杜云明　蓋麗娜　劉文科　史慶軍

摘 要：數(shù)字圖像處理是現(xiàn)代信息技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。文章對(duì)目前數(shù)字圖像處理課程教學(xué)存在的問(wèn)題進(jìn)行剖析，為全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提出了立體化教學(xué)模式的課改思路。通過(guò)將教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)資源、教學(xué)方法和實(shí)踐手段等有機(jī)融合在一起，構(gòu)建出立體化的教學(xué)體系，以滿足學(xué)習(xí)者全方位立體化的學(xué)習(xí)需求。實(shí)踐表明，采用立體化教學(xué)模式優(yōu)化了教學(xué)過(guò)程，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：立體化教學(xué) 數(shù)字圖像處理 課程改革與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：F240

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2016）01-241-03

一、前言

教育部在《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2011-2020年）》中提出：“全面實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程，探索建立以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)新模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性?！笨梢?jiàn)，教學(xué)模式改革已經(jīng)被視為提升高等教育教學(xué)質(zhì)量的重要抓手。高校應(yīng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，積極改進(jìn)教育理念、教育思想和教學(xué)手段，著力探索和推進(jìn)教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。本文以數(shù)字圖像處理課程教學(xué)為例，探索和實(shí)踐利用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，將立體化教學(xué)設(shè)計(jì)、立體化教學(xué)資源、立體化師生互動(dòng)、立體化教學(xué)方法等有機(jī)組合在一起，使教學(xué)活動(dòng)、實(shí)踐內(nèi)容、學(xué)習(xí)過(guò)程、監(jiān)督管理串聯(lián)成一個(gè)有機(jī)整體并最終使學(xué)習(xí)者能全方位立體化地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

二、教學(xué)現(xiàn)狀分析

數(shù)字圖像處理作為高校信息類專業(yè)的核心專業(yè)課程，不僅要求學(xué)生深諳課程重要原理的內(nèi)涵，系統(tǒng)掌握專業(yè)技術(shù)知識(shí)，還要求學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和動(dòng)手與創(chuàng)新能力。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以兼顧學(xué)生夯實(shí)理論基礎(chǔ)和提升實(shí)踐能力的雙重培養(yǎng)目標(biāo)。結(jié)合筆者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分析和總結(jié)目前課程教學(xué)存在問(wèn)題如下：

1.教學(xué)方法與教學(xué)手段單一，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高。課程教學(xué)按照傳統(tǒng)教學(xué)模式，由教師通過(guò)黑板和多媒體課件授課方式，將教學(xué)內(nèi)容單向地灌輸給學(xué)生。這種講授式的教學(xué)方法不能將復(fù)雜抽象的知識(shí)準(zhǔn)確地傳遞給學(xué)生，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法深入理解原理內(nèi)涵，難以真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。另外教學(xué)過(guò)程中缺乏互動(dòng)和交流，學(xué)生的問(wèn)題難以得到及時(shí)地解決，久而久之學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)的熱情，導(dǎo)致教學(xué)演變?yōu)榻處煹莫?dú)角戲。

2.教學(xué)信息不對(duì)稱，導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)參與教學(xué)。盡管在授課準(zhǔn)備階段，教師對(duì)課程目標(biāo)、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)手段和實(shí)踐目的等教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)，但由于“教”與“學(xué)”之間存在信息的不對(duì)稱，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)相關(guān)要求沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)教師的意圖不夠了解，使得學(xué)生只能被動(dòng)地跟隨教師完成設(shè)定的教學(xué)任務(wù)。

3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單，實(shí)踐能力提高有限。數(shù)字圖像處理是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科，盡管課程教學(xué)中也配置了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，但由于學(xué)時(shí)的限制，開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，且主要以演示性和驗(yàn)證性為主，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情不高，影響了學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力的發(fā)揮，動(dòng)手實(shí)踐能力提升十分有限。

4.傳統(tǒng)的課程考核方式，難以全面考查學(xué)生能力。以試卷筆試為主的課程考核方式，只能對(duì)課程所涉原理、現(xiàn)象、規(guī)則等內(nèi)容進(jìn)行考查，缺少對(duì)知識(shí)應(yīng)用及轉(zhuǎn)化的實(shí)踐技能的考核，學(xué)生的成績(jī)不能全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

5.教學(xué)評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)缺失，影響教學(xué)評(píng)估及整改。教學(xué)評(píng)價(jià)是分析教學(xué)質(zhì)量的重要手段，但傳統(tǒng)教學(xué)通常忽略了這個(gè)環(huán)節(jié)。教師無(wú)法了解學(xué)生及授課過(guò)程存在的問(wèn)題，不能及時(shí)得到合理的教學(xué)反饋信息，教學(xué)評(píng)估無(wú)法實(shí)現(xiàn)，教學(xué)優(yōu)化更是無(wú)從下手。

三、立體化教學(xué)改革方案設(shè)計(jì)

針對(duì)上述問(wèn)題，筆者深入研究了立體化教學(xué)方法，結(jié)合課程特點(diǎn)及學(xué)生的實(shí)際需求，構(gòu)建了適應(yīng)本課程的立體化教學(xué)體系，并積極開(kāi)展了教學(xué)改革與探索。

1.立體化教學(xué)的基本思想。立體化教學(xué)是基于現(xiàn)代教育學(xué)理念和現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和教學(xué)設(shè)施，打破傳統(tǒng)知識(shí)灌輸?shù)膯我荒Ｊ?，在師生互?dòng)交流和生生互動(dòng)協(xié)作基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)靜態(tài)的、動(dòng)態(tài)的、理論的和實(shí)踐的全方位方式和角度，綜合應(yīng)用多種教學(xué)方式，進(jìn)行自主性、探索式學(xué)習(xí)，并在師生互動(dòng)交流和生生互動(dòng)協(xié)作學(xué)習(xí)中主動(dòng)而又積極地建構(gòu)本學(xué)科專業(yè)知識(shí)；實(shí)現(xiàn)抽象內(nèi)容具體化、復(fù)雜過(guò)程簡(jiǎn)單化、教學(xué)方式多樣化、教學(xué)目標(biāo)全面化，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的立體交融。

2.基于立體化教學(xué)模式的教學(xué)改革方案。在教學(xué)過(guò)程中打破原有的教師講授，學(xué)生被動(dòng)參與的傳統(tǒng)教學(xué)模式，采用立體化教學(xué)方法，充分利用現(xiàn)代化信息手段，將教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)資源、授課方法、師生互動(dòng)等有機(jī)地融合在一起，使教學(xué)活動(dòng)、學(xué)習(xí)過(guò)程、實(shí)踐內(nèi)容、考核評(píng)價(jià)串為一體，最終滿足學(xué)生全方位立體化學(xué)習(xí)要求。數(shù)字圖像處理立體化教學(xué)改革方案設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

四、數(shù)字圖像處理立體化教學(xué)改革實(shí)踐

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題，按照上述教改方案，積極從教學(xué)目標(biāo)、課程資源、教學(xué)方法、教學(xué)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、考核方式和教學(xué)評(píng)價(jià)等七個(gè)方面進(jìn)行改革嘗試，經(jīng)過(guò)兩輪教學(xué)實(shí)踐取得了較好的效果。

1.教學(xué)目標(biāo)全面化。重視教學(xué)目標(biāo)對(duì)教學(xué)活動(dòng)的制約和導(dǎo)向作用，結(jié)合現(xiàn)代化人才培養(yǎng)要求，重新規(guī)劃和制定教學(xué)目標(biāo)。通過(guò)探究式學(xué)習(xí)提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，夯實(shí)理論基礎(chǔ)和實(shí)踐技能的學(xué)習(xí)。結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽、科研項(xiàng)目和工程實(shí)際，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用與轉(zhuǎn)化能力。注重教學(xué)互動(dòng)和生生協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)和創(chuàng)新思維。將學(xué)習(xí)理論知識(shí)、提升實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)三者融為一體，構(gòu)建符合新時(shí)期人才培養(yǎng)需求的全面化的教學(xué)目標(biāo)。

2.課程資源立體化。打破傳統(tǒng)教材單一的授課資源的限制，充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，構(gòu)建以多媒體資料和網(wǎng)絡(luò)資源為補(bǔ)充的立體化教學(xué)信息資源庫(kù)。教學(xué)過(guò)程中以傳統(tǒng)紙質(zhì)教材為基礎(chǔ)，開(kāi)展課程教學(xué)活動(dòng)。通過(guò)CAI課件、動(dòng)畫和視頻等流媒體數(shù)字資源，深入講解和剖析復(fù)雜抽象的概念與理論知識(shí)。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)突破傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空局限，借助其雙向溝通功能，將教材、電子教案、課件和題庫(kù)等教學(xué)資源融為一體，最大限度地適應(yīng)學(xué)習(xí)者的個(gè)性化需求，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供全方位的資源保障。

3.教學(xué)方法多樣化。發(fā)揮各種教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐技能的提升。在理論學(xué)習(xí)階段著重采用多媒體式授課方法，通過(guò)圖文并茂和動(dòng)畫與視頻等演示手段，使教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)化、形象化，抽象知識(shí)具體化，加深學(xué)生對(duì)復(fù)雜理論的學(xué)習(xí)。在知識(shí)轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)階段采用案例式教學(xué)法，通過(guò)對(duì)具體案例的剖析，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)原理內(nèi)涵的理解，同時(shí)培養(yǎng)他們動(dòng)手實(shí)踐和分析與解決問(wèn)題的能力。在知識(shí)運(yùn)用提升階段采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法，以任務(wù)覆蓋知識(shí)面，用任務(wù)體系牽引和啟發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用，提升學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)及實(shí)踐創(chuàng)新能力。

4.教學(xué)過(guò)程互動(dòng)化。改變傳統(tǒng)單向知識(shí)灌輸式的教學(xué)過(guò)程，增強(qiáng)師生和生生間的交流與互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生參與教學(xué)的積極性和主動(dòng)性。實(shí)際授課中，教師利用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，將課程目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為師生和生生間的互動(dòng)行為。通過(guò)采用問(wèn)答、討論、合作等多種形式，加強(qiáng)師生和生生間的多向互動(dòng)，及時(shí)溝通想法、交換意見(jiàn)。課下師生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行答疑解惑，通過(guò)交流及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，共同改進(jìn)教學(xué)過(guò)程，提高教學(xué)和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

5.實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)多元化。傳統(tǒng)教學(xué)由于學(xué)時(shí)限制，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏少且過(guò)于簡(jiǎn)單。改革實(shí)踐中，通過(guò)增設(shè)學(xué)時(shí)，添加設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)題目，構(gòu)建模塊化實(shí)驗(yàn)體系，調(diào)整和優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的配置。同時(shí)為便于開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，降低學(xué)生參與的難度，開(kāi)發(fā)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件。在驗(yàn)證演示實(shí)驗(yàn)中，鼓勵(lì)學(xué)生利用虛擬建模手段進(jìn)行原理仿真與結(jié)果展示。在設(shè)計(jì)和綜合實(shí)驗(yàn)中，重視學(xué)生編程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，積極倡導(dǎo)多種編程實(shí)踐模式。結(jié)合科研、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和工程實(shí)踐，綜合運(yùn)用MATLAB、VC++和OpenCV等多種實(shí)驗(yàn)手段。

6.考核方式綜合化。摒棄傳統(tǒng)教學(xué)“一人一卷”、“一考定論”的考核方式，注重對(duì)學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐能力的雙重考核，同時(shí)加大對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的考核比重。理論考核中，對(duì)單元知識(shí)測(cè)試可通過(guò)課程網(wǎng)站采用上機(jī)方式完成，綜合知識(shí)考核采用傳統(tǒng)的試卷形式完成，兩者成績(jī)按一定權(quán)重核算占課程考核分?jǐn)?shù)的40%。對(duì)實(shí)踐能力的評(píng)價(jià)可采用實(shí)驗(yàn)成果考核、專題報(bào)告考核、各類競(jìng)賽成績(jī)?cè)u(píng)定和參與教師科研等多種形（下轉(zhuǎn)第246頁(yè)）（上接第242頁(yè)）式，通過(guò)答辯方式完成，此項(xiàng)分?jǐn)?shù)占課程考核分?jǐn)?shù)的40%。另外，設(shè)定20%的分?jǐn)?shù)用于對(duì)學(xué)生參與教學(xué)和實(shí)踐的態(tài)度、方法、創(chuàng)新思維等方面進(jìn)行考核。

7.教學(xué)評(píng)價(jià)體系化。教學(xué)評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)教學(xué)效果、促進(jìn)教學(xué)工作的重要手段，也是傳統(tǒng)教學(xué)所忽視的重要收官環(huán)節(jié)。改革實(shí)踐中大力加強(qiáng)評(píng)價(jià)體系建設(shè)，充分發(fā)揮學(xué)生、同行、領(lǐng)導(dǎo)和專家等評(píng)價(jià)主體的作用，著重對(duì)教學(xué)目標(biāo)、授課方法、實(shí)踐手段和學(xué)習(xí)過(guò)程等教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)，力爭(zhēng)做到評(píng)價(jià)指標(biāo)科學(xué)化、評(píng)價(jià)形式多樣化、評(píng)價(jià)主體多元化、評(píng)價(jià)實(shí)施全程化。通過(guò)客觀、合理的評(píng)價(jià)反饋，全面了解教師水平、學(xué)生狀態(tài)和授課效果，為課程的進(jìn)一步整改和優(yōu)化提供依據(jù)。

五、結(jié)論

本文采用的立體化教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)教學(xué)種種弊端對(duì)教學(xué)活動(dòng)的制約，通過(guò)重設(shè)教學(xué)目標(biāo)、拓展教學(xué)資源、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程、加強(qiáng)評(píng)價(jià)反饋等改革措施，將相對(duì)離散的教學(xué)活動(dòng)、實(shí)踐內(nèi)容、學(xué)習(xí)過(guò)程、監(jiān)督管理串聯(lián)成一個(gè)有機(jī)的整體，從本質(zhì)上改變了“教”與“學(xué)”的關(guān)系。實(shí)踐結(jié)果表明，立體化教學(xué)模式有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，改善師生關(guān)系，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐及創(chuàng)新能力，是一種切實(shí)可行且符合新時(shí)期高校人才培養(yǎng)要求的教學(xué)模式。

[黑龍江省高等學(xué)校教改工程項(xiàng)目“數(shù)字圖像處理課程立體化教學(xué)模式的研究與實(shí)踐”（JG2014011047）；黑龍江省高教綜合改革試點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目“地方綜合性高校應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)新研究”和“基于CDIO的創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐”。]

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（作者單位：佳木斯大學(xué) 黑龍江佳木斯 154007）

（第一作者簡(jiǎn)介：杜云明，碩士，佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院講師，主要從事高等教育改革研究及信號(hào)與信息處理方面的工作；通訊作者簡(jiǎn)介：史慶軍，佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院教授。）（責(zé)編：賈偉）