杨奋林

摘 要： 《数字图像处理》是信息与计算科学专业一门专业核心课。本文根据信计专业本身的特性、课程体系设置和教学目标，结合近四年来的教学实践，从教材和教学内容、方法和实践教学及考核方式等方面对信息与计算科学专业《数字图像处理》课程教学进行了探讨。

关键词： 《数字图像处理》 信息与计算科学 实践教学 考核方式

信息与计算科学专业是原计算数学与应用软件、运筹与控制科学、信息科学三个专业整合而成的多学科交叉的应用型专业。《数字图像处理》是该专业一门专业核心课，内容涉及光学系统、微电子技术、计算机科学、数学等领域。随着计算机的迅猛发展，图像处理技术已在通信工程、工业控制、医疗诊断、机器视觉、虚拟现实、数字图书馆等众多领域得到广泛应用。通过学习该课程，学生很好地理解信息的内涵，知道信息与计算科学专业到底有什么用和怎么去用，以及该专业的前景。

本文通过分析信息与计算科学专业本身的特性，结合近五年来的教学实践，从教材和教学内容选取，课堂的组织和实践教学，以及考核方式等环节进行探讨，取得较好的成效。

一、信息与计算科学专业特性

信息与计算科学专业是数学、计算机科学、信息工程等广泛学科的交叉，远超越出数学学科的范畴；以信息科学与科学计算为核心方向；主要研究“信息技术的核心基础与运用现代计算工具高效求解科学与工程问题的数学理论与方法” 。该专业本科生主要学习数学、信息与计算科学的基本理论、方法和技能。因此，该专业学生具有较强的数学基础和具备一定的计算机方面的功底[1，2，3]。

我校信息与计算科学专业是从2002年开始招生。数字图像处理一直是该专业一门专业核心课。该课程一般安排在四年级上半学期。在学习数字图像处理之前，学生已经学习了矩阵计算、微分方程数值方法、概率论与数理统计等数学类的专业基础课，并且运用Matlab编写简单的程序[4，5]。

二、教材和教学内容选取

基于信息与计算科学专业的特性，教材选用冈萨雷斯版的《数字图像处理》，该教材侧重于对数字图像处理基本概念和方法的介绍，是数字图像信息处理领域的一本经典著作。主要内容包括数字图像基础、空间域和频域的图像增强、图像复原、小波变换及多分辨率处理、1图像压缩、彩色图像处理、形态学图像处理、图像分割、表示与描述和目标识别[6]。

教学中我们以灰度图像为基础，着重讲述空间域和频域的图像增强、图像复原、小波变换及多分辨率处理、图像压缩和图像分割的基本理论、典型方法和使用技术。简单介绍彩色图像处理、形态学图像处理、表示与描述和目标识别。

三、课堂的组织和实践教学

实验教学和实践是学习掌握各种数字图像处理技术的重要方法，也是巩固所学知识、培养学生创新能力和动手解决实际问题能力的重要环节。由于数字图像处理是综合性很强的边缘学科，对实验和实践教学的总体过程系统性、整体性的设计和安排要求高。虽然信息与计算科学专业学生具有较强的数学基础和具备一定的计算机方面的功底，但受原有教学模式的影响，实验和实践内容没有科学的论证和合理的规范，甚至一些至关重要的实践环节也被省略，这在某种程度上导致学生对所学理论的理解和应用能力的降低[6-12]。

实验教学主要强调理论知识和实践能力的结合。为了很好地理解和掌握数字图像处理技术，我们选择图像灰度增强、图像压缩、图像域值分割中几个最典型的算法，如图像的读取和显示、直方图均衡化、平滑和锐化滤波、膨胀和腐蚀等作为实验教学的主要内容。这些内容形象、直观、具有代表性，有助于学生通过实践掌握理论知识，提高学生的编程能力。

在实验教学期间，开展第二课堂。将学生分组，每组给出一个实际的学期项目，让学生在实践中锤炼，有助于较快地提高学生的理论认知水平和解决实际问题的能力，有效地培养学生的实际动手能力，提高学习积极性，促进对知识的综合掌握和灵活应用。

四、 考核方式的探索

数字图像处理是信息与计算科学专业的核心课，通过本课程的学习，使学生系统掌握数字图像处理的基本概念、基本原理、实现方法和使用技术，了解数字图像处理国内外的发展方向。培养学生解决实际问题的能力。课程考核主要是衡量学生对课堂所学内容的理解和掌握程度。就数字图像处理这门课程而言，如果考核结果只由期终考试的分数来定，就很难调动学生学习积极性，达到本课程的学习目的，不利于发挥学生的主观能动性培养学生的创造能力。为此，我们将期末考试成绩、实验成绩、学期项目成绩和平时成绩纳入考核，课程最终的考核成绩综合这四个部分。

经过对信息与计算科学专业多年的教学实践和探索，我们通过对数字图像处理的教学内容、教学体系、实验体系的改进，极大地提高了学生的学习积极性，有效地培养了学生创新能力和动手解决实际问题能力。

参考文献：

[1]苏丽卿， 黄民海.“对信息与计算科学专业的认识与思考[J].河北师范大学学报，2008（6）.

[2]宋广华，刘慧.普通高校信息与计算科学专业课程体系设置[J].中国科教创新导刊，2008 （22）.

[3]郑秋红，岑仲迪，奚李峰.信息与计算科学专业教学改革的方向和途径初探[J].教育与职业，2009（17）.

[4]牛文琪，张庆国，汪宏喜，吴坚.谈信息与计算科学专业实践教学改革[J].中国电力教育，2009（8）.

[5]黄哲煌，黄建新.信息与计算科学专业实践教学体系的构建与探索[J].中国科技信息，2010（19）.

[6]阮秋琦.数字图像处理.电子工业出版社，2007.

[7]贾永红.“数字图像处理” 课程的建设与教学改革[J].高等理科教育，2007（1）.

[8] 张大明，樊晓香，刘华勇，李璐.信息与计算科学专业 “数字图像处理”课程教学探索与实践[J].合肥师范学院学报，2012（3）.

[9]曹玉东，王东霞，周军.“数字图像处理”课程教学改革与探索[J].辽宁工业大学学报，2013（2）.

[10]李熙莹.“数字图像处理” 课程设计与学生实践动手能力的培养[J].计算机教育，2008（8）.

[11]李晓辉，吴蓓.“数字图像处理” 课程实验改革与实验系统的研究[J].高等理科教育， 2003（4）.

[12]盛利元，李宏言.“数字图像处理”实验教学探索与实验软件研制[J].电气电子教学学报， 2005（3）.

资助项目：吉首大学实验教学改革研究项目（项目编号：2014SYJG025），吉首大学独立设置实验（实训）课程建设项目（项目编号：JDDL2016007）。