時(shí)間：2023-03-15 14:57:50
緒論：在尋找寫(xiě)作靈感嗎？愛(ài)發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理 教學(xué)改革 教學(xué)實(shí)踐
中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-2117（2014）08-0012-02
1 前言
數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，已經(jīng)滲透到計(jì)算機(jī)、通信、交通、物理、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、軍事、經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，與人們的生活密切相關(guān)?！稊?shù)字圖像處理》是信息技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展較快的一個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域，是模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘等學(xué)科的基礎(chǔ)，也是一門(mén)涉及多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。
該課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，要求學(xué)生在掌握?qǐng)D像處理的基本概念、基礎(chǔ)理論、典型算法的基礎(chǔ)上，掌握一定的編程實(shí)踐能力，能夠利用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的各種處理，如圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像恢復(fù)、圖像重建、圖像分割、圖像編碼和圖像識(shí)別等，在學(xué)習(xí)圖像專(zhuān)業(yè)知識(shí)的過(guò)程中增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，為其今后深入地進(jìn)行科學(xué)研究和獨(dú)立工作奠定良好的基礎(chǔ)。
2 創(chuàng)新教學(xué)理念
在《數(shù)字圖像處理》課程的教學(xué)中，努力貫徹素質(zhì)教育的先進(jìn)理念，注重教與學(xué)的有機(jī)結(jié)合，堅(jiān)持以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，將培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)思維，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)作為教學(xué)的重要目標(biāo)之一。
對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，以圖像處理算法的理論作為授課的重點(diǎn)，以算法的產(chǎn)生、應(yīng)用、改進(jìn)為主線(xiàn)，突出知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，揭示數(shù)字圖像處理發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律（要求學(xué)生重點(diǎn)理解）。
掌握數(shù)字圖像的基本概念和基本算法，關(guān)注圖像應(yīng)用的前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，并根據(jù)課程需要，適當(dāng)將數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中最新的技術(shù)手段，研究進(jìn)展以及發(fā)展趨勢(shì)納入教學(xué)，并鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新領(lǐng)域進(jìn)行積極地探索。
在教學(xué)過(guò)程中，努力將復(fù)雜抽象的理論融入到形象直觀(guān)的應(yīng)用實(shí)例當(dāng)中，將算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的重難點(diǎn)問(wèn)題分解細(xì)化為可展現(xiàn)的圖像處理效果，在理論中滲透實(shí)踐，在實(shí)踐中穿插理論，注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，真正使學(xué)生樂(lè)學(xué)、易學(xué)并會(huì)學(xué)。
3 改革教學(xué)內(nèi)容
數(shù)字圖像處理技術(shù)在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事技術(shù)和醫(yī)療衛(wèi)生等許多領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。圖像技術(shù)的快速發(fā)展決定了《數(shù)字圖像處理》課程的教學(xué)內(nèi)容也需要不斷更新，教材原則上選用專(zhuān)業(yè)內(nèi)容全面新穎的教材，即圖像專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)穩(wěn)定，并能夠緊跟數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于輔教材，可以根據(jù)圖像課程的系統(tǒng)性和實(shí)用性，并考慮到擴(kuò)充學(xué)生的視野，可以選一些國(guó)際上經(jīng)典書(shū)籍如外文經(jīng)典專(zhuān)著。目前我們以2012年清華大學(xué)出版社出版的，章毓晉編寫(xiě)的《圖像工程（上冊(cè)）――圖像處理（第三版）》教材為主線(xiàn)，以美國(guó)Rafael C.Gonzalez 等編著的Digital Image Processing，阮秋琦編著的《數(shù)字圖像處理學(xué)》等教材和中外科技期刊發(fā)表的最新圖像技術(shù)為參考資料，并適當(dāng)補(bǔ)充本領(lǐng)域中的一些新技術(shù)、新方法及新成果。
對(duì)圖像處理教材內(nèi)容進(jìn)行整合，課內(nèi)圖像處理基礎(chǔ)知識(shí)分為九大模塊：圖像與視覺(jué)基礎(chǔ)、圖像運(yùn)算與變換、圖像增強(qiáng)、圖像恢復(fù)、圖像重建、圖像編碼、圖像分割、圖像目標(biāo)表達(dá)與描述、圖像識(shí)別等內(nèi)容。
在授課過(guò)程中，一般知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自學(xué)，系統(tǒng)講解重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，如直方圖均衡等，而對(duì)于教材中未寫(xiě)進(jìn)或無(wú)系統(tǒng)介紹的前沿性、創(chuàng)新性或跨學(xué)科的內(nèi)容，則滲透到各個(gè)章節(jié)中。例如，將水果識(shí)別系統(tǒng)、車(chē)牌圖像的自動(dòng)識(shí)別、基于內(nèi)容的圖像檢索等新技術(shù)滲透到圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像目標(biāo)表達(dá)與描述和圖像識(shí)別等各個(gè)章節(jié)中，授課內(nèi)容完成，那么自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)模型建立，學(xué)生就完成了水果、車(chē)牌等圖像的自動(dòng)識(shí)別。通過(guò)這種方法強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)，跟蹤前沿，將基礎(chǔ)理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生不僅能夠?qū)W到課程的基礎(chǔ)知識(shí)，了解科學(xué)前沿的最新成果，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，而且與時(shí)俱進(jìn)，增強(qiáng)了學(xué)生的好奇心，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
4 改進(jìn)教學(xué)方法
在數(shù)字圖像處理教學(xué)中，綜合運(yùn)用課堂講授法、研究法、討論法和實(shí)驗(yàn)法等教學(xué)方法，發(fā)揮各種教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)。
對(duì)于一般的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，例如，圖像增強(qiáng)中的直方圖增強(qiáng)等模塊，同時(shí)以課堂講授和實(shí)驗(yàn)法為主，在講解圖像增強(qiáng)理論的同時(shí)進(jìn)行圖像直方圖增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，在圖像增強(qiáng)原理講完之后直接出現(xiàn)直方圖增強(qiáng)的前后對(duì)比圖，可以激發(fā)學(xué)生的興趣和動(dòng)手能力。
對(duì)于圖像邊緣檢測(cè)等一些難度相對(duì)較小的內(nèi)容，首先以講授法系統(tǒng)地講解其中一種邊緣檢測(cè)算法，其他與之原理相似的算法則運(yùn)用討論法，以學(xué)生討論、交流為主，教師引導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)為輔進(jìn)行。
對(duì)于課堂難度較大的內(nèi)容如圖像恢復(fù)與重建，則采取研究法為主，其他方法為輔。促使學(xué)生主動(dòng)思維，成為真正的學(xué)習(xí)主體，教師根據(jù)學(xué)生反饋的信息及時(shí)把握學(xué)生思維過(guò)程，成為真正的主導(dǎo)。
另外，對(duì)于圖像某一知識(shí)模塊的引入，可以適當(dāng)設(shè)置一些懸念或疑問(wèn)，再引出講授的主要內(nèi)容，即將教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)成一個(gè)“產(chǎn)生疑問(wèn)―尋求解決方法―解決疑問(wèn)―再產(chǎn)生疑問(wèn)―再尋求解決方法一再解決疑問(wèn)……”的過(guò)程。這樣不僅有利于增強(qiáng)授課內(nèi)容的邏輯性，還有利于啟發(fā)學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的興趣及創(chuàng)新能力。
5 豐富教學(xué)手段
鑒于數(shù)字圖像理論知識(shí)比較豐富，實(shí)踐性比較強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域比較廣的特點(diǎn)，以及現(xiàn)有教學(xué)設(shè)備、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的改善，《數(shù)字圖像處理》課程采用板書(shū)、多媒體課件、輔助教學(xué)軟件以及教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等多元化的教學(xué)手段。充分活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效果，促進(jìn)教學(xué)改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，獲得了良好的教學(xué)效果。
對(duì)于數(shù)字圖像處理中典型算法的原理與推導(dǎo)等難度較大的內(nèi)容，以板書(shū)為主，通過(guò)對(duì)公式的推理計(jì)算，體現(xiàn)出知識(shí)的邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性。同時(shí)適當(dāng)輔以多媒體課件對(duì)圖像處理的結(jié)果進(jìn)行演示，以加速學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的理解，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的直觀(guān)性、生動(dòng)性和趣味性。
針對(duì)本課程的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了輔助教學(xué)軟件，利用該軟件在課堂教學(xué)中將圖像處理算法的實(shí)際效果進(jìn)行隨堂演示，從而將枯燥的理論推導(dǎo)轉(zhuǎn)化為立竿見(jiàn)影的實(shí)際操作。讓學(xué)生充分感受到數(shù)字圖像處理技術(shù)的巨大魅力，從而降低了理論知識(shí)學(xué)習(xí)的難度，增加了課堂的信息量、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)了化靜態(tài)為動(dòng)態(tài)，化抽象為直觀(guān)，化復(fù)雜為簡(jiǎn)潔，使課堂教學(xué)的效率大大提高。此外，又鍛煉了學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
根據(jù)課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步改革教學(xué)實(shí)踐，安排了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，要求學(xué)生掌握數(shù)字圖像處理、基本操作處理和簡(jiǎn)單的典型算法編程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂上理論知識(shí)的學(xué)習(xí)鞏固，增強(qiáng)了學(xué)生的編程能力和基本的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生對(duì)源代碼進(jìn)行分析研究、修改或補(bǔ)充，動(dòng)手設(shè)計(jì)一些綜合性或創(chuàng)新性的算法，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告或論文。既培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，又提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
利用大學(xué)提供的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，把圖像處理課程的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、授課教案、教學(xué)課件、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)以及相關(guān)參考資料都上傳到此教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上積極討論關(guān)于圖像處理方面的一些最新研究等話(huà)題，激發(fā)學(xué)生討論及思考。另外，學(xué)生對(duì)于未消化的難點(diǎn)，也可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上提出，教師及時(shí)通過(guò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行回復(fù)，實(shí)現(xiàn)課后數(shù)字圖像處理教學(xué)的互動(dòng)，從而作為課堂學(xué)習(xí)的補(bǔ)充。教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的共享，課后教學(xué)的互動(dòng)，豐富了教學(xué)手段，為開(kāi)展多種形式的教學(xué)奠定基礎(chǔ)。
6 改革考核方法
課程考核對(duì)于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握、實(shí)驗(yàn)技能的提高、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有很大的促進(jìn)作用。然而，傳統(tǒng)的閉卷考試，主要考核學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握，容易使得學(xué)生將注意力放在背記考點(diǎn)及研究考試技巧上?！稊?shù)字圖像處理》課程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，僅采用這種評(píng)價(jià)方式將難以調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的積極性，達(dá)不到良好的效果。
在考核方法的改革上，對(duì)《數(shù)字圖像處理》課程采用了綜合性的考核方法。期末考試采用筆試開(kāi)卷方式，主要強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)理論的宏觀(guān)掌握。在考試題目設(shè)計(jì)上，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生知道如何去尋找解決問(wèn)題的方案，考核學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；同時(shí)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的比重，根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的完成情況，以及創(chuàng)造性解決圖像處理問(wèn)題的能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行評(píng)分。另外，還將平時(shí)的聽(tīng)講，回答問(wèn)題，作業(yè)的情況列入平時(shí)成績(jī)。因此《數(shù)字圖像處理》課程最終的考核成績(jī)包括三個(gè)部分：期末考試成績(jī)（占50%），實(shí)驗(yàn)成績(jī)（占30%）和平時(shí)成績(jī)（占20%）。
通過(guò)課程考核方法的改革，不僅有效地檢驗(yàn)了學(xué)生對(duì)《數(shù)字圖像處理》課程的綜合掌握程度，而且還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，提高了實(shí)踐創(chuàng)新能力。
7 結(jié)語(yǔ)
隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展和完善，數(shù)字圖像處理技術(shù)也在不斷發(fā)展，并且越來(lái)越多地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，相應(yīng)地，數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)改革和實(shí)踐也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外科研和教學(xué)成果，不斷吸收新知識(shí)，豐富教學(xué)內(nèi)容；根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法，使學(xué)生在掌握數(shù)字圖像處理基本理論和方法的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，創(chuàng)新意識(shí)與綜合設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生的信息綜合設(shè)計(jì)能力和科學(xué)研究能力有明顯地提高。激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平，真正培養(yǎng)出具有開(kāi)拓精神和創(chuàng)新意識(shí)的現(xiàn)代化新人。
參考文獻(xiàn)：
[1]章毓晉.圖像工程（上冊(cè)）――圖像處理（第三版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.
[2]岡薩雷斯.數(shù)字圖像處理（第三版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.
[3]Rafael C.Gonzalez. Digital Image Processing using Matlab[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.
關(guān)鍵詞：金相實(shí)驗(yàn)；數(shù)字圖像處理；金相組織分析；金相互動(dòng)系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）15-0268-03
金相實(shí)驗(yàn)是高等工科院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)和近機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的一門(mén)基本實(shí)驗(yàn)技能[1，2]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課堂講授工程材料的成分―組織―性能理論知識(shí)的理解掌握和靈活運(yùn)用。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、發(fā)現(xiàn)和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力[3，4]。通過(guò)金相實(shí)驗(yàn)加深對(duì)所學(xué)有關(guān)理論知識(shí)的理解，并進(jìn)一步驗(yàn)證理論知識(shí)點(diǎn)的正確性，從感性認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槔硇哉J(rèn)識(shí)，更重要的是使學(xué)生掌握如何改變材料的組織，進(jìn)而使其滿(mǎn)足機(jī)件性能要求的能力。
一、金相實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備。金相實(shí)驗(yàn)室作為公共專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)室在各大高校都有，主要是以觀(guān)察金屬材料的金相組織為目的，所以金相顯微鏡是必配裝置，主要經(jīng)歷了三代產(chǎn)品如圖1，第一代江南儀器的XPT-7型單目偏光顯微鏡，第二代上海炳宇4XB型單目倒置金相顯微鏡，第三代上海蔡康4XCE電腦型三目倒置金相顯微鏡，既可人工觀(guān)察金相圖像，又可以在計(jì)算機(jī)顯示器上很方便地適時(shí)觀(guān)察金相圖像，并可隨時(shí)捕捉記錄金相圖片，從而對(duì)金相圖譜進(jìn)行分析、評(píng)級(jí)等，還可以保存或打印出高像素金相照片。這樣的設(shè)備為學(xué)生實(shí)驗(yàn)提供了高效、快捷的操作，也可以讓學(xué)生真正地了解到實(shí)際工廠(chǎng)或者實(shí)驗(yàn)室用到的最新設(shè)備。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。一般傳統(tǒng)的教學(xué)中都包含了金相試樣制備技術(shù)和金相顯微鏡的使用，注重學(xué)生對(duì)材料組織的腐蝕、成像技術(shù)及各種儀器設(shè)備使用技術(shù)的掌握。觀(guān)察的金屬材料，大多數(shù)都是純鐵、20鋼、45鋼、60鋼、T8鋼、T12鋼、亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵和過(guò)共晶白口鑄鐵[5]，需要去驗(yàn)證一下這些典型材料的金相組織。采用了新金相顯微鏡后，對(duì)于這些試樣的觀(guān)察非常簡(jiǎn)便，使得原本的2學(xué)時(shí)內(nèi)容在1學(xué)時(shí)多點(diǎn)就可以完成，這種驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。另外，先進(jìn)的觀(guān)察設(shè)備還有很多其他功能沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)，這就需要結(jié)合新設(shè)備特性開(kāi)展有目的的變革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，全面掌握金相檢驗(yàn)的基本知識(shí)，滿(mǎn)足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。
二、基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的金相實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐
正是由于金相組織觀(guān)察的設(shè)備提升，一些比較專(zhuān)業(yè)的觀(guān)測(cè)方法得以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施。例如，實(shí)時(shí)的金相組織圖像交流、金相組織的鑒定等，都可以通過(guò)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)，對(duì)金相實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法進(jìn)行挖掘，將驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)變革成設(shè)計(jì)性、綜合性，乃至研究性的實(shí)驗(yàn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。
1.引入數(shù)字圖像處理技術(shù)，提升教學(xué)手段。金相圖片是分析金屬材料微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)的基本依據(jù)。隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，金相圖片的作用越來(lái)越大，可用于新型材料的組成成分及產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)、金相組織特性的定量分析等。當(dāng)然對(duì)于定量分析的精度要求越高，也就意味著利用金相顯微鏡采集的圖片質(zhì)量要求越高。將數(shù)字圖像處理技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)中，可為金相圖片的觀(guān)察帶來(lái)簡(jiǎn)便，讓學(xué)生了解到最新的金相分析手段。
（1）金相組織的相對(duì)量確定。原始的測(cè)定方法需要對(duì)金相圖片上的不同組織區(qū)域進(jìn)行尺寸測(cè)量，再用數(shù)學(xué)方法將組織的面積求解出來(lái)。圖像處理技術(shù)的引入可以通過(guò)圖片上的像素進(jìn)行組織的面積計(jì)算。組織的區(qū)域面積是由這一區(qū)域所包圍的像素?cái)?shù)量來(lái)決定的，只需要將采集到的金相圖像的像素?cái)?shù)轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的定量數(shù)據(jù)，也就是標(biāo)定出每個(gè)像素所代表的實(shí)際尺寸，最終就能將組織的面積計(jì)算出來(lái)，這些都可由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，如圖2所示。這樣比傳統(tǒng)的測(cè)量方法更加精確，也更加的簡(jiǎn)便。
（2）金相圖像的增強(qiáng)。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)和金相顯微鏡采集到的金相圖像會(huì)受到各種干擾，導(dǎo)致圖片質(zhì)量下降，不利于觀(guān)測(cè)。例如，在亞共析鋼材料中珠光體和鐵素體在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期服役以后，由于珠光體自身的不斷球化與分解，導(dǎo)致珠光體和鐵素體的邊界模糊不清，為了能夠準(zhǔn)確分辨需要對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，如圖2中將原始圖像處理后的圖像識(shí)別更加清晰?；跀?shù)字圖像處理技術(shù)，增強(qiáng)處理的手段有：灰度變換、調(diào)整亮度與對(duì)比度、銳化處理等。利用這些技術(shù)使得金相圖像的質(zhì)量大幅度提升，為后期的定量金相測(cè)量和金相分析奠定了基礎(chǔ)。
2.擴(kuò)展知識(shí)面，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。學(xué)生在傳統(tǒng)的金相實(shí)驗(yàn)中，主要觀(guān)察的是常規(guī)組織，這顯然是不夠的。為了拓寬學(xué)生的視野和緊密聯(lián)系實(shí)際，可以從廣度和深度兩方面來(lái)加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。廣度是增加觀(guān)察材料的種類(lèi)，例如增加典型合金、不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等實(shí)際生活中學(xué)生熟悉的常用材料[2]。深度是指除了基本的金相組織觀(guān)察與分析任務(wù)以外，還可以加入學(xué)生制備試樣環(huán)節(jié)，利用金相互動(dòng)[6，7]系統(tǒng)完成金相組織顯微鏡觀(guān)察及圖像拍照。通過(guò)互動(dòng)對(duì)比，既多方面了解不同材料的組織形貌，加深記憶，又比較各自的操作水平，提高了學(xué)生積極向上的學(xué)習(xí)氛圍，同時(shí)單一的驗(yàn)證性實(shí)也轉(zhuǎn)變成了綜合性實(shí)驗(yàn)。
3.考核方式多樣化，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。金相實(shí)驗(yàn)是一門(mén)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)，做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生多。利用第三代金相顯微鏡組成了一套金相互動(dòng)系統(tǒng)，在互動(dòng)系統(tǒng)中利用數(shù)字圖像處理技術(shù)增加了實(shí)驗(yàn)的考核內(nèi)容，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。構(gòu)建科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)考核體系，可以全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和實(shí)驗(yàn)技能，還能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性?？己酥饕ǎ簳?shū)面形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)階段；在操作中，考核內(nèi)容比較多，例如操作金相顯微鏡是否規(guī)范、試樣組織的調(diào)節(jié)速度和質(zhì)量、拍攝金相圖像的質(zhì)量、金相組織的定量分析準(zhǔn)確性、互動(dòng)交流中的提問(wèn)等。借助于數(shù)字圖像處理技術(shù)，學(xué)生可以在圖片上標(biāo)記組織的結(jié)構(gòu)特征、辨識(shí)未知材料的金相組織或文字說(shuō)明分析，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交給教師，教師對(duì)每個(gè)學(xué)生的操作過(guò)程評(píng)閱打分，如圖3所示。通過(guò)這些多樣化的考核形式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)鍛煉了其動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
三、結(jié)語(yǔ)
在金相互動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮數(shù)字圖像處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，大大提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性。在對(duì)教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和考核方式等全面改革后，舊的金相實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不飽滿(mǎn)問(wèn)題得以解決，提升了課堂的師生互動(dòng)性，學(xué)生的實(shí)踐技能加強(qiáng)了，知識(shí)面得到了拓寬，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果較以往大為提高。
金相實(shí)驗(yàn)技術(shù)是機(jī)械類(lèi)學(xué)生必須掌握的一門(mén)基本實(shí)驗(yàn)技能。隨著技術(shù)的發(fā)展，將數(shù)字圖像處理技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段中，完善了實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，進(jìn)一步提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力，對(duì)于培養(yǎng)高素質(zhì)的工程技術(shù)人才具有重要意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]馬杰，王，黃寶旭，等.金相實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力提升探索[J].考試周刊，2015，（77）：11.
[2]葛利玲.“金相顯微技術(shù)”課程改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（2）：197-200.
[3]王麗，周玲，尹麗丹，等.創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)在大學(xué)生能力培養(yǎng)中的作用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，（3）：143-146.
[4]馬杰，王，黃寶旭，等.金屬材料工程專(zhuān)業(yè)金相實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力提升與改革實(shí)踐[J].新校園：上旬刊，2015，（12）：45.
[5]王志剛，井敏，孫德明，等.“金相檢驗(yàn)技術(shù)”教學(xué)改革與實(shí)踐探討[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，16（4）：41-42.
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）14-0260-02
遙感（Remote Sensing）應(yīng)用技術(shù)是在地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)以及某些社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)上發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。遙感應(yīng)用技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，要求學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上勤思考、多動(dòng)手。本文利用ENVI軟件為平臺(tái)，對(duì)生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)遙感實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進(jìn)行了探討。
一、基于ENVI軟件的遙感軟件教學(xué)
ENVI（The Environment for Visualizing Images）軟件是美國(guó)ITT Visual Information Solutions公司的旗艦產(chǎn)品。ENVI軟件是由遙感領(lǐng)域的科學(xué)家采用IDL開(kāi)發(fā)的一套功能強(qiáng)大的、完整的遙感圖像處理軟件，它是快速、便捷、準(zhǔn)確地從地理空間數(shù)字圖像中提取信息的首屈一指的軟件解決方案，它提供先進(jìn)的、人性化的使用工具來(lái)方便用戶(hù)讀取、準(zhǔn)備、探測(cè)、分析和共享數(shù)字圖像中的信息。
本課程主要是使學(xué)生在掌握數(shù)字圖像處理原理的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)相關(guān)數(shù)字圖像處理軟件的應(yīng)用，從而進(jìn)一步鞏固在理論課學(xué)習(xí)中所掌握的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)字圖像進(jìn)行解決實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)對(duì)ENVI軟件的操作訓(xùn)練，使學(xué)生更好地理解和把握相關(guān)知識(shí)。本課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為四個(gè)部分，分別是ENVI軟件介紹、幾何校正、圖像增強(qiáng)、數(shù)字圖像分類(lèi)等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師的演示實(shí)驗(yàn)和介紹為起點(diǎn)，這一步只能使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法有所了解，而使學(xué)生要掌握，必須要靠他們自己的實(shí)踐。所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，適當(dāng)介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、背景、原理和方法，主要采用1人1組，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，教師在學(xué)生有疑問(wèn)時(shí)，需要引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。同時(shí)讓學(xué)生加強(qiáng)熟悉ENVI軟件，可自行閱讀幫助文檔進(jìn)行其他工具的學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)課程考核方法避免了傳統(tǒng)期末考試形式古板的弊端，采用上機(jī)操作和編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，成績(jī)包括平時(shí)上機(jī)考核和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，綜合評(píng)定學(xué)生成績(jī)，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作占40%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占60%。
二、基于ENVI軟件的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系建立
1.教學(xué)內(nèi)容體系建立原則。根據(jù)教學(xué)與發(fā)展的理論提出首先以高難度進(jìn)行教學(xué)原則，結(jié)合當(dāng)前學(xué)生的智力情況，教學(xué)內(nèi)容必須改革更新使學(xué)生在高難度水平上進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)課程以前采用加拿大的圖像處理PCI軟件，主要考慮到2007年開(kāi)始ESRI公司的全面合作，現(xiàn)采用了國(guó)際上流行的ENVI軟件，為遙感和地理信息系統(tǒng)的一體化集成提供了一個(gè)典型的解決方案。遙感是空間數(shù)據(jù)采集和分類(lèi)的有效工具，地理信息系統(tǒng)是管理和分析空間數(shù)據(jù)的有效工具。兩者是空間信息的主要組成部分，有著天然的聯(lián)系。為了適應(yīng)這種新的用戶(hù)需求和未來(lái)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，更好地為用戶(hù)提供服務(wù)，ESRI公司與美國(guó)ITT VIS公司建立了全球戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共同開(kāi)發(fā)和建設(shè)遙感與地理信息系統(tǒng)一體化平臺(tái)。其二以高速度進(jìn)行教學(xué)原則，教師不能講得過(guò)多過(guò)細(xì)，認(rèn)為不要過(guò)分強(qiáng)調(diào)“掌握”和技能，有些不需要練得達(dá)到純熟程度，有些也不需要有意識(shí)地記憶，通過(guò)學(xué)生無(wú)意識(shí)記憶，主張以知識(shí)的廣度達(dá)到知識(shí)的深度。特別熟悉遙感軟件，學(xué)生一定閱讀相關(guān)說(shuō)明材料擴(kuò)充學(xué)習(xí)知識(shí)，逐步、日積月累地達(dá)到知識(shí)深度。
2.教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建。結(jié)合生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)模式，許多內(nèi)容如數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)預(yù)處理等須通過(guò)具體應(yīng)用在本學(xué)科相關(guān)一些問(wèn)題，才能夠真正掌握和理解。本實(shí)驗(yàn)課程以呼和浩特為例，設(shè)計(jì)了教學(xué)內(nèi)容體系。具體步驟有：第一，了解ENVI軟件及其軟件體系結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)ENVI軟件文件系統(tǒng)和數(shù)字圖像的讀入與保存；其二，掌握使用ENVI進(jìn)行幾何校正，首先了解選取控制點(diǎn)的原則，然后進(jìn)行選擇控制點(diǎn)，利用ENVI軟件提供的幾何精校正功能進(jìn)行圖像校正；其三，幾種圖像增強(qiáng)方法，了解ENVI軟件的彩色合成、直方圖增強(qiáng)（反差處理）、空間濾波（平滑、銳化）、波段比值（介紹NDVI的運(yùn)算）、主成分分析（PCA）、K{T變換（穗冒變換）等；最后，進(jìn)行數(shù)字圖像分類(lèi)，主要學(xué)習(xí)ENVI軟件的非監(jiān)督分類(lèi)和監(jiān)督分類(lèi)方法，掌握數(shù)字圖像分類(lèi)技術(shù)。這樣教學(xué)使學(xué)生理解學(xué)習(xí)過(guò)程，具體說(shuō)讓學(xué)生留心怎樣進(jìn)行學(xué)習(xí)，怎樣按一定的步驟去解決問(wèn)題，使學(xué)生形成適合于自身特點(diǎn)的學(xué)習(xí)方法。
從多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，總結(jié)出的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系設(shè)計(jì)見(jiàn)下表：
三、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探討
1.優(yōu)化遙感實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容是指國(guó)家依據(jù)基礎(chǔ)教育培養(yǎng)目標(biāo)和課程目標(biāo)所規(guī)定的，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，它體現(xiàn)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)發(fā)展的最基本、最重要載體。
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程存在的問(wèn)題主要有：首先，將培養(yǎng)遙感專(zhuān)門(mén)人才作為課程內(nèi)容選擇依據(jù)，不論實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)上學(xué)術(shù)化傾向都較為明顯，因此不能過(guò)分側(cè)重學(xué)科訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，而且未必有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；其次，過(guò)分孤立地強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作技能，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容一般在教學(xué)大綱中，單獨(dú)列出教學(xué)中需要學(xué)生學(xué)習(xí)的遙感軟件實(shí)驗(yàn)基本操作，但重視基本操作并不等于過(guò)分強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)技能的熟練化，進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的、刻板的技能訓(xùn)練。這些做法既枯燥，效益又不高，是需要改變的。因此實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的選擇應(yīng)有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的全面發(fā)展，也就是加強(qiáng)遙感實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，同時(shí)提倡將知識(shí)的傳授和技能的訓(xùn)練與具體的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)結(jié)合起來(lái)，盡量貼近生活、貼近社會(huì)。
2.根據(jù)遙感教學(xué)內(nèi)容采用多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式進(jìn)行教學(xué)。在課堂改革的實(shí)踐中我們將“遙感實(shí)驗(yàn)演示啟發(fā)引導(dǎo)形式”、“學(xué)生上機(jī)為主，演示為輔，師生結(jié)合形式”、“實(shí)驗(yàn)操作解答問(wèn)題形式”等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使實(shí)驗(yàn)成為課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的主干，保證教學(xué)活動(dòng)中的學(xué)生主體、教師主導(dǎo)相互作用的充分發(fā)揮。同時(shí)教師要在教學(xué)中給學(xué)生創(chuàng)造發(fā)問(wèn)機(jī)會(huì)，依據(jù)“精講活練”的原則，對(duì)學(xué)生提問(wèn)，要堅(jiān)持有問(wèn)必答，盡可能使答案符合學(xué)生理解的水平。這樣可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而且可以達(dá)到教與學(xué)在質(zhì)的方面提高。
3.遙感實(shí)驗(yàn)編寫(xiě)單獨(dú)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)非常有必要。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)課程的具體化，是對(duì)實(shí)驗(yàn)課程理念和對(duì)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的落實(shí)，伴隨著獨(dú)立形態(tài)的實(shí)驗(yàn)課程的產(chǎn)生，出現(xiàn)相應(yīng)的遙感實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)非常有必要，將實(shí)驗(yàn)單獨(dú)作為一門(mén)實(shí)驗(yàn)課程，編寫(xiě)單獨(dú)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)很重要。對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)從內(nèi)容結(jié)構(gòu)到呈現(xiàn)方式進(jìn)行分析，以準(zhǔn)確把握“遙感實(shí)驗(yàn)”的學(xué)與教。但當(dāng)前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有見(jiàn)到普適性較高的遙感上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，并且各個(gè)高校使用的實(shí)驗(yàn)教材多為自己設(shè)計(jì)、自己編寫(xiě)的。筆者針對(duì)遙感實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容中的問(wèn)題，結(jié)合課程特點(diǎn)自己編寫(xiě)遙感實(shí)驗(yàn)講義及指導(dǎo)書(shū)，設(shè)計(jì)了幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以加深學(xué)生對(duì)遙感知識(shí)的理解及應(yīng)用。
四、結(jié)束語(yǔ)
遙感應(yīng)用技術(shù)是現(xiàn)代地理學(xué)的重要研究手段之一。它能迅速有效地提供地表自然過(guò)程和現(xiàn)象的宏觀(guān)信息，有助于揭示其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)。遙感技術(shù)課程是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程。在學(xué)習(xí)掌握遙感理論知識(shí)的同時(shí)，必須強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，才能達(dá)到系統(tǒng)理解遙感理論知識(shí)，同時(shí)理解遙感實(shí)驗(yàn)在遙感中的重要性的目的。本課程采用ENVI軟件，其目的是培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的動(dòng)手能力，使其掌握不同的專(zhuān)業(yè)圖像處理系統(tǒng)，有助于學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的靈活運(yùn)用，為今后從事相關(guān)工作打下良好的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。同時(shí)積極改革新思想，積極優(yōu)化遙感實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，根據(jù)遙感教學(xué)內(nèi)容采用多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式進(jìn)行教學(xué)，編寫(xiě)單獨(dú)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等問(wèn)題非常關(guān)鍵。
參考文獻(xiàn)：
[1]梅安新，彭望綠，秦其明，等.遙感導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，2001.
[2]鄭常龍.化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程與教學(xué)論[M].北京：高等教育出版社，2009.
[3]孔祥生，等.《遙感概論實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].測(cè)繪科學(xué)，2013，（1）.
[4]鄧?yán)?，?《遙感原理與方法》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與思考[J].地理空間信息，2013，（2）.
關(guān)鍵詞：機(jī)器學(xué)習(xí)；教學(xué)方法；教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）53-0158-02
“機(jī)器學(xué)習(xí)”是現(xiàn)代信息技術(shù)科技領(lǐng)域中一門(mén)非常重要的學(xué)科，涉及概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)、腦科學(xué)、認(rèn)知學(xué)等多門(mén)學(xué)科，專(zhuān)門(mén)研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類(lèi)的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識(shí)或技能，重新組織已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)使之不斷改善自身的性能?！皺C(jī)器學(xué)習(xí)”是人工智能的核心，是使計(jì)算機(jī)具有智能的根本途徑，具有重要的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。因此，要想成為高科技行業(yè)的高層次人才，就需要掌握與“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程所相關(guān)的知識(shí)和技術(shù)。
一、課程安排和教學(xué)內(nèi)容選擇
“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程是我院“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課程之一，與“人工智能”、“數(shù)學(xué)圖像處理”、“機(jī)器視覺(jué)”構(gòu)成了本科生培養(yǎng)的有機(jī)課程體系。按照我院“機(jī)器學(xué)習(xí)”教學(xué)大綱的要求，總學(xué)時(shí)數(shù)為32，其中理論教學(xué)24學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)8學(xué)時(shí)。我院選用的教材是由Tom Mitchell所著，曾華軍、張銀奎等譯的“Machine Learning”，這是一本“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程的經(jīng)典教材，展示了機(jī)器學(xué)習(xí)中核心的算法和理論，并闡明了算法的運(yùn)行過(guò)程。該書(shū)總共有十三章，有些內(nèi)容如第七章的“計(jì)算學(xué)習(xí)理論”對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)理論性過(guò)強(qiáng)，不易理解；有些內(nèi)容如第四章的“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和第九章的“遺傳算法”與我們的另一門(mén)專(zhuān)業(yè)課“智能計(jì)算”在內(nèi)容上有重疊。因此，要想在最短的時(shí)間內(nèi)讓本科生掌握最基本的“機(jī)器學(xué)習(xí)”的原理和方法，就需要對(duì)教學(xué)課程選擇優(yōu)化，激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最終，我們選擇了該書(shū)的第一、二、三、五、六、八、十三章作為教學(xué)的主要內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合教師自己的科研工作，時(shí)刻關(guān)注“機(jī)器學(xué)習(xí)”在國(guó)內(nèi)、國(guó)際上的最新進(jìn)展，在教學(xué)過(guò)程中以專(zhuān)題講座的形式將“機(jī)器學(xué)習(xí)”的最新研究成果介紹給學(xué)生，達(dá)到使學(xué)生開(kāi)闊眼界、增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)的目的。
二、教學(xué)中存在的問(wèn)題
筆者承擔(dān)“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程教學(xué)工作已有五年，在日常的教學(xué)活動(dòng)中，發(fā)現(xiàn)該課程的教學(xué)問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1.課程理論抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高?！皺C(jī)器學(xué)習(xí)”理論性強(qiáng)，如按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法在課堂上講解“機(jī)器學(xué)習(xí)”的各種理論和算法，必然涉及到大量的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，這就要求學(xué)生要有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從而使數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不好的學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較困難，興趣不高，教學(xué)效果不佳。
2.教學(xué)內(nèi)容豐富，知識(shí)點(diǎn)分散。“機(jī)器學(xué)習(xí)”涉及的理論、算法很多，并且算法之間聯(lián)系不大，教學(xué)內(nèi)容易面面俱到，這就導(dǎo)致學(xué)生只掌握了分散的知識(shí)點(diǎn)，沒(méi)有形成一條完整的知識(shí)鏈，不知道自己所學(xué)的算法有什么用、如何使用，從而失去了學(xué)習(xí)目標(biāo)，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
3.實(shí)驗(yàn)課比例較小且難度較大?！皺C(jī)器學(xué)習(xí)”是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少，僅提供8學(xué)時(shí)，使原本很重要的實(shí)踐活動(dòng)變成了搭配；同時(shí)，部分“機(jī)器學(xué)習(xí)”算法較復(fù)雜，編程實(shí)現(xiàn)難度較大，加上大部分學(xué)生本身的編程能力有限，很難在較短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容。最終導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣不高，消極應(yīng)對(duì)，沒(méi)有將學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐，學(xué)生的動(dòng)手能力也沒(méi)有得到充分鍛煉。
針對(duì)以上問(wèn)題，筆者在“機(jī)器學(xué)習(xí)”教學(xué)實(shí)踐中注重理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)緊密相連，研究如何恰當(dāng)組織教學(xué)內(nèi)容，合理分配實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，達(dá)到知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)的有效結(jié)合。
三、教學(xué)方法改進(jìn)
（一）理論教學(xué)
在一個(gè)完整的教學(xué)過(guò)程中，理論教學(xué)是尤為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是學(xué)生獲取知識(shí)的直接渠道。如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；如何把枯燥無(wú)味的理論和算法講解深入顯出，易于理解，是理論教學(xué)問(wèn)題中需要重要解決的問(wèn)題?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面入手。
1.上好緒論課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！芭d趣是最好的老師”，興趣是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極思維、勇于探索的強(qiáng)大動(dòng)力。因此在教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)該注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自始至終主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，全身心地投入到學(xué)習(xí)活動(dòng)中。因此，我們應(yīng)該重視緒論課，通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料，將最新的“機(jī)器學(xué)習(xí)”的研究成果展現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教材中列舉了“機(jī)器學(xué)習(xí)”的一些成功應(yīng)用，如學(xué)習(xí)識(shí)別人類(lèi)的講話(huà)、學(xué)習(xí)駕駛車(chē)輛、學(xué)習(xí)分類(lèi)新的天文結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)以世界級(jí)的水平對(duì)弈西洋雙陸棋等。但是，這些應(yīng)用只有一些文字上的描述，很難給學(xué)生留下直觀(guān)的印象，我們可以上網(wǎng)查找一些相關(guān)的視頻資料，結(jié)合視頻資料來(lái)講解這些應(yīng)用，這樣會(huì)讓學(xué)生更加直觀(guān)的認(rèn)識(shí)到“機(jī)器學(xué)習(xí)”的應(yīng)用價(jià)值和遠(yuǎn)大的市場(chǎng)前景，從而對(duì)這門(mén)課程產(chǎn)生濃厚的興趣。
2.結(jié)合實(shí)例講解，注重理論聯(lián)系實(shí)踐?！皺C(jī)器學(xué)習(xí)”的很多算法理論性強(qiáng)、抽象、不易理解，單純采用文字?jǐn)⑹龊凸酵茖?dǎo)的教學(xué)手段，教學(xué)效果并不好。因此在理論教學(xué)中，可以結(jié)合實(shí)例講解，注重理論聯(lián)系實(shí)踐。例如在講解“貝葉斯學(xué)習(xí)”這章時(shí)，有一個(gè)樸素貝葉斯分類(lèi)器的算法，實(shí)現(xiàn)該算法的難點(diǎn)在于估計(jì)給定目標(biāo)值時(shí)各屬性的概率。為了讓學(xué)生更好的理解和掌握該算法，可以結(jié)合“識(shí)別手寫(xiě)阿拉伯?dāng)?shù)字”這一實(shí)例進(jìn)行講解。首先，將手寫(xiě)阿拉伯?dāng)?shù)字圖像二值化，并分割成“4×4=16”個(gè)同等大小的子圖像；然后，計(jì)算每一個(gè)子圖像中黑色像素的個(gè)數(shù)，將該值作為數(shù)字圖像的一個(gè)屬性值；最后，從100張訓(xùn)練樣本中統(tǒng)計(jì)出給定數(shù)字時(shí)各屬性的概率。這樣，學(xué)生通過(guò)實(shí)例，知道算法的應(yīng)用場(chǎng)合和方法，學(xué)習(xí)興趣和效率自然就會(huì)提高。
3.教師與學(xué)生互動(dòng)，注重問(wèn)答式教學(xué)。教師與學(xué)生互動(dòng)是理論教學(xué)最基本的組織形式，是提高課堂效率、達(dá)成教學(xué)最優(yōu)化的有效途徑之一。因此，課堂教學(xué)模式應(yīng)由傳統(tǒng)傳授“滿(mǎn)堂灌”的方式轉(zhuǎn)向“互動(dòng)問(wèn)答”的方式，通過(guò)提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生去思考，激發(fā)學(xué)生的求知欲，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀(guān)能動(dòng)性。例如，在講解“基于實(shí)例的學(xué)習(xí)”這一章時(shí)，首先給學(xué)生介紹了三種學(xué)習(xí)方法：k近鄰算法、局部加權(quán)回歸和基于案例的推理，這時(shí)可以問(wèn)學(xué)生：這些方法有什么共同點(diǎn)？與前面學(xué)習(xí)的方法有什么不同？根據(jù)學(xué)生的回答，引導(dǎo)出積極學(xué)習(xí)和消極學(xué)習(xí)的概念，并指出這兩種方法之間的重要差異。然后進(jìn)一步問(wèn)學(xué)生：歸納偏置方面積極和消極方法是否有實(shí)質(zhì)性的差異？引導(dǎo)學(xué)生去思考引起這些差異的原因是什么，探求問(wèn)題的本源。接著還可以問(wèn)學(xué)生：這些差異會(huì)影響學(xué)習(xí)器的泛化精度嗎？讓學(xué)生去進(jìn)一步思考這些差異會(huì)導(dǎo)致什么樣的結(jié)果，從而對(duì)所學(xué)的算法有更加深入的了解和認(rèn)識(shí)。
（二）實(shí)踐教學(xué)
實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充，學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)將理論教學(xué)學(xué)到的理論算法應(yīng)用于實(shí)踐，有助于知識(shí)的理解和掌握，也有助于提高學(xué)生的動(dòng)手能力。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容大多為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，缺乏綜合性實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)不夠。因此，教學(xué)過(guò)程中要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，增加綜合性實(shí)驗(yàn)，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)密切結(jié)合起來(lái)。可以從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)考核這三方面入手。
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)層次化。根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，按照由淺入深的原則安排了三個(gè)實(shí)驗(yàn)：候選消除算法、ID3決策樹(shù)算法、和識(shí)別手寫(xiě)阿拉伯?dāng)?shù)字。前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法，驗(yàn)證教材實(shí)例的正確性；后一個(gè)實(shí)驗(yàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生綜合運(yùn)用數(shù)字圖像處理、可視化編程技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等課程知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)的難度由易到難，層層深入，有利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。
2.實(shí)驗(yàn)要求明確化。對(duì)于每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，都有明確的要求，讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)要做什么，該輸出怎樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如在候選消除算法實(shí)驗(yàn)中，首先要求學(xué)生以讀文件的方式讀訓(xùn)練樣例，并將樣例顯示在屏幕上；然后，實(shí)現(xiàn)極大特殊假設(shè)算法并將每一步的極大特殊邊界輸出到屏幕；最后，實(shí)現(xiàn)極大一般假設(shè)算法并將每一步的極大一般邊界輸出到屏幕。通過(guò)完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)候選消除算法的過(guò)程有了一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)算法的理解。
3.實(shí)驗(yàn)考核常規(guī)化。為了保證實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的管理，對(duì)每一次實(shí)驗(yàn)都要求學(xué)生簽到，并完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，交由教師批改。教師根據(jù)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況，給出評(píng)分和評(píng)語(yǔ)，并計(jì)入學(xué)生的平時(shí)成績(jī)中。學(xué)生的最終考試成績(jī)?yōu)槠綍r(shí)成績(jī)與期末卷面成績(jī)的加權(quán)和。通過(guò)常規(guī)化實(shí)驗(yàn)考核，學(xué)生會(huì)意識(shí)到實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重要性，積極認(rèn)真的對(duì)待實(shí)驗(yàn)。
四、結(jié)語(yǔ)
針對(duì)“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程特點(diǎn)和我校的實(shí)際情況，我們積極開(kāi)展教學(xué)改革研究，從理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩方面進(jìn)行了一些探索，并初步取得了令人滿(mǎn)意的效果?！皺C(jī)器學(xué)習(xí)”是一門(mén)不斷發(fā)展的交叉學(xué)科，要求“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程的內(nèi)容不斷更新，教學(xué)方法也要不斷改進(jìn)。為了更好的講授這門(mén)課，還需要在日后的教學(xué)實(shí)踐中不斷改進(jìn)和完善。
參考文獻(xiàn)：
[1]Tom M.Mitchell.Machine Learning[M].曾華軍，等，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[2]袁鼎榮.淺談《機(jī)器學(xué)習(xí)》的課程教學(xué)方法[J].廣西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（4）：99-101.
[3]胡雪蕾，孫明明，孫廷凱，陸建峰.研究生“機(jī)器學(xué)習(xí)”課程教學(xué)改革實(shí)踐與探討[J].煤炭高等教育，2012，（1）：118-121.
關(guān)鍵詞 醫(yī)學(xué)圖像處理；雙語(yǔ)教學(xué)；教材
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-489X（2012）33-0099-02
雙語(yǔ)教學(xué)是指除漢語(yǔ)外，用一門(mén)外語(yǔ)作為課堂主要用語(yǔ)進(jìn)行學(xué)科的教學(xué)。作為一門(mén)國(guó)際化的語(yǔ)言，英語(yǔ)的重要性越來(lái)越被人了解。在高校中開(kāi)展專(zhuān)業(yè)課的雙語(yǔ)教學(xué)可以增強(qiáng)學(xué)生了解世界科技最新成果的能力，加快高等院校高層次教育與國(guó)際接軌的步伐。同時(shí)雙語(yǔ)教學(xué)課堂可以為教師提供一個(gè)提高自身英語(yǔ)綜合運(yùn)用能力的訓(xùn)練機(jī)會(huì)，提高教師進(jìn)行科學(xué)研究和國(guó)際學(xué)術(shù)交流的能力[1]。
醫(yī)學(xué)圖像處理是高校生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)普遍開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)課程之一。近年來(lái)，河南科技大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)與工程學(xué)院在開(kāi)展多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，大膽嘗試雙語(yǔ)教學(xué)在本課程中的應(yīng)用，根據(jù)教師的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合大多數(shù)學(xué)生的反饋，總結(jié)在雙語(yǔ)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，并提出幾項(xiàng)改進(jìn)措施。
1 雙語(yǔ)教學(xué)中存在的問(wèn)題
1.1 從教師角度
學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的醫(yī)學(xué)圖像處理課程使用教材的是羅述謙等著的《醫(yī)學(xué)圖像處理與分析》，在應(yīng)用雙語(yǔ)教學(xué)之后，教材更換為Rafael C.Gonzalez教授所著的Digital Image Processing，該教材內(nèi)容闡述清晰易懂，幾乎覆蓋了學(xué)生所必須掌握的全部基礎(chǔ)知識(shí)。本書(shū)已被全世界500多所大學(xué)和研究所使用，是國(guó)際知名高校的經(jīng)典教材。
對(duì)于擔(dān)任本門(mén)課程的教師來(lái)說(shuō)，需要反復(fù)理解中文和英文原版教材，在吃透教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合圖像處理的最新技術(shù)制作多媒體課件，將原來(lái)準(zhǔn)備好的中文課件轉(zhuǎn)換為英文課件，并把原來(lái)已經(jīng)講熟練的課堂內(nèi)容用英語(yǔ)講授給學(xué)生。其中存在的問(wèn)題有：1）教師之間對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)的認(rèn)識(shí)有偏差，一部分教師認(rèn)為雙語(yǔ)教學(xué)應(yīng)該完全用英語(yǔ)授課，而其他大多數(shù)教師認(rèn)為既然是雙語(yǔ)，那么可以用兩種語(yǔ)言交叉授課，以學(xué)生理解為最終目的；2）教師的英語(yǔ)口語(yǔ)水平不夠高，畢竟不是英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)出身，平時(shí)用到口語(yǔ)的機(jī)會(huì)也不是很多，所以教師都對(duì)自己的口語(yǔ)不是百分百自信。
1.2 從學(xué)生角度
雙語(yǔ)教學(xué)對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)英語(yǔ)應(yīng)用能力，尤其是聽(tīng)說(shuō)能力要求較高。學(xué)生在課堂上本來(lái)就需要經(jīng)過(guò)思考才能完全理解教師講的內(nèi)容，現(xiàn)在還要在聽(tīng)懂英語(yǔ)的基礎(chǔ)上進(jìn)行思考和繼續(xù)聽(tīng)課，這對(duì)學(xué)生尤其是英語(yǔ)基礎(chǔ)不是太好的學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較困難的。雖然大部分學(xué)生已經(jīng)通過(guò)大學(xué)英語(yǔ)四級(jí)考試，甚至有部分學(xué)生已經(jīng)通過(guò)大學(xué)英語(yǔ)六級(jí)考試，但他們的英語(yǔ)實(shí)際聽(tīng)說(shuō)能力相對(duì)于應(yīng)試能力卻較為薄弱，仍然有可能聽(tīng)不懂教師的講解，因此聽(tīng)說(shuō)能力成為他們用英語(yǔ)進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流的主要問(wèn)題。
醫(yī)學(xué)圖像處理課程中涉及許多醫(yī)學(xué)圖像，因此有關(guān)醫(yī)學(xué)的英文詞匯也出現(xiàn)不少。醫(yī)學(xué)詞匯較為難記，長(zhǎng)單詞較多，這也給學(xué)生的課堂聽(tīng)講帶來(lái)一定的困擾，影響了課堂內(nèi)容的吸收，效果較差。
1.3 從考核角度
既然是雙語(yǔ)授課，那么在考核時(shí)同樣需要考慮到兩種語(yǔ)言的問(wèn)題。如果用全英文出試卷，恐怕會(huì)出現(xiàn)學(xué)生連題都看不懂的情況；如果用中文試卷，又無(wú)法體現(xiàn)雙語(yǔ)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，難以考核教學(xué)的效果。
2 相應(yīng)的改進(jìn)措施
針對(duì)在雙語(yǔ)教學(xué)中遇到的問(wèn)題，思考后認(rèn)為：在醫(yī)學(xué)圖像處理課程的雙語(yǔ)教學(xué)中，應(yīng)明確課程雙語(yǔ)教學(xué)的目的仍是傳授專(zhuān)業(yè)知識(shí)，這一點(diǎn)在教學(xué)過(guò)程中必須始終堅(jiān)持，英語(yǔ)只是一種工具，否則專(zhuān)業(yè)課的雙語(yǔ)教學(xué)就變成專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)課。為實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，結(jié)合師生的實(shí)際情況，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。
2.1 加強(qiáng)教師培訓(xùn)，提高講課水平
雙語(yǔ)教學(xué)成功與否取決于從事雙語(yǔ)教學(xué)教師的水平，因此，加強(qiáng)授課教師的英語(yǔ)能力是十分必要的。學(xué)院與外語(yǔ)學(xué)院聯(lián)系，請(qǐng)專(zhuān)業(yè)的英語(yǔ)口語(yǔ)教師為承擔(dān)雙語(yǔ)教學(xué)任務(wù)的教師開(kāi)展英語(yǔ)培訓(xùn)，培訓(xùn)的內(nèi)容包括教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常使用的教學(xué)專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)以及學(xué)科中常用的英語(yǔ)闡述和評(píng)論能力。除此之外，學(xué)院還派青年教師到國(guó)內(nèi)著名高校或國(guó)外學(xué)習(xí)進(jìn)修，參加學(xué)術(shù)研討會(huì)議和培訓(xùn)班等，提高教師的專(zhuān)業(yè)水平和英語(yǔ)能力。
除加強(qiáng)教師水平之外，還要更好地發(fā)揮多媒體教學(xué)手段在教學(xué)中的作用。對(duì)于較難理解的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)、句子等，在課件中用中英文對(duì)照幫助理解，這樣可以保證即使英語(yǔ)水平較低的學(xué)生也能夠領(lǐng)會(huì)教學(xué)中的基本內(nèi)容。由于本課程是醫(yī)學(xué)圖像處理，因此在課件中可以多引入一些新型圖像處理技術(shù)在醫(yī)學(xué)圖片中的應(yīng)用。這些知識(shí)與本專(zhuān)業(yè)的其他專(zhuān)業(yè)課也有相關(guān)聯(lián)之處，學(xué)生對(duì)這方面的內(nèi)容較為感興趣，課堂氣氛活躍，教學(xué)效果良好。
2.2 發(fā)揮學(xué)生主體作用，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣
上課時(shí)教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生用英文發(fā)言、提問(wèn)，加強(qiáng)師生之間及學(xué)生之間的英文溝通和交流能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生自主思維。授課結(jié)束，可由學(xué)生用英重點(diǎn)總結(jié)，然后教師補(bǔ)充。精選教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于一些常用的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)和句子，課堂上需要經(jīng)常復(fù)習(xí)。引導(dǎo)學(xué)生逐步學(xué)會(huì)用英語(yǔ)結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行思考分析，提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力，加深對(duì)授課內(nèi)容的理解。雙語(yǔ)教學(xué)難度大，只有充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮他們的主體意識(shí)，才能取得良好效果[2]。
2.3 改進(jìn)考核方法，提高教學(xué)質(zhì)量
雙語(yǔ)教學(xué)仍然是以學(xué)生為主體的，因此采取一個(gè)合理有效的考核方法能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得良好的學(xué)習(xí)成績(jī)?？梢钥紤]作業(yè)、課后練習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告采用全英文模式，在這種情況下，學(xué)生有時(shí)間在組織好英語(yǔ)答案的情況下進(jìn)行回答。課堂上的討論及問(wèn)題回答以英文為主，必要時(shí)輔以中文解釋?zhuān)@樣也可以鍛煉學(xué)生的口語(yǔ)能力，并提高他們參與討論的熱情。最后的期末考試可以采取中英文結(jié)合的方式，對(duì)于一些相對(duì)簡(jiǎn)單的題目如填空題等可以用英文出題，要求英文回答；而一些較為復(fù)雜的問(wèn)答或計(jì)算題，可允許學(xué)生用中英文作答。這些考核內(nèi)容在最終成績(jī)中所占的權(quán)重不同，如可定為平時(shí)成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的30%，考試成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的70%。這樣的考核方式也可促進(jìn)學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)日常的學(xué)習(xí)積累。
3總結(jié)
通過(guò)這些改進(jìn)措施，能夠提高學(xué)生對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)不僅能夠?qū)W到專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也提高了英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)讀寫(xiě)能力。雙語(yǔ)教學(xué)作為一種較新的教學(xué)手段，仍然在實(shí)踐中摸索，在教學(xué)過(guò)程中不斷完善，只有不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、積累經(jīng)驗(yàn)，才能更好地發(fā)揮雙語(yǔ)教學(xué)的效果。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞 圖像處理；圖像分析；教學(xué)改革；教學(xué)模式；CDIO
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-489X（2013）03-0106-02
Teaching Reform of Medical Images Processing and Analysis//Tang Min
Abstract Medical images processing and analysis is one of the major foundational courses for biomedical engineering. According to the teaching model of CDIO， several teaching reform measures of medical images processing and analysis are carried out， including combining multimedia approach with traditional teaching method； guiding students to understand knowledge points unitarily； prompting students’ enthusiasm； training practical abilities of students； and fostering thinking mode merged with science， engineering and medicine. The author’s rich practical experiences demonstrate that these teaching reform measures can foster the students’ abilities， inspire their interests and therefore improve the teaching effect greatly.
Key words image processing； image analysis； teaching reform； teaching model； CDIO
醫(yī)學(xué)圖像處理與分析是研究圖像處理的基本理論及其在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科，是生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課。該課程的任務(wù)是：系統(tǒng)介紹圖像處理與分析的基本理論和基本方法，側(cè)重使學(xué)生掌握其在生物科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，目的是使學(xué)生系統(tǒng)掌握數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)概念、基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，學(xué)習(xí)圖像分析的基本理論、典型方法和實(shí)用技術(shù)，為在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域從事研究與開(kāi)發(fā)打下扎實(shí)基礎(chǔ)。
醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程理論抽象，涉及醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理、信號(hào)處理等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，學(xué)科之間高度交叉、滲透，學(xué)生很難理解其中的相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，因此課程起點(diǎn)高，教學(xué)難度大[1-2]。筆者在教學(xué)方法上也與時(shí)俱進(jìn)，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)方法的弊端，引入新的教學(xué)模式和教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高質(zhì)量人才的目標(biāo)。
本文提出筆者基于CDIO教學(xué)模式的醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程教學(xué)改革方面的一些經(jīng)驗(yàn)?？傮w說(shuō)來(lái)，該課程教學(xué)改革的主要思路是：以全新的教學(xué)理念為指導(dǎo)，以先進(jìn)的教學(xué)手段和方法為橋梁，以學(xué)科交叉的眼光有機(jī)結(jié)合課程教學(xué)與課外教學(xué)、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)、系統(tǒng)講授與學(xué)生自學(xué)等多種方式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的完整性、前沿性、理論性與實(shí)踐性，使學(xué)生掌握本門(mén)課程的理論框架與思維方法，掌握生物圖像處理與分析的相關(guān)技能，能夠采取合適的處理方法實(shí)現(xiàn)特定的醫(yī)學(xué)圖像處理目的。
1 CDIO教學(xué)模式
CDIO教學(xué)模式是近年來(lái)國(guó)外工程教育改革的最新成果，其中C代表構(gòu)思（Conceive），D代表設(shè)計(jì)（Design），I代表實(shí)現(xiàn)（Implement），O代表運(yùn)作（Operate）。CDIO模式是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式來(lái)學(xué)習(xí)工程，并以綜合培養(yǎng)的方式使學(xué)生在多方面達(dá)到工程師的預(yù)定目標(biāo)。實(shí)踐證明，CDIO教學(xué)模式比傳統(tǒng)教學(xué)模式適應(yīng)面更寬，更有助于提高教學(xué)質(zhì)量，尤為重要的是CDIO模式中的新評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為工程教育的系統(tǒng)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[3]。
2 醫(yī)學(xué)圖像處理與分析教改措施
2.1 融合多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)手段
目前高校授課中普遍存在兩種極端：
一種是只板書(shū)授課，形式單調(diào)，內(nèi)容枯燥，課堂時(shí)間無(wú)法有效利用，知識(shí)容量小；
另一種則完全采用多媒體授課，課堂教學(xué)變成單純地播放幻燈片，缺乏學(xué)生參與互動(dòng)的空間和可能。
筆者強(qiáng)調(diào)打造“多媒體+板書(shū)”的高質(zhì)量精品課堂：
一方面，優(yōu)秀的教學(xué)課件能提升和精煉教材內(nèi)容，通過(guò)利用圖像、聲音和動(dòng)畫(huà)等多媒體技術(shù)將教材中相關(guān)概念、算法、原理及應(yīng)用轉(zhuǎn)化成形象逼真的影像展示給學(xué)生，介紹和比較不同的圖像處理方法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像的不同效果，為學(xué)生提供生動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)；
另一方面，將板書(shū)穿插于多媒體教學(xué)中，對(duì)圖像處理算法的關(guān)鍵步驟進(jìn)行推導(dǎo)和演算，同時(shí)展示教學(xué)進(jìn)度、層次和重點(diǎn)，有利于學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)把握，有效避免知識(shí)講授過(guò)程中的“碎片化”現(xiàn)象。
2.2 引導(dǎo)學(xué)生整體把握知識(shí)點(diǎn)
在教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生從整體上把握學(xué)習(xí)的總體要求，理清教學(xué)知識(shí)點(diǎn)、學(xué)習(xí)難點(diǎn)以及學(xué)習(xí)技巧，對(duì)于落實(shí)課程的知識(shí)點(diǎn)非常關(guān)鍵。每一章教學(xué)伊始，首先提出本章主線(xiàn)，即要解決什么問(wèn)題，以什么樣的方法和步驟來(lái)解決問(wèn)題，所介紹方法對(duì)于解決問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)何在。當(dāng)教學(xué)內(nèi)容章節(jié)較多，分成多次講授時(shí)，這個(gè)主線(xiàn)將會(huì)反復(fù)強(qiáng)調(diào)，從而不斷加強(qiáng)學(xué)生對(duì)有關(guān)內(nèi)容學(xué)習(xí)目的性的認(rèn)識(shí)，開(kāi)展針對(duì)性的學(xué)習(xí)。
2.3 調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性
德國(guó)教育學(xué)家第斯多惠認(rèn)為：“教育的藝術(shù)不在于教授的本領(lǐng)，而在于激勵(lì)、喚醒和鼓舞?！盵4]心理學(xué)研究也表明，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與學(xué)習(xí)效果之間的關(guān)系十分密切，不同性質(zhì)的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)于學(xué)習(xí)效果有不同的影響。學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)直接制約他們的學(xué)習(xí)積極性，影響學(xué)習(xí)效果。筆者在課堂教學(xué)中經(jīng)常采用問(wèn)題學(xué)習(xí)法（problem based learning，PBL），以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生參與教學(xué)。學(xué)生通過(guò)圖書(shū)館以及網(wǎng)絡(luò)等資源，查閱資料，系統(tǒng)分析，形成讀書(shū)報(bào)告，再到課堂上討論和交流，教師則主要起到布置任務(wù)和經(jīng)典總結(jié)的作用[2，5]。這種啟發(fā)式、互動(dòng)式、討論式、研究性等教學(xué)方法，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和研究能力。另外，還可以通過(guò)課程網(wǎng)站、在線(xiàn)聊天等現(xiàn)代交流手段，將課堂教學(xué)和課后輔導(dǎo)有機(jī)結(jié)合，建立多渠道的教學(xué)互動(dòng)模式，使學(xué)生得到及時(shí)的指導(dǎo)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
2.4 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力
本課程是一門(mén)以實(shí)踐為基礎(chǔ)的課程，必須十分注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)和開(kāi)發(fā)，使學(xué)生熟悉醫(yī)學(xué)圖像處理課程基本理論的同時(shí)，掌握如何通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)這些算法，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)的算法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像處理和分析，能夠根據(jù)具體臨床需要對(duì)算法進(jìn)行設(shè)計(jì)、改進(jìn)和優(yōu)化，使處理后的圖像符合臨床要求。為此，本課程設(shè)置了相關(guān)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，兩周時(shí)間內(nèi)要求學(xué)生完成5～6個(gè)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)算法效果，最終形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2.5 形成理工醫(yī)結(jié)合的思維方式
現(xiàn)代生物科學(xué)已經(jīng)呈現(xiàn)高度綜合和高度分化的發(fā)展趨勢(shì)，作為生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的本科生，需要具備豐富扎實(shí)的理工科知識(shí)和一定基礎(chǔ)的醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，才能在今后的工作中有所發(fā)展和創(chuàng)新。南通大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程本科專(zhuān)業(yè)設(shè)置于電子信息學(xué)院，隸屬工科范疇，而學(xué)生的醫(yī)學(xué)知識(shí)背景相對(duì)較弱。因此，本課程講授時(shí)要注重與醫(yī)學(xué)成像技術(shù)、醫(yī)學(xué)電子學(xué)等課程的銜接和交叉，不僅在講授某一種圖像處理方法時(shí)突出重點(diǎn)、分化難點(diǎn)，更要將醫(yī)學(xué)實(shí)例的處理融合于各章節(jié)，體現(xiàn)出理、工、醫(yī)三者結(jié)合，對(duì)從方法論和認(rèn)識(shí)論的較高層次上形成新的研究思維起到指導(dǎo)作用[2]。
3 結(jié)論
本文結(jié)合筆者多年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在簡(jiǎn)要介紹CDIO教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，針對(duì)醫(yī)學(xué)圖像處理與分析理論教學(xué)方面提出一些改革措施。實(shí)踐表明，醫(yī)學(xué)圖像處理與分析課程教學(xué)應(yīng)緊密結(jié)合醫(yī)學(xué)實(shí)踐，注重圖像處理方法與具體醫(yī)學(xué)應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合和交叉，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新思維能力。筆者今后還將圍繞實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革開(kāi)展一些有益的探索。
參考文獻(xiàn)
[1]韓貴來(lái).醫(yī)學(xué)圖像處理課程教學(xué)方法探討[J].時(shí)代教育：教育教學(xué)版，2011（4）：14.
[2]湯樂(lè)民，丁斐.醫(yī)學(xué)研究生“生物圖像處理與分析”課堂教學(xué)方法初探[J].南通大學(xué)學(xué)報(bào)：教育科學(xué)版，2008，4（4）：
79-81.
[3]中國(guó)CDIO網(wǎng)站[EB/OL].http：//.
關(guān)鍵詞:操作系統(tǒng);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)質(zhì)量;應(yīng)用型本科
1操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性
“操作系統(tǒng)”課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,本課程的學(xué)習(xí)目的是讓學(xué)生掌握操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)[1-2],為今后在相關(guān)領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“操作系統(tǒng)”課程必不可少的環(huán)節(jié),我們不僅要設(shè)置實(shí)驗(yàn),而且還要重視實(shí)驗(yàn),使其很好地輔助課堂教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量直接影響學(xué)生的就業(yè)機(jī)會(huì)和工程實(shí)踐能力[3]。德國(guó)教育家第斯多惠曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授的本領(lǐng),而在于激勵(lì)、喚醒和鼓舞?！倍鴮?shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)就是培養(yǎng)學(xué)生的好奇心和求知欲,幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考,鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程找到解決問(wèn)題的方法和途徑。
2現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題
操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性使我們有足夠的理由要教好這門(mén)課,但是在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中,學(xué)生要真正完成好操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容卻并不是十分容易的事情。下面從專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的定位、前導(dǎo)課程
影響、選用操作系統(tǒng)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控等方面進(jìn)行分析。
2.1應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的定位
長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教育帶有濃厚的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究型人才培養(yǎng)色彩,與應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的“理論夠用,注重實(shí)踐”的特點(diǎn)不太相符。國(guó)家教育部強(qiáng)調(diào)對(duì)不同院校不同層次的學(xué)生要采取分類(lèi)指導(dǎo)的原則,應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)類(lèi)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)既懂得計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí),又掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能的高級(jí)應(yīng)用人才。對(duì)此問(wèn)題的研究,我們課程組在文獻(xiàn)[4-5]中已進(jìn)行過(guò)論述,特別需要說(shuō)明的是我們課程組負(fù)責(zé)人范輝教授參加了由教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)組織的全國(guó)高校操作系統(tǒng)課程研究與資源建設(shè)項(xiàng)目,并在其中承擔(dān)了應(yīng)用型本科操作系統(tǒng)課程的部分研究與建設(shè)工作,使我校的應(yīng)用型本科操作系統(tǒng)的課程建設(shè)起到了很好的示范作用。
2.2前導(dǎo)課程的影響
“操作系統(tǒng)”的前導(dǎo)課程有“程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“計(jì)算機(jī)組成原理”和“匯編語(yǔ)言”等,它的后續(xù)課程包括“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“數(shù)據(jù)庫(kù)原理”和“編譯原理”等計(jì)算機(jī)學(xué)科的重要課程,如圖1
作者簡(jiǎn)介:孫述和(1966-),男,山東煙臺(tái)人,副教授,碩士,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用、圖像處理;謝青松(1965-),男,副教授,碩士,研究方向?yàn)樗惴ǚ治雠c設(shè)計(jì)、信息安全技術(shù);董付國(guó)(1977-),男,山東聊城人,講師,碩士,研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理、信息安全;杜萍(1981-),女,山東青島人,講師,碩士,研究方向?yàn)榛诮巧脑L(fǎng)問(wèn)控制。
所示。大部分學(xué)生在學(xué)任何一門(mén)課之初都比較認(rèn)真,主觀(guān)上有較強(qiáng)烈的學(xué)好這門(mén)課的愿望,但是隨著課程的日益深入,課程特征不斷顯露,特別是“操作系統(tǒng)”這門(mén)課本身的理論性較強(qiáng)且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)前導(dǎo)課的依賴(lài)性很大,從而打擊了一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,甚至有一部分學(xué)生因前導(dǎo)課程學(xué)習(xí)較差而放棄了操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)作業(yè)的完成,從而影響了課堂學(xué)習(xí)甚至包括后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。
圖1 “操作系統(tǒng)”的前導(dǎo)與后續(xù)課程
2.3選用的實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)
由于操作系統(tǒng)課程本身的原因,使得操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境較難選擇。大部分教材以Unix系統(tǒng)為實(shí)例,而Unix的安裝成本又較貴,不太適宜用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)。而傳統(tǒng)的Windows操作系統(tǒng)的大部分源代碼未公開(kāi),具有一定的局限性和不透明性。所以,我們選用Linux作為主要的實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)。但是,由于大部分學(xué)生之前都沒(méi)有接觸過(guò)Linux,并且還都非常熟悉Windows系統(tǒng),思維定勢(shì)難免會(huì)給Linux的認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)帶來(lái)一定的難度。
2.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控
從目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況來(lái)看,各個(gè)學(xué)校對(duì)評(píng)價(jià)工作都較為重視,但存在著只重結(jié)果而忽視過(guò)程以及考核方式不科學(xué)等問(wèn)題。由于當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)資源不斷豐富,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告或設(shè)計(jì)代碼部分存在抄襲現(xiàn)象,這部分學(xué)生雖然提交了實(shí)驗(yàn)報(bào)告,成績(jī)也不錯(cuò),但實(shí)際上,卻沒(méi)有掌握相關(guān)的知識(shí)。如何在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控,合理利用網(wǎng)絡(luò)資源,避免抄襲,使學(xué)生能夠既掌握知識(shí)又鍛煉能力,這為我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了新的難題。
3提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的對(duì)策與方法
筆者結(jié)合自己近幾年的教學(xué)實(shí)踐,就“操作系統(tǒng)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遇到的上述問(wèn)題,從以下3個(gè)方面談?wù)勛约旱捏w會(huì)。
3.1化難為易,從主觀(guān)和客觀(guān)兩方面進(jìn)行引導(dǎo)
(1) 在學(xué)習(xí)的主動(dòng)性方面,潛移默化地消除學(xué)生的畏難情緒。
① 在第一節(jié)實(shí)驗(yàn)課上多下功夫。通過(guò)實(shí)例告訴學(xué)生操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)在現(xiàn)在的學(xué)習(xí)和今后工作中的重要性,使學(xué)生從純粹學(xué)好課程的想法變?yōu)橛心康男缘膶W(xué)習(xí)。例如,從考研和就業(yè)的角度,強(qiáng)調(diào)編程能力和動(dòng)手能力的重要性,并結(jié)合前導(dǎo)課程如“高級(jí)程序設(shè)計(jì)”中的線(xiàn)程等相關(guān)內(nèi)容加以說(shuō)明。
② 結(jié)合教師和前面學(xué)生的經(jīng)驗(yàn),介紹操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的方法和特征,以及可能遇到的困難,讓學(xué)生針對(duì)自身的學(xué)習(xí)情況,提前準(zhǔn)備和查閱前導(dǎo)課程的相關(guān)內(nèi)容,做到心中有數(shù)。同時(shí),把一些好的學(xué)習(xí)技巧傳授給學(xué)生,讓學(xué)生知道怎么學(xué)、怎么做。
③ 在后面的實(shí)驗(yàn)課上,單純地強(qiáng)調(diào)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重要性的意義已經(jīng)不大,教師應(yīng)在每一次布置實(shí)驗(yàn)作業(yè)的時(shí)候,有意識(shí)的從應(yīng)用及工程實(shí)踐角度,用案例的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容加以多角度描述,從而使學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟⒓ぐl(fā)學(xué)習(xí)興趣。
(2) 在客觀(guān)上,化難為易,有針對(duì)性地解決學(xué)生的學(xué)習(xí)難題。
① 分層次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求,如表1所示將學(xué)生粗略分為高中低3個(gè)層次。
表1學(xué)生層次分類(lèi)
層次前導(dǎo)課程
掌握情況學(xué)習(xí)興趣與
學(xué)習(xí)目的人數(shù)
第一層次基礎(chǔ)知識(shí)
非常扎實(shí)學(xué)習(xí)興趣非常強(qiáng)烈一小部分
(
第二層次基礎(chǔ)知識(shí)穩(wěn)固學(xué)習(xí)目的明確絕大部分
(>80%)
第三層次基礎(chǔ)知識(shí)較差學(xué)習(xí)興趣不高一小部分
(
對(duì)不同層次學(xué)生,有針對(duì)性地分析并提出解決方案,以幫助他們提高,如表2所示。
表2按層次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求
層次針對(duì)性分析及解決方案
第一層次多加鼓勵(lì)及肯定,并結(jié)合其興趣點(diǎn)推薦學(xué)習(xí)資料,引導(dǎo)自學(xué),可在后面的團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)中委以重任。
第二層次按照既定的實(shí)驗(yàn)要求和目的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排。
第三層次放棄部分選做實(shí)驗(yàn),適量延長(zhǎng)必做實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí),以彌補(bǔ)前導(dǎo)課程的不足并強(qiáng)化必做實(shí)驗(yàn)。
② 提供參考程序,幫助學(xué)生快速入門(mén)。這個(gè)方法主要是針對(duì)第三層次和第二層次的一小部分前導(dǎo)課程學(xué)習(xí)效果不好的學(xué)生而言的。我們以實(shí)驗(yàn)“進(jìn)程調(diào)度模擬程序設(shè)計(jì)”為例進(jìn)行說(shuō)明。
例1:進(jìn)程調(diào)度模擬程序設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對(duì)進(jìn)程概念和進(jìn)程調(diào)度算法的理解。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:(a)給出進(jìn)程調(diào)度的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法描述;
(b) 用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)n個(gè)并發(fā)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度的程序,每個(gè)進(jìn)程由一個(gè)進(jìn)程控制塊結(jié)構(gòu)表示;
(c) 調(diào)度程序應(yīng)當(dāng)包含兩種不同的調(diào)度算法,運(yùn)行時(shí)可以任選一種,以利于分析和比較;
(d) 程序應(yīng)能顯示或打印各種進(jìn)程狀態(tài)和參數(shù)變化情況,便于觀(guān)察。
實(shí)驗(yàn)參考方案:對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),首先要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)編程加深對(duì)進(jìn)程概念和算法的理解,對(duì)算法的理解是重點(diǎn),而非編程本身。我們給編程確實(shí)有困難的學(xué)生,提供一個(gè)實(shí)驗(yàn)參考框架,并在此基礎(chǔ)上基本實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)先算法,只留下一些涉及到該算法核心思想的代碼讓學(xué)生自己填空,最后重點(diǎn)考察學(xué)生在此框架基礎(chǔ)上自己編寫(xiě)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然,對(duì)于絕大部分基礎(chǔ)較好的學(xué)生,我們還是建議程序框架也要自己搭建。
③ 我們還可以多鼓勵(lì)學(xué)生充分合理利用網(wǎng)絡(luò)資源,如果有某些疑問(wèn)或未解決的問(wèn)題可以自己到網(wǎng)絡(luò)上尋找答案或到一些論壇上參與討論,增加自己學(xué)習(xí)和豐富操作系統(tǒng)知識(shí)的途徑。
3.2由淺入深,多角度多層次學(xué)習(xí)掌握Linux系統(tǒng)
我們選擇Linux做為實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng),由于大部分學(xué)生之前都沒(méi)有接觸過(guò)它,所以做實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該從易到難,一步步的來(lái)操作,如圖2所示。
圖2Linux系統(tǒng)學(xué)習(xí)階段示意圖
我們的方法是首先熟悉Linux簡(jiǎn)單操作的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),包括基本的應(yīng)用級(jí)實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)管理級(jí)實(shí)驗(yàn)。在這一階段,可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)熟悉的Windows操作系統(tǒng)的相關(guān)功能,對(duì)比學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)的功能,如表3所示。
表3操作系統(tǒng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)列表
序號(hào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容LinuxWindows
1系統(tǒng)安裝√√
2系統(tǒng)的用戶(hù)接口和編程界面√√
3系統(tǒng)的界面認(rèn)識(shí)(窗口系統(tǒng)、文件管理和系統(tǒng)管理工具等)√√
4使用U盤(pán)√√
5屏蔽Windows桌面上的“回收站”√
6觀(guān)察注冊(cè)表內(nèi)容√
其次,在熟悉操作系統(tǒng)的基本操作與環(huán)境之后,進(jìn)入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段,編程模擬實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的某些功能模塊,如表4所示。
表4Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)列表
序號(hào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(對(duì)應(yīng)算法或命令)必做選做
1進(jìn)程調(diào)度模擬程序設(shè)計(jì)(動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法)√
2頁(yè)面置換模擬程序設(shè)計(jì)(OPT、FIFO、LRU)√
3文件系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)(login、dir、read、open、close等)√
最后,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難度較大,但很有意義,也很有意思的源代碼閱讀級(jí)實(shí)驗(yàn),這部分內(nèi)容建議學(xué)生分組協(xié)作完成?？蛇x內(nèi)容有很多,例如進(jìn)程創(chuàng)建、內(nèi)存分配、系統(tǒng)安全性、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)、文件的讀或?qū)憽⑻摂M文件系統(tǒng)、idle進(jìn)程等,每組學(xué)生可自主選題,最后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,由團(tuán)隊(duì)統(tǒng)一提交。表5所示是我們2008～2009年度第二學(xué)期學(xué)生源代碼閱讀級(jí)實(shí)驗(yàn)分組情況匯總。
表5源代碼閱讀級(jí)實(shí)驗(yàn)分組情況列表
序號(hào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否團(tuán)隊(duì)人數(shù)/組
1進(jìn)程創(chuàng)建√9
2內(nèi)存分配√10
3文件的讀或?qū)憽?
4虛擬文件系統(tǒng)√10
5網(wǎng)絡(luò)傳輸√10
6設(shè)備管理√10
3.3改進(jìn)考核方式,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控
要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控,保證操作系統(tǒng)課程的教學(xué)質(zhì)量,我們對(duì)傳統(tǒng)的只提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的實(shí)驗(yàn)考核方法從如下幾個(gè)方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐:
(1) 提高實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)谧罱K課程成績(jī)中所占比例(如圖3所示),引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
圖3 提高實(shí)驗(yàn)成績(jī)比例示意圖
(2) 對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?cè)u(píng)定,應(yīng)
在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的基礎(chǔ)上,綜合多種形式進(jìn)行考核量化。我們的方法是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,不定時(shí)抽查部分學(xué)生的程序,并有針對(duì)性的提問(wèn)和討論,保證一學(xué)期每個(gè)學(xué)生至少有一次提問(wèn)的機(jī)會(huì),按回答情況進(jìn)行打分。團(tuán)隊(duì)形式的綜合性實(shí)驗(yàn)還要求組長(zhǎng)提交任務(wù)分配情況以及個(gè)人完成情況,將協(xié)作能力、資料分析能力等納入考核指標(biāo)。
4結(jié)束語(yǔ)
我?！安僮飨到y(tǒng)”(應(yīng)用型本科)從2004年被評(píng)為“校級(jí)精品課程”和2006年被評(píng)為“山東省省級(jí)精品課程”以來(lái),在更新教學(xué)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、加強(qiáng)教學(xué)梯隊(duì)建設(shè)與教材建設(shè)、改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段、加強(qiáng)素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才等方面不斷進(jìn)行探索與實(shí)踐,已開(kāi)始顯現(xiàn)初步成效。近年來(lái),我校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在山東省軟件設(shè)計(jì)大賽、學(xué)生科研立項(xiàng)、考研錄取率、畢業(yè)生就業(yè)率等諸多方面的成績(jī)穩(wěn)步攀升?？傊?要讓學(xué)生學(xué)好“操作系統(tǒng)”、做好操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,還需要我們不斷在教學(xué)實(shí)踐中加以發(fā)現(xiàn)和總結(jié)。我們將不斷努力,逐步完善操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,在改革中探索、提高,培養(yǎng)出更多適應(yīng)社會(huì)需要的應(yīng)用型人才。
參考文獻(xiàn):
[1] 謝青松,范輝. 操作系統(tǒng)課程教學(xué)之我見(jiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2004(9):75.
[2] 王國(guó)華.《操作系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置與實(shí)踐[J]. 山西財(cái)經(jīng)大學(xué)學(xué)報(bào):高等教育版,2006(4):108.
[3] 郭觀(guān)七,周細(xì)義,張舸. 應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革探索[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2009(12):85-87.
關(guān)鍵詞：教學(xué)改革;互動(dòng)式教學(xué)模式;助教團(tuán)隊(duì);CDIO
應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)體系是在我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型歷史背景下提出的高等教育本科人才培養(yǎng)新體系。所謂應(yīng)用技術(shù)型人才，是指在一定的理論規(guī)范指導(dǎo)下，從事非學(xué)術(shù)研究，能將抽象的理論符號(hào)轉(zhuǎn)換成具體操作構(gòu)思或產(chǎn)品構(gòu)型，將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中。應(yīng)用型人才是與僅精于理論研究的學(xué)術(shù)型人才和僅擅長(zhǎng)實(shí)際操作的技能型人才相對(duì)應(yīng)的，應(yīng)用型人才既有足夠理論基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，又能夠理論聯(lián)系實(shí)際，將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際。如何實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，是應(yīng)用型本科高校面臨的重大課題，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、改革實(shí)踐教學(xué)模式是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保障。
一、現(xiàn)行應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)模式的不足
1.教學(xué)方法死板。目前，我國(guó)絕大多數(shù)應(yīng)用型本科院校的教學(xué)仍然是在套用學(xué)術(shù)型本科教學(xué)模式，對(duì)于實(shí)踐教學(xué)往往采用以教師演示教學(xué)為主，學(xué)生跟從學(xué)習(xí)，原樣照搬，重復(fù)動(dòng)作的教學(xué)模式。這種教學(xué)方法過(guò)于死板，導(dǎo)致絕大多數(shù)學(xué)生不能主動(dòng)思考，只會(huì)其一，不會(huì)其二，更談不上創(chuàng)新。
2.內(nèi)容安排缺乏系統(tǒng)性。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容大多是以課內(nèi)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，少數(shù)應(yīng)用性項(xiàng)目，并且各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間相互獨(dú)立，內(nèi)容安排缺乏系統(tǒng)性。這樣會(huì)使學(xué)生學(xué)完實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，不知如何綜合應(yīng)用各個(gè)獨(dú)立的知識(shí)點(diǎn)。
3.輔導(dǎo)不夠細(xì)致。參與實(shí)踐教學(xué)的教師一個(gè)人往往需要面向整個(gè)實(shí)踐小組的學(xué)生，這無(wú)暇顧及并一一解決每個(gè)學(xué)生的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，教師僅能夠解決認(rèn)真、主動(dòng)提問(wèn)的學(xué)生的問(wèn)題，但是大多數(shù)應(yīng)用型本科學(xué)生缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)和主動(dòng)提問(wèn)的精神，哪怕自己出錯(cuò)、不會(huì)，也會(huì)選擇保持沉默，不會(huì)主動(dòng)提問(wèn)。
4.教學(xué)效果檢驗(yàn)手段單一。實(shí)踐教學(xué)缺乏完善的檢驗(yàn)體系，檢驗(yàn)教學(xué)效果的手段單一，考查學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的途徑單一，很多高校僅將學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末上機(jī)考試作為合格標(biāo)準(zhǔn)。這種只注重一次性考試結(jié)果而缺乏過(guò)程考核的驗(yàn)收制度，不利于對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
二、助教團(tuán)隊(duì)
1.助教團(tuán)隊(duì)構(gòu)成。為了讓學(xué)生參與日常的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，可以在班級(jí)中選拔培養(yǎng)一批助教，遵循自愿原則，選出一批學(xué)習(xí)成績(jī)好、自學(xué)能力強(qiáng)、具有服務(wù)意識(shí)等的學(xué)生作為助教團(tuán)隊(duì)。一般可以根據(jù)班級(jí)人數(shù)按照一定比例確定助教團(tuán)隊(duì)人數(shù)。
2.助教團(tuán)隊(duì)職責(zé)。助教團(tuán)隊(duì)作為實(shí)踐教學(xué)教師的助手，可以在教師的指導(dǎo)下，提前完成相應(yīng)內(nèi)容任務(wù)的學(xué)習(xí)。教師首先對(duì)助教學(xué)生進(jìn)行超前培訓(xùn)，單獨(dú)輔導(dǎo)，然后讓助教學(xué)生參與當(dāng)前的教學(xué)輔導(dǎo)。
三、互動(dòng)式教學(xué)模式內(nèi)涵
所謂互動(dòng)式教學(xué)，是指在助教團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮助教團(tuán)隊(duì)學(xué)生的主動(dòng)性，使其參與日常的實(shí)踐教學(xué)課堂管理，讓學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間形成良好的互動(dòng)式教學(xué)模式。
1.設(shè)置案例教學(xué)任務(wù)。要想形成良好的互動(dòng)式教學(xué)，首先需要改變現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，將需要傳授的知識(shí)點(diǎn)、概念、原理、方法等理論內(nèi)容融入具有可觀(guān)性的案例中，使學(xué)生帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生感受到具體理論知識(shí)的應(yīng)用技巧和方法。
2.互動(dòng)式教學(xué)。在日常的實(shí)踐教學(xué)中，傳統(tǒng)方法都是由教師完成授課內(nèi)容的講解，而互動(dòng)式教學(xué)模式，則可以讓助教團(tuán)隊(duì)講解實(shí)踐課程內(nèi)容，教師只是起輔助、糾正、補(bǔ)充講解的作用。這樣既可以鍛煉學(xué)生的表達(dá)交流能力，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因?yàn)?，?duì)于助教學(xué)生而言，要想講清楚相應(yīng)項(xiàng)目的內(nèi)容，首先需要自己主動(dòng)思考，歸納總結(jié)。對(duì)于其他學(xué)生而言，同學(xué)的表達(dá)方式，可能比老師的方式更容易接受，聽(tīng)課效果也會(huì)更理想。另外，助教團(tuán)隊(duì)還需要參與實(shí)踐課題的輔導(dǎo)、答疑，解決同學(xué)存在的問(wèn)題，通過(guò)這些，可以帶動(dòng)班級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高課程學(xué)習(xí)效果。
3.互動(dòng)式監(jiān)督。在完成基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的課堂教學(xué)的同時(shí)，還應(yīng)該定期檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。很少有學(xué)生會(huì)主動(dòng)、自覺(jué)、獨(dú)立完成課后作業(yè)，導(dǎo)致課后習(xí)題或任務(wù)往往都是形同虛設(shè)。為改變此現(xiàn)狀，可以讓助教團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)深入同學(xué)中監(jiān)督作業(yè)完成情況，隨時(shí)隨地跟蹤同學(xué)學(xué)習(xí)情況，并建立嚴(yán)格的考核機(jī)制，以此作為最終評(píng)定成績(jī)的考核內(nèi)容之一。
應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)，是國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要，也是服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，滿(mǎn)足中小微企業(yè)需求的需要。對(duì)如何改善現(xiàn)有應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)課堂教學(xué)模式、提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)效果進(jìn)行研究和探討極具現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]吳中江，黃成亮.應(yīng)用型人才內(nèi)涵及應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)[J].高等工程教育研究，2014（2）.
[2]潘懋元，石慧霞.應(yīng)用型人才培養(yǎng)的歷史探源[J]，江蘇高教，2009（1）.
