（湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 湖南·常德 415100）

1 激發(fā)和保持學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理課程興趣的教學(xué)策略

1.1 教學(xué)內(nèi)容激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

筆者從以下幾個角度選取圖像處理相關(guān)的素材并設(shè)計實驗：

（1）學(xué)生身邊事，例如學(xué)生普遍使用的美顏相機、表情包制作工具、刷臉支付、學(xué)校在宿舍出入口安放的刷臉設(shè)備等；

（2）學(xué)生關(guān)心事，例如比較成功的明星演員、歌手的圖像、熱播影視片段等；

（3）社會熱點事，特別是能夠激發(fā)學(xué)生民族自豪感的事件，例如我國月球衛(wèi)星微型衛(wèi)星龍江2號給地球拍攝照片，嫦娥四號著陸器通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖等，中國在無人駕駛領(lǐng)域取得驕人成就等；

（4）中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，例如書法、壁畫、剪紙、山水畫等。

由于選用的案例和素材比較新穎，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣高。

1.2 教學(xué)過程注重保持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

隨著課程內(nèi)容難度加深，一些學(xué)生的興趣產(chǎn)生動搖。通過每次課后小結(jié)，及時發(fā)現(xiàn)該問題并采取了一定措施保持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（1）充分利用學(xué)生的學(xué)習(xí)預(yù)期保持學(xué)習(xí)興趣。很多學(xué)生在開課初期學(xué)習(xí)目的是學(xué)會Photoshop（PS）進行修圖、影視劇特效制作等，而該課程目的又不在于此，并且課時有限，對此，筆者通過網(wǎng)絡(luò)搜索以及和相關(guān)課程任課教師交流，在部分章節(jié)精選應(yīng)用實例，制作文檔供學(xué)生課前選用自學(xué)；課堂上結(jié)合效果圖進行其原理的講解，強調(diào)自己編程實現(xiàn)比使用Photoshop等已有軟件的優(yōu)勢，并鼓勵學(xué)生自己設(shè)計一些專用的小軟件。

（2）為個性化學(xué)習(xí)提供支持。因為在開課一到兩周之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)進度和理解程度逐漸分化，這時，主要按照計劃授課的同時，為一些基礎(chǔ)比較好、學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生推薦具有一定難度的學(xué)習(xí)材料，為其他學(xué)生推薦國家精品課程等資源供課下學(xué)習(xí)。采用線上教學(xué)平臺為學(xué)生答疑，在能力范圍內(nèi)允許和支持部分學(xué)生使用自己熟悉的編程語言完成實驗，鼓勵學(xué)生使用企業(yè)提供的開放平臺和工具開展實驗。實踐證明，這種做法有利于學(xué)生編程能力的提升、自我成就感的滿足、設(shè)計和想象能力的發(fā)揮。從課程實驗作品來看，除課程推薦的Matlab以外，學(xué)生還選擇了Java、Python、C#等程序設(shè)計語言；有學(xué)生基于百度AI平臺開發(fā)了顏值評分小軟件，有的學(xué)生復(fù)現(xiàn)或解讀了筆者推薦的圖像處理英文文獻的算法。需要說明的是，這種方式需要授課教師或團隊探索和實踐線上線下混合式教學(xué)、相關(guān)軟件工具的使用經(jīng)驗和相關(guān)領(lǐng)域的科研經(jīng)歷，否則會變成教學(xué)負(fù)擔(dān)。

2 強化數(shù)字圖像處理技術(shù)實踐能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)策略

2.1 激發(fā)學(xué)生創(chuàng)意，培養(yǎng)實踐和創(chuàng)新能力

根據(jù)經(jīng)典教材提供的實驗案例和習(xí)題設(shè)計的教學(xué)實驗多為驗證性實驗，不利于學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的發(fā)揮。對此，筆者改革課程評價方式，在授課過程和作業(yè)環(huán)節(jié)，要求和鼓勵學(xué)生結(jié)合自己的使用經(jīng)驗、借鑒科幻影視劇中展現(xiàn)的超前圖像處理技術(shù)，復(fù)現(xiàn)或創(chuàng)新已有圖像處理軟件的部分或全部功能，并要求學(xué)生采用軟件工程的思想從需求分析、概要設(shè)計入手，逐步過渡到詳細(xì)設(shè)計。這種方式給了學(xué)生更多自主選擇的機會，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情很高，出現(xiàn)了一些創(chuàng)意，筆者根據(jù)創(chuàng)意類型和涉及到的技術(shù)將學(xué)生進行分組，鼓勵并為實現(xiàn)這些創(chuàng)意提供技術(shù)指導(dǎo)。盡管有些學(xué)生的創(chuàng)意因為實現(xiàn)難度比較大主動放棄，最終的課程大作業(yè)中，仍然有大部分小組復(fù)現(xiàn)了已有軟件的部分功能，幾個小組實現(xiàn)了自己的創(chuàng)意。筆者和同事指導(dǎo)其中的部分優(yōu)秀作品（如聾啞人手勢識別等）申報并獲得了中國互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽自治區(qū)銀獎、區(qū)級和校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等，獲得等較好成績。

2.2 結(jié)合教學(xué)科研實踐，為學(xué)生提供能力展現(xiàn)平臺

一方面，作為師范類院校，南寧師范大學(xué)一直推進教師教學(xué)能力提升，鼓勵教師以在線教學(xué)、混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等新模式開展教學(xué)；另一方面，圖像處理就是筆者的科學(xué)研究方向。在這種背景下，有開發(fā)可視化教學(xué)工具、趣味性課件的需要，也有實現(xiàn)和創(chuàng)新圖像處理前沿技術(shù)、算法的需要。根據(jù)這些需要，提煉了一些本科生經(jīng)過努力可以完成的小項目供學(xué)生選擇。例如，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)像素鄰域概念設(shè)計趣味掃雷游戲，有學(xué)生引入了更大鄰域半徑、菱形鄰域等，參與項目的學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力得到提升；同時，開發(fā)的程序又可以用來測試其他學(xué)生對像素和鄰域的理解；在講解基于主成分分析的圖像降維算法時，向?qū)W生示范一種笑臉排序算法；在講解傅里葉變換時，向?qū)W生講解圖像拼接算法；再比如，在講解圖像復(fù)原時，簡要介紹暗通道去霧、深度學(xué)習(xí)、基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換等較前沿的技術(shù)，指導(dǎo)對相關(guān)方向感興趣且學(xué)有余力的學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽、科研項目等，也影響了部分學(xué)生選擇圖像處理作為畢業(yè)設(shè)計和考研繼續(xù)深造的研究方向。同時，該做法也促進了筆者的教學(xué)科研能力的提升。

3 數(shù)字圖像處理課程教學(xué)過程中融入育人元素

立德樹人是高校教書育人之本，特別是師范院校，南寧師范大學(xué)一直要求教師做好課程育人。數(shù)字圖像處理課程也有不少育人的元素，但國內(nèi)外經(jīng)典教材鮮有涉及。從學(xué)生未來發(fā)展的角度，筆者設(shè)計了相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，通過言傳身教要求學(xué)生在今后的工作和研究過程中，嚴(yán)守職業(yè)道德和法律法規(guī)、提高自我的社會責(zé)任感等。例如，筆者在使用學(xué)生圖像演示笑臉排序算法時征得學(xué)生同意，體現(xiàn)公民肖像權(quán)受法律保護；在線教學(xué)平臺組織學(xué)生討論由一張“黑洞”照片引發(fā)的視覺中國版權(quán)問題、高校課堂被要求裝監(jiān)控是否侵犯隱私權(quán)；介紹慧云信息利用圖像處理和人工智能技術(shù)開發(fā)耘眼系統(tǒng)為農(nóng)戶提供病蟲害識別服務(wù)，曠視科技、商湯科技、百度、騰訊等知名企業(yè)制作AI教育資源、開放開發(fā)工具和平臺、踐行公益事業(yè)，體現(xiàn)了企業(yè)的發(fā)展與社會責(zé)任結(jié)合等。在學(xué)生了解和討論這些事件的過程中，學(xué)生對圖像處理相關(guān)職業(yè)有了更深入的了解和認(rèn)識，同時教師可以潛移默化地完成數(shù)字圖像處理課程育人的目標(biāo)。

4 結(jié)語

數(shù)字圖像處理技術(shù)是一門發(fā)展很快且應(yīng)用面很廣的新興學(xué)科。數(shù)字圖像處理課程的相關(guān)知識實用且應(yīng)用面廣，但由于其自身學(xué)科交叉性、前沿技術(shù)發(fā)展快等特點，學(xué)生學(xué)習(xí)起來往往比較困難。本文結(jié)合教學(xué)實踐，從學(xué)習(xí)興趣、實踐和創(chuàng)新能力、課程育人三個方面總結(jié)了提高課堂教學(xué)效果的一系列策略，期望數(shù)字圖像處理課程不僅能夠產(chǎn)生深化學(xué)生基礎(chǔ)理論知識、提高學(xué)生實踐能力的效果，而且能夠提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、法律意識和社會責(zé)任感等。作為教師，也應(yīng)該積極、大膽地探索有利于培養(yǎng)學(xué)生各方面綜合能力的教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容。