基于多领域应用的数字图像教学之立体形式探索

1、基于多领域应用的数字图像教学之立体形式探索摘要：数字图形图像处理作为计算机专业学生的一门重要的专业必修课，是一门发展迅速的学科，并且是一门涉及多领域的交叉学科，是模式识别、计算机视觉、图像通讯、多媒体技术等学科的基础。由于该课程的理论性和实践性都很强，因此需要结合该课程自身的特点，采用多种教学手段实现立体教学。这对数字图形图像处理的教学改革和研究都具有重要意义。关键词：数字图像处理；立体化教学；教学改革一、数字图形图像处理的课程特点1综合性强涉及多门学科与多个领域数字图像处理这门课程是一门系统研究各种数字图形图像理论、技术和应用的综合性学科。它综合了计算机科学、数学（高等数学、线性代数、离散数

2、学）、物理学、电子学等学科，同时它的研究内容与计算机图形学、模式识别等专业领域也有交集，它的进展与发展方向又与神经网络、遗传算法、人工智能等理论和技术紧密相关。这些特性都直接决定了这门课程的综合性与复杂性。2实践性强需要有实践结果作为理论支撑该课程具有完善的理论基础，同时应用性和实践性也很强。因此将理论和实践相结合是教授和学习这门课程始终要都要贯彻的方法，不能顾此失彼。既要注重基础知识的教学，同时又要加强学生工程能力和实践能力的培养。本课程主要涉及各种图形图像的处理方法，如图像增强、图像恢复与重建、图像变换、图像分割等。任何一种理论方法都需要用实例来进行严格的验证。3应用领域广应用于各个领域图

3、形图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此该课程的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。比如：航天和航空技术、生物医学工程、通信工程、军事公安、视频和多媒体系统、电子商务等领域，并且随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大。4发展迅速学科发展迅速，算法变种较多数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期，发展到现在，无论是理论基础还是实际应用都取得了非凡的成果。在目前应用领域的需求推动以及相关学科的带动下，该课程仍将快速发展。二、目前存在的问题1课程内容的制定与市场应用脱节。当前图形图像处理技术应用的非常广泛，并且发展迅速。而课程在相关内容上的制定没有与时

4、俱进，比如实践内容陈旧不变、软件工具版本落后等。2实践环节缺乏相应的指导书或指导书不够详细。当前大学生走向工作岗位之后的一个普遍的现象就是动手能力不足，特别是一些专业领域较强的内容更是无从下手。大学期间开设的课程大部分都需要理论和实践相结合，如何做到两者的相辅相成、相互促进，是一个非常值得去考虑的问题。传统的上课手段和方式很难满足本科生对该课程的需求和理解，这样导致很大部分学生上课缺乏积极性，从而没有深刻认识到该课程在实际中的具体应用等。实践环节是本课程教学中非常重要的组成部分，实践环节的效率低下，原因大多归结于实践目的不明确、实践内容不了解、实践步骤不清楚，这都直接导致课程结束后学生的动手实

5、践能力不足。因此编写详细规范的上机实验指导书是非常有必要的。3传统的教学方法需要改革，找到相应的突破口。本课程比较抽象，难度较大。传统的教学模式和教学方法比较单一，如何找到教学的突破口，提高学生的学习兴趣，做到教学相长，是当前摆在这门课程前迫在眉睫的问题。三、立体化教学形式的要素1立体化的教学资料传统的教学资料主要以教材为主，显得很单一、枯燥。即使有ppt（多媒体演示文稿），也基本都是教材中教学内容的简单复制，没有达到ppt应有的效果。而教学资料应该立体化，以教材为中心，生动的ppt、教学内容相关的视频、网页、期刊、论文为辅助，一方面提高学生的学习兴趣，另一方面还能够扩充学生的知识面，更好的掌

6、握书本上的内容。2立体化的教学方法传统的教学方法大都是对于一个知识点先讲理论，然后结合一两个例题进行说明。这种方法过于呆板，另外不能让学生带着问题去思考、学习。因此教学方法应该立体化，以案例教学和任务教学为目标驱动，让学生在学习新内容之前明确学习目的，更加有效的学习。3立体化的教学环节传统的教学环节主要是理论课加上上机课。但由于课堂上学到的东西与具体的实际应用之间还是存在一定的差距。因此教学环节应该立体化，以日常的理论课和上机课为基础，加入课赛结合和实训等作为拔高环节，巩固和加深学生对课程内容的掌握。4立体化的学习方式传统的学习方式现在还是以教师讲授为主，学生都是一种被动的学习。学习的唯一目的

7、就是为了应付考试，这必然导致大多数学生的学习积极性不高，甚至会有一定排斥的心理。因此学生的学习方式也应该立体化，除了课堂上“听”讲以外，还可以采取让学生上讲台“讲”，讲新学习的内容提前布置，让学生下次课自己来讲。一方面提高了学生学习的主动性，另一方面对学生的口头表达能力、逻辑思维能力以及胆量都是一个很好的锻炼。其次还可以采取协作分组的学习方式，对班级学生进行分组，可以实行分组讨论，分组协作的学习方式。在集体荣誉感的驱使下，提高学生的学习主动性。5立体化的教学目标与学习目标课程的教学目标和学习目标并不是一成不变的。随着学科的发展以及市场应用的不断深入，教学目标和学生的学习目标都需要不断进行改进。

8、在制定课程的教学目标的同时，应协助学生创建长期与短期学习目标。其次在各个阶段有不同的学习目标，并能有限次的修改目标。四、立体化教学形式的运用基于对立体化教学形式的理解，需要将该教学形式合理的运用到数字图形处理课程的教学体系改革当中，但在运用的过程中需要适度。一方面，如果只是从某一个出发点去做工作的话，可能达不到很好的效果；另一方面，也不能将所有的方法都应用在该课程中，可能过犹不及，因为学生学习的课程不止这一门，时间和精力毕竟还是有限。因此需要从实际情况出发，找到最好的切入点：1以市场应用为课程导向，制定合理的教学内容和教学目标体现了立体化的教学目标。在制定人才培养计划和教学大纲时，需要严格谨慎

9、，不能脱离市场应用，反而要做足够的调研考察。以市场应用为课程导向，与市场应用紧密结合，制定合理的教学内容和教学目标。除了图像增强、图像恢复与重建、图像变换、图像分割、图像编码等这些数字图像基础必备的教学内容外，还可以引入比较热门的模式识别的相关内容。当然，这也需要相关的教材配备。以市场为导向还能够刺激学生的学习兴趣，让学生明确他学习该门课程后能够干什么，以后可以往哪个方向去发展。比如告诉学生该课程在市场中的应用范围十分广泛：如具有人脸定位、模式识别、指纹考勤机、足球机器人等都是利用了本课程的相关知识。2以理论教育为教学基础，让学生打下良好的理论基本功“万丈高楼平地起”，日常的理论教学是本课程最

10、重要的一个教学环节，目的是为了练就学生扎实基本功，为其他教学环节，如上机、课程设计、实训等打下良好的基础。为了抓好这一环节，需要从教学资料、教学方法、学生的学习方式上运用立体化的教学模式：(1) 立体化的教学资料在教学资料上摆脱原有的单一“教材+简单的ppt”模式，需要利用现代化的网络平台，在教学资料中加入教学内容相关的视频、网页、中英文期刊、论文等作为有益的补充。不仅丰富了课堂教学的手段、扩充了学生知识来源的渠道，同时也是在教授学生一种学习的方法。(2) 立体化的教学方法在教学方法上，融入案例教学法和任务教学法。让这两种教学方法作为主线贯穿于整个教学过程的始终。案例教学法让学生在学习每一个知

11、识点的时候，都能够有目的性和针对性；而任务教学法让学生在学习的过程中有更强的参与性和主动性。(3) 立体化的学习方式在课堂教学中，以教师讲授为主，但应穿插其他有效的学习方式。如让学生走上讲台。比如下次课要讲图像变换，包括图像变换的分类、傅里叶变换、傅里叶变换的性质三个内容。那么就提前告诉学生，让学生课下自学。然后再下次课的时候抽点学生，让学生走上讲台分别讲述这些内容，最后老师进行总结和指正。这样做的好处在于可以提高学生学习的主动性，另外课堂气氛也会比较活跃，不会显得过于呆板。3以教学设施为基本工具，创建良好的理论与实践环境教学设施是教学活动正常进行的重要保障。在本课程中，一定要以教学设施为基本

12、工具，创建良好的理论与实践环境。比如在实践教学设施上，需要配备两种实验平台，利用vc+作为实验平台，用于演示图像处理领域的原理及效果，要求学生根据原理自己编程，以此来强化相关知识点的基本概念；而把matlab作为另一实验平台，对算法等进行仿真。两种方式相互促进、相互补充。4以动手实践为重要环节，巩固学生对理论知识的理解体现了立体化的教学环节。本课程是一门实践性比较强的学科，实践环节一定要引起重视。实践环节包括平时的上机实验、还包括课程设计与实训。教师需要对实践环节严格把关，力争做到不让任何一个学生掉队。另外，作为课程的主讲教师，需要为每一个实践内容编写详细规范的指导书，让学生明确上机目的、内容

13、、步骤，辅助实践环节的展开。5以课赛结合为提高手段，进一步提高学生的各方面能力体现了立体化的教学环节。学生在实践环节表现出来的积极性往往不够，如何激发学生的积极性？课赛结合是一种有效的方法。有了比赛，就有了竞争，学生就有了学习的积极性和主动性。应积极鼓励学生在掌握课堂教学内容的同时，积极参与各类竞赛。这些竞赛可以是国家级的、省级的、校级的，当前也可以是任课老师自行组织的，要求学生以团队（3-5人）为单位参加。通过参赛，可以开拓学生视野，培养团队合作意思以及促进创新性人才的培养。五、结束语数字图像处理课程与其他专业课程有着密切的内在联系，在教学环节中起着承上启下的作用，该学科在社会工作中的应用也越来越广泛。因此，应该全方面分析该课程的特点、存在的问题，并结合社会实践，采用立体化的教学形式，充分采用现代教学方式与理念，从教学内容选择、教学