基于混合学习模式的图像处理课程教学改革探索

邱燕玲

关键词：混合学习模式;图像处理;教学改革

在获取外部信息的渠道中，眼睛所感知的视觉信息占据了3/4以上，起着重要的作用。除了视觉自然场景外，宏、微观图像和大量计算机生成的图像丰富了视觉的范围，成为多媒体世界中最重要的成员之一。图像处理技术的应用已经成为科技、工业、经济发展和生活质量提高的强大动力。各级高等教育以不同的方式和内容传授这方面的知识和技能，但在教学效果和质量上还有待提高。

一、课程特点和教学内容分析

图像处理是通过计算机，对获取的视觉信息进行处理的技术。图像处理技术理论基础涉及诸多学科，其中包括物理、数学、信号处理、计算机科学等知识，内容较为广泛，不容易理解，理论较为抽象。图像处理技术实用性较强，因此本课程的关键就是理论与实践结合，把基础理论与技术教学作为重点内容，把提升学生实践能力与课题研究能力作为重要目标。

在众多高校中，图像处理技术已经成为非常重要的一门课程，主要是对图像数学描述、图像数字化、图像增强、图像变换、图像编码、图像恢复、图像分割、圖像重建、边缘提取、图像分析与识别等图像处理方法进行介绍，促使学生可以通过该门课程的学习熟练掌握图像处理过程，利用这些基本方法对图像处理系统进行开发。利用这些内容设置，可以使学生对图像处理技术基本思想与技术进行真正掌握，进而促使学生实现深度学习。

二、混合学习模式特点

（一）学生主体与教师主导共存

混合学习是将面对面课程教学与在线课程学习等系统课程相结合，实现完整的课程教学管理过程，是一种新型教学方法，更好地实现课程教学效果目标。自混合学习概念被提出以来，优化教学模式、更好地为学生学习服务的教学探索就从未停止。从学习理论、环境、资源到各种学习组合方法，探索并找出更有效的学习方法进行组合，从而更好适应学生的思维习惯和学习能力特点，帮助学生在学习过程中获得更好的学习效果。混合学习课程模式始终坚持贯彻“学习者是学习的主体，教师是学习的支持者”的教学理念，教师不是简单地传授知识者和灌输者，而是引导学生不断学习的课程设计者、帮助者和行动支持者。学生不是知识的“容器”，而是认知的主体。

（二）教师把控下的网络资源针对性学习

教学资源是现代混合学习模式教学环节中的重要组成部分，能够实现教育资源的综合价值。在教师的专业指导下，学生不仅可以充分利用教育网站上的在线教学资源，进行有效和针对性的在线学习，不必拘泥于普通学校教育网络平台有限的教育学习信息资源。同时，也不会从目前海量的在线学习资源中进行选择和自动识别筛选。这样，在教师的教学指导下，将网络优质学习资源作为学生自主学习的补充内容，融入运用到混合教学中，弥补传统教学资源的不足。

（三）师生互动与学生互动相结合

在混合学习中，教师教学以利用线下平台为主，学生知识的应用和技能提高主要在网上平台进行。在这种教学情况下，教师完全可以充分依靠教学实践经验，掌握每个学生的具体学习发展过程，根据每个学生的学习情况和相应课程教学要求分配任务，根据每个学生的心理特点和接受能力，为每个学生主动讲解基础知识，形成一种师生间的互动。同时，学生通过在线网络学习和个人自主在线学习相互结合，甚至可以鼓励学生通过在线学习互动方式拓宽新的视野。丰富的课堂互动教学形式一定能有效调动激发部分学生的课堂学习活动积极性，避免部分学生在单调的课堂学习活动环境中思维和学习视野严重受限，同时通过加强学生之间的合作交流，可以相互支持鼓励、优势互补，培养学生的团队合作与沟通交流能力。

三、图像处理课程教学现状

在实际教学过程中，图像处理课程在理论和实践上都存在一定的困难。它要求学生在学习后掌握理论方法，解决实际问题。一般来说，图像处理课程存在教学内容过多、教学模式陈旧等问题。

（一）教学内容多

图像处理课程教学内容很多，包括色彩图像原理、色彩图像模型、光照图像模型、隐面图像消除、造型图像设计、曲线图和曲面图像拟真组合等，传统教学过程中根据教材教学内容讲述，会发现教学内容众多，讲述过程中缺乏重点，没有对课程内容讲透，使学生一时无法把握重点，教学效果不佳。

（二）教学模式陈旧

图像处理教学模式多年来一直是固定不变的。一般来说，教师教学生完成习题、实验和考试。教师对所有学生一视同仁，限制了学生的积极性，效果不佳。在信息时代，教学模式应多样化。除了教师的讲课外，还应能为图像处理课程提供专门的教学实践活动，因材施教，教学过程中也能让学生积极参与。

（三）理论知识过于分散化

在以往教学过程中，教师基本上都是逐一讲解单个知识点，从数学背景到公式推导，具有较强的理论性，这给很多学生的学习带来较大的苦难，且学生很难对知识模块之间的联系性进行掌握，特别是在实际复杂应用场景时，会存在束手无策的情况。

（四）实验教学薄弱

在以往图像处理教学中，大部分教师开展实验教学时，都是以验证性、演示性实验为主，无法有效培养学生的创新思维和解决实际问题能力。并且，教师利用的实验工具都是MATLAB编程。该实验工具虽然编程环境简单，具有完善的图像处理功能，但是其在人工智能算法研发层面，和Pyrhon编程相比，还存在诸多不足。

四、基于混合学习模式的图像处理课程教学改革措施

（一）优化教学内容

1.教学内容应侧重于实践性

通过大量的教学实践案例操作，引导学生如何在实践中学会发现实际问题、解决实际问题、掌握实用技能。因此，教师一般可以根据本学科专业的实际具体情况，将三分之一的学习时间主要用于新基础知识的理论讲解、演示和理论总结，将三分之二的学习时间主要用于指导学生的理论实际操作，从而给予学生充分的学习时间和主动参与学习的良好机会。

2.教学内容应注重实用性

在大多数实际情况下，图像处理课程的教师过分注重教学图像的美和处理技巧，课程研究结束后，学生们踏上新工作岗位，却突然发现之前的课题研究不适用，同时，枯燥的教学内容也可能会导致部分学生参与学习活动兴趣的明显下降，达不到理想教学效果。因此，教师在正确选择教学内容素材时，要更加善于从现实生活中深入挖掘教学素材，最好将学生日常生活中经常遇到的教学效果问题作为课堂实例讲解，如日常生活中的照片、海报、包装、封面等，通过课堂学习和实际操作，学生往往会发现自身已经能够有效解决日常生活工作中的许多实际应用问题，提高对本学科课程的学习兴趣，从而达到理想化的教学效果。在就业教学中，教师一定要时刻牢记，学习不是高职学生的主要学习目的，未来如何就业才是高职学生真正需要解决的问题。因此，教师在自行选择教学内容时，必须与在校学生未来就业紧密联系，将所学专业知识与市场需求紧密结合。

3.教学内容应注重趣味性

兴趣爱好是学生最大的学习动力，随着社会进步发展，学生学习兴趣必然会随着时代的发展变化而变化。作为教师就更应该充分掌握学生的喜好，从而充分激发学生的自主学习热情。枯燥的图像处理课堂教学内容往往会容易让很多学生上课听得无味，因此选择一些有趣的图像处理教学内容可以有效吸引学生的学习注意力，提高学生的学习活动兴趣，达到一举两得的教学效果。例如，教师可以引入玉兔号月球车的结构，把玉兔号月球车怎样通过测月雷达、全景相机、粒子激发X射线谱仪、红外光谱仪等仪器的视频动画呈现给学生，三维光学成像和红外光谱分析月表，科学探测月壤厚度和结构，现场分析月表物质主要元素。

（二）革新教学模式

1.科学合理地进行课程整体设计

图像处理课程是一门高技能课程，强调学生的实际操作能力，要求学生掌握图形图像处理软件的应用技能。根据课程性质和课时限制，设计专业的图像处理课程一般采用Pholoshop和CorelDRAW，非设计专业只开设一种软件。在教学内容的设置上，我们应该做出一些选择。在制订教学计划时，要充分考虑课程的实际操作性。我们应该把实践教學作为一个重要的组成部分来安排，而理论只占一小部分。合理设计教学环节，即课程的总体设计。

2.打破传统的理论教学方法

图像处理课程是一门强调实践操作的专业技能培养课程，即注重培养学生的理论实践操作能力。学生们在掌握基本的动手操作技能后，就要不断锻炼动手操作能力。传统图像处理课程教学时专业理论课和专业实训技能课各占一半，但对图像处理课程教学来说，过多的学习理论课只可能会严重扼杀学生的学习活动兴趣，不能充分发挥突出图像处理课程教学的专业技能。

要彻底打破传统图像处理课程教学模式，在理论教学中要特别注重充分培养学生逻辑发散意识思维，要充分结合实际案例，以宽松灵活的教学方式认真结合理论实践教学。在作品案例中，每个产品理论中的知识点都被再次提出，所有的理论知识点都会被渗透到整个作品案例中的设计中，在理论知识教学中，把作品案例分析教学作为理论知识教学的主要理论辅助教学手段，对优秀的作品案例进行理论讲解和分析。

这种方式最大优点是：通过课程实例互动操作方式传授专业理论知识，真正能够做到理论与实践有机联系，使学生学以致用;不断培养学生的逻辑审美思维能力;不断放宽学生的产品设计思维视野，培养学生独立发散性逻辑思维能力;不断提高学生的理论学习实践能力研究兴趣和学生创造力培养水平。

3.设置灵活多样的实训教学环节

图像处理技术应用领域较为广泛，其中包括自然灾害预测、视频通话、数字电视、环境污染监测、自然灾害预测、气象云图等，因此，在图像处理课程实践教学中，要不断加强学生教和学的有机互动，改变学生原有的课堂学习行为模式，充分调动全体学生的实际参与性。

教师需要注重指引学生通过VC或者是MATLAB，进行实际程序设计，对学生分析和解决问题能力、开发图像处理系统能力进行培养。教师根据课程教学要求设置图像变换、图像增强、图像编码、图像分割和边缘提取等课外实验。在学生完成课外实验后，教师可以开展实验指导课，帮助学生对实验中存在的问题进行解决，进而有效提升学生编程能力与算法设计能力。例如，图像变换实验，要求学生分别利用离散余弦变换、傅里叶变换、小波变换，对输入的图像进行变换，通过变换前后的图像，对图像变换前后视觉效果进行分析。

教师还可以开展专题讨论课，教师对题目进行指定，学生通过对相关文献进行查阅，对基本原理与方法进行深入分析，对相应的算法进行设计，编程实现，并且给出实验结果和分析，这样可以有效提升学生积极主动性，还有助于培养学生通过理论知识对问题进行解决能力。例如，数字图像表示及其处理专题讨论课，题目是利用vc或MATLAB实现常用图像文件格式显示，常见图像文件格式，利用VC或MATLAB进行图像格式转换。

此外，鼓励学生积极主动参与教师主持的科研项目，例如，科技支撑计划、国家自然科学基金、863项目，这些项目涉及诸多研究方向，如信息检索、文字处理，网络信息分析、视频音频处理、图像识别等。在项目中，可以有效提升学生的思维创新能力与科研能力，可以为学生未来发展和就业打下良好基础。

（三）改革考核评价形式

考核，主要是为了检验学生的学习成果，考核目标不仅需要对学生掌握教学内容的程度进行检验，还需要提升学生对问题的发现、思考、解决能力。为了防止发生日常不努力、考前突击的情况，教师还需要对考核评价形式进行改革。在具体考核时，可以分为两个部分，日常成绩占据30%，期末考试成绩占据70%。在日常成绩中，包括上课出勤、作业、实验、专题讨论。在该过程中，教师需要严格要求学生，促使学生能够对教学中的各个环节都给予足够重视。

结语

综上所述，基于混合学习模式下，对图像处理课程教学方法进行整体改革的新探索，应该以开展实践性学习为主要教学目标，充分发挥全体学生的学习主动性和教学创新性，合理分配选择课程教学内容和运用教学方法，激发全体学生综合学习的兴趣，使之积极主动投入图像处理课程中去。

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