摘 要：國內外高校越來越重視學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，提高課堂教學效率是一個重要途徑。對此，教師在數(shù)字圖像處理課程中可引入工程實例，引導學生進行分析，合理安排課后延伸內容，以達到提高學生學習興趣，提高學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的目的，從而使學生獲得更好的發(fā)展。

關鍵詞：創(chuàng)新能力；教學改革；數(shù)字圖像處理

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9132（2017）10-0025-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.10.013

一、引言

大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高等教育教學改革的重點，是大學實行素質教育的邏輯起點和價值歸宿[1]，如何提高學生創(chuàng)新能力成為各高校亟待解決的問題。目前，主要解決辦法是：在第一課堂教學中要改進教學方法，探索啟發(fā)式教學、討論教學、案例教學、項目驅動實踐等多種教學方法在專業(yè)教學中的適用情況，提高教學質量；根據專業(yè)技術前沿更新教學內容，激發(fā)學生的學習熱情，加強以學促教。另一方面，有效建設第二課堂，作為第一課堂的擴展和延伸，對第一課堂教學內容進行有益的補充，為學生的個性培養(yǎng)和能力發(fā)展提供一系列的渠道和平臺[2]。

可見，在大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中，第一課堂是關鍵因素，第二課堂是第一課堂的擴展和延伸。然而，目前多數(shù)高校都在改革學分制度，即減少學分，增加學生課程實踐、課外實習等比重。因此，如何在有限的課堂時間內，提高學生學習興趣，提高學習效率和增強學生學習能力是我們高校教師教研的一個重要方向。接下來，將以我講授的數(shù)字圖像處理課程為例，淺談我在教學中對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的一些經驗和認識。

二、數(shù)字圖像處理課程現(xiàn)狀

目前，數(shù)字圖像處理技術應用日益廣泛，例如航空航天技術、通信工程、生物醫(yī)學、軍事公安、文化藝術等，幾乎涉及生活和工作的各個方面，可以說它是目前信息科學中發(fā)展最快的研究熱點方向，也已經成為高校信息類專業(yè)普遍開設的一門課程。

然而，一方面，數(shù)字圖像處理課程從本質上說是一門研究數(shù)學算法的課程，學生面對抽象的數(shù)學問題有畏難情緒；另一方面，數(shù)字圖像處理卻是研究生復試的重要課程和研究生將要研究的重要方向之一，而且，目前很多學科競賽經常要用到數(shù)字圖像處理的知識。

那么如何使抽象的數(shù)學問題變得有趣；如何在有限的學時內，使得學生既能學會授課計劃中要求的數(shù)字圖像處理的概念、圖像空域和頻域處理、圖像復原、彩色圖像處理、圖像壓縮、圖像分割等算法的特點和原理，又能夠在面對新問題的時候能夠自主進行分析并解決問題，這就要求我們合理設計我們的教學內容，充實教學過程，實現(xiàn)既授之以魚，又授之以漁。

三、合理安排課程內容

下面，將以圖像處理中“圖像增強-直方圖均衡化方法”為例，淺談我是如何實現(xiàn)上述教學目標的。

（一）課程引入階段——激發(fā)學生學習興趣

首先，在課程導入階段，我不是直接講述直方圖均衡化的概念，而是通過給出生活中實例引發(fā)學生學習興趣。

給出圖1和圖2所示兩幅圖，圖1是一幅霧霾中的拍攝的圖像，我們無法辨識其中的車牌號碼，這種天氣中應如何進行車牌識別呢？第2幅圖是一幅不清晰的CT圖，這樣的圖會影響醫(yī)生對病人病情的判斷。通過這些實例，讓學生感受到所學知識離我們的生活很近，而且作為工科專業(yè)，很重要的一點就是解決工程或生活中出現(xiàn)的問題。

根據圖1和圖2，說明圖像增強的目的，即將視覺上不清楚的圖片進行處理，得到比較清楚的圖片。然后給出圖2根據所學知識，直方圖均衡化處理得到的新圖像（圖3），讓學生對課程將要講解的直方圖均衡化有一個較為形象的了解，激發(fā)學生的學習興趣。

（二）課程展開 ——引導學生用數(shù)學方法和專業(yè)知識解決實際問題

在課程展開部分，所要完成的不僅是教會學生直方圖均衡化的概念和原理，更重要的是引導學生如何將待解決的圖像問題，轉換成數(shù)學問題，然后啟發(fā)學生從何入手構造數(shù)學模型。

1.給出直方圖均衡化的概念，即通過對原圖像進行某種變換，使原圖像的灰度直方圖修正為均勻分布的直方圖。

2.引導學生，從直方圖入手，即如何是原圖像的直方圖變換成均勻分布的直方圖，如圖4所示，這樣就將圖像的問題轉換成了數(shù)學問題，使學生們真正覺得學可以致用，數(shù)學可以解決實際工程或生活中的問題。

3.學生通過討論，分析，并在老師的指引下，得到原圖像灰度和新圖像灰度之間的變換函數(shù)之后，通過一個實例，例如僅包含8個灰度級的灰度圖像為例，將一幅灰度圖像利用均衡化處理得到一幅新圖像，此處的目的是讓學生利用得到的變換函數(shù)對圖像進行處理，可以加強對變換函數(shù)的理解，并且能夠盡快地進行應用。

4.通過實例，分析直方圖均衡化對圖像進行增強的原因。這里我們主要目的是教會學生如何分析問題，首先會提示學生從增強的概念入手，增強，即增加對比度。然后引導學生結合變換函數(shù)分析，原圖像中哪些像素對比度變大，哪些像素對比度變小。

（三）課后作業(yè) —— 提高編程能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

首先要求學生根據上述實例，繪制程序流程圖，并編程實現(xiàn)直方圖均衡化變換，流程圖在編程中是一個很重要但是目前很容易被學生忽視的步驟，然而繪制流程圖一方面可以更深刻理解算法含義，另一方面可以將復雜問題簡單化，編程實現(xiàn)時比較容易上手。

用編寫的直方圖均衡化程序，對圖1和圖2進行處理，并分析處理結果。如果不能得到較好的結果，請分析原因，并鼓勵查閱文獻，對其進行改進。

四、結語

如何在課堂教學中提高教學效率，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，是我們高校教師教研的一個重要方向。在教師的授課中，精心安排每個教學內容，旨在培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，增強創(chuàng)新精神。當學生遇到新的問題時，知道從何入手進行分析，如何用數(shù)學去解決圖像，以至其他工程領域的問題。我們還要培養(yǎng)學生科研的嚴謹精神，要自己動手實現(xiàn)算法，自己用程序實現(xiàn)結果，當結果和預想不一致時要認真分析問題所在，或當結果并不理想時，要尋找問題原因，嘗試創(chuàng)新。

圖像課程進行改革之后，我們得到了很好的教學效果，一方面，計算機專業(yè)的學生更深刻體會到本專業(yè)的優(yōu)勢，更熱愛自己的專業(yè)。另一方面，學生所學知識能夠真正學以致用，提高了學習興趣，越來越多的學生在圖像方面的專業(yè)比賽中獲得優(yōu)異成績。

參考文獻：

[1] 張曉萍.談影響大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教師因素[J].中國成人教育，2016（14）：84.

[2] 郭永芳，黃凱，張茜茜.第二課堂建設與學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)研究與實踐[J].教育教學論壇，2016（7）：5.