刘海英 郭俊美 赵红梅

【摘 要】本文针对信号分析与处理本科教学中存在的实际问题，将案例教学法引入到课堂教学中，经过多次实践教学，取得了较好的教学效果，大大提高了学生的学习兴趣和利用计算机处理实际问题的能力，教学效果良好。

【关键词】案例教学法；数字图像处理；课程教学

中图分类号： G642.4；TP317.4-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）32-0133-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.061

【Abstract】This paper is aimed at the existing problems during the teaching of“Digital Image Processing and Application”.The case teaching method is introduced into the classroom and get the efficiency teaching results after several terms of practice；besides this，it also greatly improves students interest in learning and their ability using computers to deal with practical problems，all of these achieved better results.

【Key words】Case Teaching；Digital Image Processing；Course Teaching

《数字图像处理与应用》是一门理论实践结合紧密且侧重于应用的一门课程，在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就，如航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导等，这使得数字图像处理与应用迅速发展为一门引人注目、前景远大的新型学科。同时，它也是机器视觉、模式识别、信息处理以及通信与信息系统等学科的重要本科专业课程，所以如何在课堂教学过程中，让学生理论结合实践，能够利用掌握的理论知识解决企业工程项目中存在的实际问题，是当前急需解决的问题。

传统教学方式均为教师在课堂上教授理论知识，学生被动接受过于抽象的内容，如此大篇幅理论知识的讲解，无疑会导致学生感觉过于枯燥乏味，难以达到预期的教学效果。鉴于上述传统课堂中的现象及存在的问题，将案例教学法引入课堂，激发学生的学习主动性，让学生理论实践相结合，加深对理论知识的深刻理解与掌握。

1 案例教学法

20世纪20年代，作为一种全新的教育改革方式，美国哈佛大学商学院开始倡导案例教学法，根据不同课程教学大纲的授课内容，结合不同的专业侧重点方向以及当前专业发展的热点方向，打破传统纸质教材的限制，选择课堂对应的具有实际工程应用背景的实验案例，结合授课中的理论知识，解决问题，使学生真正体会到数字图像处理与应用在实际中的应用效果，调动学生学习的兴趣与积极性，能够带着问题有针对性的去学习理论知识，加深对于课堂理论知识的消化吸收。

2 传统实践教学存在的问题及案例教学的必要性

传统的高等院校授课方式主要以教师课堂上讲授理论知识为主，教学内容相对固定，学生填鸭式被动接受，学习的专业理论不具有针对性，课后难以将所学理论结合到实践中，理论与实践相结合也就更加无从谈起。目前高校中传统实践教学存在的问题普遍表现为教材更新换代慢，非常不利于当今学生的认知发展，相对比于告诉发展的网络时代以及各种电子资源，导致学生学习被动，演示性和验证性实验居多，不利于目前大形势下创新创业型人才的培养。

3 数字图像处理与应用教学案例的构建与实施

3.1 案例的构建原则

数字图像处理案例教学主要是将实验案例贯穿于研究生教学活动的全过程中，因此案例教学法的组织构建以及实现的原则显得尤为重要。研究生理论授课不能单纯枯燥的传授知识，也不能拘泥于某本陈旧的教材，应该让学生既掌握课程的基本理论和研究方法又要接触到学科方向发展的前沿热点问题。因此，教学中选择的案例要源于教材且高于教材，如果条件允许，要结合教师的科研方向以及当前本学科发展的前沿热点，充分考虑到课程体系的连贯性与完整性，“循序渐进，逐步提高”，在实际应用过程中加强对于理论知識的理解和把握。

数字图像处理案例教学主要是将实验案例贯穿于研究生教学活动的全过程中，所以选择针对性强、源于教材且高于教材的案例，并能够紧密结合当前选修课程就显得尤为重要。作为控制科学与控制工程领域的研究生，必须紧跟学科发展的前沿热点方向，理论结合实践，能够切实落实“学以致用、循序渐进，逐步提高”，在实际案例训练应用过程中加强对于理论知识的理解和把握。

3.2 案例的具体执行措施

就数字图像处理与应用而言，案例选择的难度在于涵盖的内容要全面系统，程序设计比较繁琐，不仅涉及到数字图像处理的理论知识，还需要独立编程能力。所以在案例教学法实施的初期，必须逐步执行，不可一蹴而就。从基本的理论出发，引导学生在理解掌握基本理论的基础上，逐步学习并实现独立编程，在规范书写程序及调试程序的过程中，加深对于数字图像的理论知识认知。采取理论实践教学相结合的教学方法，以“实验案例引导教学”的新理念组织教学，使学生真正做到学以致用，提高学生学习兴趣。

选择数字图像处理与应用中比较经典的图像处理算法，比如，数字图像处理在讲述了全部的基础知识之后，比如让学生通过针对灰度图像去噪声的问题进行实际问题的解决，不同的学生可以选择不同解决问题的方法，之后组成研究小组进行讨论分析，各自阐述自己所选解决方案的优点，通过多种方案解决同一个问题，通过研讨的方式促进学生对于问题的理解，扩展思路。具体实施过程如下：

（1）课堂理论教学

课堂教学中，改变传统教学为引导启发式教学，理论知识的讲解占用每次授课时间的40%，让学生掌握基本概念和原理，例题讲解使学生学会分析问题的方法并深化基本理论，而随堂仿真实验则可以调动学生的参与度和学习的积极性，使学生能够即时感受数字图像处理算法视觉效果和性能，提高学习兴趣，寓教于乐，达到更好的教学效果。

（2）案例選择

案例实现基于Matlab软件仿真平台，选择跟每章节知识点紧密结合的案例进行分析，使学生通过数字图像处理与应用这门课程的学习掌握Matlab语言在数字图像及视频处理领域的基本用法和编程技巧，不断提高编写及调试程序的能力，为今后开展工程应用以及从事科学研究打下良好的基础。本文选择岗萨雷斯数字图像处理教材中图像去噪声部分来阐述案例教学法在数字图像处理中的应用与研究。

（3）案例讲解、启发和研讨结合的方式

首先讲解图像产生噪声的原因如图1所示，引导学生建立数学模型，将问题抽象化，从数学理论方面对问题进行推导分析，之后将数学模型离散化、程序化，让学生在循序渐进的加强对于数字图像的理解和掌握，知识衔接连续、不突兀。根据数学模型，启发学生利用高等数学这门基础学科中学习到知识，让学生自己尝试着去解决问题，在解决问题的过程中逐渐巩固加深对于理论知识部分的理解。每个研究小组根据自己情况，选择不同的解决方案，最后进行理论研讨和仿真结果对比，学生可以在相互学习和促进中进步。图1如下：

4 结论

研究生课程实施案例教学法的实践表明，它不仅可以改变传统教学中教师、教材为中心的方式，变学生为教学活动的主体，而且激发学生学习本课程的兴趣，大幅度地提高教学的效果，使学生对各种图像处理算法有了更深入的认知。另外分组研讨的方式更加有利于激发学生的集体荣誉感，提高团队合作能力和创新意识的培养。当然任何一门成熟的专业学科，都有自己即成的完整理论体系，在保持学科理论的系统性、完整性方面，传统意义上的教学法仍然是必不可少的。因此，要把各种教学方式方法有效结合起来，才可能取得更好、更全面的授课效果。

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