数字图像处理课程的特色教学方式研究

王俊祥

【摘要】《数字图像处理》是电子信息类专业的一门重要专业课程。该课程不仅要求较强的理论基础，同时拥有广泛的应用背景。如何将理论和实践两大要素有机结合进行讲授是本文的研究重点。此外，在景德镇陶瓷学院这所特色院校中，如何以陶瓷为背景对数字图像处理课程进行重新诠释是本文另一研究要点。本文将从加强基础理论教学、重视实验教学、灵活运用多种教学手段、加强特色教学等方面进行教学探索，以提高该课程的教学质量和教学效果，进而提高学生的研究性学习的能力和自主创新的能力。

【中图分类号】G521 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0320-01

随着社会的发展，数字成像技术、网络技术和各种数字图像处理器件等电子信息技术的发展日新月异，数字图像处理技术已经成为一种广泛应用的主流技术。为了让学生对数字图像处理的基本技术及其应用背景有充分的了解，同时体现景德镇陶瓷学院的陶瓷特色，本文将对数字图像处理课程的教学方式进行研究，试图摈弃以课堂、教师、教材为中心，学生被动接受的传统教学模式，探索出一种紧跟时代潮流的新的教学模式。

一、加强基础理论教学

数字图像处理课程综合性很强，涉及数学、物理、控制理论、信号处理、计算机科学等多个领域的知识，因此教学内容有较多的原理、概念和公式，极易导致教学内容的单方面传授，形成“教师满堂灌，学生上课记笔记，考试考笔记，考完扔笔记”的教学怪圈。因此，教师在课堂教学中应该加强以下四方面工作。一、心理建设。帮助学生树立自信心，以及对高难度问题一种迎难而上的激情。理论公式相对枯燥，如果不能在讲授之前给学生一定的心理暗示，告诫学生只有带着激情去理解这些理论才能在“痛苦”中寻求到学成的快乐，学生很容易会迷失在枯燥、繁琐的理论公式中而失去信心；二、理论基础的总结。数字图像处理中的内容，如图像变换、图像的增强等，都涉及到信号与系统、甚至是高等代数等基本理论。因此，如何在对数字图像处理内容进行讲解之前有针对性的帮助学生回顾以前的相关理论是十分关键的。在此过程中，要求老师把握好尺度，既要全面覆盖相关理论，又要突出课程讲述的重点是数字图像处理技术。三、物理意义的分析。数字图像处理技术是一门以应用为主导的课程，所以老师应该更深层次的挖掘公式背后蕴藏的物理意义，而非推导过程，并辅以实例帮助学生理解公式的应用范围等。如此可以将繁琐的公式具体化，并调动学生的学习热情，帮助学生脱离公式“苦海”。四、基本理论的框架搭建。数字图像处理技术主要包含：图像变换、图像增强、图像复原、图像分割、图像编码等内容，如何将这些琐碎技术的应用背景进行系统总结是老师应该考虑的问题。如果能够做到通过一个实例将这些技术有效的联系、贯穿起来，这可帮助学生更为系统的认识相关理论之间的联系，起到事半功倍的效果。

二、重视实验教学

脱离实践的理论教学只能算是“纸上谈兵”。实验教学不仅是检验理论知识、学习实验技能与实验技术的重要途径，也是培养学生实验技能、分析解决问题能力的重要方法，因此，我们一定要重视实验教学，采取课堂教学与实践教学并重的教学方法，以提高学生的研究性创新能力。

就课程本身的特点而言，实验教学主要是指利用一些现有的工具（如Matlab）及其它高级语言（如c和c++）进行编程并完成一定的图像处理功能，其中实验内容设计可分两部分进行：（1）验证l生实验。根据图像处理的理论教学内容，如图像变换、图像增强、图像复原、图像分割等，设计相应的验证性实验以帮助学生在实验过程中更好的认识理论技术的实际应用价值；（2）设计性实验。为培养学生创新思维，提高学生利用相关技术解决实际问题的能力，老师可以设计一些具有较强应用背景的设计l生实验，如车牌检测、人脸识别等。此外，为体现陶瓷特色，可以设计出一些以陶瓷为背景的实验，如陶瓷的图像检测系统等，以帮助学生提高解决实际问题的能力。

三、改进教学方法

一般而言，课堂教学方式主要以“老师教、学生听”的单向输出为主，具体教学手段主要是传统的黑板板书形式。为了更好的呈现图像处理后的效果，近年来，多媒体教学已渐渐代替传统的黑板板书方式，成为教师授课的首选。然而，长时间单向的理论讲解会使得原本枯燥的理论更加乏味，从而使学生陷入一种疲惫状态。基于此，本文提出一种互动式的教学方式，通过增加师生间的互动以提高教学的趣味性。正常教学可以分两大部分，第一部分：正常的“老师教、学生听”的单向教学，在此过程中主要是利用板书和多媒体等方式简要介绍一些基本的图像处理技术和相关原理。在学生对基本的技术有所了解之后，教学进入第二部分：“学生讲、老师评”的互动环节。此过程要求学生通过查找文献，自主寻找出一个利用数字图像处理技术解决实际问题的论文，然后在课堂上进行10分钟左右的讲解。如此一来，可增强学生的参与性和课堂的趣味性，同时学生讲授过程可帮助其更深刻体会相关技术的实际应用价值。最后老师的点评可帮助学生在更高的层次认识到数字图像处理技术在实际应用中的优缺点，起到“事半功倍”的效果。

四、特色教学

在景德镇陶瓷学院这所特色院校中，如何以陶瓷为背景对数字图像处理课程进行重新诠释是本文的另一大研究重点。一方面，要求学生能够充分了解数字图像处理的相关技术，另一方面，我们也希望学生能够理论联系实际，利用相关技术解决陶瓷行业的一些问题，体现“产、学、研”的基本办学思路。

为提高学生对陶瓷背景的认识，在教学、实践环节可以有意识的加入相关的内容。在教学的互动环节中，可以要求学生在文献搜索过程中尽可能的选择以陶瓷为背景的论文进行学习、讲授。在实验设计环节，老师可以根据企业需要设计出一些可行的设计性实验，如基于陶瓷的版权保护技术研究、基于陶瓷的等级划分和缺陷检测技术研究、基于古陶瓷鉴赏的图像处理技术研究和基于陶瓷绿色制作工艺的数字图像处理技术研究等。

数字图像处理课程是一门专业性较强的课程，且与多个领域有交叉，对于信息专业的学生非常重要。本文旨在通过对本课程教学方法的一系列研究性探索，试图摸索出一种适合工科类专业课程教学的新模式，使学生不仅能够掌握专业课程的基本理论和方法，而且可以学以致用，通过设计研究性实验锻炼动手实践能力和创新思维能力。此外，为体现本校的特色，我们专门研究了一些特色教学思路，为进一步培养高质量的现代专业技术人才做出贡献。