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摘 要：本文阐述了图像处理课程的教学改革的过程，建立了实物、线上、电子和软件等综合性的课程教学资源。探讨该课程的教学方法改革，包括讲授法、问题法、演示法、案例法、实验法练习法和翻转课堂。提出了结合课程思政元素的方法。培养学生分析问题与解决问题的综合能力，提高教学质量。
键词：数字图像处理；教学资源 ; 教学方法；课程思政
本文引用格式：陆玲，等 . 数字图像处理课程教学改革及实践 [J]. 教育现代化 ,2020,7(34):64-67.
Teaching Reform and Practice of Digital Image Processing Course
LU Ling, HE Yue-shun, LI Xiang, WANG Lei
(School of Information Engineering of East China University of Technology，Nanchang Jiangxi)
Abstract: In this paper, the process of teaching reform of image processing course is described, and comprehensive teaching resources such as physical, online, electronic and software are established. This paper discusses the teaching method reform of this course, including teaching method, problem method, demonstration method, case method, experimental method and flipped classroom. Put forward the method of combining ideological and political elements of curriculum. Cultivate students’ comprehensive ability to analyze and solve problems, and improve teaching quality.
Key words: Digital image processing; Teaching resources; Teaching methods; Ideological and political courses
一引言
数字图像处理是计算机、电子、通信、信息等专业的专业课程，许多教师都对该类课程教学教学改革。于文凭等 [1] 针对如何提升遥感数字图像处理实践课程的本科教学效果提出一些见解。庄家俊等 [2] 结合工程项目和应用案例，采用面向实际应用的综合型图像处理软件开展教学改革。万程 [3] 根据 CDIO 工程教育模式 , 对数字图像处理课程教学提出改革方案。任小玲 [4] 构建了数字图像处理与模式识别课程的异步 SPOC 教学模式和网络教学资源。谭林海 [5] 对教学资源进行整合 , 提高教学资源的使用率 , 发挥其自身的使用价值。本文针对我们多年的数字图像处理课程的教学改革过程及成果进行了综合阐述，为进一步进行一流课程建设提供参考。
二 课程建设的发展历程
我校是 1995 年开始招收计算机科学与技术专业本科生，从 2001 年开始开设数字图像课程，到目前为止主要经历了以下几个阶段。
1. 教学内容建设阶段（2001-2003 年）
设计教学内容并不断完善，选用通俗易懂、内容简单的教材。教学课件基本上是教材内容的简化， 大部分是文字与静态图像。
2. 教材与课件建设阶段（2004-2009 年）
根据课程的教学大纲，开始进行教材的编写工作， 并更换内容较全面的教材，使用自编的校内印刷实验教材，2007 年使用自编出版的 VB 版教材 [6]。对课件进行精心制作，添加动画效果和演示程序，获学校多媒体课件一等奖。《计算机图形图像课程群》被评为学校精品课程。
3.实验管理与教学软件建设阶段（2010-2014 年）
根据图像处理课程的实验特点，开发了本课程的实验教学平台，该平台即方便教师的理也便于学生进行实验，该成果并获学校教学成果一等奖。2014 年使用自编出版的 VC 版教材 [7]。开发了本课程教学演示与实例软件多个并获软件著作权。
4.教学案例与网上资源建设阶段（2015-2019 年）
收集适合本课程的应用案例，开发了本课程教学案例软件多个并获软件著作权。本课程被评为江西省精品共享课和校级在线开放课程，包含本课程的教学资源建设获学校教学成果一等奖。
三 课程改革的重点问题
本课程的教学改革的重点问题是提高学生的学习兴趣，引导学生积极主动学习，提高教学质量。首先要合理安排教学内容，留给学生学习的自由， 不能满堂灌，应该让学生自发地主动地学习；其次， 教师必须充分准备教学资源，特别是要理论联系实际，吸引学生主动学习；再者，在课堂上经常与学生互动，培养学生的求知欲，调动学生学习的积极性， 提出问题引导学生多思考，让学生学会分析问题与解决问题，使学生品尝到学习的乐趣，激发他们的求知欲和创造欲。
四 课程的资源建设
本课程教学资源包括自编实物教学资源、电子教学资源、教学软件资源，线上视频资源，形成多维空间教学资源，如图 1 所示。
（一） 实物教学资源
2007 年以来，主编出版本课程教材 2 本 [6，7]、教学参考书 3 本 [8-10] 。
（二） 线上教学资源
微课视频共录制 26 个，如图 2 所示。微课视频与线上作业 2018 年开始使用（网址为 http://mooc1. chaoxing.com/course/200388587.html）。
（三） 电子教学资源
直接利用现有软件制作的课件、教学设计等， 需要下载后才能观看。教学课件从 2001 年就开始使用并不断完善，每年都有不同程度的优化。图片库和试题库 2018 年开始使用 [11,12]。
（四） 软件教学资源
需要教师编程实现的软件，这些资源需要下载在本地机上才能运行。算法演示程序 2005 开始用并不断完善；案例演示软件 2011 年开始使用并不断完善；实验指导软件 2009 年开始使用自行开发的网络版，2016 年开始使用自行开发的单机版（图 3）。基础知识训练软件 2018 年开始使用（图 4）。
五 教学方法设计
本课程采用通用讲授法、问题教学法、直观演示法、案例分析法、实验程序法、课堂练习法、翻转课堂等多种教学方方法。
（一） 通用讲授法
本课程的大部分内容采用通用讲授法。使用通俗易懂的表达方式并结合PPT的一些图形动画进行讲解。
（二） 问题教学法
通过问题引出知识点，在知识点的讲授过程中会通过方法理论解决引出的问题。同时在教学过程中，也会提出问题，由学生去解决。如图 5 所示。
（三） 直观演示法
利用自行开发的数字图像处理算法演示教学软件，将图像处理算法的实际效果进行展示，从而将抽象的理论具体形象化，让学生充分感受到数字图像处理技术的魅力，激发学生的学习兴趣。图 6 为彩色图像锐化算法演示效果。
（四） 案例分析法
在教学过程中，努力将理论知识融入直观的案例中，注重理论与实际应用相结合，培养学生分析问题的能力，吸引学生主动学习。图 7 为图像镜像变换的水中倒影应用案例。
（五） 实验程序法
本课程的实验是数字图像处理程序设计，因此在课堂上有部分实验程序讲解，但选择的内容是教学核心知识点且程序不易过长，这样才能在课堂上讲解清楚，学生也易掌握。如图 8 所示。
（六） 课堂练习法
在课堂上留小部分时间给学生自由学习，不能满堂灌。将课程核心的知识让学生进一步理解，题目较少，学生在现场提交作业，教师对课堂作业全部批改，随时了解学生的学习状况，有针对性地进行讲解。
（七） 翻转课堂
选择内容相对简单、概念容易理解、原理与前类似的知识点进行翻转。具体翻转方法是让学生利用本课程的教学资源（如图 1）课前自学，在课堂上教师根据知识点的特点，用三种方式进行翻转。
①课堂提问：这种方式只能了解部分学生的学习情况，但比较适用课程刚开始的翻转课堂，让学生适应自学过程。
②课堂练习：通过布置练习，当场交作业这种方式可以掌握绝大部分学生的课外学习情况，但比较适用纯理论性的基础知识。
③课堂案例：给出案例问题，由学生讨论解决方案并上台讲解。这种方法适合在课程中后期，学生掌握了一定的理论知识后用综合知识解决问题。
六 课程思政元素
思政元素与课程内容融入的路径如图 9 所示。主要从以下几个方面挖掘思政元素。
（一） 教学手段方面
挖掘思政的“法制意识”，例如从教学 PPT 中引用的资料要标注来源，不要有抄袭形为。
（二） 教学内容方面
挖掘思政的“爱党爱国情怀”“文化自信”等，如处理的图像选用国产产品、国家著名建筑、我国古代文化和艺术方面的图像等。如图 10 所示。
（三） 课程知识方面
挖掘知识中本身的思政元素，如图像水印就是思政的“法制意识”。
（四） 课程应用方面
挖掘思政的“社会责任”，如图像处理应用案例可以服务各行各业，包括：工业、农业、交通、服务业等。
七 教学考核与效果
本课程的学生成绩评定方式为 40% 的过程考核成绩加上 60% 的期终考核。过程考核包括：课堂考勤、课堂发言、课堂作业、编程能力、实验程序、网上学习等。
图 11 是近 5 个教学年本校计算机科学与技术专业的课程平均分比较，可以看出，分数明显有提升， 说明我们的教学改革有成效。
八 结论
本文主要针对数字图像处理课程的教学改革过程、教学资源建设、教学方法设计、课程思政元素的挖倔等方面进行了论述，对于其它课程的教学改革有一定的借鉴作用，最终达到提高教学质量的目的。
参考文献
[1]于文凭，马明国，周廷刚 . 遥感数字图像处理实习课程教学改革探索 [J]. 教育现代化，2019,6（73）:153-154.
[2]庄家俊，王前 . 以工程应用为导向的《数字图像处理》课程改革 [J]. 现代计算机，2019,9（下）：52-54.
[3]万程 . 数字图像处理课程的 CDIO 教学改革 [J]. 教育教学论坛 ,2019(33):113-114.
[4]任小玲 , 许世军 . 异步 SPOC 教学模式研究 - 以《数字图像处理与模式识别》为例 [J]. 课程教育研究2019,4:16.
[5]谭林海 . 基于云计算的高校数字化教学资源共享模式研究 [J]. 教育现代化 ,2016,3(06):77-78.
[6]陆玲 , 王蕾，桂颖 . 数字图像处理 [M]. 北京：中国电力出版社， 2007.
[7]陆玲，李金萍 .Visual C++ . 数字图像处理 [M]. 北京：中国电力出版社，2014.
[8]陆玲， 周书民 . 数字图像处理方法及程序设计 [M]. 哈尔滨： 哈尔滨工程大学出版社，2011.
[9]陆玲，王蕾 . 图像目标分割方法 [M]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2016.
[10]陆玲 . 数字图像处理课程教学实践研究 [M]. 成都：电子科技大学出版社，2018.
[11]罗兵 , 等 . 结合工程应用的《数字图像处理》教学改革 [J]. 教育现代化 ,2018,5(06):44-46.
[12]黄浩 , 等 . 强化互联网应用的《数字图像处理》课程教学探索 [J]. 教育现代化 ,2018,5(13):67-69.
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