王勇 李鴻志 王照法 馮帥 錢光照

【摘要】“數(shù)字圖像處理”是我校電子信息類專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)課程，是檢驗(yàn)學(xué)生前期課程學(xué)習(xí)融會(huì)貫通能力與綜合應(yīng)用能量的一門(mén)課程。該課程在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題能力方面占有重要作用。本文根據(jù)目前課程的現(xiàn)狀與面臨的問(wèn)題出發(fā)，提出面向創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)改革方案，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字圖像處理 ?電子信息類專業(yè) ?教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G642.0 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）17-0131-01

數(shù)字圖像處理教學(xué)不僅在電子信息類專業(yè)發(fā)展上占據(jù)主要的位置，同時(shí)對(duì)于圖像處理領(lǐng)域的進(jìn)步也起到至關(guān)重要的作用。該課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生能夠掌握?qǐng)D像處理的基礎(chǔ)知識(shí)，并且能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的圖像處理，畢業(yè)后可進(jìn)一步深入、從事圖像處理相關(guān)行業(yè)的研究工作。本文針對(duì)在教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索。

一、課程特點(diǎn)

“數(shù)字圖像處理”課程具有較強(qiáng)的綜合性、較深的理論性和較強(qiáng)的應(yīng)用性。首先，該課程前序課程多，具有多學(xué)科交叉性。數(shù)字圖像處理這門(mén)課在大三開(kāi)設(shè)，是前面多門(mén)課程的綜合應(yīng)用，涉及到課程包括線性代數(shù)、微積分、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理和Matlab基礎(chǔ)。這些課程相互交叉與滲透，對(duì)老師的教學(xué)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)都帶來(lái)很多困難。第二，內(nèi)容多。該課程涵蓋的內(nèi)容眾多，如圖像獲取與數(shù)字化，圖像增強(qiáng)方法，圖像編碼與壓縮以及圖像識(shí)別等。以上知識(shí)點(diǎn)每一個(gè)均可以作為一個(gè)獨(dú)立的研究課題。所有的內(nèi)容全部講解透徹對(duì)老師來(lái)說(shuō)難度極大。第三，理論與實(shí)踐結(jié)合。雖然數(shù)字圖像處理具有很強(qiáng)的基礎(chǔ)性，但在生活中的應(yīng)用隨處可見(jiàn)。因此在教學(xué)中，理論和實(shí)踐都需要開(kāi)展，將兩者結(jié)合是該課程的教學(xué)關(guān)鍵。最后，數(shù)字圖像處理發(fā)展迅速，已經(jīng)融入我們生活的方方面面。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀及面臨的問(wèn)題

目前，在該課程的教學(xué)中，存在了以下不足：

1.教學(xué)過(guò)程中對(duì)圖像處理的最新方法闡述較少。由于數(shù)字圖像處理發(fā)展迅速，新方法的教授對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。

2.教學(xué)方法單一。目前該課程仍然采用“多媒體+板書(shū)”的形式，由于數(shù)字圖像處理內(nèi)容較多，學(xué)生理解起來(lái)困難。

3.在實(shí)驗(yàn)課中，基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)較少。

4.考核方式不夠完善，目前仍然采用考試與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式。

三、數(shù)字圖像處理教學(xué)改革方案探索

為了提高本課程的教學(xué)效果，達(dá)到教學(xué)目的，有必要根據(jù)本課程的特點(diǎn)，總結(jié)并提出適合本課程的教學(xué)改革方法，具體的改革方案如下：

1.教學(xué)內(nèi)容增加前沿方向的算法介紹

目前的課程傳授中，主要講傳統(tǒng)算法，例如圖像灰度變換、空域圖像處理、頻譜圖像處理算法、邊緣檢測(cè)與圖像分割算法等。目前人工智能算法在圖像邊緣檢測(cè)、圖像分割、圖像識(shí)別等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，所以在教學(xué)改革中增加人工智能算法的內(nèi)容介紹，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、粒子群算法等。

2.采用可視化教學(xué)

對(duì)傳統(tǒng)的“多媒體PPT+板書(shū)”進(jìn)行改革，在授課過(guò)程中引入Flash動(dòng)畫(huà)。

3.理論聯(lián)系實(shí)際

數(shù)字圖像處理出現(xiàn)在生活中的各個(gè)角落，學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣較高。因此，在授課過(guò)程中將理論知識(shí)與這些應(yīng)用結(jié)合起來(lái)講解，可以提高學(xué)生的積極性。同時(shí)還可以將主講教師的項(xiàng)目經(jīng)歷、工程實(shí)踐經(jīng)歷引入到教學(xué)中。

4.開(kāi)展混合式教學(xué)模式

針對(duì)本課程的特點(diǎn)開(kāi)展混合式教學(xué)模式：課前學(xué)生可在網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)MOOC課程，并可通過(guò)平臺(tái)的在線討論模塊提問(wèn)、解答、分享經(jīng)驗(yàn)等互動(dòng)交流。課中，教師根據(jù)學(xué)生MOOC課程的學(xué)習(xí)情況有針對(duì)性的設(shè)置課堂教學(xué)內(nèi)容，詳細(xì)講解學(xué)生提問(wèn)的重點(diǎn)。采用分組教學(xué)模式，讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行討論。課后，教師可將布置的任務(wù)上傳至云平臺(tái)，在云平臺(tái)查閱學(xué)生的作業(yè)。

5.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，所以在實(shí)驗(yàn)課過(guò)程中減少驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的比例，提高綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的比例。其中基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)由老師指導(dǎo)學(xué)生完成，綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)由學(xué)生獨(dú)立完成，充分鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。

四、結(jié)論

數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展迅速，各種新型算法層出不窮?！稊?shù)字圖像處理》的本科教學(xué)也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。本文針對(duì)目前該課程存在的問(wèn)題，結(jié)合該課程的特點(diǎn)，提出了適合于該課程的教學(xué)改革方案，希望能改善教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力。

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作者簡(jiǎn)介：

王勇（1979.6-），男，漢族，吉林省扶余人，博士研究生學(xué)歷，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院電子工程系，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事雷達(dá)成像技術(shù)、時(shí)頻分析技術(shù)、數(shù)字圖像處理等方向研究。

李鴻志（1987.2-），男，漢族，黑龍江省哈爾濱人，碩士研究生學(xué)歷，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院電子工程系，工程師，主要從事新體制雷達(dá)信號(hào)處理、雷達(dá)成像技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)等方向研究。