“数字图像处理”课程教学改革实践
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作者: 刘忠艳 周波 车向前
摘要：数字图像处理技术是一种发展迅速且应用广泛的新兴技术，就“数字图像处理”课程的特点，从教学内容、教学手段和方法、教学理论和实践等方面进行改革与实践，增强了学生的实践创新能力，提高了教学质量，收到良好的教学效果。
关键词：数字图像处理；教学手段；实践
作者简介：刘忠艳（1975-），女，黑龙江依安人，黑龙江科技学院计算机与信息工程学院，副教授；周波（1963-），男，黑龙江绥化人，黑龙江科技学院计算机与信息工程学院，教授。（黑龙江?哈尔滨?150027）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0059-02
一、“数字图像处理”概述
数字图像处理技术是集微电子学、光学、应用数学和计算机科学等学科的一门综合性边缘技术。[1，2]是当今信息社会中发展迅速且应用广泛的新兴科学技术。数字图像处理技术广泛应用到通信、计算机、交通运输、军事、医学和经济等各个领域，在各个领域发挥着越来越重要的作用。
随着计算机技术的迅速发展，图像处理的技术和理论不断完善和丰富，新的理论、技术也不断涌现，并逐渐进行应用。面对这样一门理论与实际紧密结合的课程，在学习过程中，学生常常会遇到很多问题，既为数字图像处理技术应用的广泛前景所吸引，也时常对课程的抽象理论感到苦恼，渐渐失去学习兴趣。为了激发学生的学习兴趣，提高教学质量，对该课程进行教学改革，势在必行。经过两年半的教学改革与实践，取得了一定的教学效果。
二、教学改革措施
为了提高“数字图像处理”课程的教学质量，激发学生学习本课程的兴趣，对本门课程进行改革，采取以下措施：
1.整合教学内容
随着计算机技术的迅速发展，数字图像处理技术也得到快速发展。近几年来，有很多新的应用点和研究涌现出来，在“数字图像处理”课程中加入新技术的介绍，对于学生了解国际的研究和应用热点，尽快地投入相应的研究与应用中去大有益处。许多新的技术和算法层出不穷，如小波变换技术、神经网络技术、三维测量和重建等新技术，而且这些新技术应用非常广泛。所以，在教学中既要向学生讲述基本原理和方法，也要把这些新技术和新算法传授给学生，教学内容应紧跟科学发展的脚步。由于图像处理已在生物医学工程、航空和航天、通信工程和军事安全等方面获得了越来越广泛的应用，因此争取在课程结束时，大家对遥感图像压缩、生物特征识别等应用系统进行课外深入，并撰写技术报告一篇，锻炼学生书写总结报告的能力。
2.改革教学手段和方法，提高教学质量
“数字图像处理”是一门利用计算机解决图像处理的学科。然而，现代多媒体计算机中又广泛采用了数字图像处理技术。并且，随着计算机软硬件的发展和教学条件的提高，改革传统的教学方法和手段，借助计算机辅助教学势在必行。在课堂教学中使用多媒体课件，为形象生动的实例演示提供了必要的保证，因此开发了CAI课件，同时也可以借助一些图像处理软件在课堂演示，使学生对数字图像处理的基本理论和方法更好地理解，学习兴趣更高。通过课件直观、生动的演示，把复杂问题变简单、抽象问题变具体，大大地提高了课堂教学质量。
同时，为了使学生更好地理解理论知识和扩展思路，在每次课的教学中留出15分钟左右的时间让学生针对所讲的图像处理技术自由分组讨论，发挥自己的想象力和创造力，增强对每一次讲课内容的理解。还可以针对某一个主题，学生提前预习该主题所涉及的内容，然后进行课堂讨论。如针对“图像增强”这一主题，学生提前预习，在课堂上对常用的增强的方法进行讨论，并由老师及时总结，使学生深入理解图像增强的实质。
3.将科研成果引入教学中，拓宽视野
在“数字图像处理”教学中，除了围绕基本理论和概念讲解外，更注重将科研成果及图像处理技术的最新发展动态渗透到教学中，使学生拓宽视野，激起兴趣，并能主动学习。
教师将自己的科研成果和相关的新技术引入课堂向学生讲授，这不仅丰富了课程内容，还有利于提高学生兴趣，增强教学效果。[3]同时，也有助于拓展本门课程学习的深度与广度，提高教学质量。例如在讲授“图像复原”这一章时，将科研项目“基于多视几何的三维数字扫描关键技术研究”、“基于多视几何的三维重建系统研究”等结合起来，让学生到实验室观看“三维测量机”实验仪器以及演示三维重建系统，做到理论与实践相结合，拓展理论知识和视野。
4.理论与实践相结合，提高创新能力
在教学过程中，不但把“数字图像处理”课程的基本理论、基本概念讲清楚外，更注重理论的应用，可以结合该学科领域的最新热点问题和应用问题，提高学生的创新思维能力和实践能力，同时也拓宽知识面。在课堂上采用启发式教学，对新理论、新算法产生的原因、过程重点讲述，也就是将科学家的思维过程传输给学生，培养学生的科学思维能力。[4-7]对一些典型算法，先介绍这些算法的原理，掌握这个算法的原理后，学生可以充分发挥自己的编程能力和创新能力，可以利用Matlab和VC++开发工具实现这个算法，并应用来处理图像，重视理论和实践的结合，培养学生把所学的知识运用于实践的能力。如：可以用该算法来提取图像的边缘，利用小波变换重建物体等，将理论与实践相结合，在实际问题的解决中培养学生的创新意识和创新能力。同时，除了理论教学外，更注重实验课程的教学。在实验课的教学中，除了围绕课程理论而设计的、以验证理论为主要目的的基础性实验外，还开设了综合性的实验和创新性的实验。综合性的实验可以训练学生的综合能力；创新性实验可以提高学生的创新意识和能力，符合学校的“实基础、强实践、高能力”的人才培养战略。
5.开发课程网站，方便学生
当今时代是网络的时代，而且为了方便学生的学习，学校建设了“数字图像处理”网站。该课程网站的内容十分丰富，有教学课件、教材与参考书、习题及答案、实验指导书、教学录像、教学改革报告、师资队伍介绍、聊天等，并根据需要适时更新网站内容。学生可以通过网站进行学习、预习、复习，通过聊天可以与老师、同学交流问题等。网站的建设有助于加强师生之间的信息交流。响应了学校大学建设中，教师由“教学型”向“教学服务型”转型的要求。同时，该网站也对外开放，其他高校的师生也可以浏览该网站，实现了高校之间的资源共享。
6.强化师资队伍，提高能力
当今社会信息与计算科学专业提倡应用型人才培养模式，强调知识传授和实践能力相结合。因此，要求教师应该具有深厚的专业知识和高深的职业技能。学校加强现有教师的培训，让他们积极参加工程实践方面的培训，参加技术创新方面的研究以及到企业进行培训等。如定期派教师到企业里进行3～6个月的培训、派教师去参加一些学术交流和研讨会等，来扩充知识面和提高实战能力。
三、结束语
“数字图像处理”课程在教学中起着承上启下的作用，与其他专业课程之间存在着密切的内在联系。因此针对本门课程的重要作用，在教学过程中，提出了改进的方法，激发学生的学习兴趣，提高创新能力，这在信息与计算科学的专业“重基础、强实践、高素质”的人才培养模式中显得尤为重要。本文根据信息与计算科学专业的人才培养模式，集合“数字图像处理”课程的具体特点，提出了一系列教学改革的内容和方法。经过两年半教学实践的检验，取得了阶段性的教学效果。以后会继续随着技术的发展，改革各项内容。
参考文献：
[1]冈萨雷斯.数字图像处理(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2005.
[2]孙景荣,许录平,等.数字图像处理精品课程建设与实践[J].中国电子教育,2009,(4):54-55.
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[5]吕朝辉.“数字图像处理”课程教学改革与实践[J].高教论坛,2010,
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[6]魏广芬,王永强,等.“数字图像处理”课程教学改革的尝试[J].电气电子教学学报,2009,31(6):24-25.
[7]韩智,张振虹.“数字图像处理”实验课教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2008,27(9):102-104.
（责任编辑：宋秀丽）
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