基于“數(shù)字圖像處理”的精品教材群建設

文章編號：1672-5913(2008)19-0154-03

摘 要：本文根據(jù)“數(shù)字圖像處理課程”的特點，針對教材建設中存在的問題，提出了數(shù)字圖像處理精品教材群建設，并從幾個方面證明了教材群建設不僅可以推動精品課程建設，培養(yǎng)和造就高水平的師資隊伍，還能促進課程教學條件的進一步完善，強化立體化教材建設，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

關(guān)鍵詞：精品課程；數(shù)字圖像處理；教材群建設；效果

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

精品課程指具有一流教師隊伍、一流教學內(nèi)容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程。其既應體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學思想，符合現(xiàn)代科學技術(shù)和適應社會發(fā)展進步需要，能夠提高學生綜合素質(zhì)，有利于帶動高等教育的教學改革，又應集科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身。

精品教材是精品課程的重要內(nèi)容之一，是同類教材中的精品。其既要適應我國科學技術(shù)、社會發(fā)展現(xiàn)狀，又要反映世界高等教育教學水平。在世界上是先進的，在我國是最高水平的。

“數(shù)字圖像處理”課程主要講授利用計算機對圖像進行加工分析的方法和原理，處理算法和原理都需要在計算機或其他終端上實現(xiàn)或呈現(xiàn)，所以課程的理論性和實踐性都很強。因此，在進行教學時，無論從課堂講解、實驗環(huán)節(jié)，還是課后實踐都應結(jié)合“數(shù)字圖像處理”課程本身的這一特點，單純依靠課堂講解理論已遠遠不能滿足教學要求。目前，教學實驗系統(tǒng)的運用得到了發(fā)展，這是利用圖像直觀可視特點的一個體現(xiàn)，但許多實驗系統(tǒng)只是涉及個別課程內(nèi)容的演示程序，并且主要注重于課堂教學，而沒有建立起課堂和課后全方位的適應該課程特點的教學模式，許多教材只注重理論，實踐性較差。而以上問題要得到解決，需首先解決教材問題。為此本文提出了建設針對“數(shù)字圖像處理”課程的系列教材，簡稱教材群。該建設可使教與學活潑生動，而且利用各種可視化編程語言建立演示和實驗平臺，以增強學生的動手實踐能力。

1 “數(shù)字圖像處理”精品課程教材建設情況

“數(shù)字圖像處理”課程是一門系統(tǒng)地研究圖像理論、技術(shù)和應用較新的課程，是電氣信息類、計算機技術(shù)類等專業(yè)的主干課程。我國高校開設此課程始于八十年代，經(jīng)過近三十年的建設和發(fā)展，無論在教學、教學研究還是科學研究上都取得了較大的成績。

目前國內(nèi)在教學及教學研究方面，取得的成績主要體現(xiàn)在：一批國家、省部級優(yōu)秀教學成果出現(xiàn)，如武漢大學的“數(shù)字圖像處理教改項目”獲國家級獎；北方交大的“數(shù)字圖像處理”教材獲北京市教育教學成果二等獎；武漢大學的“數(shù)字圖像處理”建設成國家級精品課程；上海交通大學的“醫(yī)學圖像處理”課程建設成為國家級精品課程。

目前“數(shù)字圖像處理”教材種類繁多，大都代表了圖像處理的研究內(nèi)容和發(fā)展方向，但針對“數(shù)字圖像處理”一門課程建設教材群目前在國內(nèi)還沒有這樣的先例。并且國內(nèi)基于VB編程的“數(shù)字圖像處理”教材及實驗指導書沒有檢索到，基于MATLAB編程的“數(shù)字圖像處理”教材雖有幾套，但都內(nèi)容繁瑣、缺乏實用性、新穎性、創(chuàng)新性。由此，我們首次提出了“數(shù)字圖像處理”精品教材群建設思想，并圍繞精品教材群建設思想展開工作。

首先，“數(shù)字圖像處理”精品教材群應是“立體化”群形式，即以紙介質(zhì)教材為主體，配以音像、電子網(wǎng)絡形式教材，形成一個資源共享的教學包，為教學提供整體解決方案。

其次，“數(shù)字圖像處理”精品教材群應是以“數(shù)字圖像處理”主教材為基礎(chǔ)，研究編制基于數(shù)字圖像處理的《VB圖像處理》、《Matlab圖像處理》教材，并編制《基于VB語言的數(shù)字圖像處理實驗指導書》、《基于Matlab語言的數(shù)字圖像處理實驗指導書》、《基于DSP的數(shù)字圖像處理實驗指導書》。而教材群經(jīng)過幾屆教學實踐的檢驗，最后可作為同類教材中的精品群而推廣。

2 教材群建設推動精品課程建設

“數(shù)字圖像處理”在專業(yè)培養(yǎng)目標中的定位是“學生通過數(shù)字圖像處理的學習，能掌握圖像處理的基本理論、概念、方法和技術(shù)，了解本領(lǐng)域最新的成果和發(fā)展動態(tài)；了解交叉學科的特點，培養(yǎng)嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，啟迪創(chuàng)新思路和意識，通過實驗鍛煉動手實踐能力；通過本課程學習，使學生打下一個較堅實的基礎(chǔ)，為后續(xù)課程的學習作好鋪墊，為以后從事本領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域工作、深造、研究作好準備”。課程組在對傳統(tǒng)本科教育教學模式進行改革的基礎(chǔ)上，2006年主編并出版了《數(shù)字圖像處理》教材，由北京大學出版社出版發(fā)行。2008-2009年以課程組教師為主體編寫紙質(zhì)《基于VB語言的數(shù)字圖像處理實驗指導書》和《基于Matlab語言的數(shù)字圖像處理實訓》教材將由石油大學出版社出版發(fā)行。在“數(shù)字圖像處理”精品課程建設過程中，將教材群建設與精品課程建設有機結(jié)合起來，以教材群建設帶動教學觀念更新、培養(yǎng)師資隊伍、改革課程體系與教學內(nèi)容、改善教學條件、創(chuàng)新教學方法與手段；以教材建設成果充實精品課程建設的內(nèi)容和媒體形式，推動精品課程建設不斷發(fā)展與完善，該課程于2008年被評為“山東省精品課程”。

3 教材群建設培養(yǎng)和造就了一支高水平師資隊伍

教材是教育思想、教學觀念、教學內(nèi)容、教學方法與手段的載體。現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展加速了教育現(xiàn)代化的進程，師資隊伍教學觀念的更新是教材建設適應現(xiàn)代教育的前提，同時也是精品課程建設的關(guān)鍵。教材群編寫和精品課程建設要求教師具有較高學識水平和較強工作能力。為有效地適應教材群編寫和精品課程建設的新需求，課程組通過教學、科研、進修、培養(yǎng)等實踐活動，進行了高等教育教學理念、教學規(guī)律、現(xiàn)代教育技術(shù)理論等方面的學習，轉(zhuǎn)變了教師是知識的壟斷者、傳授者，學生是知識的接受者的舊觀念，樹立了以人為本、一切為了學生全面發(fā)展、教學過程中以教師為主導、學生為主體的新觀念；同時，課程組改革了傳統(tǒng)教學方法與現(xiàn)代教學不相適應的部分，將現(xiàn)代先進的教育、教學方法引入課堂，達到了培養(yǎng)學生終身學習能力、創(chuàng)新能力和實踐能力的目的。通過課程教材群建設，我們造就了一支具有現(xiàn)代教育思想和方法、適應現(xiàn)代化教學手段的高水平的師資隊伍，確保了精品課程建設的可持續(xù)發(fā)展。

4 教材群建設使課程教學條件得到進一步完善

教材群使用與建設、實踐教學條件和網(wǎng)絡教學環(huán)境是課程主要教學條件，是課程建設的基礎(chǔ)。教學條件是保證教學工作正常進行的物質(zhì)條件，是提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的重要保障。不斷改善教學條件，努力提高教學質(zhì)量是精品課程建設的核心工作。

5 教材群建設促進了立體化教材建設

立體化教材是一種綜合性教學資源，它以形成教學能力，促進教學改革，最大限度地滿足教學需要為目標。立體化教材的主要形式包括紙質(zhì)教材、音像制品、電子及網(wǎng)絡出版物等。其中電子和網(wǎng)絡出版物包括電子教案、電子圖書、CAI課件、案例庫、試題庫、資料庫、網(wǎng)絡課程等。我們開發(fā)的數(shù)字圖像處理立體化教材主要包括紙質(zhì)教材群、電子教案、CAI課件、網(wǎng)絡課程等。

(1) 紙質(zhì)教材群

紙質(zhì)教材群是立體化教材的基礎(chǔ)元素，是表現(xiàn)概念、法則、基礎(chǔ)規(guī)范的文字教材。除了包含教學要求和教學內(nèi)容的主修教材外，還包括相關(guān)的參考教材群和指導書群等。由課程組編寫的“數(shù)字圖像處理”精品課程立體化教材于2006年由北京大學出版社出版。2008-2009擬出版《VB數(shù)字圖像處理》、《MATLAB數(shù)字圖像處理》、《VB實驗學習指導》、《MATLAB實驗學習指導》和《數(shù)字圖像處理CAI》、《數(shù)字圖像處理網(wǎng)絡課程》、《數(shù)字圖像處理電子教案》等軟件包。這套立體化教材群極富特色，能很好地滿足精品課程對高水平教材的要求。

(2) 電子教案

電子教案是為課堂教學服務的課件，是教師授課的基本工具，應反映教師的教學思想、對知識點的把握及明確的教學方法，體現(xiàn)教材內(nèi)容的精華。電子教案也可供學生課后復習使用。《數(shù)字圖像處理教案》不僅具備上述特點，還具有交互功能，在對一些關(guān)鍵或疑難知識點的講解上，鏈接了圖片、動畫、視頻等豐富的媒體素材，有效地強化和豐富了教學內(nèi)容。

(3) CAI課件

CAI課件是一種以助教助學為目的，可以和學生形成雙向互動的電子教材。它針對教學重點、難點進行開發(fā)，能夠用動畫、模擬仿真等技術(shù)講解課程中的重點和難點，強調(diào)教學方法和教學策略，輔助教師和學生完成教學任務，提高教學效果。我們開發(fā)的《數(shù)字圖像處理CAI》課件突破了常規(guī)CAI課件的模式，創(chuàng)造性地采用了多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等技術(shù)，是一個起點高，思路先進的可充分激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力的計算機模擬仿真教學軟件。該軟件自帶phtoshup\\flash\\3Dmax\\和視頻編輯器Premiere等，用戶可隨心所欲地構(gòu)造圖形、處理圖像、對圖像編碼、對視頻進行編輯，可仿真演示算法和動態(tài)工作過程，得到相應運行結(jié)果。軟件能部分取代實驗，甚至取得常規(guī)實驗無法取得的效果。該軟件功能強，內(nèi)容豐富完善，互動性好，能顯著改善教學效果，對于學生數(shù)字邏輯思維方法的培養(yǎng)和訓練具有顯著的促進作用。

(4) 網(wǎng)絡課程

網(wǎng)絡課程是通過網(wǎng)絡表現(xiàn)某門學科的教學內(nèi)容及實施情況的教學活動的總和，它包括按一定教學策略組織的教學內(nèi)容和網(wǎng)絡教學平臺。網(wǎng)絡課程應充分發(fā)揮網(wǎng)絡教學的優(yōu)勢，具備開放性、交互性、共享性、協(xié)作性、自主性等特性，使得信息化教學能夠?qū)崿F(xiàn)對學生全方位能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。我們的數(shù)字圖像處理網(wǎng)絡課程由課程學習、在線答疑、網(wǎng)上考試、素材檢索、重點難點、實驗實訓、習題與答案、資源中心、使用指南等大量功能模塊及豐富的教學資源所組成，學生可利用此網(wǎng)絡課程進行自主學習和自主評價。數(shù)字圖像處理網(wǎng)絡課程內(nèi)容豐富完善，信息量大，特色鮮明，能滿足現(xiàn)代教育技術(shù)中的交互性、個性化、即時反饋、學習者控制、協(xié)作學習等原則，能有效激發(fā)學生的學習興趣與動機，符合網(wǎng)絡課程先進性、科學性、系統(tǒng)性、多樣性的基本要求，為師生創(chuàng)設了一種全新的教學環(huán)境，使學生的學習完全突破了傳統(tǒng)的時空限制而變得輕松、靈活，為課程的教學研究和教學改革提供了一個實施性強、操控性好的教學平臺。

6 結(jié)束語

教材群可使學生得到全方位信息流，其核心是在教學過程中通過先進的教育思想、教育理念、教學方法、教學手段、教學內(nèi)容及師生互動的高度融合，形成保證和提高教學水平與

質(zhì)量的立體融會貫通網(wǎng)絡。教材建設是一項系統(tǒng)工程，它涉及到教育思想、教學內(nèi)容、教學方法與手段、人才培養(yǎng)規(guī)格和知識結(jié)構(gòu)等諸多內(nèi)容。開發(fā)教材群，探索和嘗試立體化教學，構(gòu)建數(shù)字圖像處理立體化模式，是為

了充分體現(xiàn)現(xiàn)代教育思想，激發(fā)學生的學習興趣，掌握所學知識，掌握獲取知識的方法和途徑，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力，這是精品課程的基本要求，是課程建設與改革的需要。

參考文獻：

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