《数字图像处理》教学方法改革的实践探索

时间:2017-09-06 论文范文 我要投稿

  论文关键词: 数字图像处理 教学改革 方法探讨
  论文摘要: 数字图像处理是我校计算机和通信类专业的必修课程。针对这门课的特点和我校的实际情况从理论和实验教学两个方面对“数字图像处理”的教学方法改革进行了实践探讨。教学实践表明这项改革对于学生更好地掌握数字图像处理技术,提高综合素质和培养创新能力起到的积极作用。
  
  引言
  数字图像处理(Digital Image Processing)是信息技术中的一门新兴综合性学科。这门课主要研究图像数字化处理过程的理论原理、方法技术和过程,该课程要求学生掌握数字图像处理技术的基本概念、原理、算法及其处理技术; 这门课程的理论性强,需要较强的数学基础和具备一定计算机方面功底,目前理工类或综合类院校几乎都开设了数字图像处理的相关课程,我校也从2000年开始开设了这门课程,一般安排在本科三年级或四年级上半期开设。
  1 数字图像处理的课程特点
  这门课程的传统教学方法难以达到理想的教学效果,原因在于:学生面对诸多抽象的理论和烦琐的数学公式往往无所适从;授课教师很难用现有的教学方式实时表达数字图像处理前后的直观效果,致使学生难以理解图像变换实际的演变逻辑和演变过程,面对众多繁杂的推演公式只能死记硬背,学习起来效果可想而知,因此,有必要对现有的教学方法进行改进。
  2 课程教学改革实践的探索
  通过对数字图像这门课多年来的实践教学和经验总结,笔者认为应该从理论和实验两个方面来对现有的教学方法进行两方面着手:一是理论教学体系和教学方法;二是实验教学的改进。两者相辅相成都是数字图像处理这门课的两个重要环节,缺一不可。
   2.1 理论教学方面
  在理论教学方面应着重于教学体系的选择和教学形式的改革,具体体现为:第一,在教材的选择和教学内容的安排上,应根据本校学生和教学的实际需要进行教材的精选和教授内容的合理安排。第二,教学内容的取舍上应该贯彻“少而精”原则对课程内容进行了适当的取舍和更新。以专题形式向学生介绍最新的、前沿性的学科知识, 这不仅能满足学生的猎奇感,而且在有意理论素养和应用方面队学生加以启发和引导,让学生不自觉地养成好的学习的习惯。第三,应用形象化教学手段教学。数字图像处理是以数字图像为研究对象。针对数字图像的图像信息丰富,图像处理前后的效果又无法用语言、文字等方式表达,因此,多媒体课件制作的好坏直接影响到学生学习这门课的最终效果。目前国内尚无比较成熟的数字图像处理CAI课件,我们针对性研制了相应的教学课件和电子教案,让学生在教学中直观体会图像变换前后的实际对比效果。同时在课堂教学中引入适当的图例分析和编程处理实例可以使原本很抽象的内容变得生动具体。
  2.2 实验教学的改革
  实践教学实习是本课程不可或缺的重要教学环节。目前国内还没有公认比较实用和完善的实验教学体系。我们对实验教学体系和内容的把握体现在以下几点:
  (1)实验环境的选择。数字图像处理不同于用Photoshop等图像处理软件对图像作现成的操作,它要求学生在掌握有关基础理论、典型方法的基础上,利用编程技巧实现图像信息的各种处理,如图像增强、图像分割、图像分析等。多数教师选择MATLAB作为实验语言,主要因为其功能强大的图像图形处理工具包。但大多数学生并不熟悉MATLAB,我们选择了C++语言作为基本的编程语言,因为高年级学生已经对C++比较熟悉并在今后又会经常使用。
  (2)精选实验教学内容。在“数字图像处理”的实验课教学中,突出强调理论知识和实践能力的结合,为此,选择图像处理中几个最典型的算法作为实验课教学的主要内容,包括图像灰度增强、图像压缩、图像域值分割、伪彩色处理等。实验内容包括图像的读取和显示、直方图均衡化、平滑和锐化滤波、膨胀和腐蚀等。这些实验教学内容有助于学生实践掌握课上讲授的知识,增强了学生自主完成任务的主动性和积极性,能够有效提高学生的编程实践能力。
  (3)改革实习教学手段。“数字图像处理”实习内容包括图像处理软件的选择和使用、处理算法设计和实现等。针对往年已有的实习材料看,指导教师在实习前将较多的精力花在讲解实习目的、原理、内容和实习步骤等方面,而占用学生自己动手实习的时间偏离试验的本来愿望。现在采用在实习前就分发给学生实习教学课件,让学生在课件辅导下,课余时间理解消化实习内容,腾出了更多时间探讨算法,得出实习应该有的正确结果,而不至于在实习中对结果是否正确茫然不知,从而提高了学生理论和独立动手的能力。
  2.3 开展第二课堂活动
  为有效培养学生的实际动手能力,基于完成具体项目的教学策略是很多学生必走的一步,让学生在实践中锤炼,有助于较快地提高学生的理论认知水平和解决实际问题的能力。在上课之初将学生分组每组给出一个实际的学期项目。由于有充分的时间可以收集资料和模仿学习,有效提高学生的学习积极性。将课堂的实验任务与学期项目有机结合起来,有助于学生发现学习内容彼此之间的联系,促进对知识的综合掌握和灵活应用。
  3 考核手段的探索
  以往的课程考核主要通过期终考试来考核学生对课堂所学内容的理解和掌握程度,由分数来定结果,这种考核方式虽然能部分反映学生的学习能力但很难考核学生发现、分析和解决具体问题的能力差别,不利于发挥学生的主观能动性以及创造能力的培养;还可能导致出现学生在学习过程中常出现平时不努力,考前突击复习四处打听考题的情况,为了加强学生能力的培养,我们将平时的听讲、回答问题、作业的情况等列入平时成绩,还鼓励学生就某一专题进行发言探讨等多种学习形式。课程最终的考核成绩综合期末考试成绩、实验成绩、专题成绩和平时成绩几个部分加权平均得出。
  4 结束语
  经过多年的探索,我们在《数字图像处理》课程的教学过程中,通过对教学体系、实验体系和考核方法和方式上的改进,有针对性地制作了大量图像处理前后对比课件和现场演示相结合进行教学,通过形象化实例化教学,极大地提高了学生的学习积极性,教学效果很不错,学生反响很好,同行评价也比较高。   
  参考文献
  [1] 贾永红.“数字图像处理” 课程的建设与教学改革[J].高等理科教育,2007(1).

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