以兴趣为导向的数字图像处理教学改革探索

以兴趣为导向的数字图像处理教学改革探索以兴趣为导向的数字图像处理教学改革探索

中图分类号：G642.0文献标识码：B

文章编号：1671-489X〔2022〕18-0114-02

1引言

数字图像处理是通过计算机对图像进行清除噪声、增强、还原、分割、提取特征等处理的办法和技术。如今，数字图像处理波及农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面，有着极为广泛的应用[1-2]。然而，困扰学生的问题是所学的知识不知如何运用到实践中。因此，面对干燥的学习，提不起兴趣。可兴趣却是最好的老师，它是主动学习、积极思考、大胆质疑、勇于探索的强大动力。因此，在教学活动中，注重激发学生的学习兴趣是一项十分重要的任务。

数字图像处理这门课程理论性、系统性强，知识面广，不仅需要较强的数学功底，如概率论与数理统计、线性代数、矩阵论等，还依赖于信号与系统、通信原理、数字信号处理等课程的学习和了解[3]。然而这些要求和学生所掌握的现状是矛盾的。数学根底单薄以及相关先修课程掌握不扎实，使学生学习起来力不从心，因而也提不起兴趣。教学内容按部就班，重理论轻应用，课堂学习干燥无味。相当一局部学生一学期的学习只为应付考试。以就业为目的的学生觉得似乎跟以后的就业前景也没多大关系，社会需求较小，学习没有动力；以考研为目的的学生只重视考研科目，对这门课也没有兴趣。实验内容简单干燥，偏重验证性，学生实际扮演打字员角色，无法发挥积极性和创新性[4-5]，也无法激发学生兴趣。实验内容和实际应用联系不够紧密，学生在现实生活中找不到共鸣。

2以兴趣为导向的教学改革探索

数字图像处理是随着计算机和数学的开展而开展的一门综合性学科，教学目的是使学生了解和掌握数字图像处理的根本内容和办法，一方面提高学生的科研素养，为以后的深入研究打下根底；另一方面能够让学生具有一定的实践能力，为就业打下根底。本文以兴趣为导向，激发学生内在驱动力，以到达教学目的，拟作如下改革探索。

教学内容改革该课程主要讲授数字图像处理的根本原理，包括数字图像根本理论、图像增强、图像变换、图像恢复和重建、图像编码和图像分割等图像处理办法。该课程波及多种算法数学模型、公式等，并有大量的理论和程序讲解，内容多，理论性强，应用面广。为到达良好的教学效果，力求纵观全局，抓住关键，突出重点，解决难点，在实际教学中应辨别主次，有侧重有取舍，使教学内容精致化。

为防止教学的纯理论化，培养学生解决实际问题的能力，在讲授根本理论时，增加相关背景知识和前沿动态介绍，激发学生的兴趣，也有利于知识的完整性和连贯性。在具体讲授图像处理根本办法的章节时，适度弱化数学推导过程，针对具体的图像处理办法，安顿相应的实际应用案例。如图像增强，可以利用电视影像为例，表明利用图像处理可以提高影片中图像的质量，减低图像中的噪声，优化观影效果；图像变换，可以讨论雷达图像质量的提高，利用图像重构算法提高雷达图像分辨率，便于更好地表征目标；图像分割，可以讨论医学影像，如CT图中对于病灶区域的辨认，提高医生对病情的判断；图像辨认，以人脸辨认为例，介绍图像处理算法在人脸辨认中的运用。在生动的学习过程中培养出学习兴趣，树立学习信心，在此根底上适度地深入相关的理论推导过程。

在应用技术层面，注意理论联系实际，安顿相应的专题报告。如：生物医学方面CT技术，显微图像分析和超声波图像处理等；通信项目中的编码和压缩技术；工业项目中的自动检测、工业视觉；以及军事公安、文化艺术、电子商务等。

在作业和课后习题方面，精选习题，改良传统的做题办法，让学生能够举一反三，防止重复做相似的习题，重质量轻数量；相应增加应用实践专题型课题，可以让学生根据自己的兴趣分组，选择一个专题，充沛利用教材和教辅，以及图书馆和各种网络资源，做相应的小论文，将理论知识与解决项目技术问题结合起来，既稳固了理论知识，又有了实践能力，还能增强兴趣，提高学习动力，能够到达较好的教学效果。

教学办法和教学伎俩改革在传统教学中，以教材、教师为中心，近乎是教师讲、学生记的模式。改革拟采用多种教学办法相结合来改变这种“讲听式〞的教学模式。根据课程内容和学生特点，灵活运用启发式教学法、研讨问题教学法、过程导向教学法、工程导向教学法、任务驱动教学法、实例解析法、练习指导法等组织教学，理论实践并进，“教、学、做〞三位一体。

在课程介绍时，可结合视频和图像的方式介绍目前已经运用在社会实践中的实例，增加学生的兴趣。在教学过程中，可以将不同章节的内容进行串联，介绍已有成果的同时穿插前沿动态和开展趋势，提高学生的求知欲。教学中适当地组织专题讨论，引导学生积极思考，提高学生分析问题、解决问题的能力，使他们思维变得活泼，兴趣变得浓厚，能够自主地、积极地参与学习并进行探索创新。在教学伎俩方面，根据不同的课程内容，采用多种教学伎俩相结合的方式。背景介绍以及实际应用方面采用多媒体教学，用视频形象生动地向学生展示；在理论根底及公式推导上，多采用传统的板书模式，引导学生一步步跟着教师思考，加深印象。在实验仿真和程序设计指导时可采用屏幕录影教学，有利于学生熟悉界面，可以把学习时间更多地放在设计程序上。还可以建立网络学习辅导与交流互动平台，充沛发挥学生主体和教师主导作用。此外，合理安顿学时，将保证在有限的学时内既完成教学任务又增强教学效果。

实验内容改革如表1所示，传统的实验主要是验证性实验，学生把大量课时花在敲程序和调试程序上，只为得到一个验证性的答案，不足思考及自己对程序的理解，不利于学生能力的提高，达不到理想的教学效果。针对传统实验的缺乏，拟做下列尝试。1〕一般性验证实验，可以用屏幕录影的方式，在授课过程中演示，一方面有助于理论内容的理解，同时也可以起到实验预习的作用，节省此类实验时间。

2〕重要的验证性实验，可以适当增加一些情境，修改一些参数，以察看它们对实验结果的影响，让学生理解并掌握其中的关键因素。

3〕在完成大纲实验的根底上，增加开放性实验设计，引导学生兴趣。实验内容由浅入深，使学生在实践中提高对知识的理解以及创新能力。学生可以自由分组，激励编程根底好的学生作为小组负责人，带动其他学生一起完成，培养学生的独立思维能力、动手能力以及团队合作能力。

考核内容和方式改革目前的考核方式还是沿用传统的课程考试办法，主要分期中和期末考试。形式上为笔试，内容上知识性、记忆性的东西占了绝大多数。然而每学期厚厚的一本教材，试题的覆盖面是有局限性的，而且这样的考核方式也导致学生应试现象的出现。虽然把考试应付过去了，但没有真正学到多少东西，自身能力没有多大提高，违背教学目的。

基于这样的现状，拟对考核内容和方式做如下改革探索：考试内容要与时俱进，摒弃传统、老旧的题型。在考核的内容以及广度和深度方面，任课教师有着决定性作用。任课教师应该提高自身对教材的理解力，把握好重点、难点，跟进学科前沿动态，对课后习题认真揣摩。出题既紧扣教材重点又新颖灵活，能够到达测试考查的目的，防止试题与历届试题及课后习题重复，有时机给局部学生投机取巧。

考核形式方面，除了笔试，可以增加对实验环节的考核，考查学生理论知识与实践能力，提高考核的有效性。还可增加以小组为单位、以报告为形式的相关应用型课题考核。

3结束语