《數(shù)字圖像處理》教學方法改革的實踐探索
論文關鍵詞： 數(shù)字圖像處理 教學改革 方法探討
論文摘要： 數(shù)字圖像處理是我校計算機和通信類專業(yè)的必修課程。針對這門課的特點和我校的實際情況從理論和實驗教學兩個方面對“數(shù)字圖像處理”的教學方法改革進行了實踐探討。教學實踐表明這項改革對于學生更好地掌握數(shù)字圖像處理技術,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）是信息技術中的一門新興綜合性學科。這門課主要研究圖像數(shù)字化處理過程的理論原理、方法技術和過程，該課程要求學生掌握數(shù)字圖像處理技術的基本概念、原理、算法及其處理技術； 這門課程的理論性強，需要較強的數(shù)學基礎和具備一定計算機方面功底，目前理工類或綜合類院校幾乎都開設了數(shù)字圖像處理的相關課程，我校也從2000年開始開設了這門課程，一般安排在本科三年級或四年級上半期開設。
1 數(shù)字圖像處理的課程特點
這門課程的傳統(tǒng)教學方法難以達到理想的教學效果，原因在于：學生面對諸多抽象的理論和煩瑣的數(shù)學公式往往無所適從；授課教師很難用現(xiàn)有的教學方式實時表達數(shù)字圖像處理前后的直觀效果，致使學生難以理解圖像變換實際的演變邏輯和演變過程，面對眾多繁雜的推演公式只能死記硬背，學習起來效果可想而知，因此，有必要對現(xiàn)有的教學方法進行改進。
2 課程教學改革實踐的探索
通過對數(shù)字圖像這門課多年來的實踐教學和經(jīng)驗總結(jié)，筆者認為應該從理論和實驗兩個方面來對現(xiàn)有的教學方法進行兩方面著手：一是理論教學體系和教學方法；二是實驗教學的改進。兩者相輔相成都是數(shù)字圖像處理這門課的兩個重要環(huán)節(jié)，缺一不可。
2.1 理論教學方面
在理論教學方面應著重于教學體系的選擇和教學形式的改革，具體體現(xiàn)為：第一，在教材的選擇和教學內(nèi)容的安排上，應根據(jù)本校學生和教學的實際需要進行教材的精選和教授內(nèi)容的合理安排。第二，教學內(nèi)容的取舍上應該貫徹“少而精”原則對課程內(nèi)容進行了適當?shù)娜∩岷透隆Ｒ詫ｎ}形式向?qū)W生介紹最新的、前沿性的學科知識, 這不僅能滿足學生的獵奇感,而且在有意理論素養(yǎng)和應用方面隊學生加以啟發(fā)和引導，讓學生不自覺地養(yǎng)成好的學習的習慣。第三，應用形象化教學手段教學。數(shù)字圖像處理是以數(shù)字圖像為研究對象。針對數(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，因此，多媒體課件制作的好壞直接影響到學生學習這門課的最終效果。目前國內(nèi)尚無比較成熟的數(shù)字圖像處理CAI課件，我們針對性研制了相應的教學課件和電子教案，讓學生在教學中直觀體會圖像變換前后的實際對比效果。同時在課堂教學中引入適當?shù)膱D例分析和編程處理實例可以使原本很抽象的內(nèi)容變得生動具體。
2.2 實驗教學的改革
實踐教學實習是本課程不可或缺的重要教學環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)還沒有公認比較實用和完善的實驗教學體系。我們對實驗教學體系和內(nèi)容的把握體現(xiàn)在以下幾點：
（1）實驗環(huán)境的選擇。數(shù)字圖像處理不同于用Photoshop等圖像處理軟件對圖像作現(xiàn)成的操作，它要求學生在掌握有關基礎理論、典型方法的基礎上，利用編程技巧實現(xiàn)圖像信息的各種處理，如圖像增強、圖像分割、圖像分析等。多數(shù)教師選擇MATLAB作為實驗語言，主要因為其功能強大的圖像圖形處理工具包。但大多數(shù)學生并不熟悉MATLAB,我們選擇了C++語言作為基本的編程語言，因為高年級學生已經(jīng)對C++比較熟悉并在今后又會經(jīng)常使用。
（2）精選實驗教學內(nèi)容。在“數(shù)字圖像處理”的實驗課教學中，突出強調(diào)理論知識和實踐能力的結(jié)合，為此，選擇圖像處理中幾個最典型的算法作為實驗課教學的主要內(nèi)容，包括圖像灰度增強、圖像壓縮、圖像域值分割、偽彩色處理等。實驗內(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。這些實驗教學內(nèi)容有助于學生實踐掌握課上講授的知識，增強了學生自主完成任務的主動性和積極性，能夠有效提高學生的編程實踐能力。
（3）改革實習教學手段。“數(shù)字圖像處理”實習內(nèi)容包括圖像處理軟件的選擇和使用、處理算法設計和實現(xiàn)等。針對往年已有的實習材料看，指導教師在實習前將較多的精力花在講解實習目的、原理、內(nèi)容和實習步驟等方面，而占用學生自己動手實習的時間偏離試驗的本來愿望。現(xiàn)在采用在實習前就分發(fā)給學生實習教學課件，讓學生在課件輔導下，課余時間理解消化實習內(nèi)容，騰出了更多時間探討算法，得出實習應該有的正確結(jié)果，而不至于在實習中對結(jié)果是否正確茫然不知，從而提高了學生理論和獨立動手的能力。
2.3 開展第二課堂活動
為有效培養(yǎng)學生的實際動手能力，基于完成具體項目的教學策略是很多學生必走的一步，讓學生在實踐中錘煉，有助于較快地提高學生的理論認知水平和解決實際問題的能力。在上課之初將學生分組每組給出一個實際的學期項目。由于有充分的時間可以收集資料和模仿學習，有效提高學生的學習積極性。將課堂的實驗任務與學期項目有機結(jié)合起來，有助于學生發(fā)現(xiàn)學習內(nèi)容彼此之間的聯(lián)系，促進對知識的綜合掌握和靈活應用。
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生對課堂所學內(nèi)容的理解和掌握程度,由分數(shù)來定結(jié)果，這種考核方式雖然能部分反映學生的學習能力但很難考核學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決具體問題的能力差別，不利于發(fā)揮學生的主觀能動性以及創(chuàng)造能力的培養(yǎng)；還可能導致出現(xiàn)學生在學習過程中常出現(xiàn)平時不努力，考前突擊復習四處打聽考題的情況，為了加強學生能力的培養(yǎng)，我們將平時的聽講、回答問題、作業(yè)的情況等列入平時成績，還鼓勵學生就某一專題進行發(fā)言探討等多種學習形式。課程最終的考核成績綜合期末考試成績、實驗成績、專題成績和平時成績幾個部分加權平均得出。
4 結(jié)束語
經(jīng)過多年的探索，我們在《數(shù)字圖像處理》課程的教學過程中，通過對教學體系、實驗體系和考核方法和方式上的改進，有針對性地制作了大量圖像處理前后對比課件和現(xiàn)場演示相結(jié)合進行教學，通過形象化實例化教學，極大地提高了學生的學習積極性，教學效果很不錯，學生反響很好，同行評價也比較高。
參考文獻
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