吳欣慧 楊軍平 李 靜

（安陽工學院，河南 安陽 455000）

隨著以圖像與視頻信息為主要內(nèi)容的多媒體技術(shù)在各個行業(yè)和領(lǐng)域的深入發(fā)展和廣泛應(yīng)用，《數(shù)字圖像處理》成為高校通信、電子、信息類專業(yè)一門越來越重要的專業(yè)必修課程。作為一門典型的交叉性學科，《數(shù)字圖像處理》涉及到的基礎(chǔ)理論知識和學科領(lǐng)域相當廣泛。為了克服傳統(tǒng)教學方法存在的局限性，更好地適應(yīng)復合型應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，文章結(jié)合安陽工學院實際教學實踐條件、以及學生的現(xiàn)有知識能力和專業(yè)水平，對《數(shù)字圖像處理》應(yīng)用型人才的培養(yǎng)進行了研究、探索和實踐教學中如何進行。

一、《數(shù)字圖像處理》實踐型教學存在的問題

（一）傳統(tǒng)教學方法與傳統(tǒng)教學觀念的問題

在傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理課程教學中，多注重經(jīng)典理論，輕實驗實踐，容易使學生在學習中產(chǎn)生畏難情緒，影響教學質(zhì)量。為使學生切實掌握和理解本課程內(nèi)容，除了注重理論教學外，有效地應(yīng)用教學實踐環(huán)節(jié)就成了理解掌握課程內(nèi)容的關(guān)鍵。如，通過實際的教學我們發(fā)現(xiàn)：大量的圖例和豐富的生產(chǎn)生活實例使學生對這門課表現(xiàn)出極大的興趣；但是，傳統(tǒng)教學過多地停留在經(jīng)典理論和公式推導層面上，讓學生一味地面對抽象的理論和煩瑣的數(shù)學公式，這樣學生很難深入理解概念和算法的物理意義，無法達到理想的教學效果。

（二）校內(nèi)實訓基地沒有或者被削弱，校外實踐教學效果不佳

電子信息專業(yè)和通信專業(yè)關(guān)于《數(shù)字圖像處理》課程只建立了機房，采用計算機軟件進行相應(yīng)的仿真訓練，但沒有校內(nèi)實訓基地，使學生沒有辦法進行實際操作和專業(yè)技能訓練，認為《數(shù)字圖像處理》就是針對一些圖像信號進行變化和傳輸、存儲的處理，與實際問題脫節(jié)。另外，受市場經(jīng)濟的影響，企業(yè)、公司和廠家害怕生產(chǎn)秩序受到干擾、經(jīng)濟效益受到影響，不愿意甚至拒絕接待學生實習，致使校外實習困難，或者只能走馬觀花，學生得不到更好的實踐鍛煉。

（三）實驗教學和課程設(shè)計環(huán)節(jié)存在的問題

為了保證課程教學的應(yīng)用性和實踐性，《數(shù)字圖像處理》在課堂教學之外應(yīng)安排相應(yīng)的實踐教學和課程設(shè)計，而傳統(tǒng)的實驗教學主要是開設(shè)驗證性、重復性、演示性的實驗，表現(xiàn)對已有的理論成果或現(xiàn)象的重復，實驗教學還一直存在著學生被動參與的弊端，學生按照提供的實驗指導書規(guī)定的詳細實驗步驟和細節(jié)進行操作，這在某種程度上影響了學生的創(chuàng)新思維和想象能力的發(fā)揮，其實驗課效果不佳。課程設(shè)計一般都隨堂進行、紙上談兵、力度不夠、效果不好，有的課程設(shè)計簡直是“大實驗”，與實驗課程區(qū)別不大，意義不夠。

（四）實踐教學師資薄弱

在高校教師隊伍中承擔實驗課等實踐教學的師資一直不被重視，特別是擴招之后高校發(fā)展迅速，高校教師大多是年輕教師，從一個高校畢業(yè)到另一高校，缺乏一定的實踐經(jīng)驗，使整個實踐教學的師資水平不高。

二、解決《數(shù)字圖像處理》實踐型教學存在問題的途徑

針對上述問題，筆者在實際實踐教學過程中，努力研究，得到一些現(xiàn)實可用的解決方法，并經(jīng)過近三年的嘗試和檢驗，取得了良好的效果。

（一）改革教學理念

實施新課改，首先要改革教學理念，調(diào)動學生的積極性和參與性，因為學生不是被動的接受者，而是實踐教學活動的參與者和檢驗者；教師是學生學習工程的導引者，而不是實踐教學過程的獨裁者。其次，重視學生在實踐教學過程中的反饋作用，因為他們的反饋直接決定了實踐教學的進程和實踐教學效果的好壞。當然也不能只重視學生，片面夸大學生的自主性，而忽視了教師的傳統(tǒng)作用，使教師喪失了對教學的引導權(quán)。

（二）校內(nèi)實訓與校外實踐相結(jié)合的培養(yǎng)模式

為使學生可以走出校園、參加教學實踐、鍛煉工作技能、積累一定的工作經(jīng)驗，在知識、能力和素質(zhì)三方面均得到提高，建設(shè)校內(nèi)和校外實訓基地是不可或缺的環(huán)節(jié)。

1.校內(nèi)實訓基地建設(shè)

筆者在系部數(shù)字信號處理的校內(nèi)實訓基地的建設(shè)中，根據(jù)現(xiàn)有教學條件和學生的知識結(jié)構(gòu)和專業(yè)水平，以最優(yōu)化利用有限的建設(shè)資金、最大限度地鞏固、發(fā)展學生的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力為根本，參加了實訓室的計劃和招標驗收工作。為了讓學生清楚地了解數(shù)字圖像處理實訓室的功能、設(shè)備情況，在實訓室內(nèi)掛上了簡介牌，以流程圖的形式將實訓室可以開展的實訓項目羅列出來。學生在實訓室內(nèi)，接受硬件集成模塊的搭建和基于matlabsimulink圖像編程能力的培訓，逐步符合圖像、視頻、機器視覺等公司對相應(yīng)專業(yè)人才的需求。在每年的實訓過程中，實訓室提供實際工業(yè)硬件搭建和可視化編程的環(huán)境：首先認識光源、工業(yè)相機、圖像采集卡和圖像處理軟件，使學生能夠了解常見視覺系統(tǒng)的模塊化搭建過程；在圖像處理可視化編程的實訓中，提供給學生基本的圖像讀、寫和顯示的功能，而圖像處理的核心代碼學生自己編寫；利用Matlab進行工具完成實訓時，也盡量要求學生除了圖像讀、寫或顯示外，核心處理代碼應(yīng)自己編寫，同時教學中補充必要的、與實際生活密切相關(guān)的編程項目。

2.校外實訓基地建設(shè)

包括以系部和教研室名義合作的實訓基地、以及個人名義聯(lián)系的合作單位。

以系部和教研室為單位的校外實訓基地合作穩(wěn)定，簽訂了相應(yīng)的協(xié)議書，安排學生每年一次定期去實訓基地參觀、聽報告，并研究和設(shè)計一些由實訓基地提供的、與社會實際相結(jié)合的應(yīng)用性項目。目前已有三家研究所和通信教研室建立了長期穩(wěn)定的合作，為《數(shù)字圖像處理》課程校外實訓提供了條件。

以個人名義聯(lián)系的校外實訓單位，有很大的靈活性。如，筆者聯(lián)系到市公安刑偵隊一位數(shù)字信息及圖像處理方面的專家，不定期請專家到學校做專題學術(shù)講座，使學生以更直觀、更感性地及時了解學科前沿動態(tài)。這種以講座的形式來介紹圖像處理應(yīng)用的最新進展，不但使學生充分認識到了學習本課程的意義，也增強了學生熱愛專業(yè)、致力于專業(yè)課程學習的積極性。另外，還請該專家現(xiàn)場報導一些非涉密的圖像處理技術(shù)，如指紋采集、車牌號識別、人臉特性提取及識別等基礎(chǔ)技術(shù)，極大地調(diào)動了學生學習的積極性和主動性。

（三）改革實驗教學的方法和手段

實驗教學是實踐性教學中最基本的教學形式，是整個教學過程中理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，它對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和能力起著十分重要的作用。對于《數(shù)字圖像處理》課程，已經(jīng)建立基于MATLAB的圖像處理基本算法的仿真實驗，擬招標建設(shè)基于DM6437圖像處理實驗室。通過通信教研室的資助，采取以下手段進行改進：即加強實驗教學，減少或刪除陳舊的純驗證性實驗，增加綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性的實驗內(nèi)容，提高學生的實驗技能。對于陳舊單一的實驗內(nèi)容，將其合并到目標相同或相近的實驗中去，減少或刪除以保持實驗內(nèi)容的先進性。對于純驗證性的實驗內(nèi)容，將其合并到目標相同或相近的實驗中去，減少驗證性實驗在課程中所占的比例，加大綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗的比例，提高了實驗教學的質(zhì)量。

（四）師資的培養(yǎng)和提高

通信教研室為了提高《數(shù)字圖像處理》實踐課程的改革和優(yōu)化，借助每年暑假和寒假學校系部教師培訓的機會，派遣相關(guān)教師到全國重點職業(yè)教師培訓基地、科研院所、公司和企業(yè)去進行實踐培訓，強化技能培訓，提高了教師的實踐和動手能力。同時，定期到本地公司和企業(yè)了解社會實際對《數(shù)字圖像處理》應(yīng)用方向的需求情況，以及創(chuàng)新技術(shù)；與企業(yè)結(jié)合，進行開發(fā)項目、教育服務(wù)，積累實訓教學需要的技能和實踐經(jīng)驗，由單一的教學型迅速而扎實地向教學、科研、生產(chǎn)實踐一體化的“一專多能”型人才順利轉(zhuǎn)變。2008年筆者作為校派訪問學者，對英國斯旺西大學進行訪問和學術(shù)交流，深入咨詢并探究了該?！稊?shù)字圖像處理》相關(guān)課程的實踐教學方式，同時通過與劍橋大學、城市大學等在校留學生的交流，更加深刻地體會到“學生主體”地位、教師“合理引導”的重要性和必要性，只有以學生興趣和社會價值為根本出發(fā)點，實踐教學才有其立足點和發(fā)展空間。

（五）以賽促學

“賽”指參加學校或者公司、企業(yè)組織的有關(guān)“數(shù)字圖像處理”方面的競賽。采用競賽的形式，提高學生對數(shù)字圖像處理課程的興趣，調(diào)動以及實踐、研究及創(chuàng)新的積極。可以通過教研室向?qū)W校提交校級“數(shù)字圖像處理應(yīng)用”大賽，如人臉識別、指紋識別、移動圖像去噪等，組織有興趣的學生踴躍報名參加，成立專門負責小組和評委，擬提出競賽題目、應(yīng)用性課題的技術(shù)指標性和具體要求，提供所需場所和經(jīng)費，讓參賽選手在規(guī)定時間內(nèi)完成課題。由評委進行評定，并予以獎勵。每年舉行一次校級競賽，競賽規(guī)模和質(zhì)量也逐年提高。在校級競賽的基礎(chǔ)上，選撥并鼓勵有能力、基礎(chǔ)扎實、興趣濃厚的學生參加全國范圍內(nèi)各企業(yè)、各組織籌辦的有關(guān)“數(shù)字圖像處理”的競賽，全面提高了參賽學生對知識的綜合運用能力、獨立分析解決實際問題的能力和實踐動手能力，培養(yǎng)了學生的合作精神和科技創(chuàng)新能力。學生在競賽上獲獎，進一步提高了他們對該課程的興趣和自信，同時激勵其他同學的競爭意識，實現(xiàn)良性循環(huán)。此外，對于參賽學生在上課、實驗與考試等方面采用“優(yōu)勢參考”的方式，優(yōu)秀的比賽成績作為一個加權(quán)系數(shù)，較大地提高其課程的考試和實驗成績，這一方法也取得了良好的效果。

通過對《數(shù)字圖像處理》實踐教學模式的分析，進行了較深入的實踐教學改革，有效地利用了上述各環(huán)節(jié)，推行了教師理性引導、學生自主性實踐教學模式。經(jīng)過近三年的實踐教學嘗試和檢驗，使更多學生找到了合適自己的鍛煉方式，動手能力和實踐技能得到了充分的鍛煉和提高。這不僅為培養(yǎng)適應(yīng)能力強、知識面寬的應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才奠定了扎實的基礎(chǔ)，而且也適應(yīng)了高等教育對應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才規(guī)格的更高要求。

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