《数字图像处理》教学改革探索
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作者:王勇 李鸿志 王照法 冯帅 钱光照
【摘要】“数字图像处理”是我校电子信息类专业一门重要的专业课程，是检验学生前期课程学习融会贯通能力与综合应用能量的一门课程。该课程在培养学生创新思维、分析问题与解决问题能力方面占有重要作用。本文根据目前课程的现状与面临的问题出发，提出面向创新型人才培养的教学改革方案，增强学生的创新意识，提高学生解决实际问题的能力。
【关键词】数字图像处理 电子信息类专业 教学改革
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）17-0131-01
数字图像处理教学不仅在电子信息类专业发展上占据主要的位置，同时对于图像处理领域的进步也起到至关重要的作用。该课程的教学目标是让学生能够掌握图像处理的基础知识，并且能够运用所学知识进行简单的图像处理，毕业后可进一步深入、从事图像处理相关行业的研究工作。本文针对在教学过程中存在的问题对该课程的教学改革进行探索。
一、课程特点
“数字图像处理”课程具有较强的综合性、较深的理论性和较强的应用性。首先，该课程前序课程多，具有多学科交叉性。数字图像处理这门课在大三开设，是前面多门课程的综合应用，涉及到课程包括线性代数、微积分、信号与系统、数字信号处理和Matlab基础。这些课程相互交叉与渗透，对老师的教学以及学生的学习都带来很多困难。第二，内容多。该课程涵盖的内容众多，如图像获取与数字化，图像增强方法，图像编码与压缩以及图像识别等。以上知识点每一个均可以作为一个独立的研究课题。所有的内容全部讲解透彻对老师来说难度极大。第三，理论与实践结合。虽然数字图像处理具有很强的基础性，但在生活中的应用随处可见。因此在教学中，理论和实践都需要开展，将两者结合是该课程的教学关键。最后，数字图像处理发展迅速，已经融入我们生活的方方面面。
二、课程教学现状及面临的问题
目前，在该课程的教学中，存在了以下不足：
1.教学过程中对图像处理的最新方法阐述较少。由于数字图像处理发展迅速，新方法的教授对学生创新能力培养起着至关重要的作用。
2.教学方法单一。目前该课程仍然采用“多媒体+板书”的形式，由于数字图像处理内容较多，学生理解起来困难。
3.在实验课中，基础验证性实验较多，综合设计型实验较少。
4.考核方式不够完善，目前仍然采用考试与实验报告的形式。
三、数字图像处理教学改革方案探索
为了提高本课程的教学效果，达到教学目的，有必要根据本课程的特点，总结并提出适合本课程的教学改革方法，具体的改革方案如下：
1.教学内容增加前沿方向的算法介绍
目前的课程传授中，主要讲传统算法，例如图像灰度变换、空域图像处理、频谱图像处理算法、边缘检测与图像分割算法等。目前人工智能算法在图像边缘检测、图像分割、图像识别等领域有着广泛应用，所以在教学改革中增加人工智能算法的内容介绍，如卷积神经网络、遗传算法、粒子群算法等。
2.采用可视化教学
对传统的“多媒体PPT+板书”进行改革，在授课过程中引入Flash动画。
3.理论联系实际
数字图像处理出现在生活中的各个角落，学生对这门课程的学习兴趣较高。因此，在授课过程中将理论知识与这些应用结合起来讲解，可以提高学生的积极性。同时还可以将主讲教师的项目经历、工程实践经历引入到教学中。
4.开展混合式教学模式
针对本课程的特点开展混合式教学模式：课前学生可在网上自主学习MOOC课程，并可通过平台的在线讨论模块提问、解答、分享经验等互动交流。课中，教师根据学生MOOC课程的学习情况有针对性的设置课堂教学内容，详细讲解学生提问的重点。采用分组教学模式，让学生对学习内容进行讨论。课后，教师可将布置的任务上传至云平台，在云平台查阅学生的作业。
5.优化实验项目
由于实验学时有限，所以在实验课过程中减少验证型实验的比例，提高综合设计型实验的比例。其中基础验证型实驗由老师指导学生完成，综合设计型实验由学生独立完成，充分锻炼学生的设计能力。
四、结论
数字图像处理技术发展迅速，各种新型算法层出不穷。《数字图像处理》的本科教学也应该与时俱进。本文针对目前该课程存在的问题，结合该课程的特点，提出了适合于该课程的教学改革方案，希望能改善教学质量，提升学生创新思维与实践能力。
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作者简介：
王勇（1979.6-），男，汉族，吉林省扶余人，博士研究生学历，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院电子工程系，教授，博士生导师，主要从事雷达成像技术、时频分析技术、数字图像处理等方向研究。
李鸿志（1987.2-），男，汉族，黑龙江省哈尔滨人，硕士研究生学历，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院电子工程系，工程师，主要从事新体制雷达信号处理、雷达成像技术、物联网系统设计与开发等方向研究。
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