《数字图像处理》课程的分层实践教学体系研究

何朝霞

摘要：由于数字图像处理应用广泛，考虑学生的个体差异，为进一步提高学生的实践能力和创新能力，提出一种分层实践教学体系，两个层次分别以“数字图像处理系统”和“遥感图像处理”为主线展开，内容和难易程度的差别，旨在提高学生实践教学的参与度，提高教学质量。

关键词：个体差异；分层实践教学；参与度

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）01-0185-02

教育部2012年公布的《关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》[1]，其中明确提出要强化高校实践教学环节。同时，核心素养是在21世纪人人都需要具备的“共同素养”，中国学生发展核心素养，以科学性、时代性和民族性为基本原则，以培养“全面发展的人”为核心[2]。因此，寻求培养大学生实践能力和创新能力的有效途径，成为当前我国高校发展学生核心素养的核心课题。

《数字图像处理》是电子信息类专业的专业课，是一个重点交叉学科，也是一门理论结合实践，原理与应用并重的课程[3]。课程涉及的学科领域和理论知识非常广泛，学生一方面数字图像处理技术具有广泛应用前景所吸引，另一方面又对课程的抽象理论和烦琐的数学公式感到苦恼。关于实践教学方面，各高校的实验环节主要集中为验证性实验，并且不同层次的学生做的都是同样的实验[4]，从而降低了学习积极性。因此，结合长江大学工程技术学院当前的实践教学现状，针对《数字图像处理》课程的实践教学，文章试图构建一种多层次、多手段的教学模式，提高学生的实践动手能力和创新能力。

1 传统的数字图像处理实践教学体系

《数字图像处理》课程涉及的知识面广泛，根据学院教学大纲要求，实验内容包括图像的显示和坐标变换、图像代数运算、图像灰度映射、直方图变换（均衡化和规定化）、空间域和频域的图像增强、图像分割、彩色图像处理等。在传统的《数字图像处理》实践教学体系（图1所示）中，各知识点之间相对独立，学生无法形成完整的《数字图像处理》理论体系。如： 在“图像增强”中，虽然方法众多，但是各种处理方法相关性较小。因此，为了让学生对数字图像处理的知识体系有一个整体认识，梳理《数字图像处理》实践课程的知识点，寻找合适的主线将各知识点连接起来是当前急需解决的问题。

独立学院为应用型本科院校，强调“学以致用”，根据《数字图像处理》课程教学目标，选择以“数字图像处理系统”和“遥感图像处理”作为两条主线贯串各知识点，针对学生个体差异的现状，设计课程的“分层实践教学体系”。

2 分层实践教学体系

研究分析传统实践教学体系，实验内容集中于图像处理的通用技术，学生在完成实验任务后对其应用范围仍然不够明确，会使多数学生丧失学习信心。

充分考虑各知识点的难易程度及相互联系，将《数字图像处理》课程的实践教学体系分为 A、B两个层次（图2所示）。A 层次以“数字图像处理系统”为核心，内容包括如何在空域和频域对图像进行处理； B 层次以“遥感图像处理”为主线，即如何利用ENVI软件对遥感图像进行基本处理。分析知识点的难易程度： A 层次内容对数学基础要求较高，并要求掌握MATLAB软件编程，相对较难，适合基础较好的学生；B 层次内容以二维空间坐标系等数学知识为基础，熟练ENVI软件操作，不需要编写程序，相对较容易，适合基础较差的学生。

如图3所示，A层次内容包括数字图像基础知识、空域技术和频域技术。其中的代数运算、几何运算和空域技术等涉及的数学知识相对简单；但是频域技术中涉及数字图像的变换，包括傅里叶变换、余弦变换等，算法复杂，理论性较强；因此，在频域中对图像进行增强和复原处理是 A 层次中的难点。

如图4所示，B层次内容包括遥感图像处理基础知识、图像增强和图像分类，实验内容是在ENVI软件平台下完成的。ENVI软件具有操作简单，智能化提取图像信息等特点，B层次内容在不需要编写程序代码的基础上，通过ENVI的模块化操作即可完成。针对基础较差的同学，可以提高学生的学习积极性。

3 结束语

文章针对学生的个体差异现状，遵循教学的循序渐进原则，研究《数字图像处理》课程的分层实践教学体系，以“数字图像处理系统”和“遥感图像处理”为主线，重新构建数字图像处理实践教学知识体系，旨在激发学生的学习兴趣，增强学生对理论和应用的理解，提高学生的实践动手能力，培养学生的创新能力。

参考文献：

[1] 关于进一步加强高校实践育人工作的若干意見.教思政[2012]1号.

[2] 中国学生发展核心素养研究成果.教育部，2016.09.

[3] 吴全玉，刘晓杰，潘玲佼，等.“数字图像处理”课程实验教学研究与探索[J].电气电子教学学报，2016，38（1）：121-124.

[4] 沈晓晶，于庆梅，池涛.“数字图像处理”课程教学体系改革的探索[J].成都工业学院学报，2015，18（2）：97-99.endprint