光電圖像處理教學改革初探

張敬 郭麗 嬌洪義 李正華

摘要：《光電圖像處理》是光電信息科學與工程專業一門重要的理論課程，結合教學過程中遇到的問題，本文對這門課教學改革的措施主要體現在理論教學、上機實踐和考核方式。通過采用多元化的教學方式改革，可以激發學生學習興趣，增強學生的創新意識和動手能力，進一步提高教學質量和水平。

關鍵詞：光電圖像處理；教學改革；光電信息科學與工程專業

一、 前言

隨著激光器的發明和圖像處理技術的不斷發展，光電圖像技術逐漸走近了人們的視線。光電圖像處理（Optoelectronic image processing）是通過計算對光電圖像進行去除噪聲、圖像增強、圖像復原、圖像分割和圖像變換的一門重要學科，它涉及光學、電學、計算機、數學等多方面學科知識。本課程的理論性和實踐性均很強，需要具有較強的數學、光電理論基礎和一定的計算機編程基礎。作為一門學科，目前理工類或綜合類院校中，尤其是光電信息科學與工程、計算機、通信電子等相關專業，一般都在本科二、三年級開設了光電圖像處理的相關課程，譬如數字圖像處理等課程。

二、 教學中存在的問題

傳統的光電圖像處理教學注重經典理論的講解和經典案例的分析，驗證性的實驗內容也是與經典理論相匹配，沒有涉及光電圖像處理領域近幾年最新的研究成果，而且課程的實驗安排限定了實驗方法，沒有提供學生創造空間和互動過程，學習效果可想而知。現代教學應注重培養實際動手能力和創新能力，將深奧的基礎理論與直觀的實驗以合理的方式結合。因而，非常有必要對現有的教學方法進行改進。

三、 教學改革的探索

（一） 理論教學

1. 教學方法研究

為了充分展現“學生是教育主體”，培養學生的創新能力、實現教學目標和教學相長的原則，主要體現在：

一方面注重加強基礎理論教學，將傳統的灌輸式教學轉變為引導啟發式教學。調動學生的主觀能動性，讓學生了解如何運用知識解決實際問題。課堂上多提一些涉及應用的問題，多引導和鼓勵學生積極思考，增加例題與習題解答、現場上機實驗演示的課時比重，師生多參與互動過程。這樣可使學生夯實學生基本理論基礎，激發學生自主探索與學習的積極性。

另一方面精選所講內容，深入淺出。教師對教材內容進行精簡，針對基礎理論部分的內容可以按照正常教學計劃運行，余出三到四節課的時間集中進行光電圖像處理應用的專題講座，主要介紹近幾年光電圖像處理領域具有代表性的科研論文和成果，以此拓寬學生的知識面。

2. 教學資源現代化

現代科技的迅速發展，多媒體結合計算機的輔助教學模式已經極大改變傳統教學模式，光電圖像處理課程采用多媒體教學，圖文并茂，將抽象的問題具體化、形象化，更好地展示教學效果，現代化教學手段能縮短學時，提高教學效果。從教學效果來看，多媒體技術的應用既可增加授課的信息量，又能對計算結果進行形象生動的演示，使學生對本課程有更好的理解。

教學內容可采用PowerPoint技術制作教學課件，得到圖文并茂的效果，不斷更新完善教學內容，力求讓教學內容盡可能充實、新穎全面。除了可以結合Matlab、C++等設計工具，以直觀的方式向學生展示計算過程和結果，還可以結合當下熱門的MOOC教學，發揮相關課程和領域的關聯性等特點，保證學生在網絡中獲取更多的教學資源，課后也能實現自主學習，從而為實現教學資源共享、信息化教學多元化奠定基礎。

（二） 上機實踐教學

傳統的光電圖像處理教學方法過于重視直觀教學和理論知識，實驗內容和手段單一，實驗設備陳舊。為了有效提高學生的動手能力和創新意識，可以增加上機實踐的課時，使得基礎理論課時與上機實踐課時設為相等，在上機實踐過程中增加基礎理論知識的講解，根據講解內容有針對性地進行案例分析、現場演示操作，讓學生對算法計算有更全面的認識和理解。因此，在實踐教學的改革中應加強上機實踐環節的設計，加深學生對原理的理解，提高實踐水平，注重創新能力的培養。

《光電圖像處理》實驗內容包括圖像的基本運算（代數運算、幾何運算和邏輯運算）、圖像的增強和復原、圖像的變換（傅立葉變換和余弦變換等）、圖像的分割等編程計算和圖像處理內容。根據不同的背景需求，可運用Matlab、Photoshop等軟件對光電圖像進行有效的處理，建立網絡化的系統性實驗平臺。上機實驗內容從原來僅有的基礎性操作擴充到具有探索性、創新性的實踐項目。在學習理論知識的同時，拓寬了視野，提高了能力。

（三） 考核方式

考試環節對學生課程內容的掌握、實踐能力的提高、創新思維能力都有非常積極的促進作用。但傳統的課程考核手段不利于學生創新能力的培養，存在很多弊端。因此針對本課程采用“課堂表現+期末筆試+上機實驗考核+課程設計”的一種綜合考核方式。其中課堂表現主要考核學生日常出勤、作業和隨堂測試的完成情況，期末筆試環節重點考查學生對基礎知識綜合運用能力，上機實驗環節重點培養學生理論結合實際動手能力，課程設計主要考核學生的實踐能力和解決實際問題能力。課堂表現和筆試成績共占50%，上機實驗考核和課程設計成績共占50%，通過以上考核方式的改革保證了在整個課程的學習過程中學生不僅可以提高學習效率，而且始終保持較好的學習態度和提升自身的實踐能力。

四、 結束語

隨著科技時代的迅速發展，光電圖像處理的應用領域也越來越被更多的人所關注。因此，通過在理論和上機實踐兩方面不斷充實光電圖像處理課程的教學內容和教學方式，不僅可以調動學生學習的積極性，又培養了學生自主創新意識和能力，學以致用，去解決實際問題的能力，同時又提高教師的教學水平和教學質量。

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作者簡介：

張敬，郭麗嬌，洪義，李正華，遼寧省大連市，大連民族大學。