時間：2022-08-29 05:31:59
序論：在您撰寫數(shù)字圖像處理論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
1．其中首要的一步，也是至關重要的一步就是確定項目．可以看出，項目的設計是整個教學的前提，項目的好壞直接影響到教學的開展．根據(jù)數(shù)字圖像處理課程的內容體系，同時結合專業(yè)教師的研究方向和研究內容，確定項目“車牌識別系統(tǒng)”來組織整個數(shù)字圖像處理課程的教學內容．車牌識別系統(tǒng)分為圖像采集、圖像預處理、圖像校正、車牌定位、字符分割和字符識別等部分，并將它們作為子項目與數(shù)字圖像處理的相關教學知識點建立對應關系，車牌識別項目貫穿整個教學內容的始終．整個項目教學過程見圖2．從圖2可以看出，數(shù)字圖像處理的內容基本上可以通過車牌識別系統(tǒng)這一具體項目組織起來．除此之外，在實驗課和實訓課程中，也結合學生的興趣以及指導教師的研究專長和所承擔的課題，還設計了如人臉識別系統(tǒng)、計算機自動閱卷系統(tǒng)、圖像碎片拼接系統(tǒng)、三維全景圖的設計、計算機視覺的立體匹配及三維重建技術以及高光譜圖像壓縮等案例．
二、教學改革成果與分析
2013年以信息與計算科學專業(yè)11-1班為對照班，2014年以信息與計算科學專業(yè)12-1班為實驗班，2個班級學生的學時數(shù)一樣，學生起步幾乎也是一樣，講授的數(shù)字圖像處理課程主要內容相同．在11-1班中采用的是傳統(tǒng)教學模式，講授理論上的圖像處理原理和方法；在12-1班中采用項目教學法進行教學．為了驗證在數(shù)字圖像處理課程中應用項目教學法的效果，對2個班級分別進行了數(shù)字圖像處理理論知識測試和編寫一個圖像邊緣提取的程序．理論知識測試結果見表1（滿分100分）．編程題是通過在線考試系統(tǒng)完成的，由計算機給出的成績，編程題測試結果見表2（滿分20分）．
三、結束語
關鍵詞：數(shù)字圖像處理；教學改革；課程建設；研究性教學
作者簡介：寧紀鋒（1975-），男，陜西韓城人，西北農林科技大學信息工程學院，副教授。（陜西 楊凌 712100）
基金項目：本文系西北農林科技大學教學改革研究項目（項目編號：JY1102077）、西北農林科技大學本科優(yōu)質課程建設項目的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0122-02
“數(shù)字圖像處理”是西北農林科技大學（以下簡稱“我?！保┬畔⒐こ虒W院為計算機科學與技術、軟件工程、信息與計算科學等多個理工科專業(yè)所開設的一門專業(yè)必修課。該課程涵蓋數(shù)學、物理、信號處理、心理學、計算機科學等多個領域的知識，與本科階段的高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論、面向對象編程、數(shù)據(jù)結構、算法分析等多門課程密切相關，對后續(xù)的特征提取和圖像理解等高級計算機視覺處理課程具有重要的基礎作用。同時，它在“模式識別”、“人工智能”和“機器學習”等專業(yè)課程體系中起著重要的作用。[1-3]
一、課程改革的必要性
由于圖像處理理論性強，內容抽象，算法較多，涉及的理論和方法既包含時域（空域）、變換域（頻域為主）、數(shù)學形態(tài)學、地理學（如分水嶺算法），還涉及到模式識別理論的一些知識，學生理解起來有一定難度，在解決實際問題時，面臨著無從下手的困難。同時，圖像處理技術應用較為廣泛，隨著數(shù)字成像設備的廣泛使用和智能手機的普及，社會對圖像處理人才的需求也日益增加，這些都對課程教學提出了更高的要求。在教學過程中發(fā)現(xiàn)“數(shù)字圖像處理”的傳統(tǒng)教學模式中，在課程定位、教學模式和教學內容上存在一些問題。
1.課程定位不明確
“數(shù)字圖像處理”在本科教學過程中有著兩種比較沖突的定位，導致課程教學過程存在兩種傾向。一是不顧本科學生實際情況向研究生課程看齊，將重點放在數(shù)字圖像處理理論內容。但這些內容與實際應用聯(lián)系并不緊密，忽視它的應用性和實踐性強的特點，從而導致理論與實踐脫節(jié)，造成學生在編程能力上的欠缺。二是過分強調應用技能，把數(shù)字圖像處理等同于講授Photoshop等應用軟件的使用，或以講授MATLAB和Open CV圖像處理函數(shù)為主，不重視原理和算法，忽略了對本科生科學素質和研究能力的培養(yǎng)。
2.傳統(tǒng)教學模式與授課對象差異性的矛盾
“數(shù)字圖像處理”通常要求先研修“高等數(shù)學”、“線性代數(shù)”、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”和“數(shù)字信號處理”等課程，但是一些本科專業(yè)并沒有完整開設這些課程。例如，我校計算機科學與技術專業(yè)學習“數(shù)字信號處理”課程，但軟件工程和信息與計算科學專業(yè)未開設該類課程。此外，在實驗環(huán)節(jié)中，教師根據(jù)教學大綱設置的實驗內容通常比較固定，而未考慮學生專業(yè)和背景知識的差異、統(tǒng)一的實驗環(huán)境模式，使得有的專業(yè)學生因為知識儲備不足，學習起來有一定困難；而有的專業(yè)學生則感覺學習內容簡單、缺乏挑戰(zhàn)性，使得教師講授時在調動學生積極性、提高學生實踐能力方面難以協(xié)調。
3.教材與學科發(fā)展不一致
數(shù)字圖像處理內容涉及到矩陣運算、信號處理、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等多個內容交叉學科，與新興學科的發(fā)展密切相關。當前，在人工智能、模式識別和機器學習等新興學科的推動下，數(shù)字圖像處理技術發(fā)展越來越快。傳統(tǒng)的教材或過于偏重推導理論，與應用實踐偏離，或成為圖像處理軟件或函數(shù)（如 Photoshop、MATLAB或Open CV）的使用說明書，使得學生難以深入學習圖像處理知識，影響對該門課程的掌握。
二、課程改革方法
根據(jù)授課專業(yè)對象的實際情況，在教學內容、教學方法、完善實驗教學和考核等方面對該門課程進行一系列改革，充分利用圖像處理實踐性強的特點，依托我校在數(shù)字圖像處理方面長期積累的理論和研究資源，將理論方法與實踐應用有機結合，構建了全面系統(tǒng)的數(shù)字圖像處理教學體系。多年教學效果表明，該教學模式有效克服傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理教學存在的局限，極大增強了學生的學習興趣，提高了學生的動手能力和創(chuàng)新素養(yǎng)。
1.完善課程內容體系，適應圖像處理發(fā)展
數(shù)字圖像處理是一門發(fā)展中的課程，每年都有許多新的研究理論和方法不斷涌現(xiàn)，需對課程不斷進行完善，以適應圖像處理學科的發(fā)展。在保持圖像處理課程核心內容的基礎上，注重將最近的該學科具有代表性的成果納入教學。精簡和更新一些陳舊的和目前圖像處理實際中很少使用的一些方法。其次，將一些現(xiàn)代經(jīng)典的科研論文，以補充教材的形式，作為教學內容。將一些理論性較強，對數(shù)學基礎要求較高的內容，如主動輪廓分割模型和目標跟蹤方法等作為選學內容，供有興趣的學生學習。
考慮到OpenCV和MATLAB的廣泛使用，圖像文件的讀寫已非常簡單，因此，減少對圖像文件格式的講解；在圖像分割與邊緣檢測中，刪掉投影法與差影法內容，因為該方面內容在實際中已很少使用；在頻域處理中，淡化對傅里葉變換理論和算法的講解，重點放在其思想和應用上。
2.應用全方位教學手段，構建立體化教學資源
針對“數(shù)字圖像處理”課程理論性和實踐性較強、可視化程度較高的特點，綜合利用圖像、視頻信息、可視化編程軟件和網(wǎng)絡資源等現(xiàn)代化教育技術，從課堂、實驗、應用實踐等諸多環(huán)節(jié)探索立體化教學資源。結合不同專業(yè)需求，運用MATLAB、Open CV等軟件工具包開發(fā)圖像處理實驗平臺，建立網(wǎng)絡化輔助教學系統(tǒng)，使抽象概念和算法形象化，激發(fā)學生思維。例如，建立圖像處理標準測試庫，包括了圖像去噪、圖像分割、圖像變換和特征提取與識別等核心內容涉及到的測試數(shù)據(jù)；在參考教材方面，提供了國內外知名大學出版的數(shù)字圖像處理和計算機視覺教材及計算機視域的專著；在多媒體課件方面，提供多年從國內外知名大學網(wǎng)站上搜集到多個數(shù)字圖像處理和計算機視覺的電子課件，供學生學習；在代碼方面，提供了數(shù)字圖像處理方面的經(jīng)典和最新的一些科研成果的源代碼或可執(zhí)行軟件，學生自己運行代碼并分析實驗結果，加深對圖像處理課程的認識。
3.以學生發(fā)展為本，建立多元化的考核評價標準
在傳統(tǒng)方式下，教師常以期末考試和出勤率來評價學習效果，忽略了對學生參與學習活動和學習過程的評價。大部分學生往往在考試前突擊學習，沒有真正掌握扎實的知識。因此，本教學改革以過程控制為中心，以能力提高為目標，對考核方式進行改革，實行常規(guī)考核與過程性考核相結合的方式，準確把握學生的真實成績，全面衡量和控制教學質量，既要考學生的基本理論，更要考他們運用知識和方法設計圖像處理方案、完成圖像處理實際任務的能力。在授課過程中，注重課堂考察環(huán)節(jié)，加強師生交互，動態(tài)掌握學生對授課內容的理解。開展專題討論課程，讓學生大膽提問，鍛煉學生創(chuàng)新思維能力，對表現(xiàn)突出的學生增加平時分。
4.開展研究性課堂教學探索
在教學改革中，精選了若干圖像處理經(jīng)典和前沿專題討論，包括論文、程序源代碼和輔助材料。在課程一開始就布置任務給學生課下自學，并安排學生上臺講授，其他學生提問，教師給予點評，并組織學生一起討論，加深對圖像處理課程的認識，培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力，提高創(chuàng)新素養(yǎng)。
例如，在圖像分割專題討論中，以經(jīng)典Mean Shift分割為主要內容，Graph Cut和交互式分割兩個方向作為補充內容，開展專題討論。因為這些廣泛使用的算法涉及到高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論、數(shù)據(jù)結構和算法設計等多門所學課程。通過自學、上課討論和教師點評，學生對以前所學基礎和專業(yè)知識有了更深層次的理解。同時，這些算法都面向彩色圖像，克服了教材中以灰度圖像為主要分割對象的不足。
5.開展研究性實踐教學
傳統(tǒng)“數(shù)字圖像處理”課程實踐教學強調基本算法的實現(xiàn)，未強調算法之間的邏輯聯(lián)系，忽略了數(shù)字圖像處理基本算法的綜合訓練。在改革中，保留圖像處理基本核心算法，將科研項目融入教學實踐中，通過設計研究性綜合實踐項目，注重學生對所學知識的綜合理解和提升。例如，“圖像去霧”綜合訓練實踐，以如何有效果去除圖像中的霧增強圖像質量為目標。該任務以2009年國際計算機視覺和模式識別會議（CVPR）的最佳論文《基于暗通道通先驗的單幅圖像去霧》[4]為主要內容，涉及到圖像處理的多個基本算法，同時也包含了物理學和光學的一些知識。通過將新的實踐教學手段應用到教學中，突出對學生思維能力、科研能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
三、結論
通過分析數(shù)字圖像處理目前存在的課程定位模糊、傳統(tǒng)的教學模式與授課對象差異性的矛盾和教材內容與學科發(fā)展脫節(jié)等問題，筆者根據(jù)學科專業(yè)特點，結合授課教師的科研項目，從完善課程內容體系、構建立體化教學資源、多元化考核評價標準和開展研究性教學探索等五個方面進行開展數(shù)字圖像處理教學改革。多年教學效果表明，該教學方法克服傳統(tǒng)教學方法所存在的弊端，極大地提高了學生的自主學習能力。學生較好地掌握數(shù)字圖像處理的核心內容，了解當代圖像處理的代表性成果和前沿趨勢，綜合應用能力和創(chuàng)新素養(yǎng)明顯增強，為培養(yǎng)具有較強適應能力的應用型和創(chuàng)新型人才打下堅實的基礎，適應了新世紀對信息技術人才的培養(yǎng)要求。
參考文獻：
[1]何東健.數(shù)字圖像處理[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.
[2]杜云明，郝兵，劉文科.“數(shù)字圖像處理”課程任務驅動教學模式的實踐[J].中國電力教育，2013，（10）：113-114.
關鍵詞：地理信息系統(tǒng)；遙感數(shù)字圖像處理；教學改革
作者簡介：劉春國（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師；盧曉峰（1981-），女，河南洛陽人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師。（河南焦作454000）
基金項目：本文系河南理工大學教育教學改革研究項目（項目編號：2008JG035）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）10-0081-02
當前，遙感已經(jīng)或正在走向全面應用階段。國際遙感應用發(fā)展的實用化、業(yè)務化、產(chǎn)業(yè)化、精細化特征明顯，但我國遙感應用水平還不高，根本原因是基礎研究薄弱，缺乏多學科人才共同努力。[1]培養(yǎng)一大批經(jīng)過系統(tǒng)知識培訓、熟練掌握遙感科學理論和應用技能的地理信息科學人才，滿足社會對地理遙感信息高技術人才的迫切需求，是高等教育的責任所在。
1998年教育部新增地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)后，我國GIS教育發(fā)展形勢空前活躍。經(jīng)過10余年的教學實踐和探索，逐步形成了比較穩(wěn)定的GIS專業(yè)課程體系與課程設置方案。[2-5]遙感系列課程（遙感物理與技術、遙感數(shù)字圖像處理、遙感地學分析與應用）成為GIS專業(yè)課程體系中的重要模塊，說明GIS學科建設的負責人已認識到培養(yǎng)掌握遙感技術的GIS人才的重要性。遙感數(shù)字圖像處理是遙感過程的重要一環(huán)。充分利用各種圖像處理算法從遙感數(shù)據(jù)中獲取各種生物物理參數(shù)和土地覆被/利用信息，可以為自然和人文生態(tài)系統(tǒng)的空間分布式模型提供輸入?yún)?shù)，在遙感技術應用中占有十分重要的地位。近幾年河南理工大學（以下簡稱“我?！保〨IS專業(yè)開設了“遙感數(shù)字圖像處理”課程。圍繞如何提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學質量，筆者從革新課程體系、協(xié)同教學、優(yōu)化教學內容、豐富實踐教學手段等方面進行了一系列探索。
一、革新遙感課程體系，突出“遙感數(shù)字圖像處理”課程地位
隨著遙感技術及其應用的迅速發(fā)展，很多專業(yè)開設了“遙感原理與應用”課程，內容分為三大模塊：遙感基礎、遙感圖像處理及分析方法和遙感專題應用。這種課程設置模式比較適合早期GIS專業(yè)遙感課程教學或選修遙感科學技術的某些專業(yè)，對于當前GIS專業(yè)遙感教學則存在明顯缺點。主要問題是對“遙感數(shù)字圖像處理”教學重視程度不夠，對數(shù)字圖像處理在整個遙感過程中的重要性體現(xiàn)不足，與遙感地理信息系統(tǒng)融合集成的一體化趨勢不相適應，與國民經(jīng)濟各部門遙感業(yè)務日益普及的態(tài)勢不相適應，與社會信息化深入發(fā)展的狀況不相適應。人才培養(yǎng)滯后于社會需要，不能滿足對高素質地理遙感科技人才的需求。
我校GIS專業(yè)總結多年遙感課程教學實踐經(jīng)驗，革新了遙感課程體系，設置了“遙感概論”、“遙感數(shù)字圖像處理”、“遙感應用分析”、“遙感數(shù)字圖像處理實驗”等遙感相關課程，規(guī)劃了遙感系列課程的主體教學內容?！斑b感概論”要求學生掌握遙感及其應用的基本科學工程背景知識，重點內容是電磁波與地表物質相互作用的基本原理、遙感數(shù)據(jù)采集、傳輸和成像機理，從可見光-近紅外、熱紅外、微波（主動方式和被動方式）波譜段介紹遙感信息的獲取特點和技術發(fā)展，適當涉及大氣遙感、海洋遙感等應用領域和典型案例?！斑b感數(shù)字圖像處理”要求學生掌握基于數(shù)字圖像處理方法獲取地球資源有用信息的科學與技術。由于學科交叉融合，數(shù)字圖像處理方法眾多，新理論、新方法不斷推出，課程重點主要著眼于圖像處理基本知識和遙感圖像處理常用算法，對一些探索性、前沿性和跨學科的內容從原理上予以概括介紹，如圖像亞像元分類、模糊分類和面向對象圖像處理等等?！斑b感應用分析”采用理論、方法和實例相結合，選擇不同遙感應用領域的典型案例介紹，培養(yǎng)學生遙感專題分析技能，深化學生對于遙感科學技術應用現(xiàn)狀和廣闊前景的認識?！斑b感數(shù)字圖像處理實驗”課程著眼于培養(yǎng)學生圖像處理技能，鞏固和深化理論課程教學內容，提高動手能力和理論聯(lián)系實際解決問題的能力。
我校GIS遙感系列課程設置方案把“遙感數(shù)字圖像處理”與“遙感數(shù)字圖像處理實驗”單獨設課，提升課程地位，加大課程學時，強化實踐技能訓練，對提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程的教學成效很有益處。這種課程設置模式有助于培養(yǎng)GIS專業(yè)學生采用圖像分析方法解決遙感應用問題的能力，比較契合我國GIS專業(yè)本科教育遙感課程設置的發(fā)展態(tài)勢。
二、培育遙感系列課程教學群體，分工協(xié)作提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學質量
GIS專業(yè)遙感系列課程設置要求具備一定規(guī)模的師資力量。遙感是多學科的綜合，交叉性強，研究方法不斷補充和更新，課程教學內容豐富。遙感系列課程的設置決定了課程之間存在密切的內部聯(lián)系。要提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學質量，必須打破教師個人單兵作戰(zhàn)的慣常做法，加強與相關課程教師之間的協(xié)調和交流。培育組建了承擔遙感系列課程教學任務的教學群體。遙感課程教學組圍繞課程建設，整合優(yōu)化課程體系，充實更新教學內容，保證了課程之間教學內容的連貫性和相關性。課程教學組成員互相學習、借鑒、交流，協(xié)同規(guī)劃各課程教學環(huán)節(jié)的教學要求和學時分布，課程內容更加先進，課程結構更加協(xié)調，教學方法更加有效，教學手段更加豐富，實踐教學得以充實，教學科研聯(lián)系更加密切。遙感課程教學組的建立和協(xié)作對提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學質量起了明顯的作用。
三、匯聚國內外優(yōu)秀教材成果，整合優(yōu)化教學內容體系
教學內容和課程體系涉及高等教育人才培養(yǎng)的模式，決定了高等學校人才培養(yǎng)的規(guī)格，在很大程度決定了人才培養(yǎng)的質量和水平。[6]教學中適度引進世界著名高校的名牌課程教材和教學參考用書，是高等教育國際化的重要舉措。[7]遙感課程教學組重視遙感數(shù)字圖像處理課程教材和教學內容建設，收集了國內近些年出版的如戴昌達、章孝燦、湯國安、韋玉春、朱述龍等編寫的遙感數(shù)字圖像處理教材教參，注意引用吸收國外著名高校的遙感圖像處理相關教材教參，參考了John R. Jensen、John A. Richards、Robert A. Schowengerdt、Jay Gao、John R. Schott、Brandt Tso等人的遙感數(shù)字圖像處理著作，認真研討不同教材特點及其開課對象，針對遙感數(shù)字圖像處理理論性強、概念抽象、方法多樣、實踐性強的特點，根據(jù)教學對象和課程學時，按照系統(tǒng)性和前瞻性結合、理論與應用結合的要求，制訂了教學主體內容。課程內容分為11個部分：圖像基本知識、遙感圖像成像過程與數(shù)據(jù)特征、遙感圖像輻射校正、遙感圖像幾何變換與校正、遙感圖像增強、遙感圖像變換、遙感圖像分割、遙感圖像融合、遙感圖像分類、數(shù)字變化檢測、遙感圖像應用處理。優(yōu)化后的課程教學內容注意了與“遙感概論”、“遙感應用分析”等課程內容的有機銜接。對于與“遙感概論”課程有重疊的內容只做簡單回顧，如遙感成像過程、機理與數(shù)據(jù)特征，以少數(shù)典型應用案例揭示遙感數(shù)字圖像處理方法在遙感應用分析中的作用和地位；避免與先開課程內容重復，為后續(xù)課程做適度鋪墊。數(shù)字圖像處理方法多樣，課程重點介紹常用算法，使學生能掌握數(shù)字圖像處理原理，夯實基礎。對一些發(fā)展中的、前沿性的算法著重介紹算法的思想和原理，教導學生注重算法但不應局限于具體算法，培養(yǎng)學生發(fā)散思維、學習能力和創(chuàng)新思維。教學中適當區(qū)分遙感數(shù)字圖像系統(tǒng)處理和應用處理的差別。
四、重視實踐教學，多手段豐富實踐教學內容
實踐教學是創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學生專業(yè)技能和理論實踐結合能力、激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和探索精神、提升科研能力，有著重要意義。GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”教學高度重視實踐教學環(huán)節(jié)，從課程體系設置、實驗課程內容設計、實驗室開放項目、畢業(yè)設計、大學生科研訓練計劃和教師科研課題等幾個方面為學生提供多樣化的實踐途徑，豐富了實踐教學體系。
從課程設置體系上，“遙感數(shù)字圖像處理”單獨設課，緊密聯(lián)系課程理論教學內容附設6個單元的基礎驗證性課堂實驗（見表1），增強學生對各種遙感圖像處理算法及其效果的感性認識?！斑b感數(shù)字圖像處理”實驗課程單獨設課，結合“遙感數(shù)字圖像處理”課程和“遙感應用分析”課程知識，設置綜合設計型實驗6個模塊，培養(yǎng)和提高學生對知識與技能的綜合運用、自主學習的能力。
積極利用各種平臺，提供實踐課題，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。我校為了培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，促進實驗室開放，設置了實驗室開放基金。在實驗室開放基金平臺支持下，設計了一些探索研究型實驗課題，鼓勵學生組團選擇實驗課題、查閱文獻、擬定實驗方案、實施實驗過程、撰寫實驗論文。大學生科研訓練計劃和本科畢業(yè)設計（論文）也是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的平臺。在實施學校大學生科研訓練計劃的年度，遙感課程組每年設計幾個遙感應用分析研究小課題，供學生參與大學生科研訓練，并從科研課題中提煉一些問題作為大學生畢業(yè)設計選題，引導學生參與到教師科研課題中。學生通過參與實驗室開放基金課題、大學生科研訓練計劃項目和教師科研課題，檢驗了專業(yè)知識，培養(yǎng)了探索精神、創(chuàng)造思維和合作能力。
五、結束語
本文總結了我校遙感課程教學組圍繞GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學實施的一系列教學改革措施。這些措施已經(jīng)取得較好的成效，有不少GIS學生積極參與校實驗室開放基金項目、大學生科研訓練計劃項目和教師科研項目，每年GIS專業(yè)有近1/3的學生選擇與遙感圖像處理及遙感應用分析有關的畢業(yè)設計題目。人才培養(yǎng)是項長期復雜的系統(tǒng)工程，需要從師資、設備、教學等一系列軟硬件教學條件上予以保障。
參考文獻：
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關鍵詞：PBL模式 數(shù)字圖像處理 實踐教學
中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）03-0242-01
在高校教學體系中，數(shù)字圖像處理成為了包括理工科、農醫(yī)科在內專業(yè)必選課程或者重點選修課程。作為一門理論知識豐富、實踐性非常強的高校課程，當前PBL模式已經(jīng)成為了包括美國在內的多個國家的主要教學模式。
1 PBL模式與數(shù)字圖像處理結合探索背景
PBL模式作為一種較為先進的教學模式，英文名稱Problem-Based Learning，其含義為問題式教學模式或者基于問題的學習模式，PBL模式的主要思路是以問題為前提進行教學的展開活動，這一教學方法的特點在于在教師的直接參與和指導之下，將學生放在主體地位，通過小組討論的方式，通過以某一具體問題為中心的研究討論和加強學習的過程，將教學的焦點放在某學科的重要原理以及關鍵概念之上，通過幫助學生自己構建知識體系的過程，養(yǎng)成學習獨立學習、獨立思考的基本能力，數(shù)字圖像處理具有其本身獨特的特色。
其一，該門課程的理論知識豐富，知識點較為深奧難懂[1]；其二，日常生活中，應用到的數(shù)字圖像處理相關課程知識點較多，對學生綜合能力要求較高，尤其在工科專業(yè)的基礎知識學習中要求較高，需要對計算機、數(shù)學等學科知識進行綜合運用，例如，湖南省某學院部分專業(yè)在開設這門課程時，每一學期的課時量為30至40課時，該學院部分立刻專業(yè)設置了選修課程的的課時量。依靠傳統(tǒng)的教學模式進行數(shù)字圖像處理已經(jīng)不適宜當前的教學實際，須對高校包括機械制造專業(yè)、自動化等專業(yè)的數(shù)字圖像處理能力進行要求，才能全面提升學生的綜合能力。
2 基于PBL模式的實踐教學改革方案探索
2.1 對數(shù)字圖像處理實踐教學方式方法的研究
以上述湖南某城市學院為例，為推進數(shù)字圖像處理的PBL模式改革，該校自行編撰了驗證性課程指導實踐用書，該書的主要內容包括了30多個實踐項目，涵蓋了圖像分析、圖像濾波、數(shù)字處理軟件的使用以及圖像分割等多個板塊知識點，該學院學生中計算機普及程度廣，所以在進行圖像處理實踐時可自行下載相關的支持軟件。改變以往該課程集中實踐方式，升級成分散與集中結合的模式，即第一步學生利用業(yè)余時間或者在專門實驗室內完成數(shù)字圖像處理分散實驗，第二步教師對學生教學實踐中產(chǎn)生的問題進行一對一面談解決或者利用網(wǎng)絡通訊工具解決問題，第三步，通過多次的分散式課程實踐活動，利用4個至6個課時進行集中式教學。
2.2 突破數(shù)字圖像處理理論教學模式
其一，確保在對數(shù)字圖像處理完整性以及整體性進行維護前提下，在實踐教學課堂中盡量避免對數(shù)字處理相關公式的重復推導[2]，主要對相關算法以及關鍵原理進行說明，如在對均衡處理數(shù)字圖像知識點進行講解過程中，直接引用推導公式，利用均衡化圖像的原理以及關鍵算法進行處理技術的編程；其二，在對相關的信息進行篩選之后重點對處理圖像的算法進行編程和實踐應用，在對圖像處理邊緣檢測知識進行運用過程中，可以將Hough的變換、路經(jīng)檢測加強聯(lián)系，更好進行編程；其三，在解決實踐問題的過程中，多進行實例的例舉，可利用2至3個課時對實踐教學的背景、已有的實踐教學成果的、重要技術流程、重要算法進行演示等。
3 基于PBL模式的數(shù)字圖像處理教學方案設計
仍以湖南某城市學院信息學院為例，從PBL模式出發(fā)，針對于數(shù)字圖像處理建立了處理庫，這一項目中涵蓋處理圖像、分析圖像、識別圖像等多類別項目，例如“門禁系統(tǒng)視覺識別系統(tǒng)”、“指紋識別”、“二維碼檢測”等，學院每學期建立了不低于36個的項目，學生可在這些項目中進行選修，另外，以40個課時為標準，數(shù)字圖形處理理論課程教學學時為30個，實踐性教學課時為10個，每周保證3個學時，總共教學時長為13個教學周。
第一，在進行教學的前兩個周內，將數(shù)字圖像處理課程PBL模式實踐考察和教學方式進行明確和推介，并將以往的學生實踐教學成果進行分享，為學生在選修過程中提供參考，學生進行是否選修的決策；第二，在3至4周，擬定學生課程選修名單，進行實踐性教學任務的布置，確定36個以上的實踐項目給學生，學生自動組成項目合作，保持每組在3個人左右，學生自行數(shù)字圖像處理選擇題目，對實踐項目進行圖像加文字型的介紹，盡快確定目標，盡快對實踐應用難度進行確定以及評分；第三，在5至6周的時候確定數(shù)字圖像處理實踐目標書，確定相關參考資料；第四，在7周至12周時間內實施實踐項目，學生利用課余時間完成分散型實驗，這段時間內適當安排集中型實驗，對實踐項目進行驗證，在這一過程中，特別注意積極提出實踐項目存在的問題，及時檢查問題解決的進度，教師有針對地進行問題解答，幫助實踐小組完成任務目標；第五，在第13周時，組成專業(yè)或者班級為小組的實踐項目答辯，實踐項目的成果進行答辯與說明；最后，數(shù)字圖像處理課程教師完成總結，學生對實踐項目進行報告，教師根據(jù)實際情況對學生進行打分。
4 結語
基于PBL模式的數(shù)字圖像處理的教學形式，能幫助高校學生快速了解和吸收處理數(shù)字化圖像過程中必要的技術、方法與原理等知識點[3]，還能幫助學生掌握數(shù)字圖像處理實踐項目的實踐研究方法和思路，提升學生利用圖像處理的基礎知識靈活解決生活實際問題能力，提升學生的學習積極性以及創(chuàng)新、實踐能力，對于全面提升數(shù)字圖像處理相關課程的教學質量具有重要作用。
參考文獻
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（1. 武警工程大學 信息工程系，陜西 西安 710086；2. 武警工程大學 電子技術系，陜西 西安 710086）
摘 要：針對數(shù)字圖像處理課程基礎理論抽象、實用性強的特點，分析和探討該課程教學中存在的若干問題及原因，從師資力量建設、課程標準制定、教學方法與設計、考核方法4個方面闡述數(shù)字圖像處理課程的教學優(yōu)化改革方案。
關鍵詞 ：數(shù)字圖像處理；教學優(yōu)化改革；師資力量；課程標準
基金項目：全軍學位與研究生教育研討會研究課題“軍隊院校研究生教育中的導師與研究生關系研究”（YJZX14C14）。
第一作者簡介：孔韋韋，男，講師，研究方向為圖像處理，kwwking@163.com。
0 引 言
數(shù)字圖像處理[1-2]是信息處理領域的重要分支，通過該課程我們可以完成圖像的幾何變換、算術處理、圖像增強、圖像復原、圖像重建、圖像編碼、模式識別、圖像理解等多個方面的工作。目前，隨著計算機軟硬件處理能力的不斷提升，數(shù)字圖像處理技術已被廣泛應用于醫(yī)學檢測、反恐處突、彈道導彈精確制導等多個軍（民）用領域。由于該門課程的特殊地位和廣泛應用，國內外幾乎所有信息類專業(yè)都開設了該課程，許多專家、學者也針對課程的教學方式提出了自己的觀點[3-8]。
軍隊院校作為高等院校中的一類特殊群體，無論在課程設置還是人才培養(yǎng)需求上均與地方高等院校有很大的不同。軍隊院校自身的特殊屬性要求培養(yǎng)出的人才不僅要有扎實的理論基礎和科研能力，還能運用這些知識對作戰(zhàn)以及日常訓練中出現(xiàn)的問題加以解決，因此，軍隊院校對人才的理論與實踐結合能力提出了更高也更為嚴格的要求。
武警部隊負責維護國家安全和社會穩(wěn)定，有效打擊國內外各種恐怖勢力，保障人民安居樂業(yè)。當前，世界各國都將“反恐”作為維護國家穩(wěn)定和保衛(wèi)人民生命財產(chǎn)安全的一項重要任務。反恐圖像目標的識別和監(jiān)視能力更體現(xiàn)了一個國家的反恐技術力量和能力水平，其關鍵在于反恐圖像目標的識別。因此，有效地將數(shù)字圖像處理技術應用于反恐處突領域，不僅有助于提升針對恐怖勢力的打擊力度，還可以有效減少傷亡，最大限度地保障國家和人民的生命財產(chǎn)安全。
1 數(shù)字圖像處理課程的特點
數(shù)字圖像處理課程主要有以下幾個特點：①理論基礎要求高，涉及高等數(shù)學、信號與信息系統(tǒng)、信息論、計算機編碼等多個領域的知識；②數(shù)字圖像處理課程覆蓋的內容廣泛，知識點繁雜零碎；③新興理論的不斷出現(xiàn)要求廣大學者能夠敏銳把握數(shù)字圖像處理技術的發(fā)展前沿；④數(shù)字圖像處理技術的應用領域不斷拓展，處理方法也更為復雜。
2 軍隊院校數(shù)字圖像處理課程教學中存在的問題
2.1 課程設置不靈活
相比地方高等院校，軍隊院校的課程設置自由度十分受限，具體體現(xiàn)為課程的教學內容、學時安排、課堂組織形式甚至是開課時間均有嚴格的規(guī)定和限制，不能根據(jù)學生理論基礎和學習能力的實際情況做自適應的調整。
盡管研究生有自己的導師和研究方向，且很多研究生日后學位論文的研究方向可能與數(shù)字圖像處理領域并無關聯(lián)，然而，由于許多信息類專業(yè)院校的研究生培養(yǎng)方案均嚴格限定該課程為學位必修課，導致一些研究生為了學分和學位只得選擇一門與自己研究領域完全無關的課程，無形中造成了教學資源的浪費。
2.2 課時少內容多
數(shù)字圖像處理課程是國內外幾乎所有信息類專業(yè)的必修課。地方高等院校通常會開設50個學時，而軍隊院校大多只開設40學時，有的學校甚至只將其作為學位選修課開設20學時。眾所周知，該課程涉及的教學內容非常繁雜且對相關課程的理論基礎提出了較高要求，這類課程即使安排50學時也很難將重點內容講授完畢，軍隊院校課程課時不足無疑對該課程的教學質量造成重大影響。
2.3 教學形式單一
軍隊院校的特殊屬性在一定程度上約束了課堂多種教學形式的存在與發(fā)展，傳統(tǒng)的教師主體式教學法是主流。這種過于單一和機械的教學形式將對研究生的學習積極性造成不利影響。另外，軍隊中上下等級關系往往扼殺了研究生質疑教師的勇氣和可能，使研究生不敢對教師的見解有所質疑，不敢擅自踏入教師未首肯的領域中積極主動地發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，導致研究生的學習完全處于被動境地。
3 教學優(yōu)化改革
3.1 師資力量建設
數(shù)字圖像處理課程專業(yè)性強、理論難度大，涉及的基礎學科門類較多，因此，在條件允許的情況下應盡可能安排科研方向或理論研究方向屬于圖像處理領域的教師擔任任課老師。一方面，長期從事該領域的教師對課程的基本內容和理論了如指掌，基本功非常扎實，授課更為流暢、自然；另一方面，教材中介紹的只是圖像處理領域的基礎理論和經(jīng)典模型，長期從事該領域研究的老師在研究過程中往往對課程中的概念及理論模型有更深刻的理解，在授課過程中必然會附帶介紹本人在該領域內的研究現(xiàn)狀和最新進展，有利于開闊研究生視野，激發(fā)學習興趣，提高授課質量。
3.2 課程標準的制定
結合軍隊院校課時不足的教學實際以及人才培養(yǎng)類型的定位需求，我們完全有必要重新制定數(shù)字圖像處理課程的教學標準，在保證理論系統(tǒng)性完整的基礎上，側重實踐能力以及解決實際問題能力的培養(yǎng)和提升。具體措施如下：①教學對象精確定位，扭轉以往研究生課程頻頻出現(xiàn)的“被選課”現(xiàn)象，切實保障“選修權”，允許研究生按照自己學位論文的研究需求選課；②由于學時有限，在制定課程標準時必須全面分析和研究教學內容，梳理與課程內容相關的知識目標、技能目標和素質目標，適當?shù)貏h減一些非重點內容，重新劃分各章節(jié)的學時；③數(shù)字圖像處理雖然是一門理論性很強的課程，但學習的最終目的還是應用，因此，在制定課程標準時必須為研究生學員留有一定的實踐操作以及課堂研討課時；④要反映部隊特色，在授課過程中重點介紹能夠直接應用于部隊實際的模型和方法，譬如模式識別、圖像理解版塊，并要求研究生動手實踐；⑤緊跟發(fā)展前沿，保持知識的先進性，充分利用網(wǎng)絡資源，以完善的學習資料、豐富的課程資源、真實的實踐環(huán)境作為課程的基礎和支撐。
3.3 教學方法與設計
結合課程標準，我們擬將整個教學過程分解為4個階段：①基本理論講授；②專題討論；③專題講座；④實踐操作。
3.3.1 基本理論講授
教師對教學內容中的基本理論加以講解，旨在為研究生掃清基本理論障礙。該部分的講解并非只是對課本內容的簡單復制和重申，而是在介紹基本理論的基礎上，對基本概念中涉及的各層次知識點和潛在疑問加以梳理和闡釋，為下一階段的專題討論做鋪墊。該階段以教師講授為主體，采取案例式教學和啟發(fā)式教學相結合的授課方式。
3.3.2 專題討論
所謂專題討論，就是基于教師先前講授的某一個或某一類基本理論，探討具體應用效果以及可能影響最終圖像處理效果的若干因素。這一環(huán)節(jié)將徹底打破經(jīng)典教學模式中的“教師主體”模式，轉變?yōu)椤敖處煷_定討論范圍—研究生為討論主體—教師最后總結”的模式。在整個過程中，教師和研究生的角色完全轉換，由研究生基于自身掌握的知識充分發(fā)揮自己的想象，針對若干問題展開探討或者辯論。譬如，教師在探討前先介紹圖像去噪理論的相關知識，包括噪聲產(chǎn)生的原理、噪聲的種類、噪聲在圖像中的表現(xiàn)、幾類經(jīng)典圖像去噪方法等，上述部分內容講授完畢后確定3個問題，即均值去噪和中值去噪方法的原理有何不同？各自的優(yōu)缺點何在？各自在去噪過程中可能影響最終效果的因素有哪些？下一次課教師可安排專題討論，并將研究生在討論中的表現(xiàn)作為課程成績的一項重要依據(jù)。
在該門課程課代表的組織下，研究生被分成若干小組，大家利用課余時間分別對兩種去噪方法展開了深入研究，并通過Matlab軟件仿真驗證，記錄諸如峰值信噪比PSNR等相關指標值，初步得出可能會影響最終去噪效果的若干因素；幾位同學針對一些不太一致的觀點展開激烈的討論；最后，由教師進行內容總結和答疑解惑，一些研究生還對教師的某些結論提出質疑。
專題討論完畢后，教師和研究生普遍感覺以往枯燥又不合時宜的教學方法得到了徹底改變，研究生內心的求知熱情得到了極大的激發(fā)。此外，整個專題討論過程也鍛煉了他們的邏輯思維，為了說服“對手”，他們必須要找到支撐自己觀點的科學依據(jù)，包括權威論壇上的答疑解惑以及仿真軟件仿真出來的實際結果等。有了這些證據(jù)后，他們還要對數(shù)據(jù)進行分析研究、組織語言、理清思路，而在以往的教學模式下，研究生并不會主動花費時間查找資料，教師由于課時的關系也不可能對每一種理論都進行仿真演示。
3.3.3 專題講座
擔任數(shù)字圖像處理課程任務的教師必須從事圖像處理領域研究，因此，在教學過程中，適時安排1~2次專題講座，由任課教師將自己在本領域的研究成果或是研究體會以講座的形式向研究生進行報告。在講座過程中，教師將從一個較高的層次，把一些新的內容介紹給研究生，同研究生一起分享圖像處理領域最新的發(fā)展動態(tài)和研究成果，開拓研究生的視野，為研究生動態(tài)更新最新的前沿知識。另一方面，由于課程標準制定過程中教學對象已實現(xiàn)了精確定位，凡是選修數(shù)字圖像處理課程的研究生日后均要從事該領域的研究，因此專題講座的開展也在一定程度上為研究生日后的學位論文撰寫提供靈感和研究方向。顯然，專題講座是課程教學強大而又有益的補充。
3.3.4 實踐操作
由教師從教學內容中選取若干重難點且與部隊作戰(zhàn)（訓練）密切關聯(lián)的內容，交由研究生自行仿真實現(xiàn)，記錄主客觀評價指標數(shù)值，對仿真結果進行比較與分析，并得出結論；對仿真結果中的不足展開討論，給出可能的解決方案。顯然，該階段側重課程標準中“反映部隊特色”的宗旨，要求學員學以致用，切實將書本中的理論知識運用到部隊實際中，為部隊服務，提高作戰(zhàn)能力，體現(xiàn)軍隊院?！跋虿筷牽繑n，向實戰(zhàn)靠攏”的辦學宗旨。
在實際操作中，為了貼合武警部隊反恐處突場景的作戰(zhàn)實際，教師為學生布置了模式識別版塊中的圖像融合仿真實驗，給出了國際TNO組織提供的聯(lián)合國營地源圖像，源圖像取自同一場景，一幅由灰度可見光圖像傳感器獲得，另一幅由紅外圖像傳感器獲得。該實踐場景十分類似于武警部隊對潛藏在樹林中的恐怖分子進行圍捕的場景，要求研究生對現(xiàn)行資料中融合效果較好的6種融合方法進行仿真，記錄仿真結果并加以分析討論。
通過這一階段的訓練，研究生將書本中的理論知識與實際應用進行了有機結合，取得了良好的效果，并為日后將相應方法應用于部隊作戰(zhàn)（訓練）提供了理論基礎和支持。
3.4 考核方法
課程考核采取百分制，并綜合考慮研究生在筆試、專題討論、實踐操作3個環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)，3者的比例為0.30：0.35：0.35。在考核中，教師更看重研究生在該門課程中針對實際問題的分析能力和實踐動手能力，以期學生真正理解和消化書本中的理論知識。筆試采取開卷方式進行，側重考核研究生對該門課程中的基本理論、概念、公式的掌握情況，因此，同以往的純閉卷考試相比，該考核方法靈活度更高，考核效果也更理想。在最終考核中，由于采取了更為有效的考核方式，學生只要認真參與教學活動，必然可以順利通過考試并拿到高分。如今，兩年的教學改革已經(jīng)使該課程在研究生中小有名氣，從往日學員們的“黑名單”課程轉而成為“熱銷品牌”。
4 結 語
兩年的實踐結果表明，相比傳統(tǒng)的授課方式，該改革方案更符合高等院校的教學規(guī)律和實際情況，尤其是將部隊的實戰(zhàn)需求充分融入課程標準的制定過程，更加貼近了當前軍隊院校的人才培養(yǎng)需求，充分體現(xiàn)了軍隊院?！跋虿筷牽繑n，向實戰(zhàn)靠攏”的辦學宗旨。
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關鍵詞：數(shù)字圖像處理 教學模式 教學改革
中圖分類號：G642
文獻標識碼：A
文章編號：1004-4914（2013）05-216-02
一、引言
隨著電子和信息技術的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理已成為當今信息處理技術中發(fā)展很快且應用面很廣的新興學科之一?！皵?shù)字圖像處理”課程也成為了高校本科計算機與信息類專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。但由于數(shù)字圖像處理學科所涉及的知識面廣，理論復雜，對數(shù)學基礎的要求高，實踐環(huán)節(jié)動手能力要求強，其課程內容也在不斷更新豐富。在以往傳統(tǒng)教學過程中呈現(xiàn)出了以下弊端：（1）教材中大量理論和算法推導給學生的學習帶來困難；（2）單一的單機版多媒體教學，無法滿足學生對新知識、新技術、新應用的了解和深入學習；（3）沒有完善系統(tǒng)的實驗指導書，促使學生學習的積極性下降，導致實驗效果不佳；（4）沒有實際項目作為應用鍛煉，造成理論與實踐脫鉤，無法激發(fā)學生的學習動力和興趣等。
針對數(shù)字圖像處理教學過程中出現(xiàn)的上述問題，國內很多教學專家和學者，結合自己的實際教學過程，各抒己見，陸續(xù)提出了很多寶貴的改革建議和方案，取得了相應的教學改革成果。如山東工商學院的魏廣芬和王永強等于2009年針對“數(shù)字圖像處理”課程和學生特點，介紹了教學過程中實施的一些改革措施，包括采用現(xiàn)代化教學手段，“設問-思考-引導-嘗試-總結”的教學模式和學生分組的學習方式，加強實驗和課程設計教學環(huán)節(jié)以及完善評分機制等方面。并對教學過程中發(fā)現(xiàn)的相關問題進行探討。西北民族大學的李向群和王書文于2010年從教學內容建設、教學手段改革、實驗環(huán)境建立、考核方式改革等方面入手進行了深入細致的探討，并將這些方法應用到實際教學過程中，收到了較好的效果。中國傳媒大學的呂朝輝也于2010年根據(jù)數(shù)字圖像處理課程的特點，探討了本門課程的教學改革和實踐，經(jīng)過五年來的教學實施，取得了良好的教學效果。南通大學的趙敏于2011年，針對該課程的特點，論述了在教學中引入案例教學法的可行性和具體實施方案。
通過對上述數(shù)字教學改革的學習和研究，結合我校“大德育，大工程，大實踐”的辦學理念和信息與計算科學專業(yè)“3+1”教育模式（本專業(yè)“3+1”教育模式是指3年在學校完成理論課學習，1年在軟件實習公司等完成工程實訓、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計等實踐環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)應用型人才為培養(yǎng)目標）及本科生的特點。對本專業(yè)數(shù)字圖像處理課程的教學進行了改革研究和實踐。建立了一個以學生為主體，以現(xiàn)代網(wǎng)絡多媒體教學為平臺，以大學生科研立項為載體，以大學生就業(yè)或考研深造為目標的一套較為完善的數(shù)字圖像處理課程教學體系結構。
二、課程改革內容
結合傳統(tǒng)教學中存在的問題，和現(xiàn)代網(wǎng)絡多媒體教學建設的需要。本課題研究內容主要將通過教學內容、教學方法、教學手段和考核機制來探索和實施。
1.優(yōu)化教學內容。數(shù)字圖像處理課程的基本內容包括圖像處理的基礎知識、圖像增強、圖像變換、圖像分割、圖像復原、圖像特征提取與選取以及圖像壓縮編碼等知識。但隨著信息化時代知識的加快更新、技術快速革新，數(shù)字圖像處理課程已成為模式識別和計算機視覺等新學科的基礎，并根據(jù)學生就業(yè)需求的主線要求。通過對教學內容的深入研究，在本專業(yè)新版教學大綱中，對授課內容中要求以基礎理論知識為基礎，把相關的科研項目和實際項目滲透到授課中。例如在介紹圖像處理的基礎知識的時候，我們可以結合案例驅動來講述圖像處理的過程；將車牌識別、人臉識別、筆記識別等實際項目穿插到圖像增強、圖像分割、頻域處理以及特征提取與選取中。同時，我們把信息熵、模糊數(shù)學和小波分析等概念滲透到部分章節(jié)中，并給出該理論解決問題的結果，以提高學生學習新理論的興趣，促使部分同學自學新的理論，培養(yǎng)學生的自學能力。在講述專業(yè)基礎知識的過程中，我們將適時地增強相關的軟件的學習和資源庫的介紹，例如通過實驗和實訓的教學加強學生對Matlab和VC++等語言的學習和實踐。通過CNKI和IEEE Tran文章的介紹，提高學生對最新科研成果的了解，激發(fā)學生學習的興趣，培養(yǎng)學生對新事物的學習能力。鼓勵學生進行大學生參加校內科研立項，引導學生分析問題和解決實際問題的能力，進一步提高學生的綜合素質能力。
2.豐富教學方法。在以往的教學過程中，數(shù)字圖像處理課程的教學主要以“填鴨式”教學方法為主，只注重對學生的教，而忽視了學生的學和做，沒能產(chǎn)生良好的教學效果。通過對當前主要教學方法的研究與探索，我們豐富了數(shù)字圖像處理課程的教學方法，以“啟發(fā)式”教學方法為主，以綜合運用講授法、研究法、討論法、實驗法等教學法，把“教、學和做”很好地穿插起來，發(fā)揮各種方法的優(yōu)勢，引導學生積極參與教學，實現(xiàn)教與學深層次互動。促進學生對數(shù)字圖像處理基本知識和方法的掌握及動手能力的培養(yǎng)。
3.提升教學手段。針對該門課程理論性強、乏味單調的特點，應用現(xiàn)代網(wǎng)絡多媒體教學手段，借鑒當前較為流行的CDIO教學模式，進行教學手段的提升。結合教學內容的組合的優(yōu)化和教學方法的豐富，在教學中以現(xiàn)代網(wǎng)絡多媒體為教學媒體，通過制作多媒體課件，以“少而精”和“圖文并茂”為原則，并結合Matlab和VC++等軟件編程實例的案例教學，在課堂教學中適時引入前沿熱點圖例分析和編程處理實例，引導學生進行理論知識的學習，使學生體會到易學、樂學和會做。
4.改善考核機制。摒棄了以往“一考定乾坤”的考核方式，將平時出勤與課堂表現(xiàn)情況、作業(yè)和實驗成績等進行量化，納入最終成績的綜合評核。并結合“3+1”創(chuàng)新教育模式對學生實踐能力和CDIO培養(yǎng)大綱對學生素質進行全面考核的要求。側重學生對基礎知識的把握、個體實踐能力、團隊協(xié)作能力的考核。
三、實踐效果
通過數(shù)字圖像處理教學內容、教學方法、教學手段和考核機制等四方面的改革研究與實踐，近幾年本專業(yè)每年都有10%左右的學生選擇數(shù)字圖像處理的相關研究內容作為本科畢業(yè)論文選題，并取得了較好的成績。通過對畢業(yè)生的跟蹤調查發(fā)現(xiàn)，考研深造的部分學生也把圖像處理及新興相關學科前沿方向作為自己的學術研究方向，工作就業(yè)的部分學生也從事了與數(shù)字圖像處理相關的研究工作領域。
四、結束語
本文對以往數(shù)字圖像處理課程教學過程中存在的主要問題進行了簡要的介紹，并對主要相關學者的教學改革內容進行了闡述。結合我校的教學理念以及本專業(yè)的“3+1”教學改革模式，針對本專業(yè)本科生的特點，進行了數(shù)字圖像處理教學的改革研究和實踐。實踐表明，此次教學改革提高了教學效果，得到了學生的認可和好評。完成了對本專業(yè)學生在知識、能力與素質等方面要求的綜合培養(yǎng)。
[基金項目：黑龍江省教育科學“十二五”規(guī)劃研究課題（GBC1212076）；黑龍江科技學院教學研究項目]
參考文獻：
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論文摘要： 數(shù)字圖像處理是我校計算機和通信類專業(yè)的必修課程。針對這門課的特點和我校的實際情況從理論和實驗教學兩個方面對“數(shù)字圖像處理”的教學方法改革進行了實踐探討。教學實踐表明這項改革對于學生更好地掌握數(shù)字圖像處理技術，提高綜合素質和培養(yǎng)創(chuàng)新能力起到的積極作用。
引言
數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）是信息技術中的一門新興綜合性學科。這門課主要研究圖像數(shù)字化處理過程的理論原理、方法技術和過程，該課程要求學生掌握數(shù)字圖像處理技術的基本概念、原理、算法及其處理技術； 這門課程的理論性強，需要較強的數(shù)學基礎和具備一定計算機方面功底，目前理工類或綜合類院校幾乎都開設了數(shù)字圖像處理的相關課程，我校也從2000年開始開設了這門課程，一般安排在本科三年級或四年級上半期開設。
1 數(shù)字圖像處理的課程特點
這門課程的傳統(tǒng)教學方法難以達到理想的教學效果，原因在于：學生面對諸多抽象的理論和煩瑣的數(shù)學公式往往無所適從；授課教師很難用現(xiàn)有的教學方式實時表達數(shù)字圖像處理前后的直觀效果，致使學生難以理解圖像變換實際的演變邏輯和演變過程，面對眾多繁雜的推演公式只能死記硬背，學習起來效果可想而知，因此，有必要對現(xiàn)有的教學方法進行改進。
2 課程教學改革實踐的探索
通過對數(shù)字圖像這門課多年來的實踐教學和經(jīng)驗總結，筆者認為應該從理論和實驗兩個方面來對現(xiàn)有的教學方法進行兩方面著手：一是理論教學體系和教學方法；二是實驗教學的改進。兩者相輔相成都是數(shù)字圖像處理這門課的兩個重要環(huán)節(jié)，缺一不可。
2.1 理論教學方面
在理論教學方面應著重于教學體系的選擇和教學形式的改革，具體體現(xiàn)為：第一，在教材的選擇和教學內容的安排上，應根據(jù)本校學生和教學的實際需要進行教材的精選和教授內容的合理安排。第二，教學內容的取舍上應該貫徹“少而精”原則對課程內容進行了適當?shù)娜∩岷透?。以專題形式向學生介紹最新的、前沿性的學科知識， 這不僅能滿足學生的獵奇感，而且在有意理論素養(yǎng)和應用方面隊學生加以啟發(fā)和引導，讓學生不自覺地養(yǎng)成好的學習的習慣。第三，應用形象化教學手段教學。數(shù)字圖像處理是以數(shù)字圖像為研究對象。針對數(shù)字圖像的圖像信息豐富，圖像處理前后的效果又無法用語言、文字等方式表達，因此，多媒體課件制作的好壞直接影響到學生學習這門課的最終效果。目前國內尚無比較成熟的數(shù)字圖像處理CAI課件，我們針對性研制了相應的教學課件和電子教案，讓學生在教學中直觀體會圖像變換前后的實際對比效果。同時在課堂教學中引入適當?shù)膱D例分析和編程處理實例可以使原本很抽象的內容變得生動具體。
2.2 實驗教學的改革
實踐教學實習是本課程不可或缺的重要教學環(huán)節(jié)。目前國內還沒有公認比較實用和完善的實驗教學體系。我們對實驗教學體系和內容的把握體現(xiàn)在以下幾點：
（1）實驗環(huán)境的選擇。數(shù)字圖像處理不同于用Photoshop等圖像處理軟件對圖像作現(xiàn)成的操作，它要求學生在掌握有關基礎理論、典型方法的基礎上，利用編程技巧實現(xiàn)圖像信息的各種處理，如圖像增強、圖像分割、圖像分析等。多數(shù)教師選擇MATLAB作為實驗語言，主要因為其功能強大的圖像圖形處理工具包。但大多數(shù)學生并不熟悉MATLAB，我們選擇了C++語言作為基本的編程語言，因為高年級學生已經(jīng)對C++比較熟悉并在今后又會經(jīng)常使用。
（2）精選實驗教學內容。在“數(shù)字圖像處理”的實驗課教學中，突出強調理論知識和實踐能力的結合，為此，選擇圖像處理中幾個最典型的算法作為實驗課教學的主要內容，包括圖像灰度增強、圖像壓縮、圖像域值分割、偽彩色處理等。實驗內容包括圖像的讀取和顯示、直方圖均衡化、平滑和銳化濾波、膨脹和腐蝕等。這些實驗教學內容有助于學生實踐掌握課上講授的知識，增強了學生自主完成任務的主動性和積極性，能夠有效提高學生的編程實踐能力。
（3）改革實習教學手段?！皵?shù)字圖像處理”實習內容包括圖像處理軟件的選擇和使用、處理算法設計和實現(xiàn)等。針對往年已有的實習材料看，指導教師在實習前將較多的精力花在講解實習目的、原理、內容和實習步驟等方面，而占用學生自己動手實習的時間偏離試驗的本來愿望。現(xiàn)在采用在實習前就分發(fā)給學生實習教學課件，讓學生在課件輔導下，課余時間理解消化實習內容，騰出了更多時間探討算法，得出實習應該有的正確結果，而不至于在實習中對結果是否正確茫然不知，從而提高了學生理論和獨立動手的能力。
2.3 開展第二課堂活動
為有效培養(yǎng)學生的實際動手能力，基于完成具體項目的教學策略是很多學生必走的一步，讓學生在實踐中錘煉，有助于較快地提高學生的理論認知水平和解決實際問題的能力。在上課之初將學生分組每組給出一個實際的學期項目。由于有充分的時間可以收集資料和模仿學習，有效提高學生的學習積極性。將課堂的實驗任務與學期項目有機結合起來，有助于學生發(fā)現(xiàn)學習內容彼此之間的聯(lián)系，促進對知識的綜合掌握和靈活應用。
3 考核手段的探索
以往的課程考核主要通過期終考試來考核學生對課堂所學內容的理解和掌握程度，由分數(shù)來定結果，這種考核方式雖然能部分反映學生的學習能力但很難考核學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決具體問題的能力差別，不利于發(fā)揮學生的主觀能動性以及創(chuàng)造能力的培養(yǎng)；還可能導致出現(xiàn)學生在學習過程中常出現(xiàn)平時不努力，考前突擊復習四處打聽考題的情況，為了加強學生能力的培養(yǎng)，我們將平時的聽講、回答問題、作業(yè)的情況等列入平時成績，還鼓勵學生就某一專題進行發(fā)言探討等多種學習形式。課程最終的考核成績綜合期末考試成績、實驗成績、專題成績和平時成績幾個部分加權平均得出。
4 結束語
經(jīng)過多年的探索，我們在《數(shù)字圖像處理》課程的教學過程中，通過對教學體系、實驗體系和考核方法和方式上的改進，有針對性地制作了大量圖像處理前后對比課件和現(xiàn)場演示相結合進行教學，通過形象化實例化教學，極大地提高了學生的學習積極性，教學效果很不錯，學生反響很好，同行評價也比較高。
參考文獻
[1] 賈永紅.“數(shù)字圖像處理” 課程的建設與教學改革[J].高等理科教育，2007（1）.
[2] 李熙瑩.“數(shù)字圖像處理” 課程設計與學生實踐動手能力的培養(yǎng)[J].計算機教育，2008（8）.
