李丽宏 吴开兴 马永强 贾东立 王海江

摘  要：在工程认证三大核心理念下，对“数字图像处理”课程目标、课程内容、教学实施方式和课程考查等方面进行教学改革，同时在教学实施过程中将协同育人理念也贯穿于其中，这样既体现了以学生为中心，以成果为导向，持续改进的协同育人模式，同时提高了学生实践协同创新能力和解决复杂工程问题的能力。

关键词：专业认证;数字图像处理;课程改革

中图分类号：TP391.4;G642.0      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）21-0071-03

Abstract：Under the three core ideas of engineering certification，teaching reform is carried out in the course objectives，course contents，teaching methods and course examination of “Digital Image Processing”. At the same time，the concept of collaborative education also penetrates the process of teaching implementation. This not only reflects the student-centered，results-oriented，continuous improvement of the collaborative education model，but also improves the studentsability to practice collaborative innovation and solve complex engineering problems.

Keywords：professional certification;digital image processing;curriculum reform

0  引  言

自2006年以来，工程教育专业认证得到各高校、社会和学生的认可，是我国工程师培养制度的改革，是与国际通行工程教育培养方式的接轨[1-3]。其中课程教学是大学培养过程中的重要环节，因此有必要在工程教育专业认证理念下对课程教学改革进行探索。

“数字图像处理”课程是电子信息工程专业一门重要的专业方向课，在该专业人才培养方案和课程体系中具有重要地位，对培养毕业生的专业能力和综合素质具有重要意义。工程教育的核心理念是“学生中心、成果导向、持续改进”，因此课程教学围绕工程认证三大理念进行教学改革，同时将协同育人理念也贯穿于其中，以期达到更好的教学效果，满足国际工程教育标准[4]。

1  课程教学探索

在课程教学中，要以学生为中心，以能力培养为导向，即将以教师为主的理念转变为以学生为主体的理念;同时在授课、实验和课设项目安排方面，注重成果导向问题;在课程考查方面，如试卷的出题，要以能力的考查为主;每次教学任务结束后，对课程各方面进行总结和持续改进，以期更好地实现工程教育。

1.1  课程目标定位

根据工程认证的三大理念，“数字图像处理”课程目标如下：

（1）本课程重在培养学生数字图像处理的基础知识和基本分析方法，为图像分析、图像理解、模式识别等课程提供必要的理论知识支撑，培养学生掌握电子信息工程的专业基础知识，并能将其用于解决电子信息工程领域的综合性工程实践和复杂工程问题。

（2）教学过程中，主要讲授图像变换、增强、编码、分割、几何校正及模式识别等知识，注重培养学生解决复杂工程问题的能力，理解复杂工程问题的内涵，认识复杂工程问题的特征，有针对性地培养和提高学生在图像实践活动中具有分析电子信息工程领域的综合性工程实践和复杂工程问题，获得有效结论的能力。

（3）在理论教学与实验教学环节，注重培养学生对数字图像处理基本原理的深入理解和对数字图像处理工程问题的解决方案的分析和设计能力，使学生具备针对复杂电子信息工程领域问题，能够综合各类信息进行研究，得到合理有效结论的能力。

1.2  课程教学内容设计

根据电子信息工程专业培养目标、毕业要求及其指标点的分解，确定本课程上述教学目标，进而确定教学内容，如表1所示。

1.3  课程教学实施

在教学实施过程中，既需要考虑工程认证理念，同时又需要把协同育人理念贯穿于教学实施过程中。协同效应又称为增效作用，指两种或两种以上的组分相加或调配在一起，所产生的作用大于各种组分单独作用的综合，即“1+1>2”[5]。在教学实施过程中，将教材内容的讲解、实验和课外课设项目结合进行协同教学，且进一步强化相关内容与培养目标的匹配程序，从而提高学生解决复杂问题的能力及创新协同能力。

在课程教学中，除了传统教学方式，同时也采用项目式案例教学方法，围绕典型的带有启发性的项目，加深学生对基础知识的理解和运用，从而系统地掌握课程内容。

例如实验3中的几何形状识别，在章节6中，学习了二值图像描述分散度知识，此实验就是利用分散度特征提取正确识别等边三角形、正方形和圓形，如图1所示。

分散度是一种面积形状的测度，符合人们的认识，相同面积的几何形状其周长越小越紧凑。分散度又称为圆度，即与圆的接近程度，圆是日常生活中所有图形中最紧凑的图形。

X表示某图像的分散度，P为某图像的周长，S为某图像的面积，则分散度如式（1）所示。

根据式（1），可计算出圆形的分散度为4π，正方形分散度为16，等边三角形的分散度为  。

I=imread（'.jpg'）;   %读入待识别的图片

I=rgb2gray（I）;       %I为灰度图像

BW=im2bw（I，graythresh（I））; %BW为二值图像

BW=～BW;                    %二值图像反色

BW2=bwlabel（BW）;

stats=regionprops（BW2，'all'）;  %对二值图像进行面积的求取

S=[stats.Area];

BW1=edge（I，'sobel'，0.1）;   %BW1为图形边缘

M=bwperim（BW1）;%对边缘求取周长

L=sum （sum（M））;

X=（L^2）/S  %计算分散度

if X>10&&X<14             %根据分散度大致区间判断图形，允许一定误差

disp（'图形为圆形'）;

else if X>14&&X<16.5

disp（'图形为正方形'）;

else if X>16.5&&X<22

disp（'图形为等边三角形'）;

else

disp（'其它图形'）;

end

通过上述示例，学生在实验前需要提前复习课上内容，并根据知识点用MATLAB编写相应实验项目程序，在实验课上进行调试并实现项目的任务要求，从而进一步掌握课程相关知识。

为了使学生更好地掌握课程相关知识，三个实验设置内容充实，学生利用实验前的课外时间，熟悉各个实验内容、要求及相关软件的学习，为实验课做好准备。前两个实验较简单，实验3为综合性实验，要求学生充分掌握特征提取数学模型，且熟练编程实现图像的识别。

课外课设项目题目为车牌识别，之所以选用此题目，是因为学生对项目背景都很熟悉。在课设前，通过启发式教学和对项目的具体讲解，将项目内容模块化，将深奥的理论知识形象化，并通过程序实现系统功能。

数字图像处理技术发展迅速，因此要及时更新、补充和调整相关教学内容、实验内容和课设项目。由于整个课程学时较少，但是教学内容较多，鼓励学生利用课外时间自学前沿知识和相关处理软件知识，多参与相关项目的实践锻炼，以达到该课程目标，且使学生创新、实践能力也得以提高。

1.4  课程教学考核

课程考核成绩分为三部分：平时成绩、实验和课外课设项目成绩、期末考查成绩。

平时成绩包括作业成绩和考勤成绩，根据作业质量、完成情况给定作业成绩，根据出勤率给定考勤成绩。

实验和课外课设项目成绩，根据实验和课外课设过程中的表现、实验结果和课设成果、实验报告和课设报告综合给定。

期末考查内容要充分考虑学生图像处理知识的应用能力，尽可能依托实际应用场景出题，侧重于考查学生对数字图像处理理论知识的原理掌握及设计思路的能力，而不应涉及复杂计算或大量单纯运算。由于重点考查的是学生的设计能力，而不是对某个知识的记忆或计算，所以考查以开卷形式进行。根据以上考查原则，命题为应用题和设计题两种类型，而舍弃传统的选择题、填空题和名词解释题等以知识性为主的题型。

每学年课程结束后，对各方面进行总结和持续改进，以更好地满足国际工程师培养的标准。

2  結  论

在工程教育专业认证的背景下，要将认证的三大核心理念贯穿于课程教学过程中，同时为了更好地提高学生的实践协同创新能力，将协同育人理念也贯穿于其中。在课程目标的设置、课程内容的设置、教学实施方式和课程考查方面，都要体现以学生为中心，以成果为导向，持续改进的协同育人模式，为培养具有解决复杂工程问题能力的学生奠定基础。

参考文献：

[1] 梁义涛，刘宏月，李岚.专业认证理念下电子信息工程专业课程的教学实践 [J].河南广播电视大学学报，2019，32（2）：81-85.

[2] 李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革 [J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34+70.

[3] 郑弦，杨春莉.高等学校工程管理专业评估认证的标准对比及理念分析 [J].教育教学论坛，2019（34）：225-226.

[4] 胡德鑫.新工业革命背景下工程教育专业认证制度国际改革的比较与借鉴 [J].高校教育管理，2019，13（5）：72-81.

[5] 张斌，彭红霞，张志.协同创新机制下“遥感数字图像处理”课程教学探索 [J].中国地质教育，2015，24（1）：70-73.

作者简介：李丽宏（1973-），女，汉族，河北无极人，教师，博士，教授，研究方向：图像处理、计算机视觉。