图像处理与检验课程教学改革探索

谭淅予

图像处理与检验课程是一门结合计算机、摄影、美术与物理学专业知识的综合类课程。与大多数课堂教学一样，教师本位、唯知取向仍占据主宰地位，随着学科发展，新软件技术的出现，依旧保持传统教学理念限制了课程教学质量的提升。因此，在结合课程思政的基础上，积极推进课程教学改革，结合新学科知识，新教学手段在教学中能够发挥的效能，为当代社会培养需要的复合型人才。

一、图像处理与检验课程的现存问题

目前图像处理与检验课程的主要内容是针对图像处理技术进行讲授的内容，重视的是处理的手段多样性以及检验结果的准确性，但仍然存在以下问题。

(一)教材案例比较陈旧，实例针对性偏弱。摄影术诞生不过二百余年，图像处理与检验技术的诞生到普及时间就更为短暂。此前课程知识点针对的主要对象还是单张图片为主。而图像处理与检验技术的进步与计算机技术的进步也密不可分。图像处理的使用进入商业化阶段，图像检验技术在媒体、司法、军事等领域的运用逐渐得到重视。但随着发展，视频监控技术的普及，对图像的处理需求不再满足于单张图像，而视频图像处理还停留在截图再进行分析处理的操作阶段，操作原理和技术渠道有一定局限性。在这样的环境下，对于单一图像的处理与检验技术无法满足图像的检验与识别需求，如何在课堂中介绍与时俱进的技术处理手段和如何将图像的主要表现形式进行整合与合乎法律规定的、科学的检验，并对其以原始性、完整性与真实性为主要特征给出明确、客观的判定，使图像作为反映客观事实的媒介应用于媒体、公安、司法等领域提供坚实的理论支撑。

(二)教学方法相对单一，理论与实践趣味性偏弱。随着学科发展，新软件技术的出现，依旧保持传统教学理念限制了课程教学质量的提升。综合型课程具有独特的创新性，需要有纵向的知识融汇与梳理能力与横向的知识对比分析能力。在切入学科之前需要具备的基础专业知识较多，对学生的能力考验也比单一知识的理解更加复杂一些，因而这门课程一般开授在本科大三时期，要求学生掌握基础专业知识之后，融汇不同学科的理论知识联合运用到新的课程中来，这也切合了当下新学科建设的大局趋势走向。然而在教学过程中，学生可能会因为过多不属于自己专业的内容而提不起学习兴趣，过于追求结果，从而忽略这样的综合类课程中自主分析判断这个关键环节。这个问题同样也反映在图像鉴定工作中。视频监控、图像获取的工作与图像鉴定、鉴定结果认定是分属在不同的工作部门的，这就造成了工作衔接上的一些问题。因此，如何丰富课堂模式来获得更全面的收益是目前亟需考虑的问题。

(三)学习目标与应用范围应该与时俱进。理论知识的丰富与学习的目标是紧紧挂钩的，应用范围也不能仅局限于课堂。任何知识点只有随着使用率的提升，才会逐渐被熟悉，被掌握。如今，随着移动设备种类的增多，视频监控的普及，各类平台的浏览便捷性增加，传输速度的提升，捕获图像的技术手段日益更新，图像采集设备的普及与图像编辑软件功能的日益强大，图像的获取与篡改变得越来越简单，算法的强大增加了处理效果质量，辨别难度相应也增大了。便捷的图像信息获得方式更为深刻地影响着人们的精神世界与日常生活。经过了篡改操作的伪造图像通过媒体与网络获得广泛传播，有时会给社会稳定与公众舆论造成难以估量的影响。在信息时代，大量的数据浏览传播，范围广泛平台多样化，短视频推文推手之类的信息获取难度低，浏览速度快，许多图像信息被浏览时并不会被确认真伪，因而容易产生错误的理解。

二、图像处理与检验课程教学问题的解决对策

(一)课堂内容的基础性与开放性。让学生意识到不仅在公安领域鉴别图像真伪才需要用到图像处理与检验技术，在日常思维中常常无意识要用到相关知识，让专业课变成常态化，也是增强学习效果的方法。

将单一的处理与鉴定教学内容转变成以培养学生自主分析能力，选择合适的解决问题方法为主。完整的课程教学应当分为课堂上的理论教学与课堂后的发散影响。课堂理论教学就是注重专业基础性，将图像处理与检验课程内容进行概括，介绍基本概念和研究现状的基础上，具体阐述图像检验的内容体系、图像检验的主要内容和形式、以及图像检验的程序、技术规范和图像鉴定书的制作规范等本课程的基础性问题。但是要明确学习重点不是死记硬背基础性问题，而是在这些问题的基础上进行研究，应该将研究重点从下结论的结果向研究它演变的过程方向转变。

在试改革教学中这一转变主要体现在实验课堂中。实验课不是单一地描述步骤，演示步骤，最后检查作业这样传统的模式，而是强调处理原理的认知和检验标准的认定，让学生知道自己应该做什么，为什么这样做。在平时授课理论阐述的基础上，不过分依赖于单一的软件操作与研究来讲授，而是要以实验原理的形式来将软件工具分类，培养自主动手能力。另外，选择与时事热点相关的图片或视频作为实验素材紧随社会实践和时代发展，不但能够结合思政课堂的转换趋势，也可以促进学生思考如何解决社会实际问题。

(二)教学方法的创新。

1.传统教学手段与新技术的互补。课堂教学中，多次讲授同一内容有助于教师整合教学规律，优化教学过程的设计，将课程内容与教学手段结合时事串联起来。例如近年来在高校教学中逐渐普及的学习通软件就是一种科学有效的现代化教学手段，电脑端和手机端兼用，软件端能够保证教学内容的完整与系统，外链各种资源链接，各种格式的资料共享下载，并且也拥有一问一答，一问多答的互动平台，同时为学生提供了随时可观的知识与信息接收平台，有益于学生的兴趣激发与主动学习。但是，在积极采用现代化教学手段的同时，传统教学方式亦不可偏废。板书、PPT、图片展示等传统教学媒介在推导步骤和思路展示时更加直观，修改补充也十分便捷。

2.教师为主导转换成教师与学生互动的课堂。互动课堂是教师与学生围绕教学内容展开平等交流，使得课堂教学成为师生之间思想互动、情感互动、达到主动启发学生思考的过程。图像处理并不是背诵文章那样只有一个正确答案，因而要允许学生在学习中犯错，甚至不知所措，暴露出错误来再予以分析，利用所学知识寻找软件中合适的工具来解决问题，最后使学生学会自己尝试寻找合适的工作达到目的。这样的方式较之传统的教师单向灌输模式，更加开放、平等、立体，在过程中遇到挫折，走弯路，思索对策也是对学生心理素质的一种考验更有助于学生全面素质的提升和完整人格的塑造。

而且，作为一门提升操作水平为最终目标的课程，对不断更新的软件类别梳理也非常重要。课堂上不可能将如今市面上所有图像处理检验软件一一介绍，尤其在大数据碰撞分析的时期，对AI的教育与使用已经提升到了足够重视的地位，单一的处理工作基本不需要耗费大量人力进行重复工作，那么这个时候学习如何运用技术解决问题的关键就不在于这个技术的步骤是什么，了解学生有什么问题，引导学生思考应该用什么方法，学生自主操作尝试能不能解决问题就成了课堂的关键，而课堂的主体也会由老师变成学生。老师的地位不再是高立讲台讲授理论知识，而是融入学生，帮助学生引导学生建立自己的知识体系。互动课堂有以下三个特点。

(1)启发性。结合时事选择合适的案例设计课堂提问，引导学生主动思考，允许学生犯错并提出疑问和解决办法，鼓励学生从不同角度提供解决问题的方法。

(2)开放性。将传统讲课方式的封闭性，转变成互相沟通，融入情境的开放性。从师生间互动交流自然而然地引起知识的联动，学生以阐述观点为主，教师以梳理观点，引入知识导向思维树来帮助学生整合观点，激发学生的开放创新思维。

(3)情趣性。课堂情境的趣味关键点一般在于案例是否富有逻辑性与探索性，同时又具有形象性与趣味性。知识点的融入如果从时事或学生年龄段容易感兴趣的事物中选择与教学内容挂钩的话题，更加容易激发学生兴趣。同时，书面语与日常用语的交错使用，使课堂生动活跃，也可以提高教学效果。

(三)建立教学团队，加强师资培训。以软件操作为技术依托的课程讲究实用性，软件使用需求随着用户需求不断更新，图像处理与检验课程的教学目标也会随着软件更新也不断更新。这就要求教师也要具备不断完善学科知识的能力。师资培训对教师专业知识与技能的提升非常关键，在校工作的时间里接触的学科知识封闭而有限，大多数时间与教育科学技术的更新脚步是脱节的。这时候高校教师虽在科研领域有所建树，但其基本教学能力却达不到高校课堂教学的要求。

此外，教学团队的建设也是提升课堂教学质量的关键。不同的教师对教学原理与方法的理解运用各不相同，思维途径也各有千秋，教学活动的开展，教学质量的提升必然不是一个人能够解决的问题，通过团队建设能提升和强化团队科研氛围，又可强化团队中教师的教改意识。

当下对图像处理与检验课程的教学改革方法研究尚在试验阶段，从教学内容的修改、教学方法的综合、师资培训等角度提出改革图像处理与检验课堂教学方法的初步举措实行时间不长，仍然需要进一步研究能够从根本上影响教学质量的方法。