专业型硕士培养中的课程教育改革－－ 以数字图像处理为例

曹玉东，王冬霞，孙福明



专业型硕士培养中的课程教育改革－－ 以数字图像处理为例

曹玉东，王冬霞，孙福明

(辽宁工业大学电子与信息工程学院，辽宁锦州 121001)

针对全日制专业型硕士培养中的课程教育问题，以数字图像处理课程为例，从若干方面对课程的教学改革进行了分析和探索，基于分布检验方法研究了课程教学改革的实施效果。研究结果表明，课程教学改革的效果是显著的，满足了学生的基本需要，提高了电子与通信工程专业型硕士研究生的工程实践能力。

专业硕士培养；课程教育改革；数字图像处理教学

一、课程教育改革背景

随着信息技术的快速发展，社会对电子与通信领域人才的需求日趋迫切，很多用人单位希望应聘者具备一定的实践经验。2009年开始，大量的应届毕业生开始报考专业型硕士，教育部明也确指出要大力发展全日制专业学位硕士研究生教育[1]。用人单位除了希望毕业生具备扎实的基础知识外，更希望毕业生具备胜任工作岗位的能力。由于对学术型和专业型研究生培养模式的差异性认识不够，且专业硕士学位在我国设置时间较短，因此有必要探索专业型硕士的课程教学模式和方法。

二、课程教育改革的举措

传统的教学模式不太适合专业型硕士生的培养目标，因此在做好理论基础教学的同时，力求使学生具有突出的实践能力。数字图像处理课程是辽宁工业大学（以下简称我校）电子与通信工程专业研究生的学位基础课，该课程也是一门理论性和实践性都很强的专业课。应从提高任课教师自身水平和改进教学方法两方面考虑提高课程教学效果。

（一）加强对任课教师的培训

培训是迅速提升教师教学能力的有效途径。只有任课教师自身具备了较强的工程实践能力，才能更好地完成实践教学任务。鼓励和支持任课教师参加培训，能够培养教师探索和创新能力，也有利于任课教师更新教育观念，提升教师的实践教学能力。在教育部的统一部署下，辽宁省教育厅和财政厅已经连续举办了多次“卓越工程师教育培养工程”教师工程实践能力提升培训班，我校积极委派教师参加，对提高教师素质起到了不小的作用。此外，学校组织外教授课，集中培训教师的英语口语，提升教师利用英文资料的能力。

(二)任课教师定期交流

任课教师的定期交流可以促进课程教学的顺利开展。归纳和提炼知识点，研讨微课和慕课的使用经验和方法。部分任课教师参加了全国高校教师网络培训中心组织的直播课程，集中学习了关于微课和慕课制作等内容的培训。

(三)教学手段和方法的改进

多媒体教学丰富了传统的教学手段。数字图像处理课程利用教学软件可演示大部分算法，增加学生的感性认识，提高相关理论分析的效率。同时微课和慕课教学对传统教学模式也有益补充。MATLAB软件以其易学易用受到广大教师和学生的青睐，以下是利用MATLAB软件提升教学效果的案例。讲授二维傅里叶变换时，结合该软件，可以形象地分析幅度谱和相位谱的特点。从视觉角度看，傅里叶变换的相位谱中掩藏着图像的结构信息。如何让学生信服这一结论呢？如图1，左图是lena图像幅度谱的逆变换，从视觉上无法得到有意义的信息；右图是相位谱的逆变换，可清晰看到图像结构信息。交换图2两幅图像的相位谱，然后再做傅里叶逆变换，会得到何种结果呢？图3的结果会激发学生深入了解和学习傅立叶变换的兴趣。

图1 幅度谱和相位谱做逆变换

图2 lena和羚羊图像

（a）lena幅度谱和羚羊相位谱 (b)羚羊幅度谱和lena相位谱

为了巩固学生的学习效果，课后安排学生自己查阅和选择相关的技术资料，锻炼学生的归纳、分析、比较、概括等能力。鉴于多数公司研发图像处理软件时，多以VC++为主，对编程基础较好的学生，要求使用VC++语言完成部分题目，任课教师引导学生完成知识的迁移过程[2]。

(四)机房授课，强化学生实践环节学习

将图像处理的一部分教学任务放在机房完成。机房授课可以增加学生动手实践的机会，讲授完基本算法后，教师可以示范引导，由学生亲自实践算法，这个期间，教师做巡回指导。实践结果表明，这种教学模式能提高学生的学习兴趣，对课程内容的理解也更充分。此处给出一个图像边缘检测的例子。图像的边缘检测可以分为水平方向和垂直方向，Prewitt梯度算子的水平边缘检测模板和竖直边缘检测模板分别是

为了让学生充分理解模板的方向性，可以选择网格图像作为检测对象（图4左图），让学生自己编程验证边缘检测模板方向的效果。

(五)校企联合，强化学生实践能力培养

由专业型硕士校外导师考虑学生的实习计划、实习内容和进度，实践结束后由实习单位和导师共同考核学生的工作量、实习完成情况，考核合格的学生才能获得实践学分。学生首先在校内实习基地实训，获得基本技能后，择优选派到北京、上海等地，直接参与企业的图像识别和视频处理类的项目开发。从学生的答辩考核结果看，效果很好。

三、研究过程和实施结果

(一)研究的问题

以我校全体电子与通信工程专业型硕士研究生为研究对象，主要解决如下两个问题：1. 学生是否接受数字图像处理的新型教学模式？2. 数字图像处理教学内容是否满足学生的学习需求？

表1 调查问卷的统计数据

(二)研究方法

采用实验教学、问卷调查、座谈等研究方法。为了解学生对数字图像处理教学的接受程度，授课前对学生发放了是否愿意接受数字图像处理教学改革的调查问卷，并进行了数据统计分析。然后和学生进行了座谈，并对座谈记录进行整理。

(三)研究结果

1. 学生对数字图像处理教学的接受程度分析。在授课前对学生做了宣讲，发放了是否愿意接受图像处理教学改革的调查问卷，回收有效调查问卷28份。回答“非常喜欢”、“基本喜欢”的，赋值为“1”，回答“不喜欢”、“不确定”的，赋值为“0”，统计结果见表1。设学生喜爱程度的总体服从正态分布，在显著性水平α=0.05的条件下，判断学生的平均喜爱程度是否显著的大于0.8？采用右边假设检验[3]，检验统计量服从分布：~t(-1)

计算结果为=3.83，=2.90×10-4，即=2.90×10-4＜α，检验结果表明学生的喜爱程度显著地大于0.8，学生喜爱程度的置信水平为95%时的置信区间为[0.86, 0.98]，总体结果是令人满意的。

表2 研究生座谈会记录

2. 学生对数字图像处理教学的反馈。在数字图像处理课程结束后举行了座谈会，表2是根据座谈会记录整理的结果。从反馈结果看数字图像处理教学改革满足了学生的学习要求。

[1] 教育部. 关于做好全日制硕士专业学位研究生培养工作的若干意见[EB/OL].（2009-03-19）[2015-03-19] http://www.moe.gov. cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3493/201002/ xxgk_82629.html.

[2] 曹玉东, 王冬霞, 周军. 数字图像处理课程教学改革与探索[J]. 辽宁工业大学学报(社会科学版), 2013,15(2): 129-131.

[3] 盛骤, 谢式千, 潘承毅. 概率论与数理统计[M]. 北京：高等教育出版社, 2001: 213-259.

(责任编校：付春玲)

2015-11-22

辽宁工业大学教学改革研究项目（2016101）

曹玉东(1971-)，男，辽宁铁岭人，副教授，博士。

10.15916/j.issn1674-327x.2017.03.030

G642.2

A

1674-327X (2017)03-0102-03