《數字圖像處理》教學方法改革的實踐探索
論文關鍵詞： 數字圖像處理 教學改革 方法探討
論文摘要： 數字圖像處理是我校計算機和通信類專業的必修課程。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字圖像處理技術,提高綜合素質和培養創新能力起到的積極作用。
引言
數字圖像處理（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 數字圖像處理的課程特點
這門課程的傳統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學公式往往無所適從；授課教師很難用現有的教學方式實時表達數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
通過對數字圖像這門課多年來的實踐教學和經驗總結，筆者認為應該從理論和實驗兩個方面來對現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字圖像處理這門課的兩個重要環節，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，具體體現為：第一，在教材的選擇和教學內容的安排上，應根據本校學生和教學的實際需要進行教材的精選和教授內容的合理安排。第二，教學內容的取舍上應該貫徹“少而精”原則對課程內容進行了適當的取舍和更新。以專題形式向學生介紹最新的、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和應用方面隊學生加以啟發和引導，讓學生不自覺地養成好的學習的習慣。第三，應用形象化教學手段教學。數字圖像處理是以數字圖像為研究對象。針對數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。目前國內尚無比較成熟的數字圖像處理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的圖例分析和編程處理實例可以使原本很抽象的內容變得生動具體。
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節。目前國內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容的把握體現在以下幾點：
（1）實驗環境的選擇。數字圖像處理不同于用Photoshop等圖像處理軟件對圖像作現成的操作，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對C++比較熟悉并在今后又會經常使用。
�。�2）精選實驗教學內容。在“數字圖像處理”的實驗課教學中，突出強調理論知識和實踐能力的結合，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。“數字圖像處理”實習內容包括圖像處理軟件的選擇和使用、處理算法設計和實現等。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�，F在采用在實習前就分發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容，騰出了更多時間探討算法，得出實習應該有的正確結果，而不至于在實習中對結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合起來，有助于學生發現學習內容彼此之間的聯系，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容的理解和掌握程度,由分數來定結果，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現、分析和解決具體問題的能力差別，不利于發揮學生的主觀能動性以及創造能力的培養；還可能導致出現學生在學習過程中常出現平時不努力，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，我們將平時的聽講、回答問題、作業的情況等列入平時成績，還鼓勵學生就某一專題進行發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 結束語
經過多年的探索，我們在《數字圖像處理》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場演示相結合進行教學，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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