研究生課程多元化教學(xué)改革探析
論文關(guān)鍵詞：研究生 數字圖像處理與模式識別 教學(xué)改革 211工程
論文摘要：針對碩士研究生在學(xué)習“數字圖像處理與模式識別”課程中面臨的理論與實(shí)際脫節、書(shū)本知識陳舊和教學(xué)手段單一等問(wèn)題，本文從教材選擇、講授內容和手段、講授形式和考核方法等方面進(jìn)行了教學(xué)改革的探討，通過(guò)在教學(xué)活動(dòng)中不斷實(shí)踐探索，使學(xué)生在學(xué)習中不僅學(xué)到了豐富的理論知識，而且通過(guò)開(kāi)放的實(shí)驗環(huán)節找到理論應用到實(shí)際之中的關(guān)鍵所在，同時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生放眼于本領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)，激發(fā)了大家的研究興趣。本課題已獲得“211工程”三期的資助。
1 緒論
學(xué)生剛從本科階段走入研究生階段，都懷著(zhù)極大的熱情要投身于科學(xué)研究中，他們需要通過(guò)更多更專(zhuān)業(yè)的課程來(lái)夯實(shí)自身的理論基礎，以便使他們能夠在科學(xué)研究工作中充分發(fā)揮自身才華，所以研究生階段的文化課程具有更強的針對性和實(shí)用性�？煞从^(guān)研究生課程現狀，選用的教材往往是五年甚至十年之前出版的，其內容已非常陳舊，與信息時(shí)代的要求相差甚遠；學(xué)生反映學(xué)到的知識不知如何在實(shí)際科研中應用，不了解本領(lǐng)域最新發(fā)展方向，學(xué)習過(guò)程單調枯燥，沒(méi)有達到研究生課程應有的效果。針對這些問(wèn)題，作者在多年的教學(xué)過(guò)程中不斷總結原因，不斷進(jìn)行教學(xué)改革探索，并在國家“211工程”資助下，開(kāi)展了研究生“數字圖像處理與模式識別”課程的教學(xué)改革課題研究。
2 教學(xué)改革內容
“數字圖像處理與模式識別”課程面對的授課對象包括電子、自動(dòng)化、計算機、光電、機械、車(chē)輛等各個(gè)專(zhuān)業(yè)的碩士研究生，他們在各自的研究領(lǐng)域都將面臨圖像處理及識別的實(shí)際問(wèn)題，為了培養學(xué)生掌握該領(lǐng)域的基礎知識，并能迅速地在研究工作中發(fā)揮作用，必須學(xué)習本課程，并能靈活應用到各自的研究工作中。本課程從數字圖像處理技術(shù)的整體知識框架出發(fā)，對圖像進(jìn)行一系列處理技術(shù)的討論，經(jīng)過(guò)參數分析與模式識別，使數字圖像處理與模式識別技術(shù)融為一體，為各個(gè)應用領(lǐng)域的理論研究和實(shí)際應用奠定基礎。
2.1為學(xué)生量身打造教材
目前圖像處理領(lǐng)域發(fā)展非常迅速：3D圖像處理技術(shù)、3G可視化圖像通信技術(shù)、高速公路不停車(chē)收費技術(shù)等都在日常生活中得到廣泛的應用，可研究生教材中涉及的教學(xué)內容還停留在上世紀90年代的水平，遠遠不能滿(mǎn)足當今社會(huì )的需求。為此，作者所在的課題組三位老師撰寫(xiě)的國家“十一五”規劃教材《數字圖像處理及模式識別（第二版）》，教材更新了一些經(jīng)典算法，同時(shí)根據我們課題組近年在圖像處理領(lǐng)域的最新科研成果，將新算法新技術(shù)融合到教材當中，使學(xué)生能夠接觸到本領(lǐng)域的前沿技術(shù)。另外作為教材的最后一章，作者將一個(gè)實(shí)際科研項目作為典型實(shí)例編入教材中，向學(xué)生展示了如何把教材中涉及的理論方法應用到實(shí)際工程之中。通過(guò)學(xué)習本教材，既可掌握經(jīng)典的圖像處理算法，又接觸到目前比較先進(jìn)的圖像處理算法，同時(shí)又可根據教材提供的很多應用實(shí)例和算法源代碼，促進(jìn)學(xué)生掌握理論知識與實(shí)際問(wèn)題的結合方法，盡快地運用學(xué)到的理論知識進(jìn)行創(chuàng )新性科學(xué)研究。該教材也于2008年獲得北京市高等學(xué)校精品教材稱(chēng)號。
另外教材附帶了一套自主開(kāi)發(fā)的實(shí)驗軟件系統，為學(xué)生提供實(shí)驗平臺，包含六個(gè)實(shí)驗：圖像的二維傅里葉變換及性質(zhì)、圖像的編碼、圖像的參數分析、圖像的平滑與銳化、圖像的運動(dòng)模糊及去模糊、圖像的匹配識別。該軟件界面友好，通用性強，結構開(kāi)放，可二次開(kāi)發(fā)，可以激發(fā)學(xué)生在完成實(shí)驗的基礎上積極動(dòng)腦去完善現有實(shí)驗，開(kāi)發(fā)新的實(shí)驗。
2.2改進(jìn)授課內容
根據研究生的特點(diǎn)，課堂上除了講授基礎的理論知識以外，主要針對當前比較熱門(mén)和先進(jìn)的數字圖像處理方法，以及學(xué)生們比較感興趣的知識點(diǎn)，以專(zhuān)題研討的形式進(jìn)行研究和討論。例如針對預防犯罪分子進(jìn)行犯罪活動(dòng)方面，可以通過(guò)人臉識別的方法在可視頻監控的區域進(jìn)行自動(dòng)人臉特征提取，并用犯罪分子圖庫進(jìn)行比對。大家對這個(gè)技術(shù)很感興趣，對技術(shù)細節進(jìn)行了熱烈的討論，各抒己見(jiàn)，通過(guò)這種專(zhuān)題討論，活躍了課堂氣氛，增加了學(xué)生主動(dòng)參與的機會(huì )，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習熱情和創(chuàng )造靈感。
同時(shí)教學(xué)中注重設計了一些新穎的課題，留給學(xué)生課后思考、調研，課上教師與學(xué)生進(jìn)行研究和討論，增強教與學(xué)的雙向互動(dòng)和交流，避免被動(dòng)式灌輸知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性、主動(dòng)性和創(chuàng )造性。
結合實(shí)際科研成果，將一些數字圖像處理系統的實(shí)例引入教學(xué)。例如將嵌入式多通道數字圖像采集處理系統作為例子，講解系統實(shí)現的原理、圖像處理算法的應用及編程實(shí)現過(guò)程等等，這樣既避免了抽象知識的講授，又滿(mǎn)足了學(xué)生對數字圖像處理系統的軟、硬件平臺設計方法的掌握，真正達到學(xué)以致用。
2.3講授手段綜合應用
除了常規的教學(xué)手段以外，更多地應用現代多媒體技術(shù)來(lái)授課，包括展示圖片、播放視頻。恰巧多媒體教學(xué)技術(shù)本身就是多種數字圖像處理技術(shù)的一個(gè)綜合應用，所以利用多媒體教學(xué)技術(shù)來(lái)講課就是本門(mén)課程涉及的各種技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的一個(gè)很好的應用實(shí)例。目前教學(xué)主要采用課堂講授，電子課件與板書(shū)相結合，課內實(shí)驗與課外實(shí)驗相輔助，摒棄灌輸式教學(xué)方法，倡導啟發(fā)式教育，講授課本知識的同時(shí)注意拓寬學(xué)生知識面，加強學(xué)生創(chuàng )新能力的培養，使學(xué)生的理論基礎和實(shí)踐應用能力同步得到提高，取得了較好的教學(xué)效果，幾位教師的學(xué)生評價(jià)結果皆為優(yōu)秀。
通過(guò)搭建一些算法平臺，給學(xué)生提供可選擇、有側重、可設計的實(shí)驗環(huán)境，彌補本課程沒(méi)有專(zhuān)門(mén)實(shí)驗的缺點(diǎn)，通過(guò)這些平臺可以開(kāi)啟學(xué)生的創(chuàng )新研究和實(shí)踐欲望。實(shí)踐環(huán)節提供自主開(kāi)發(fā)的圖像采集與跟蹤系統軟硬件實(shí)驗，學(xué)生可自己對實(shí)驗進(jìn)行設計并實(shí)時(shí)驗證，另外提供一些比較新穎的實(shí)驗題目供學(xué)生選做，在學(xué)習同時(shí)通過(guò)實(shí)驗加深對知識的理解和掌握。同時(shí)將相關(guān)課件、資料等放置到網(wǎng)絡(luò )，供學(xué)生訪(fǎng)問(wèn)下載，并提供Email信箱與學(xué)生答疑和溝通。
2.4講授人員因需而變
除了授課教師外，根據當前研究熱點(diǎn)和學(xué)生感興趣的方向，邀請具有專(zhuān)門(mén)科研經(jīng)驗和知識的博士生，以研討的形式進(jìn)行某個(gè)知識點(diǎn)的討論，以拓展學(xué)生的知識面，實(shí)現寬泛的知識教育，同時(shí)使學(xué)生了解最前沿的學(xué)科方向。
2008年邀請了張健博士做了“H.264轉換編碼研究與改進(jìn)”的專(zhuān)題講座；2009年邀請了姜薇博士做了“人臉識別算法研究”專(zhuān)題講座。通過(guò)博士生的講座，大家了解了研究生階段的科研工作，極大帶動(dòng)了學(xué)生的求知欲，課堂討論熱烈，很多同學(xué)與兩位博士課下進(jìn)行了多次交流，為他們在學(xué)術(shù)上起到啟迪作用。同時(shí)，大膽地邀請了一名同年級的碩士生站到講臺上，就“基于四元數FFT的水印嵌入算法”進(jìn)行了專(zhuān)題討論，面對這個(gè)全新的領(lǐng)域，很多同學(xué)被深深震撼了，同時(shí)感到了壓力和差距，觸動(dòng)學(xué)生從主觀(guān)意識上對本門(mén)課產(chǎn)生興趣，掀起理論課程聯(lián)系實(shí)際項目的學(xué)習熱潮。
2.5教學(xué)思想的討論與轉變
研究生教學(xué)的目的不是要學(xué)生只掌握書(shū)本的知識，也不是必須進(jìn)行卷面考核。特別是本門(mén)課程的實(shí)踐性很強，所以本課程通過(guò)提供幾個(gè)具有綜合性、設計性的命題，結合我們提供的一些平臺，讓學(xué)生自己完成方案設計、命題的實(shí)現，更鼓勵同學(xué)自己提出命題來(lái)進(jìn)行研究實(shí)現，以期使學(xué)生真正融會(huì )貫通本門(mén)課程的思想精髓，更好地解決理論知識和科研能力的銜接，也真正實(shí)現本門(mén)課程的以素質(zhì)為基礎、知識為手段、實(shí)踐為中介、能力為目標的教學(xué)宗旨。
3 教學(xué)改革總結
由于本課題組教師在“數字圖像處理與模式識別”這門(mén)課中一直貫穿著(zhù)先進(jìn)的教育理念，得到了全校學(xué)生的認可，教學(xué)效果良好，2010年聽(tīng)課人數達到了169人，并有不同專(zhuān)業(yè)的多名博士生進(jìn)行了旁聽(tīng)。
經(jīng)過(guò)了幾位教師的努力，本門(mén)課的教學(xué)改革已見(jiàn)成效，使“教”與“學(xué)”達到了有機的平衡和統一，教師知道學(xué)生想學(xué)什么，學(xué)生知道理論知識如何應用，真正達到學(xué)以致用，并會(huì )在實(shí)際科研工作中總結問(wèn)題，運用理論知識來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，也達到了研究生教學(xué)改革的目的。
參考文獻：
[1]岡薩雷斯.數字圖像處理[M].第2版.北京：電子工業(yè)出版社，1998.
[2]岡薩雷斯.數字圖像處理（Matlab版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.
[3]沈庭芝，王衛江，閆雪梅.數字圖像處理與模式識別[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.
【研究生課程多元化教學(xué)改革探析】相關(guān)文章：
高職《建筑力學(xué)》課程教學(xué)改革探析09-03
淺析國際貿易實(shí)務(wù)課程教學(xué)改革的探析07-15
環(huán)境設計色彩課程教學(xué)改革探析論文08-22
研究生課程教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考10-16
高職院校工程測量課程實(shí)踐教學(xué)改革探析07-28
課內課外多元化VC++課程教學(xué)改革實(shí)踐論文10-15
研究生英文文獻導讀課程教學(xué)探析05-19
高職院校工程測量課程實(shí)踐教學(xué)改革探析論文09-15
- 相關(guān)推薦