面向能力培养的“图像处理技术”课程教学方法探究

张 敏

(武汉信息传播职业技术学院，湖北 武汉 430223)

在近几年，我国各个行业和领域都呈现出蓬勃发展的趋势，其中尤其是对于新兴技术领域来说，不仅仅快速的进入到人们的生活当中，同时在高等教育中也逐渐开设相应的专业教学，其目的是为社会培养出更多的专业技术人才。其中就图像处理技术来说，目前已经成为部分工科院校当中的一门重要的专业课程，在进一步发展的社会中，对图像处理技术相关专业学生提出了更高的要求，因此在具体课程教学中，就需要根据社会需求，加强对学生实践技能、创新能力以及动手能力的提高，这样在就业后才能够更好的发挥出自己的应用价值，为企业带来更好的利益。

一、“图像处理技术”课程概述

“图像处理技术”课程是一门综合性边缘技术学科，集计算机科学、应用数学、光学、微电子学等多门技术为一体，是当前社会中新兴的一门科学技术[1]

。目前该技术已经在经济、医学、军事、交通运输、计算机、通信等多个领域得到广泛应用，并且所发挥的作用也越来越重要。在近几年，伴随持续发展的计算机技术，关于图像处理方面的理论知识以及技术，逐渐得到进一步的丰富和完善，不断涌现出各种新的理论知识以及新技术，同时也逐渐推广到实践当中，其应用前景十分广泛[2]。

二、目前高校“图像处理技术”课堂教学现状

随着社会对信息技术方面人才需求的扩大，很多高校在教学中都逐渐增加图像处理技术教学，这能够从一定程度上提高学生的图像处理技术，与社会需求更好的适应。但是从整体上来看，目前在高校图像处理技术课堂教学中还是存在着一些问题，主要体现在以下几个方面：一是课堂教学内容具有较强的理论性，课程难度大、起点高，这对学习能力差，尤其是对于非专业的学生来说，很难起到有效的作用。由于在图像处理技术相关的教材当中，含有大量的理论推导以及公式推导过程，这就会直接增加学生的学习难度，而且教师在具体讲解的过程中，也仅仅只是以数学公式推导、理论知识介绍等方面为主，对理论实现步骤有所忽视，这会在一定程度上增加图像处理技术知识的抽象性，学生一时很难理解和接受[3]。二是各学科相互之间渗透、交叉现象十分显著，图像处理技术的课程内容十分广泛，涉及到计算机科学、生物学、信号处理、物理、数学等多个学科的知识。正是由于学科相互之间的渗透、集成以及交叉现象，这时增加教学难度，对教师的要求也比较高。三是整个领域发展速度比较快，不断开拓的新兴应用领域和持续发展的低成本硬件，促进了图像处理技术的发展，但对于学生来说，他们对专业领域前沿技术的发展了解还比较少，而且对专业领域发展的关注度也不够，因此学习方向不够明确，进而缺少学习动力，这就要求教师在教学中加强对领域最新研究成果的介绍，增加学生对专业知识的了解。四是由于学生人数比较多，导致相互之间的互动存在较大难度。近几年，随着高等教育的逐步推广和普及，各高等院校招生人员不断增加，这样在高校中大多都是大班授课，甚至是超大班授课，这会限制教师与学生之间的有效互动，导致教学效果不佳。五是教学内容与课时设置之间存在矛盾，各高校在设置图像处理技术课堂教学课时的时候，通常都是在32学时左右，但是在有限的课时内，学生不仅仅需要对信号处理基础知识进行复习，同时还需要学习图像分析、图像处理等基本理论知识，另外需要了解图像处理技术领域的发展潮流，导致教学课时与教学内容之间存在明显的矛盾，因而教师在教学过程中就需要进行有效调整，确保学生能够学习到尽可能多的知识内容[4]。六是学生相互之间存在较大的差异，随着年级的增长，学生需要考虑的因素越来越多，如就业、考研、复习等等，这样会有部分学生学习独立性和自觉性下降，进而产生一定的盲目性，导致学习效率和效果不佳。

三、面向能力培养的“图像处理技术”课程教学方法分析

(一)加强对教学内容的有效整合

近几年随着在各个领域对图像处理技术的有效应用，不断涌现出新的研究范围以及应用点，因此在教学中需要将新的技术以及理论研究加入进来，引导学生及时了解到最新的应用热点和研究热点，这对促进各项图像处理技术在实践中应用，具有重要作用。比如重建、三维测量、神经网络技术、小波变换技术等各种新算法、新技术，逐渐在各个领域中得到了有效应用[5]。同时对于专业教师来说，教学过程中需要注重各项新技术基本方法以及基本原理的讲解，确保学生能够很好的了解和掌握新算法和新技术，确保教学内容能够与前沿新技术相结合。目前图像处理技术在军事安全、通信工程、航天航空、生物医学工程等方面都得到广泛应用，因此教师可以引导学生利用课外的时间来收集和了解生物特征识别、遥感图像压缩等技术，写出相应的技术报告，这样学生不仅仅能够更加深入的了解和掌握相应的新技术，同时其书写总结报告的能力也能够得到很好的锻炼。

(二)加强教学方法以及教学手段创新

就图像处理技术课程基础来说，它实质上是计算机对图像进行处理的技术，目前图像处理技术被广泛的应用在多媒体计算机当中，随着逐渐改进的教学条件、不断发展的计算机硬件和软件，传统的教学方法以及教学手段已经难以很好的适应，因此亟需改进和加强创新。如果能够将多媒体课件应用在课堂教学当中，如CAI课件等进行实例演示，增强教学的生动性和形象性，进而激发学生的学习积极性与主动性，使抽象问题具体化、复杂问题简单化，这样课堂教学效果就能够得到大大提高[6]。另外为了更好的拓展学生思路，以使其对理论知识有更加深入的理解，教师在课堂教学中可以为学生提供一定的时间，让学生自己进行分组讨论，充分发挥自己的创造力和想象力，进而形成感悟和理解。或者教师可以组织学生直接采用讨论的方式来进行教学，让学生自己对教学内容进行分析、概括和总结，然后教师进行适当指导，这有助于促进学生对图像处理技术相关知识有更加深刻的了解和认识。

(三)在教学中适当引入相应科研成果

在图像处理技术课堂教学中，教师不仅仅需要讲解各种技术的基本概念以及相关理论，还需要在教学中，渗透和引进国内外最新的图像处理技术研究成果以及发展动态，在激发学生学习兴趣的同时，进一步拓展学生视野，增加其知识积累，增强教学效果。而且将新的科研成果引入到教学当中，也是对原先教学知识的一种补充与延伸，增加教材内容的广度与深度，使教学质量得到有效提升。比如在讲解“图像复原”相关知识的时候，教师可以结合基于多视几何的三维重建系统、基于多视几何的三位数字扫描关键技术等相关理论研究成果，组织学生自己动手操作三维重建系统，或者是对三维重建系统进行演示，确保学生的知识积累以及视野都能够得到有效拓展[7]。

(四)加强理论与实践相结合

想提高学生的实践能力，最关键还是在教学中有效结合理论与实践。因此在图像处理技术课程教学当中，教师需要将理论知识与实践相结合，利用具体的应用问题或热点问题来应用理论知识，这对学生实践能力以及创新思维能力的提升，都具有重要作用。同时教师在具体教学过程中，可以加强对启发式教学手段的有效应用，着重讲解新算法、新理论知识产生的过程以及原因，实质上是向学生展示相关理论、技术产生的过程，促进其科学思维能力的提升。而对于典型算法，教师除了需要将算法原理向学生讲解清楚，还要让学生借助VC++、Matlab开发工具，充分调动自己的创新能力和编程能力来实现算法，并在具体的图像处理中加以应用[8]。比如利用小波变换重建物体等算法对图像边缘进行提取，可以结合理论知识与实践，让学生在具体操作中，培养和提高其综合素质与能力，加深对理论知识的理解。另外需要加强对实验教学模式的有效应用，在实验教学中，学生可以自己动手来验证相应算法，这属于基础性实验。因而教师可以根据学生知识掌握情况，来进行创新性实验或综合性实验，实现学生综合能力的有效提升，以很好的适应社会对人才的需求[9]。

(五)着重课程网站开发

随着社会信息化程度加深以及人们生活水平的提高，手机、电脑等已经成为人们生活中必不可少的重要组成部分，这为学生的学习提供了更多的便利。因此学校可以结合学生的实际情况和教学进度，构建图像处理网站，为学生提供学习平台，打破时间与空间的限制。教师可以将自己制作的教学改革报告、教学录像、实验指导书、习题与答案、教材与参考书、教学课件等，上传到网站内，为学生提供多种学习资源。而学生通过这个平台，也能够很好的与教师、同学进行沟通和交流，共同探讨相关问题，增强互动[10]。另外高校可以与其他院校共同合作，相互开放教学平台，实现资源共享。

(六)加强师资队伍建设

教学中提高学生的综合素质与能力，这对教师提出了更高的要求。因此在面向能力培养的“图像处理技术”课程教学中，需要加强师资队伍建设，确保教师具有专业的职业技能和理论知识。高校需要为教师提供各种再教育、培训的机会，定期组织教师参与工程实践培训、企业培训、技术创新培训等，扩充教师的知识面，同时使其教学能力得到进一步提高。如果条件允许的话，学校还可以让教师出国深造，学习和了解其他国家在这个领域的科研成果，了解国内外的差距，进而在教学中加强对这方面的讲解，提高学生的综合素质与能力。

结语

总的来说，图像处理技术与其他学科知识学习之间的关联性越来越紧密，因此教师在具体教学中就需要加以注意，尤其是社会对人才能力提出了更高的要求，教师在进行图像处理技术课程教学的时候，需要加强对学生综合素质与能力的培养和提高。在面向能力培养的图像处理技术课程教学中，教师需要从教学内容、教学方法与教学手段、科研成果、理论与实践、课程网站开发、自身素质与职业能力几个方面入手，注重学生专业能力的提高，力争培养出一大批符合社会人才需求的高素质综合型专业人才，促进社会进一步发展。

参考文献：

[1]孙少林,马志强,汤伟,李明威.《数字图像处理》教学改革初探[J].价值工程,2012(08):168-169.

[2]朱洪锦,范洪辉,叶飞跃,王尧.《数字图像处理技术》课程的教学改革探索[J].吉林化工学院学报,2012(12):24-27.

[3]于雪波.浅谈高职图像处理技术课程改革与实践[J].技术与教育,2015(04):53-55.

[4]陆玲,李丽华.以应用实例为主线、以程序设计为主导的数字图像处理课程教学方法改革[J].大学教育,2016(09):166-167.

[5]陈利萍.以培养电子商务专业人才为目标的图形图像处理课程教学探讨[J].当代教育实践与教学研究,2016(09):229+228.

[6]钱文华,徐丹,岳昆,官铮,赵征鹏.图像处理教学改革研究与实践[J].云南大学学报(自然科学版),2013(S2):240-242.

[7]邓玥,吕芳.“数字图像处理”课程教学探索与实践[J].内蒙古工业大学学报(社会科学版),2016(02):109-113.

[8]梁俊花,刘洋,赵志升,李静.以科研为导向的《数字图像处理》课程教学改革与探索[J].佳木斯职业学院学报,2016(11):175-176.

[9]王冬梅,王秀芳,张玉波.数字图像处理课程教学改革的探索与实践[J].价值工程,2011(16):200.

[10]冯文慧.基于UI设计岗位的《图像处理》课程教学内容改革研究与实践[J].科技展望,2015(01):187.