(xué)習(xí)和研究，結(jié)合我?！按蟮掠?，大工程，大實(shí)踐”的辦學(xué)理念和信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)“3+1”教育模式（本專業(yè)“3+1”教育模式是指3年在學(xué)校完成理論課學(xué)習(xí)，1年在軟件實(shí)習(xí)公司等完成工程實(shí)訓(xùn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)）及本科生的特點(diǎn)。對(duì)本專業(yè)數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)進(jìn)行了改革研究和實(shí)踐。建立了一個(gè)以學(xué)生為主體，以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)為平臺(tái)，以大學(xué)生科研立項(xiàng)為載體，以大學(xué)生就業(yè)或考研深造為目標(biāo)的一套較為完善的數(shù)字圖像處理課程教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。
二、課程改革內(nèi)容
結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)建設(shè)的需要。本課題研究?jī)?nèi)容主要將通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核機(jī)制來探索和實(shí)施。
1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。數(shù)字圖像處理課程的基本內(nèi)容包括圖像處理的基礎(chǔ)知識(shí)、圖像增強(qiáng)、圖像變換、圖像分割、圖像復(fù)原、圖像特征提取與選取以及圖像壓縮編碼等知識(shí)。但隨著信息化時(shí)代知識(shí)的加快更新、技術(shù)快速革新，數(shù)字圖像處理課程已成為模式識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺等新學(xué)科的基礎(chǔ)，并根據(jù)學(xué)生就業(yè)需求的主線要求。通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容的深入研究，在本專業(yè)新版教學(xué)大綱中，對(duì)授課內(nèi)容中要求以基礎(chǔ)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，把相關(guān)的科研項(xiàng)目和實(shí)際項(xiàng)目滲透到授課中。例如在介紹圖像處理的基礎(chǔ)知識(shí)的時(shí)候，我們可以結(jié)合案例驅(qū)動(dòng)來講述圖像處理的過程；將車牌識(shí)別、人臉識(shí)別、筆記識(shí)別等實(shí)際項(xiàng)目穿插到圖像增強(qiáng)、圖像分割、頻域處理以及特征提取與選取中。同時(shí)，我們把信息熵、模糊數(shù)學(xué)和小波分析等概念滲透到部分章節(jié)中，并給出該理論解決問題的結(jié)果，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)新理論的興趣，促使部分同學(xué)自學(xué)新的理論，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。在講述專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的過程中，我們將適時(shí)地增強(qiáng)相關(guān)的軟件的學(xué)習(xí)和資源庫的介紹，例如通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)的教學(xué)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)Matlab和VC++等語言的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。通過CNKI和IEEE Tran文章的介紹，提高學(xué)生對(duì)最新科研成果的了解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)新事物的學(xué)習(xí)能力。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行大學(xué)生參加校內(nèi)科研立項(xiàng)，引導(dǎo)學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)能力。
2.豐富教學(xué)方法。在以往的教學(xué)過程中，數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)主要以“填鴨式”教學(xué)方法為主，只注重對(duì)學(xué)生的教，而忽視了學(xué)生的學(xué)和做，沒能產(chǎn)生良好的教學(xué)效果。通過對(duì)當(dāng)前主要教學(xué)方法的研究與探索，我們豐富了數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)方法，以“啟發(fā)式”教學(xué)方法為主，以綜合運(yùn)用講授法、研究法、討論法、實(shí)驗(yàn)法等教學(xué)法，把“教、學(xué)和做”很好地穿插起來，發(fā)揮各種方法的優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)深層次互動(dòng)。促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)字圖像處理基本知識(shí)和方法的掌握及動(dòng)手能力的培養(yǎng)。
3.提升教學(xué)手段。針對(duì)該門課程理論性強(qiáng)、乏味單調(diào)的特點(diǎn)，應(yīng)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)手段，借鑒當(dāng)前較為流行的CDIO教學(xué)模式，進(jìn)行教學(xué)手段的提升。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的組合的優(yōu)化和教學(xué)方法的豐富，在教學(xué)中以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)多媒體為教學(xué)媒體，通過制作多媒體課件，以“少而精”和“圖文并茂”為原則，并結(jié)合Matlab和VC++等軟件編程實(shí)例的案例教學(xué)，在課堂教學(xué)中適時(shí)引入前沿?zé)狳c(diǎn)圖例分析和編程處理實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生體會(huì)到易學(xué)、樂學(xué)和會(huì)做。
4.改善考核機(jī)制。摒棄了以往“一考定乾坤”的考核方式，將平時(shí)出勤與課堂表現(xiàn)情況、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)等進(jìn)行量化，納入最終成績(jī)的綜合評(píng)核。并結(jié)合“3+1”創(chuàng)新教育模式對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和CDIO培養(yǎng)大綱對(duì)學(xué)生素質(zhì)進(jìn)行全面考核的要求。側(cè)重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的把握、個(gè)體實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的考核。
三、實(shí)踐效果
通過數(shù)字圖像處理教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核機(jī)制等四方面的改革研究與實(shí)踐，近幾年本專業(yè)每年都有10%左右的學(xué)生選擇數(shù)字圖像處理的相關(guān)研究?jī)?nèi)容作為本科畢業(yè)論文選題，并取得了較好的成績(jī)。通過對(duì)畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，考研深造的部分學(xué)生也把圖像處理及新興相關(guān)學(xué)科前沿方向作為自己的學(xué)術(shù)研究方向，工作就業(yè)的部分學(xué)生也從事了與數(shù)字圖像處理相關(guān)的研究工作領(lǐng)域。
四、結(jié)束語
本文對(duì)以往數(shù)字圖像處理課程教學(xué)過程中存在的主要問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并對(duì)主要相關(guān)學(xué)者的教學(xué)改革內(nèi)容進(jìn)行了闡述。結(jié)合我校的教學(xué)理念以及本專業(yè)的“3+1”教學(xué)改革模式，針對(duì)本專業(yè)本科生的特點(diǎn)，進(jìn)行了數(shù)字圖像處理教學(xué)的改革研究和實(shí)踐。實(shí)踐表明，此次教學(xué)改革提高了教學(xué)效果，得到了學(xué)生的認(rèn)可和好評(píng)。完成了對(duì)本專業(yè)學(xué)生在知識(shí)、能力與素質(zhì)等方面要求的綜合培養(yǎng)。
[基金項(xiàng)目：黑龍江省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃研究課題（GBC1212076）；黑龍江科技學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目]
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論文摘要： 數(shù)字圖像處理是我校計(jì)算機(jī)和通信類專業(yè)的必修課程。針對(duì)這門課的特點(diǎn)和我校的實(shí)際情況從理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)方面對(duì)“數(shù)字圖像處理”的教學(xué)方法改革進(jìn)行了實(shí)踐探討。教學(xué)實(shí)踐表明這項(xiàng)改革對(duì)于學(xué)生更好地掌握數(shù)字圖像處理技術(shù)，提高綜合素質(zhì)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力起到的積極作用。
引言
數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）是信息技術(shù)中的一門新興綜合性學(xué)科。這門課主要研究圖像數(shù)字化處理過程的理論原理、方法技術(shù)和過程，該課程要求學(xué)生掌握數(shù)字圖像處理技術(shù)的基本概念、原理、算法及其處理技術(shù)； 這門課程的理論性強(qiáng)，需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和具備一定計(jì)算機(jī)方面功底，目前理工類或綜合類院校幾乎都開設(shè)了數(shù)字圖像處理的相關(guān)課程，我校也從2000年開始開設(shè)了這門課程，一般安排在本科三年級(jí)或四年級(jí)上半期開設(shè)。
1 數(shù)字圖像處理的課程特點(diǎn)
這門課程的傳統(tǒng)教學(xué)方法難以達(dá)到理想的教學(xué)效果，原因在于：學(xué)生面對(duì)諸多抽象的理論和煩瑣的數(shù)學(xué)公式往往無所適從；授課教師很難用現(xiàn)有的教學(xué)方式實(shí)時(shí)表達(dá)數(shù)字圖像處理前后的直觀效果，致使學(xué)生難以理解圖像變換實(shí)際的演變邏輯和演變過程，面對(duì)眾多繁雜的推演公式只能死記硬背，學(xué)習(xí)起來效果可想而知，因此，有必要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)。
2 課程教學(xué)改革實(shí)踐的探索
通過對(duì)數(shù)字圖像這門課多年來的實(shí)踐教學(xué)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，筆者認(rèn)為應(yīng)該從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面來對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)方法進(jìn)行兩方面著手：一是理論教學(xué)體系和教學(xué)方法；二是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)。兩者相輔相成都是數(shù)字圖像處理這門課的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，缺一不可。
2.1 理論教學(xué)方面
在理論教學(xué)方面應(yīng)著重于教學(xué)體系的選擇和教學(xué)形式的改革，具體體現(xiàn)為：第一，在教材的選擇和教學(xué)內(nèi)容的安排上，應(yīng)根據(jù)本校學(xué)生和教學(xué)的實(shí)際需要進(jìn)行教材的精選和教授內(nèi)容的合理安排。第二，教學(xué)內(nèi)容的取舍上應(yīng)該貫徹“少而精”原則對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)娜∩岷透?。以專題形式向?qū)W生介紹最新的、前沿性的學(xué)科知識(shí)， 這不僅能滿足學(xué)生的獵奇感，而且在有意理論素養(yǎng)和應(yīng)用方面隊(duì)學(xué)生加以啟發(fā)和引導(dǎo)，讓學(xué)生不自覺地養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)的習(xí)慣。第三，應(yīng)用形象化教學(xué)手段教學(xué)。數(shù)字圖像處理是以數(shù)字圖像為研究對(duì)象。針對(duì)數(shù)字圖像的圖像信息豐富，圖像處理前后的效果又無法用語言、文字等方式表達(dá)，因此，多媒體課件制作的好壞直接影響到學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的最終效果。目前國內(nèi)尚無比較成熟的數(shù)字圖像處理CAI課件，我們針對(duì)性研制了相應(yīng)的教學(xué)課件和電子教案，讓學(xué)生在教學(xué)中直觀體會(huì)圖像變換前后的實(shí)際對(duì)比效果。同時(shí)在課堂教學(xué)中引入適當(dāng)?shù)膱D例分析和編程處理實(shí)例可以使原本很抽象的內(nèi)容變得生動(dòng)具體。
2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革
實(shí)踐教學(xué)實(shí)習(xí)是本課程不可或缺的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)還沒有公認(rèn)比較實(shí)用和完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容的把握體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
（1）實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇。數(shù)字圖像處理不同于用Photoshop等圖像處理軟件對(duì)圖像作現(xiàn)成的操作，它要求學(xué)生在掌握有關(guān)基礎(chǔ)理論、典型方法的基礎(chǔ)上，利用編程技巧實(shí)現(xiàn)圖像信息的各種處理，如圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像分析等。多數(shù)教師選擇MATLAB作為實(shí)驗(yàn)語言，主要因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大的圖像圖形處理工具包。但大多數(shù)學(xué)生并不熟悉MATLAB，我們選擇了C++語言作為基本的編程語言，因?yàn)楦吣昙?jí)學(xué)生已經(jīng)對(duì)C++比較熟悉并在今后又會(huì)經(jīng)常使用。
（2）精選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在“數(shù)字圖像處理”的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，突出強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)和實(shí)踐能力的結(jié)合，為此，選擇圖像處理中幾個(gè)最典型的算法作為實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的主要內(nèi)容，包括圖像灰度增強(qiáng)、圖像壓縮、圖像域值分割、偽彩色處理等。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括圖像的讀取和顯示、直方圖均衡化、平滑和銳化濾波、膨脹和腐蝕等。這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有助于學(xué)生實(shí)踐掌握課上講授的知識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生自主完成任務(wù)的主動(dòng)性和積極性，能夠有效提高學(xué)生的編程實(shí)踐能力。
（3）改革實(shí)習(xí)教學(xué)手段?！皵?shù)字圖像處理”實(shí)習(xí)內(nèi)容包括圖像處理軟件的選擇和使用、處理算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等。針對(duì)往年已有的實(shí)習(xí)材料看，指導(dǎo)教師在實(shí)習(xí)前將較多的精力花在講解實(shí)習(xí)目的、原理、內(nèi)容和實(shí)習(xí)步驟等方面，而占用學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)習(xí)的時(shí)間偏離試驗(yàn)的本來愿望?，F(xiàn)在采用在實(shí)習(xí)前就分發(fā)給學(xué)生實(shí)習(xí)教學(xué)課件，讓學(xué)生在課件輔導(dǎo)下，課余時(shí)間理解消化實(shí)習(xí)內(nèi)容，騰出了更多時(shí)間探討算法，得出實(shí)習(xí)應(yīng)該有的正確結(jié)果，而不至于在實(shí)習(xí)中對(duì)結(jié)果是否正確茫然不知，從而提高了學(xué)生理論和獨(dú)立動(dòng)手的能力。
2.3 開展第二課堂活動(dòng)
為有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，基于完成具體項(xiàng)目的教學(xué)策略是很多學(xué)生必走的一步，讓學(xué)生在實(shí)踐中錘煉，有助于較快地提高學(xué)生的理論認(rèn)知水平和解決實(shí)際問題的能力。在上課之初將學(xué)生分組每組給出一個(gè)實(shí)際的學(xué)期項(xiàng)目。由于有充分的時(shí)間可以收集資料和模仿學(xué)習(xí)，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。將課堂的實(shí)驗(yàn)任務(wù)與學(xué)期項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合起來，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容彼此之間的聯(lián)系，促進(jìn)對(duì)知識(shí)的綜合掌握和靈活應(yīng)用。
3 考核手段的探索
以往的課程考核主要通過期終考試來考核學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)內(nèi)容的理解和掌握程度，由分?jǐn)?shù)來定結(jié)果，這種考核方式雖然能部分反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力但很難考核學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決具體問題的能力差別，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性以及創(chuàng)造能力的培養(yǎng)；還可能導(dǎo)致出現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常出現(xiàn)平時(shí)不努力，考前突擊復(fù)習(xí)四處打聽考題的情況，為了加強(qiáng)學(xué)生能力的培養(yǎng)，我們將平時(shí)的聽講、回答問題、作業(yè)的情況等列入平時(shí)成績(jī)，還鼓勵(lì)學(xué)生就某一專題進(jìn)行發(fā)言探討等多種學(xué)習(xí)形式。課程最終的考核成績(jī)綜合期末考試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、專題成績(jī)和平時(shí)成績(jī)幾個(gè)部分加權(quán)平均得出。
4 結(jié)束語
經(jīng)過多年的探索，我們?cè)凇稊?shù)字圖像處理》課程的教學(xué)過程中，通過對(duì)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)體系和考核方法和方式上的改進(jìn)，有針對(duì)性地制作了大量圖像處理前后對(duì)比課件和現(xiàn)場(chǎng)演示相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，通過形象化實(shí)例化教學(xué)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果很不錯(cuò)，學(xué)生反響很好，同行評(píng)價(jià)也比較高。
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