首頁(yè) > 優(yōu)秀范文 > 數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告
時(shí)間：2023-03-01 16:34:09
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2012）08-0168-02
0引言
數(shù)字圖像處理技術(shù)在近20多年時(shí)間里，迅速發(fā)展成為一門集光學(xué)、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科為一體的具有強(qiáng)大生命力的綜合性邊緣科學(xué)。目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)在通信工程、遙感技術(shù)、醫(yī)用圖像處理、工業(yè)生產(chǎn)、軍事公安、文化藝術(shù)等許多領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。學(xué)科的快速發(fā)展決定課程教學(xué)內(nèi)容改革的必要性和緊迫性。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面針對(duì)課程特點(diǎn)進(jìn)行改革探討，為其他專業(yè)課教學(xué)改革提供一定的參考。
1選用教材合適，制作幻燈同步
在選用教材時(shí)緊跟學(xué)科發(fā)展的腳步，結(jié)合數(shù)字圖像處理課時(shí)較短的特點(diǎn)，選用了機(jī)械工業(yè)出版社出版的李朝暉主編的普通高等教育規(guī)劃教材。該教材內(nèi)容精煉，突出了數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容，包括圖像的基本知識(shí)、圖像的變換、圖像的增強(qiáng)、圖像的復(fù)原、圖像的壓縮編碼、圖像的分割與特征分析等基本章節(jié)，方便老師在較短的時(shí)間內(nèi)將該課程的主要理論講授給學(xué)生，學(xué)生可以很快抓住數(shù)字圖像處理技術(shù)的精髓所在。該教材又不乏介紹新技術(shù)、新算法和數(shù)字圖像處理新的應(yīng)用?；ù罅繒r(shí)間制作與教材完全同步的課件，便于學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)又不拘泥于教材，采用課堂教學(xué)、學(xué)生自學(xué)、學(xué)生演講、上機(jī)實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)方式，提升教學(xué)水平。
2講授概念系統(tǒng)，掌握基礎(chǔ)牢固
概念圖（Concept Map）是以綜合、分層的形式表示概念之間相互聯(lián)系的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。最初是由美國(guó)康奈爾大學(xué)教育系的Joseph D. Novak教授及同事提出來(lái)將概念圖有系統(tǒng)的運(yùn)用于教學(xué)與學(xué)習(xí)的研究。它是一種將概念之間關(guān)系圖形化表示的技術(shù)。概念圖一目了然，對(duì)學(xué)生系統(tǒng)地掌握專業(yè)術(shù)語(yǔ)及關(guān)鍵理論非常有幫助。我在讓學(xué)生充分了解了概念圖定義及作用后，讓學(xué)生自己制訂了圖像增強(qiáng)一章的概念圖，大大激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性，同時(shí)加深了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。另一方面，概念圖可以作為學(xué)生自我評(píng)價(jià)的工具，學(xué)生在構(gòu)圖時(shí)遇到困難則說(shuō)明自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)存在不足；構(gòu)圖不完整則說(shuō)明自己的知識(shí)儲(chǔ)備不夠；概念圖層次不清說(shuō)明自己對(duì)這部分概念的理解不透徹等等，這些都將幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)自己，并對(duì)此進(jìn)行反思，以改善自身的學(xué)習(xí)，尋找完善的對(duì)策。
3培養(yǎng)思維能力，挖掘?qū)W生潛力
在《數(shù)學(xué)圖像處理》的教學(xué)過(guò)程中除了講清楚基本理論、基本概念外，十分注重新理論、新算法產(chǎn)生的原因、過(guò)程，采用啟發(fā)式教學(xué)，也就是將科學(xué)的思維過(guò)程傳給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。如在講靜態(tài)圖像壓縮的兩種算法標(biāo)準(zhǔn)JPEG和JPEG2000時(shí)，由于JPEG是基于離散余弦變換的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，而JPEG2000是基于小波變換的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，因此首先給學(xué)生講授了離散余弦變換的特點(diǎn)，它可以將大多數(shù)的信息放到較少的系數(shù)上去，因此更能提高編碼的效率。缺點(diǎn)在于只要選定了需要保留的系數(shù)，則壓縮比或者說(shuō)分辨率就是固定的。而小波變換恰好可以克服這一缺點(diǎn)，它被譽(yù)為“數(shù)學(xué)顯微鏡”，可以對(duì)函數(shù)或信號(hào)進(jìn)行多尺度細(xì)化分析，為實(shí)現(xiàn)圖像多級(jí)分辨率提供了基礎(chǔ)。而小波變換又存在哪些問(wèn)題，講清楚上述過(guò)程，比單講算法本身要重要的多。舊的算法也許過(guò)時(shí)，但其包含的科學(xué)思維方法并不過(guò)時(shí)，新的算法也不能解決所有問(wèn)題，但其創(chuàng)新意識(shí)卻是解決所有問(wèn)題的鑰匙。在授課過(guò)程中，為了讓學(xué)生理解各個(gè)學(xué)科在整個(gè)數(shù)字圖像處理過(guò)程中各自的作用及如何有機(jī)地結(jié)合在一起，從圖像的獲取、圖像的數(shù)字化、圖像的預(yù)處理、圖像的壓縮編碼、圖像的顯示、圖像的描述等具體過(guò)程，說(shuō)明多個(gè)學(xué)科如何交叉貫穿在一起。綜合能力的提高必須掌握多學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，這樣才能融會(huì)貫通。理論授課結(jié)束時(shí)，讓學(xué)生分組搜集素材談?wù)剬?duì)該課程或該技術(shù)的了解，并制作PPT在課堂上演講。同學(xué)們積極踴躍，很多人講了數(shù)字圖像處理技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，課堂效果非常好，在豐富了自己的同時(shí)也開(kāi)闊了大家的視野。
4引進(jìn)Photoshop，輔助教學(xué)手段
數(shù)字圖像處理技術(shù)是一門利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理的學(xué)科，許多算法最終要在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，因此《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)不能脫離計(jì)算機(jī)，開(kāi)展計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)已勢(shì)在必行。CAI是以計(jì)算機(jī)為教學(xué)媒體，通過(guò)學(xué)生與計(jì)算機(jī)之間的交互活動(dòng)，充分利用計(jì)算機(jī)模擬、微觀擴(kuò)大、高速處理、及時(shí)反饋、動(dòng)態(tài)顯示、圖文并茂、知識(shí)密集等一系列特點(diǎn)，來(lái)開(kāi)發(fā)人及人以外的一切學(xué)習(xí)資源，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)效果的目的。Photoshop就是一款典型的優(yōu)秀數(shù)字圖像處理軟件，在《數(shù)學(xué)務(wù)圖像處理》教學(xué)中采用Photoshop作為CAI軟件，不僅可以了解計(jì)算機(jī)圖像輸入、存儲(chǔ)、輸出的整個(gè)過(guò)程，而且對(duì)各種圖像處理算法均有形象直觀的印象，對(duì)直方圖、圖像文件格式、調(diào)色板等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有了更深的理解。理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合可使本課程的學(xué)習(xí)變得非常有趣。
5改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告
純理論教學(xué)已反映不了“數(shù)字圖像處理”課程應(yīng)用性極強(qiáng)的時(shí)代特征，注重實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)培養(yǎng)理工科學(xué)生的創(chuàng)造性是極為重要的?！皵?shù)字圖像處理”是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程，主要討論用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行加工和分析的方法。在開(kāi)課的前一學(xué)期，完成了課程中主要實(shí)驗(yàn)的編程與調(diào)試，主要包括圖像及其直方圖顯示、圖像二值化、DCT變換、圖像增強(qiáng)、圖像編碼等五個(gè)實(shí)驗(yàn)。在該課程理論授課結(jié)束時(shí)，制定了實(shí)驗(yàn)實(shí)施計(jì)劃和指導(dǎo)方案。要求學(xué)生用MATLAB或VC語(yǔ)言做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，簡(jiǎn)單講授該課程實(shí)驗(yàn)中用到的主要的MATLAB語(yǔ)句，并和學(xué)生共享相關(guān)的課件，受到學(xué)生的歡迎和好評(píng)。結(jié)合學(xué)生的掌握情況，在已確定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上，又增加了圖像的邊緣檢測(cè)。課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，要求學(xué)生上交一份完整的說(shuō)明書(shū)，要求內(nèi)容充實(shí)，語(yǔ)言簡(jiǎn)練，能夠熟練運(yùn)用相關(guān)的工具對(duì)實(shí)踐內(nèi)容做出總結(jié)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)練習(xí)和指導(dǎo)，加深了學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，大大增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。
6結(jié)束語(yǔ)
《數(shù)字圖像處理》課程的教學(xué)任務(wù)還很艱巨，需要不斷的探索與實(shí)踐，還要在完善教學(xué)條件、提高教師自身能力和素質(zhì)的過(guò)程中得到完善。課程改革的目標(biāo)，是強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，突出工程意識(shí)、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)能力和創(chuàng)新能力、科學(xué)研究能力有明顯的提高，進(jìn)而擴(kuò)大學(xué)生的就業(yè)面。以上是我近一年在《數(shù)字圖像處理》中進(jìn)行的改革與實(shí)踐，隨著教學(xué)條件的改善和教學(xué)水平的提高，還需要進(jìn)一步完善教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)出越來(lái)越具有開(kāi)拓精神和創(chuàng)新意識(shí)的現(xiàn)代化新人。
參考文獻(xiàn)：
[1]李朝暉，張弘，王京文，趙保軍.數(shù)字圖像處理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.
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[3]阮秋琦.數(shù)字圖像處理學(xué).北京：電子工業(yè)出版社，2008.
中圖分類號(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，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，教材原則上選用專業(yè)內(nèi)容全面新穎的教材，即圖像專業(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，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，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)：
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[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.
中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）30-7260-03
遙感是現(xiàn)代地理空間信息科學(xué)的核心技術(shù)之一，其作為信息采集與信息更新最重要的技術(shù)手段 ，已經(jīng)應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)部門以及經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的很多行業(yè)之中，并在新興的全球性的“數(shù)字地球”計(jì)劃中占有重要的地位。加強(qiáng)遙感技術(shù)與應(yīng)用教學(xué) ，提高學(xué)生遙感技術(shù)應(yīng)用水平，是測(cè)繪學(xué)科教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)這個(gè)教學(xué)目的，結(jié)合我校地學(xué)類專業(yè)學(xué)生的具體情況，通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐探索 ，我們?cè)谝韵聨追矫孢M(jìn)行了教學(xué)實(shí)驗(yàn) ，并取得了初步的效果。
1 教材分析選擇：多種教材的結(jié)合
遙感技術(shù)及應(yīng)用是我們的專業(yè)基礎(chǔ)課，與本科學(xué)生相比，他們的就業(yè)方向?qū)碚摰膶W(xué)習(xí)要求較低，學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)是實(shí)際技能的培養(yǎng)與掌握及應(yīng)用。針對(duì)學(xué)生的具體情況與《遙感技術(shù)及應(yīng)用》課程的特點(diǎn)，我們的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)基本的理論教學(xué)，使學(xué)生掌握基本的遙感原理、遙感圖像處理的基本方法、遙感解譯的基本方法及其在測(cè)繪、地理、土地、地質(zhì)和農(nóng)業(yè)、交通等領(lǐng)域的具體應(yīng)用，通過(guò)初步的上機(jī)實(shí)習(xí)，使學(xué)生掌握遙感數(shù)字圖像處理軟件的基本功能操作并能夠完成簡(jiǎn)單的基本應(yīng)用。
本課程以前一直使用《遙感概論》作為遙感技術(shù)及應(yīng)用課程的教材，這部教材的特點(diǎn)是：內(nèi)容層次安排合理，概念清晰易懂，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以目視解譯為基礎(chǔ)，易于開(kāi)展，但是，部分內(nèi)容老化，跟不上遙感技術(shù)的發(fā)展；而《遙感導(dǎo)論》是教育部面向2l世紀(jì)課程教材.內(nèi)容豐富，涉及技術(shù)原理較多，對(duì)于初次接觸遙感的高職生而言，有些內(nèi)容顯得過(guò)深，為此，在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)引用《遙感概論》的部分內(nèi)容，作為學(xué)生入門的內(nèi)容，從地物反射波譜特征入手，逐步開(kāi)展遙感目視解譯，地物判讀標(biāo)志的建立，在此基礎(chǔ)上再結(jié)合《遙感導(dǎo)論》的相關(guān)內(nèi)容，這樣既可保證學(xué)生對(duì)遙感有全面的掌握，又可在需要加強(qiáng)的重點(diǎn)內(nèi)容上有所側(cè)重。《遙感原理、方法、應(yīng)用》、《遙感獲取與分析》 這兩本書(shū)中包含了較多的遙感應(yīng)用實(shí)例，但是《遙感原理、方法、應(yīng)用》為本科生教學(xué)用書(shū)，對(duì)于高職學(xué)院的學(xué)生來(lái)說(shuō)，內(nèi)容過(guò)于深?yuàn)W，不易理解?！哆b感獲取與分析》過(guò)于偏重遙感數(shù)據(jù)的幾何處理，而且遙感應(yīng)用部分內(nèi)容較少?；谏鲜隹紤]，《遙感技術(shù)與應(yīng)用》課程沒(méi)有指定教材，而是將相關(guān)的書(shū)籍作為參考用書(shū)向?qū)W生推薦，由學(xué)生自主決定選擇購(gòu)買，然后老師結(jié)合多種教材的特點(diǎn)與學(xué)生的實(shí)際需求選擇教學(xué)內(nèi)容。
2 教學(xué)內(nèi)容的選擇與教案的整理
理論教學(xué)內(nèi)容可以分為遙感概述、遙感基本原理、遙感數(shù)字圖像處理、遙感圖像目視解譯與遙感圖像的計(jì)算機(jī)解譯、遙感應(yīng)用、3S綜合應(yīng)用。但只講最基本和必需的，對(duì)較深和復(fù)雜的內(nèi)容只做簡(jiǎn)單介紹，供感興趣的同學(xué)自學(xué)。
在具體的教學(xué)中，為了達(dá)到課程的整體教學(xué)要求，必須通過(guò)實(shí)踐課程讓學(xué)生將學(xué)過(guò)的理論知識(shí)與具體實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，和對(duì)基本原理的驗(yàn)證，學(xué)以致用，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，在教學(xué)中將實(shí)習(xí)內(nèi)容分為兩個(gè)階段。
1） 遙感數(shù)字圖像處理軟件操作。以PCI、ENVI與ERDAS遙感數(shù)字圖像處理軟件為主要實(shí)習(xí)軟件，結(jié)合具體的遙感數(shù)據(jù)，講述遙感圖像基本處理技術(shù)，包括幾何校正、大氣校正、幾何精校正、投影轉(zhuǎn)換、影像鑲嵌、數(shù)字圖像增強(qiáng)、波段運(yùn)算、多源遙感數(shù)據(jù)融合、計(jì)算機(jī)分類、人機(jī)交互式解譯等內(nèi)容。
2） 遙感基本應(yīng)用。應(yīng)用前一階段所掌握的遙感圖像數(shù)字處理技術(shù)，與一個(gè)具體的研究領(lǐng)域（比如土地利用類型遙感調(diào)查等）相結(jié)合，完成一個(gè)綜合的實(shí)踐性題目。
認(rèn)真整理教案，對(duì)教案的結(jié)構(gòu)，每一節(jié)，每句話、每個(gè)字都琢磨清楚，分析重點(diǎn)與難點(diǎn)。由于遙感技術(shù)更新非常快，因此要跟學(xué)生提供一些課下學(xué)習(xí)的參考資料，參考內(nèi)容的選擇不僅局限于書(shū)籍和雜志，一些專業(yè)網(wǎng)站已成為遙感教學(xué)不可缺少的資源，除此之外，遙感圖像是遙感教學(xué)中重要的參考資料，因此收集各種影像數(shù)據(jù)是教師備課和教學(xué)的重要內(nèi)容，我們先后從美國(guó)馬里蘭大學(xué)、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站下載了一些免費(fèi)的圖像做為練習(xí)使用。做好教案后，再做好PPT向同學(xué)講授，特別要增加一些圖片和動(dòng)態(tài)演示。
3 教學(xué)方式與方法的應(yīng)用
具體教學(xué)內(nèi)容確定以后，如何使其在授課過(guò)程中很好地被學(xué)生理解掌握并能運(yùn)用，很大程度上取決于采用的教學(xué)方式方法。選用適合的教學(xué)方式方法是很好的完成教學(xué)任務(wù)、提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。
1） 多媒體與黑板等的優(yōu)勢(shì)結(jié)合去教學(xué)
隨著社會(huì)的進(jìn)步，信息技術(shù)已經(jīng)深入到千家萬(wàn)戶、各行各業(yè)，高職院校的教學(xué)軟硬件設(shè)施也得到了更新完善發(fā)展，多媒體教學(xué)已成為眾多學(xué)科教學(xué)的有力的工具。與傳統(tǒng)使用的黑板的教學(xué)手段相比，多媒體教學(xué)有著不可比擬的很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槎嗝襟w具有圖、文、聲并茂甚至有動(dòng)態(tài)影像這樣的特點(diǎn)，具有許多對(duì)于教學(xué)過(guò)程來(lái)說(shuō)是特別寶貴的特性與功能，這些特性與功能是其他媒體（例如投影、錄音、錄像等）所不具備或是不完全具備的。遙感技術(shù)是一門對(duì)地觀測(cè)與獲取信息技術(shù)，其中具有很多的圖像數(shù)據(jù)和空間地理數(shù)據(jù)，所以多媒體教學(xué)應(yīng)成為遙感技術(shù)與應(yīng)用教學(xué)的重要形式。首先，從人的生理心理學(xué)角度分析，圖像比語(yǔ)言更容易被人感知，人所接受的外界信息有至少70%是視覺(jué)感知的。以圖像的形式顯示教學(xué)信息具有形象、直觀、生動(dòng)的特點(diǎn)，能高效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性。能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)現(xiàn)不了的情境、動(dòng)畫(huà)、模擬等。其次，方便教師的教學(xué)設(shè)計(jì)，更易突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，進(jìn)而提高教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。但是，應(yīng)用多媒體教學(xué)也有很多問(wèn)題，如果課件的交互性差，則學(xué)生“難以消化”；如果多媒體使用太濫，則把握不住學(xué)生的思想心理，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。所以利用多媒體與傳統(tǒng)黑板等多種教具相結(jié)合的教學(xué)，地理數(shù)據(jù)和圖像以多媒體展示，重點(diǎn)和難點(diǎn)在黑板上結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)講解，對(duì)原理結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例展開(kāi)講解。這樣就能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，取得最佳的教學(xué)效果。
2） 在理論教學(xué)過(guò)程中，以講授法為基本教學(xué)方法，適當(dāng)采用提問(wèn)和啟發(fā)式教學(xué)的方式。關(guān)注全班學(xué)生，注意反饋信息，凝聚學(xué)生的注意力，使其保持相對(duì)興奮狀態(tài)，使他們產(chǎn)生愉快的心境，課堂語(yǔ)言簡(jiǎn)潔明了，課堂提問(wèn)面向全體學(xué)生，注意啟發(fā)學(xué)生學(xué)地理的興趣，課堂上講練結(jié)合。積極鼓勵(lì)學(xué)生，使學(xué)生感到有“功”。 我國(guó)古代教育家孔子說(shuō)過(guò)：“知之者，不如好之者，好之者，不如樂(lè)之者”。要學(xué)生達(dá)到“樂(lè)學(xué)”，必然要使他們有成功感?！扒蟪晒Α笔侨祟惖墓灿械奶煨?。即使是一點(diǎn)一滴的進(jìn)步，也會(huì)使學(xué)生感到愉快，成為促使學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。學(xué)生取得進(jìn)步時(shí)，我會(huì)對(duì)學(xué)生的成績(jī)給予正確的評(píng)價(jià)，或者與平時(shí)成績(jī)結(jié)合起來(lái)。在課堂上我會(huì)使用一些鼓勵(lì)性語(yǔ)言來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，有時(shí)還可借助同學(xué)們的掌聲進(jìn)行鼓勵(lì)。在教學(xué)過(guò)程中，我非常注意給學(xué)生們更多的鼓勵(lì)，對(duì)他們抱有一顆寬容慈愛(ài)的心。
在教學(xué)過(guò)程中，充分利用已有的知識(shí)基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生思考遙感應(yīng)用中的問(wèn)題和現(xiàn)象，并自行設(shè)計(jì)或補(bǔ)充一些與學(xué)生關(guān)系較大的遙感應(yīng)用問(wèn)題和現(xiàn)象，以展示遙感課內(nèi)容的豐富多彩和應(yīng)用價(jià)值，引入新知識(shí)、新技術(shù)與新成果，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲。認(rèn)真組織開(kāi)展復(fù)習(xí)、測(cè)驗(yàn)、考試、課外活動(dòng)等。側(cè)重于教會(huì)學(xué)生了解遙感在生產(chǎn)建設(shè)中的作用，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，多閱讀課外書(shū)籍，多關(guān)注身邊的遙感知識(shí)，不斷擴(kuò)寬知識(shí)面，為教學(xué)內(nèi)容注入新鮮血液。
3） 在第一階段的實(shí)習(xí)過(guò)程中，是對(duì)基本原理和方法的驗(yàn)證，采用演示加練習(xí)的方法來(lái)教學(xué)。老師先對(duì)某一個(gè)專題結(jié)合理論進(jìn)行演示與講解，然后讓學(xué)生進(jìn)行操作練習(xí)，老師巡回指導(dǎo)并檢查學(xué)生完成情況，最后老師總結(jié)，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在這個(gè)過(guò)程中，演示與講解一定要結(jié)合學(xué)生理論知識(shí)掌握程度的實(shí)際情況，使學(xué)生的知識(shí)能與老師的講解銜接上，演示時(shí)，老師要盡可能收集能激發(fā)學(xué)生興趣的一些具體實(shí)例，使學(xué)生感到有“味”，從而使學(xué)生保持良好的精神狀態(tài)、學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓學(xué)生的潛能最大化地激發(fā)出來(lái)，特別是注意力、理解力、記憶力、創(chuàng)造力，達(dá)到最佳的效果。在學(xué)生自己練習(xí)過(guò)程中，老師結(jié)合自身學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，去糾正學(xué)生不良的學(xué)習(xí)習(xí)慣，在學(xué)生碰到困難時(shí)，及時(shí)分析困難產(chǎn)生的原因，針對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，特別要教會(huì)學(xué)生盡量自己解決問(wèn)題的能力，“授之以魚(yú)”不如“授之以漁”。
4） 在第二階段的實(shí)習(xí)過(guò)程中，在有條件的情況下，增加野外實(shí)踐實(shí)習(xí)的內(nèi)容，攜帶手持GPS、便攜式地物光譜儀、短波紅外地物光譜儀等遙感儀器，到野外進(jìn)行遙感技術(shù)的綜合應(yīng)用實(shí)習(xí)，如幾何精校正中的地面控制點(diǎn)選取、地物反射率測(cè)量、地物目視解譯與驗(yàn)證補(bǔ)判等等。通過(guò)野外實(shí)習(xí)，進(jìn)一步提升學(xué)生理解與靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，提高遙感技術(shù)與應(yīng)用課程的實(shí)踐性[1]。
與遙感圖象處理與應(yīng)用的企事業(yè)生產(chǎn)單位建立聯(lián)系，讓學(xué)生通過(guò)頂崗式實(shí)習(xí)，熟悉遙感技術(shù)與應(yīng)用的具體工作流程，觀察實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題并學(xué)會(huì)獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，將實(shí)際生產(chǎn)與自己的課程學(xué)習(xí)進(jìn)行結(jié)合，增強(qiáng)遙感技術(shù)與應(yīng)用的實(shí)際生產(chǎn)能力。
5） 讓比較優(yōu)秀且有興趣的學(xué)生參加老師的遙感技術(shù)與應(yīng)用的科研課題，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，針對(duì)具體的小題目，成立各個(gè)科研小組，各個(gè)小組獨(dú)立的收集相關(guān)資料，結(jié)合題目進(jìn)行知識(shí)和技能擴(kuò)展訓(xùn)練，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不斷思考總結(jié)，老師適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥指導(dǎo)，學(xué)生基本都能取得項(xiàng)目預(yù)期的成果。通過(guò)這種學(xué)習(xí)和鍛煉，使科研小組成員具備了一定的科研基礎(chǔ)，養(yǎng)成了良好的科研素質(zhì)，為以后的進(jìn)一步發(fā)展有了較高起點(diǎn)。
4 小結(jié)
從這幾年的教學(xué)情況看，通過(guò)這些教學(xué)環(huán)節(jié)的精心計(jì)劃與認(rèn)真實(shí)施、反饋修正，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，既學(xué)到了有用的理論知識(shí)，又具有實(shí)際的技能，提高了獨(dú)立解決較復(fù)雜問(wèn)題的能力，為盡快盡好走入社會(huì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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一、引言
“圖像處理”是我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)選修課，該課程要求學(xué)生能夠掌握基本的圖像處理理論與算法，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的圖像處理任務(wù)。然而，經(jīng)過(guò)幾年的課程教學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課的過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，具體如下：
首先，圖像處理這門課是多學(xué)科交叉，學(xué)習(xí)這門課之前要掌握微積分、線性代數(shù)、微分方程、計(jì)算方法等數(shù)學(xué)課程，同時(shí)還要掌握一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。然而，學(xué)生的學(xué)習(xí)積累較弱，在進(jìn)行算法講解過(guò)程中往往需要結(jié)合特定的物理學(xué)、仿生學(xué)理論進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)，使學(xué)生在聽(tīng)課的過(guò)程中感到乏味，這給學(xué)生的學(xué)習(xí)上帶來(lái)了不小的困難。在課下和學(xué)生交流過(guò)程中，他們普遍反映對(duì)理論推導(dǎo)的理解上存在不小的困難。
其次，作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在學(xué)習(xí)課程的同時(shí)還需要進(jìn)行相應(yīng)的編程來(lái)驗(yàn)證算法的有效性，更多的時(shí)候是需要學(xué)生在吃透算法的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生對(duì)已有算法來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。然而，由于許多學(xué)生對(duì)于這門課的作用、目標(biāo)不清晰，沒(méi)有一個(gè)正確的學(xué)習(xí)方法，導(dǎo)致學(xué)生自己編程時(shí)普遍存在沒(méi)有思路或者無(wú)從下手的感覺(jué)。
最后，這門課是三年級(jí)下學(xué)期開(kāi)設(shè)的課程，學(xué)生面臨公務(wù)員和研究生考試，同時(shí)還是選修課，學(xué)生重視程度不夠，這些不確定因素給教學(xué)帶來(lái)了一定的困擾。這樣一來(lái)，真正肯下功夫?qū)W習(xí)的學(xué)生并不是很多。
為了破解圖像處理這門課教學(xué)過(guò)程中所存在的一系列問(wèn)題，提高學(xué)生對(duì)這門課的興趣，同時(shí)按照學(xué)校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求，我們對(duì)這門課的教學(xué)總體目標(biāo)和要求、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式進(jìn)行了相應(yīng)的改革。
二、教學(xué)總體設(shè)計(jì)
2014年淮陰師范學(xué)院逐步開(kāi)展了本科教學(xué)改革，學(xué)院的人才培養(yǎng)目標(biāo)要逐步向應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型。結(jié)合圖像處理這門課有著非常強(qiáng)的工程實(shí)用背景，根據(jù)學(xué)校的應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方案要求，我們對(duì)課程的教學(xué)目標(biāo)和要求、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式進(jìn)行了如下改革。
（一）教學(xué)目標(biāo)和要求
按照應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)要求，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，教學(xué)目標(biāo)的制定上統(tǒng)籌考慮基礎(chǔ)理論的掌握和實(shí)踐能力的提升兩方面要求，使學(xué)生初步確立圖像工程的理論思維，具備一定的創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)，在自己的專業(yè)領(lǐng)域靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題。
（二）教學(xué)內(nèi)容
盡管圖像處理是一個(gè)年輕的學(xué)科，但其所涉及的內(nèi)容卻比較多而且雜。圖像處理所涉及的主要內(nèi)容包括：圖像的基礎(chǔ)理論、圖像濾波、圖像分割、圖像增強(qiáng)、圖像變換（如傅里葉變換、小波變換等）、圖像形態(tài)學(xué)處理、圖像復(fù)原與重建、圖像壓縮與編碼、圖像數(shù)字水印等。同時(shí)，圖像處理也是一門不斷發(fā)展的學(xué)科，文獻(xiàn)[1-3]是圖像處理的經(jīng)典教材。以文獻(xiàn)[1]為例，已經(jīng)是第六版了，每一版本都比上一版本在內(nèi)容上進(jìn)行了不小的擴(kuò)充。作為一門只有32課時(shí)的選修課，不可能面面俱到講授所有內(nèi)容，因此在內(nèi)容上的選擇要慎重。為了突出實(shí)踐教學(xué)以及避免枯燥的理論學(xué)習(xí)，我們采用了Matlab版本的數(shù)字圖象處理這本教材[4]。使用Matlab軟件可以對(duì)圖像處理的中間過(guò)程和結(jié)果有個(gè)直觀的接觸，使學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)以及學(xué)生自學(xué)過(guò)程中能夠產(chǎn)生足夠的興趣。同時(shí)，利用Matlab自帶的圖像處理工具箱，可以很方便地調(diào)用相關(guān)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的圖像處理算法，這些函數(shù)對(duì)于理解書(shū)本內(nèi)容有著很大的幫助作用。此外，Matlab還有非常詳盡的幫助文檔，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。這里我們并沒(méi)有采用vc++作為編程軟件，主要是試驗(yàn)環(huán)境的搭建比較麻煩，調(diào)試起來(lái)比較困難。但是，在課程簡(jiǎn)介過(guò)程中，我們針對(duì)想深入學(xué)習(xí)圖像處理，尤其是涉及硬件（DSP、FPGA）編程進(jìn)行圖像處理算法研究的學(xué)生，給他們推薦文獻(xiàn)[5]。
在具體內(nèi)容的講授上，以工程應(yīng)用背景為主的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，包括：圖像基礎(chǔ)理論、圖像濾波、圖像分割、圖像的傅立葉變換、圖像壓縮與編碼。在基礎(chǔ)理論的講解上，主要是給學(xué)生樹(shù)立圖像的數(shù)學(xué)模型和圖像處理的整體架構(gòu)：用矩陣的形式來(lái)表示圖像，所有圖像處理算法都是圍繞如何使用相關(guān)方法來(lái)對(duì)這個(gè)矩陣進(jìn)行處理，再把處理的結(jié)果以圖像的形式顯示。這樣使學(xué)生清楚在接下來(lái)的課程學(xué)習(xí)中如何去應(yīng)對(duì)形式多樣的算法。對(duì)于圖像濾波、圖像分割等其他內(nèi)容，重點(diǎn)突出工程應(yīng)用背景來(lái)提高學(xué)生的關(guān)注度與興趣。
（三）教學(xué)方法
除了傳統(tǒng)的多媒體課件和板書(shū)外，在教學(xué)環(huán)節(jié)中引入大量的現(xiàn)場(chǎng)演示環(huán)節(jié)，通過(guò)Matlab軟件對(duì)圖像處理算法進(jìn)行仿真與處理，使學(xué)生對(duì)算法有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。教學(xué)過(guò)程中的算法講解，主要利用Mat-lab的數(shù)字圖像處理工具箱中的對(duì)應(yīng)函數(shù)，通過(guò)函數(shù)調(diào)用來(lái)教學(xué)生算法的使用，避免了復(fù)雜的數(shù)學(xué)推理，使課堂教學(xué)更有趣味性。另外，所有的課堂教學(xué)全部選擇在計(jì)算機(jī)機(jī)房，講解的過(guò)程中隨時(shí)讓學(xué)生來(lái)演練相關(guān)的算法，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。此外，當(dāng)學(xué)生對(duì)圖像處理有了一個(gè)基本掌握后，給出部分開(kāi)放題目供學(xué)生選擇，讓學(xué)生分組來(lái)完成相應(yīng)的題目，采用小組報(bào)告的形式到講臺(tái)上來(lái)講解本組算法設(shè)計(jì)的過(guò)程，由下面的同學(xué)進(jìn)行提問(wèn)，凡是提問(wèn)的學(xué)生都會(huì)有加分，如果臺(tái)上同學(xué)回答正確也有加分。這樣增加課堂學(xué)生的參與程度，使學(xué)生都能夠融入到課堂中來(lái)。此外，我們還積極引導(dǎo)學(xué)生合理利用網(wǎng)絡(luò)資源，選擇與課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)、有針對(duì)性的視頻公開(kāi)課讓學(xué)生去學(xué)習(xí)，同時(shí)給學(xué)生提出相應(yīng)的問(wèn)題，通過(guò)這種方式使學(xué)生自己解決問(wèn)題，并把答案以作業(yè)的形式遞交。
（四）考核方式
傳統(tǒng)的考核方式比較單一，由平時(shí)成績(jī)和期末閉卷考試成績(jī)構(gòu)成。這種考核方式的弊端就是學(xué)生對(duì)于課程學(xué)習(xí)過(guò)程重視不夠，在期末時(shí)采取突擊復(fù)習(xí)的被動(dòng)方式來(lái)應(yīng)對(duì)考核。若是期末用一張?jiān)嚲磉M(jìn)行考核，知識(shí)點(diǎn)量大、面廣，學(xué)生復(fù)習(xí)困難，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握?？己酥皇且环N手段，最終目的是通過(guò)考核使學(xué)生掌握知識(shí)。因此，我們采用過(guò)程化考試方法，即取消期末閉卷考試，把期末考試的比重分散到整個(gè)學(xué)期考核的各個(gè)環(huán)節(jié)。具體方案是：平時(shí)成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的10%，主要考核學(xué)生的出勤及課堂表現(xiàn)情況；作業(yè)占30%，批改三次作業(yè)，每次滿分10分，批改后直接公布分?jǐn)?shù)；團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目占60%，期中、期末各進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)匯報(bào)，由學(xué)生上講臺(tái)講解本組實(shí)驗(yàn)過(guò)程并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，每次匯報(bào)滿分30分。通過(guò)這種考核方式，使學(xué)生在整個(gè)學(xué)期學(xué)習(xí)的各個(gè)階段對(duì)自己所獲得的分?jǐn)?shù)有個(gè)直觀的把握，一方面能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性、能夠避免期末復(fù)習(xí)考試給學(xué)生帶來(lái)的額外負(fù)擔(dān)，使他們能夠把注意力集中在課堂上；同時(shí)，在教學(xué)的各個(gè)階段教師都有機(jī)會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行督促和總結(jié)。
三、課程設(shè)計(jì)
這里我們以圖像分割這一章的一節(jié)課的教學(xué)過(guò)程為實(shí)例，講解我們的課程設(shè)計(jì)。每節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的選擇上突出興趣主導(dǎo)，根據(jù)學(xué)生需求并兼顧題目的難度。以圖像分割中的邊緣檢測(cè)為例，首先給學(xué)生展示一款安裝在手機(jī)上名為“魔漫相機(jī)”的小軟件，這款軟件可以自動(dòng)識(shí)別出照片中的人臉，然后嵌入到特定的場(chǎng)景中，如圖1所示。
中圖分類號(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)等多門學(xué)科，專門研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(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)”專業(yè)的專業(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”與我們的另一門專業(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?！皺C(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)別人類的講話、學(xué)習(xí)駕駛車輛、學(xué)習(xí)分類新的天文結(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)?？梢詮膶?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意的效果?！皺C(jī)器學(xué)習(xí)”是一門不斷發(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)：
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二、當(dāng)前教學(xué)中存在的問(wèn)題
1.傳統(tǒng)教學(xué)模式滯后于學(xué)科發(fā)展
在《地圖學(xué)》的傳統(tǒng)教學(xué)方法中，要使用大量的教學(xué)模具如地球儀、地面模型、沙盤等，從而使學(xué)生能盡快地理解那些抽象的概念，有時(shí)還要使用教學(xué)掛圖。隨著學(xué)科的發(fā)展，對(duì)某些概念的闡述已發(fā)生了一些改變，大部分教具已陳舊，不能適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展。為了培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強(qiáng)的學(xué)生，必須改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，盡可能使用數(shù)字地圖和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等方式。
2.教學(xué)內(nèi)容不適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展
基于數(shù)字化時(shí)代背景，在學(xué)科發(fā)展向著現(xiàn)代化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化、動(dòng)態(tài)化、智能化、集成化方向發(fā)展的今天，高校培養(yǎng)的學(xué)生需掌握多種層次、每個(gè)界面、多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)，從而具備綜合解決問(wèn)題的能力。如在比例尺、地圖投影、制圖綜合等概念的闡述中就不能拘泥于以往的教材，而需擴(kuò)充許多新的知識(shí)，而在講授地圖編制時(shí)需根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要進(jìn)行，刪除或簡(jiǎn)要介紹那些已被過(guò)時(shí)的操作技術(shù)。
3.實(shí)踐教學(xué)安排需調(diào)整
《地圖學(xué)》是需要以實(shí)踐帶動(dòng)理論的一門課程，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)量明顯不足，部分專業(yè)已總課時(shí)量由64壓縮為48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)更少。該課程實(shí)踐主要以短時(shí)實(shí)驗(yàn)為主，缺乏結(jié)合本專業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)綜合實(shí)踐的機(jī)會(huì)。另外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少較好的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教學(xué)缺少針對(duì)性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式單一、沒(méi)有層次性、實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排不合理，以上現(xiàn)象均不利于學(xué)生知識(shí)和能力的培養(yǎng)。
三、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化
高校根據(jù)本科生的專業(yè)特征設(shè)置不同的培養(yǎng)目標(biāo)，因此不同專業(yè)對(duì)于同一課程的學(xué)習(xí)應(yīng)體現(xiàn)本專業(yè)特色。在地圖學(xué)課程講授中，除了提供必備的地圖知識(shí)和能力外，應(yīng)結(jié)合專業(yè)在地圖的制作、應(yīng)用方面予以擴(kuò)充，使學(xué)生在掌握課程內(nèi)容外加深對(duì)本專業(yè)的了解。
1.理論教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化
要結(jié)合各專業(yè)特色對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行增刪。隨著數(shù)字時(shí)代的到來(lái)，地圖學(xué)中的一些理論和概念也在發(fā)生變化，應(yīng)結(jié)合實(shí)際教學(xué)對(duì)教材中已陳舊過(guò)時(shí)的內(nèi)容合理刪除，如地圖與地圖學(xué)的傳統(tǒng)概念、分類、理論體系，傳統(tǒng)制圖方法、技術(shù)手段與工藝過(guò)程，傳統(tǒng)地圖分析與應(yīng)用方法、技術(shù)和手段等；同時(shí)要對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)容重新認(rèn)識(shí)，如地圖符號(hào)、地圖概括、普通地圖、專題地圖、綜合制圖、系列圖與地圖集等；結(jié)合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的需求和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)增加新的過(guò)去沒(méi)有的但卻必須要有的內(nèi)容，如地圖與地圖學(xué)的新概念、基本特性、基礎(chǔ)、分類、功能等及其拓展，新的空間參照系與定位基準(zhǔn)，地球空間概念與地學(xué)空間信息理論和基礎(chǔ)知識(shí)，系統(tǒng)總結(jié)傳統(tǒng)地圖測(cè)圖和編圖的基本成圖方法，明確新的數(shù)字測(cè)圖和編繪地圖的方法，并對(duì)過(guò)去一度被忽略的地圖數(shù)學(xué)基礎(chǔ)部分內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，以適應(yīng)地學(xué)及相關(guān)專業(yè)的發(fā)展。另外，還需加強(qiáng)遙感數(shù)字圖像處理制圖的內(nèi)容，以利地學(xué)各專業(yè)學(xué)生從一開(kāi)始就對(duì)從遙感數(shù)字影像中提取與分析地學(xué)信息重要性的深刻認(rèn)識(shí)和素質(zhì)培養(yǎng)，并為學(xué)生在該領(lǐng)域?qū)ふ揖蜆I(yè)機(jī)會(huì)和確定未來(lái)研究發(fā)展的方向等打下良好的基礎(chǔ)。
2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化
地圖學(xué)中的實(shí)踐教學(xué)是鞏固和掌握課堂理論教學(xué)，提高學(xué)生用圖、制圖技能的有效途徑和重要環(huán)節(jié)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息科學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代地圖學(xué)的理論、技術(shù)和應(yīng)用較之傳統(tǒng)地圖學(xué)有了很大的不同與發(fā)展。傳統(tǒng)地圖學(xué)以手工制圖為主，并且輕實(shí)踐，重理論?，F(xiàn)代地圖學(xué)則以計(jì)算機(jī)為依托進(jìn)行數(shù)字地圖制圖，因此，現(xiàn)代地圖學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需要更新設(shè)計(jì)。在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)分層次的合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容。如按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌?，可設(shè)置為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與綜合性實(shí)驗(yàn)兩部分；在加強(qiáng)學(xué)生繪圖制圖的實(shí)踐能力的同時(shí)，還需提高其實(shí)驗(yàn)報(bào)告文本的撰寫(xiě)能力，保證學(xué)生能初步掌握實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成果的編制能力。
四、教學(xué)方法及模式革新
1.多元教學(xué)方法共用
多元化教學(xué)模式其實(shí)質(zhì)是利用新教育理念、新技術(shù)手段、新教學(xué)方法，將教師和學(xué)生、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)與考核緊密結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建一個(gè)完整的、豐富的、互動(dòng)的課程系統(tǒng)的教學(xué)模式。首先，要采用多元化的教學(xué)活動(dòng)，教師講授與學(xué)生實(shí)踐相結(jié)合，課堂教學(xué)與課外實(shí)踐相結(jié)合，以強(qiáng)調(diào)啟發(fā)式教學(xué)，注重學(xué)生自學(xué)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；其次，是展開(kāi)多層次的教學(xué)模式，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)不同的對(duì)象，采取不同的教學(xué)模式。在綜合設(shè)計(jì)型實(shí)踐教學(xué)和課外創(chuàng)新活動(dòng)中，采取研究和探索性實(shí)踐方式，并安排多樣性的實(shí)驗(yàn)形式和學(xué)生多重性的能力培養(yǎng)；最后，是采用多維化的考核方法，通過(guò)抽查、實(shí)驗(yàn)操作、成果驗(yàn)收環(huán)節(jié)，了解學(xué)生的實(shí)踐技能水平和掌握教學(xué)效果。
2.構(gòu)建多媒體技術(shù)下新的教學(xué)方法體系
未來(lái)地圖學(xué)教學(xué)手段的改革，一定要摒棄傳統(tǒng)的板書(shū)、紙質(zhì)教學(xué)掛圖的填鴨式教學(xué)手段，構(gòu)建多媒體技術(shù)下新的教學(xué)方法體系。地圖學(xué)課程是以地圖為研究對(duì)象，勢(shì)必在教學(xué)過(guò)程中要借助于大量的圖片對(duì)地圖進(jìn)行分析，因此如何更好地利用多媒體技術(shù)，制作出綜合大量圖片、動(dòng)畫(huà)、影像資料的多媒體課件，是現(xiàn)代地圖學(xué)教學(xué)改革的重點(diǎn)?，F(xiàn)代的地圖學(xué)課程教學(xué)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)部分的多媒體化，但是只是簡(jiǎn)單的 ppt課件，或者說(shuō)是課本教材內(nèi)容的轉(zhuǎn)移，課件系統(tǒng)性差，今后要結(jié)合教材內(nèi)容，重點(diǎn)加強(qiáng)課件中動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)。
3.3S技術(shù)在教學(xué)中的集成應(yīng)用
中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）18-0264-02
《信號(hào)與系統(tǒng)》是電類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，先修課程是高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)、電路分析?！缎盘?hào)與系統(tǒng)》這門課也為后續(xù)課程數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、通信原理、自動(dòng)控制原理的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)生活已進(jìn)入了信息化時(shí)代，現(xiàn)在很多非電類專業(yè)也開(kāi)設(shè)了《信號(hào)與系統(tǒng)》。這門課是學(xué)生將來(lái)從事信號(hào)分析、檢測(cè)控制等領(lǐng)域的科研與開(kāi)發(fā)工作必不可少的理論與技術(shù)基礎(chǔ)[1]。
《信號(hào)與系統(tǒng)》課的特點(diǎn)是：公式多，概念抽象，數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁瑣。這樣造成教師難以講解清楚，學(xué)生難以聽(tīng)懂，在理論課堂上許多理論、概念和公式學(xué)生都是一知半解。所以《信號(hào)與系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)課開(kāi)設(shè)的初衷是讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固課堂基本概念和基本原理，掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)際動(dòng)手能力，最終提高學(xué)生獨(dú)立思考和實(shí)踐創(chuàng)新能力。結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者提出了一些提高《信號(hào)與系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的方法。
一、強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的重要性，避免學(xué)生盲目做實(shí)驗(yàn)
以往的實(shí)驗(yàn)課都是學(xué)生沒(méi)有課前預(yù)習(xí)就直接拿著實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室輔導(dǎo)老師按部就班地講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。學(xué)生就機(jī)械地照搬老師的講解內(nèi)容做實(shí)驗(yàn)。有些時(shí)候老師還把實(shí)驗(yàn)的過(guò)程演示一遍給學(xué)生看，這樣學(xué)生就依照老師的做法比葫蘆畫(huà)瓢地操作。這樣學(xué)生做實(shí)驗(yàn)很順利，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也很快得出，但學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力得不到培養(yǎng)，以后學(xué)生就業(yè)就是一個(gè)大問(wèn)題。
所以，學(xué)生的課前預(yù)習(xí)尤為重要，學(xué)生要適應(yīng)當(dāng)今強(qiáng)大的就業(yè)壓力，就要掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，只有具備了較強(qiáng)的自學(xué)能力，才能獨(dú)立地探究新的科學(xué)領(lǐng)域，獲取新的知識(shí)，具備獨(dú)立思考能力、自學(xué)能力和科學(xué)探索精神。為了達(dá)到這樣的目的，我們的做法是：要求每一位學(xué)生在上每一個(gè)實(shí)驗(yàn)之前都要預(yù)習(xí)這次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，并撰寫(xiě)本次實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告，沒(méi)有預(yù)習(xí)報(bào)告者不得進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。此外，我們還在校園網(wǎng)上傳大量的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用說(shuō)明及學(xué)習(xí)資料，還有很多有關(guān)儀器設(shè)備的操作的演示視頻供學(xué)生參考，這樣學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課之前已經(jīng)對(duì)要做的實(shí)驗(yàn)心中有數(shù)，避免盲目做實(shí)驗(yàn)。
二、采用多種教學(xué)手段和教學(xué)平臺(tái)
鑒于《信號(hào)與系統(tǒng)》這門課的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)課總是滯后于理論課。我們?cè)谏蠈?shí)驗(yàn)課時(shí)首先是講解實(shí)驗(yàn)的原理，實(shí)驗(yàn)原理的講解要求精煉，通俗易懂，注重物理概念的講解，一般講解七八分鐘。我們?cè)谥v解實(shí)驗(yàn)原理的時(shí)候最好采用多媒體教學(xué)手段，加上一些動(dòng)畫(huà)演示，使復(fù)雜的公式理論形象化，更有利于復(fù)習(xí)理論課講過(guò)的內(nèi)容，有利于實(shí)驗(yàn)課的順利開(kāi)展。
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課都是在試驗(yàn)箱上做一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)箱的特點(diǎn)是，實(shí)驗(yàn)原理電路已經(jīng)給出，學(xué)生只需根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求連線搭電路就可以了，而且連線往往很簡(jiǎn)單。這樣的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需用信號(hào)源送給電路一個(gè)輸入，再把輸出送入示波器觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以了。這樣會(huì)造成學(xué)生機(jī)械地做實(shí)驗(yàn)，實(shí)際操作能力和綜合分析問(wèn)題的能力沒(méi)有提高。
我們把Multisim和Matlab引入到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中來(lái)，Multisim是加拿大簡(jiǎn)稱IIT公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的從電路仿真設(shè)計(jì)到版圖生產(chǎn)全過(guò)程的電子設(shè)計(jì)工作平臺(tái)，是一套功能完善、操作界面友好、方便使用的EDA（ElectronicDesign Automation電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）工具。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，是電子技術(shù)界廣為應(yīng)用的一種計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)軟件。Multisim提供了方便友好的操作界面、相當(dāng)廣泛的元器件、種類齊全的電子設(shè)備、全面的電路分析工具。由于軟件操作是在計(jì)算機(jī)環(huán)境下進(jìn)行的，不是真實(shí)實(shí)際的元器件和儀器設(shè)備的連接，故稱虛擬電子實(shí)驗(yàn)室。例如對(duì)于信號(hào)的分解與合成，很多同學(xué)感到概念抽象，不容易理解，我們讓同學(xué)們自己運(yùn)用Multisim軟件設(shè)計(jì)一個(gè)濾波電路來(lái)觀察信號(hào)的分解與合成，這樣直觀形象，學(xué)生能深刻理解這個(gè)概念，而且是學(xué)生自己設(shè)計(jì)的電路，也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力。
Matlab俗稱“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，是Matrix Laboratory的縮寫(xiě)。1984年由美國(guó)MathWorks公司研制開(kāi)發(fā)，以矩陣計(jì)算為基礎(chǔ)的交互式的功能強(qiáng)大的科學(xué)及工程計(jì)算軟件。Matlab將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一塊，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而使其廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)計(jì)算和分析、自動(dòng)控制、系統(tǒng)仿真、數(shù)字信號(hào)處理、圖形圖像分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、通訊工程、金融系統(tǒng)等領(lǐng)域。時(shí)至今日，經(jīng)過(guò)MathWorks公司的不斷完善，Matlab已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科、多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)大的大型軟件，也是當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)該掌握的一項(xiàng)基本技能。我們把Matlab軟件應(yīng)用在《信號(hào)與系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)當(dāng)中可以把課程當(dāng)中抽象的概念和理論形象化，使學(xué)生更容易掌握這些難以理解的內(nèi)容。
三、合理調(diào)整實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的比重，注重學(xué)生能力培養(yǎng)
以往的實(shí)驗(yàn)課都是做基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，它的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果容易得到，這些實(shí)驗(yàn)基本上是在實(shí)驗(yàn)箱上完成。學(xué)生做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)印象不深，很快就遺忘，得不到實(shí)際的收獲，教學(xué)質(zhì)量很差。我們教研室經(jīng)過(guò)多年的努力，大力改革調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，適當(dāng)增加綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比重。調(diào)整后的比例是基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占30%，綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占40%，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)占30%。綜合性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)或與本課程相關(guān)課程知識(shí)的實(shí)驗(yàn)。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是，給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛蛯?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)或涉及本課程部分知識(shí)的實(shí)驗(yàn)。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，以學(xué)生為主體，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
四、采用多重考核方式，注重教學(xué)質(zhì)量的提高
實(shí)驗(yàn)總成績(jī)我們分兩個(gè)部分：平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末實(shí)驗(yàn)考試。平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的60%，期末實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)占總成績(jī)的40%?？偝煽?jī)我們又采用五級(jí)制評(píng)價(jià)，90分以上為A，80～90分為B，70～80分為C，60～70分為D，不及格為E。平時(shí)成績(jī)我們又細(xì)分成三個(gè)部分，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程我們又從實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)兩個(gè)方面來(lái)考核，實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)當(dāng)場(chǎng)有老師簽字，沒(méi)有老師簽字的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不合格，要重新做實(shí)驗(yàn)。
五、總結(jié)
我們教研室一直在努力探索《信號(hào)與系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方法。本文通過(guò)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的重要性，采用多種教學(xué)手段和多種教學(xué)平臺(tái)，合理調(diào)整實(shí)驗(yàn)的比重，改革考核方式，初步摸索出一套良好的教學(xué)方法。經(jīng)過(guò)一年多的實(shí)踐表明這些方法都受到學(xué)生的好評(píng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、實(shí)際動(dòng)手能力、獨(dú)立解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力都得到明顯的提高。學(xué)生素質(zhì)提高了，表明我們的教學(xué)質(zhì)量提高了。
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)專業(yè)必修的一門專業(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。”而實(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)生要采取分類指導(dǎo)的原則,應(yīng)用型本科計(jì)算機(jī)類學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)既懂得計(jì)算機(jī)專業(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問(wèn)控制。
所示。大部分學(xué)生在學(xué)任何一門課之初都比較認(rèn)真,主觀上有較強(qiáng)烈的學(xué)好這門課的愿望,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,從主觀和客觀兩方面進(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
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。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√√
5屏蔽Windows桌面上的“回收站”√
6觀察注冊(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、磁盤驅(qū)動(dòng)、文件的讀或?qū)?、虛擬文件系統(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):
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【中圖分類號(hào)】G64【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2095-3089（2016）09-0016-02
一、引言
遙感技術(shù)是環(huán)境、城市、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋、地質(zhì)、氣象、軍事等探測(cè)研究的新手段，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在許多高校相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)中也受到了越來(lái)越多的重視。隨著高光譜遙感、微波遙感、高分辨率影像，以及3S集成技術(shù)的應(yīng)用，遙感技術(shù)得到更加深入、全面的應(yīng)用和發(fā)展。遙感課程是新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)本科生的專業(yè)選修課，擬通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生系統(tǒng)全面地了解遙感技術(shù)的基本理論、技術(shù)體系、原理方法，以及圖像分析處理和解譯的知識(shí)，并且能利用遙感技術(shù)解決專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)問(wèn)題的能力。農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)遙感課程的開(kāi)設(shè)具有非常重要的作用。
二、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)開(kāi)設(shè)遙感課程的必要性
農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的本科生主要學(xué)習(xí)農(nóng)業(yè)資源的管理及利用、農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)、資源信息技術(shù)等方面的基本理論和基本知識(shí)，要求具備農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、氣象觀測(cè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的能力，同時(shí)具有對(duì)農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境進(jìn)行信息化管理等方面的能力。畢業(yè)后能在農(nóng)業(yè)、國(guó)土、環(huán)保、農(nóng)資等部門或單位從事農(nóng)業(yè)資源管理及利用、農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)資源遙感與信息技術(shù)的科研、管理等工作。因此，要求該專業(yè)學(xué)生掌握基本的土地規(guī)劃與制圖、資源信息管理等方面的技術(shù)。這些都要求學(xué)生能有效的利用遙感技術(shù)方法，掌握遙感的基本技能，這也使得農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)開(kāi)設(shè)遙感課程非常必要。
三、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)遙感課程存在的問(wèn)題及特點(diǎn)
（一）課程部分內(nèi)容抽象難懂，學(xué)生專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備不足
遙感課程中遙感原理章節(jié)要求學(xué)生掌握遙感的物理基礎(chǔ)，包括地物的電磁波特性、電磁輻射與地物波譜的基本概念與性質(zhì)、遙感成像原理等，涉及許多抽象的理論知識(shí)及相關(guān)定理、概念。一般要求在學(xué)習(xí)遙感課程前，具備測(cè)量學(xué)、地圖學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，而農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)本科生沒(méi)有相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)許多遙感課程涉及的重要知識(shí)內(nèi)容僅限于高中的地理、物理知識(shí)水平上，對(duì)計(jì)算機(jī)的掌握能力也僅限于一般的應(yīng)用，這就使得在理論教學(xué)上，需要重新制定適合其能力水平的教學(xué)內(nèi)容。
（二）教學(xué)方法單一，缺乏多樣的教學(xué)手段
現(xiàn)在許多高校開(kāi)設(shè)的遙感課程，仍以教師課堂講授為主，學(xué)生被動(dòng)的接收，參與度不高。這就需要改革教學(xué)手段，采取多樣化的教學(xué)方式，組織小組討論，案例分析，更有效的利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)。另一方面，高校本科生很少參加老師的項(xiàng)目，科研工作仍以研究生為主，調(diào)動(dòng)本科生參與到教師的科研項(xiàng)目中，可以促進(jìn)其快速的了解遙感在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
（三）重視度不夠
農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)本科生在培養(yǎng)模式上，往往更注重農(nóng)業(yè)資源的管理及利用、農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)等理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)配套的相應(yīng)技術(shù)方法的掌握不重視；同時(shí)與本專業(yè)教師對(duì)遙感技術(shù)的掌握及重視程度也密切相關(guān)。在實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)不設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)習(xí)，要想單一的從一門遙感課程的學(xué)習(xí)中獲取所需的本領(lǐng)面臨很大困難。
四、課程簡(jiǎn)介
該課程理論課30個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)上機(jī)10個(gè)學(xué)時(shí)，共計(jì)40學(xué)時(shí)。教學(xué)目標(biāo)要求掌握遙感的概念、遙感的原理與方法、遙感的技術(shù)系統(tǒng)；熟悉遙感數(shù)據(jù)的特征和應(yīng)用、不同衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及其影像信息提取的方法；了解遙感信息的應(yīng)用以及3S（GIS，RS，GPS）技術(shù)的集成應(yīng)用。教學(xué)方法以課堂講授、討論、案例分析相結(jié)合，并輔以實(shí)驗(yàn)課上機(jī)操作?？己朔椒槠綍r(shí)出勤、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、作業(yè)、參加討論次數(shù)占30%；期末考試70%，考試形式為閉卷筆試。
五、教學(xué)內(nèi)容、方法及考核形式的改革
（一）教學(xué)內(nèi)容改革
一般農(nóng)業(yè)院校農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)開(kāi)設(shè)的遙感課程，在內(nèi)容上主要包括電磁輻射及物體的波譜特性、彩色基本原理、遙感技術(shù)系統(tǒng)、攝影成像、掃描成像、衛(wèi)星遙感及其影像、遙感圖像的分析解譯、遙感數(shù)字圖像處理、遙感技術(shù)的應(yīng)用、高光譜遙感與微波遙感，以及地理信息系統(tǒng)與3S技術(shù)等內(nèi)容。部分章節(jié)內(nèi)容較深?yuàn)W，對(duì)于農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，缺乏前期的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，理解掌握困難，而且在實(shí)際中的應(yīng)用性較小。因此，本人在實(shí)際教學(xué)中將該課程內(nèi)容進(jìn)行了整合，弱化了彩色基本原理、攝影成像、掃描成像等部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，主要突出遙感應(yīng)用部分的知識(shí)講解，尤其是遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用方面，更是增加了許多相應(yīng)的實(shí)例，以案例的形式進(jìn)行深入的講解，加深學(xué)生對(duì)遙感在本專業(yè)應(yīng)用的理解。把3S技術(shù)集成應(yīng)用章節(jié)也做為重點(diǎn)，使得教學(xué)內(nèi)容更加具有前沿性。另外在實(shí)驗(yàn)上機(jī)環(huán)節(jié)，將重點(diǎn)放在遙感技術(shù)的應(yīng)用方面，以求更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
（二）教學(xué)方法與方式改革
在理論教學(xué)環(huán)節(jié)將傳統(tǒng)的板書(shū)與先進(jìn)的多媒體技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)概念、公式的理解，同時(shí)也提高學(xué)生興趣，增加互動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)上機(jī)環(huán)節(jié)的教學(xué)過(guò)程中，有效的利用有限的上機(jī)時(shí)間，將重點(diǎn)放在遙感技術(shù)的應(yīng)用案例分析上。提倡學(xué)生利用課余時(shí)間自學(xué)遙感常用軟件的基本操作，在課堂上不把遙感軟件的基本操作作為重點(diǎn)講述內(nèi)容。其次，要多采用引導(dǎo)、啟發(fā)的方式，進(jìn)行小組討論，讓學(xué)生參與到課堂的互動(dòng)教學(xué)過(guò)程，活躍課堂氣氛。
（三）考核方式改革
在考核方式上，考核方法為平時(shí)出勤、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、作業(yè)、參加討論次數(shù)等平時(shí)成績(jī)占30%，期末閉卷筆試占70%。平時(shí)成績(jī)主要根據(jù)課堂上參加小組討論做匯報(bào)的情況，實(shí)驗(yàn)上機(jī)部分的課程作業(yè)為主。在實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)中，要求以遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境領(lǐng)域的某一方面的應(yīng)用為內(nèi)容，完成一份詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。期末考試在考試內(nèi)容上作出調(diào)整，不要求學(xué)生死記硬背深?yuàn)W的概念，不設(shè)計(jì)相關(guān)復(fù)雜的計(jì)算題目，引導(dǎo)學(xué)生以理解為主，根據(jù)專業(yè)背景增加學(xué)生對(duì)遙感的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)的掌握。
六、總結(jié)
農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的本科生在培養(yǎng)過(guò)程中要求掌握農(nóng)業(yè)資源調(diào)查與規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、氣象觀測(cè)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的能力，要具有對(duì)農(nóng)業(yè)資源和環(huán)境進(jìn)行信息化管理等方面的能力。要求其必須掌握遙感的基本技能，在畢業(yè)走上工作崗位后能利用遙感技術(shù)開(kāi)展土地規(guī)劃與制圖、資源信息管理等方面工作。因此，培養(yǎng)單位要重視遙感課程的教學(xué)，使其通過(guò)該門課程的學(xué)習(xí)，具備一定的遙感專業(yè)技能，更好的服務(wù)于農(nóng)業(yè)資源與與環(huán)境專業(yè)領(lǐng)域的各項(xiàng)研究和管理工作。
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中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)25-1484-02
Teaching Researches on the C++ Programming Course to Students Major CS in Independent Colleges
LUO Ai-jun
(Computer Science College of Yangtze University, Jingzhou 434023, China)
Abstract: Programming is a very important basic course to students major computer science, and the point is much more important in those independent colleges which pay more attention to training the students' practice ability. The paper aims at lots of problems exposed during the C++ Programming teaching in independent college, analyzes these problems and brings up some corresponding proposals.
Key words: Independent College; C++ Programming; Teaching; Task_driven
1 引言
隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，在高等教育日漸大眾化的今天，用人單位對(duì)人才的要求也越來(lái)越高。各大專院校也因此紛紛即時(shí)根據(jù)社會(huì)的需求調(diào)整其人才培養(yǎng)目標(biāo)，其中的獨(dú)立學(xué)院把其辦學(xué)思想定位于培養(yǎng)大批社會(huì)急需的應(yīng)用型人才，非常強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
程序設(shè)計(jì)長(zhǎng)期以來(lái)一直是大學(xué)工科各專業(yè)的一門必修課程。尤其對(duì)于計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)而言，程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情況的好壞，對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)將會(huì)產(chǎn)生較大的影響。目前，無(wú)論是搞開(kāi)發(fā)還是搞研究，對(duì)使用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有同樣高的要求：要求能有較好的可靠性，高效率，可以在不同平臺(tái)上移植，有盡可能多的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言內(nèi)容，支持?jǐn)?shù)據(jù)一致性，支持程序描述的簡(jiǎn)潔與清晰，風(fēng)格自然[1]。這些都是C++的外在特點(diǎn)，高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)大多采用C++作為程序設(shè)計(jì)教學(xué)語(yǔ)言，全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試也把C++作為考試的主要語(yǔ)種，因此做好這門課程的教學(xué)工作具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。但目前教學(xué)工作中普遍存在教師覺(jué)得不好教，學(xué)生覺(jué)得不好學(xué)的問(wèn)題，本文針對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行思考分析，并提出了相應(yīng)的解決方案。
2 存在的問(wèn)題
目前在教學(xué)過(guò)程當(dāng)中主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
(1)教學(xué)目的與學(xué)生的需求存在偏差，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較大，但信心不足。
C++程序設(shè)計(jì)教學(xué)的目的是向?qū)W生介紹計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。讓學(xué)生掌握C++基本語(yǔ)法及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本方法與編程技巧；讓學(xué)生了解常用的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識(shí)，能根據(jù)給定的算法，選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并編制出相應(yīng)的程序。同時(shí)也為本專業(yè)后續(xù)其他課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
對(duì)此學(xué)生們的需求又是什么呢？博客上的調(diào)查結(jié)果反映：約75%同學(xué)希望通過(guò)學(xué)習(xí)本課程能開(kāi)發(fā)出一款實(shí)用小軟件。而我們課堂程序設(shè)計(jì)教學(xué)中甚至沒(méi)有涉及到WINDOWS編程，學(xué)生學(xué)完了以后還是不能動(dòng)手寫(xiě)程序。學(xué)生的需求與上述教學(xué)目的存在一定的偏差。
大部分同學(xué)對(duì)本課程興趣大，學(xué)習(xí)積極性高。但在學(xué)習(xí)一段時(shí)間后，隨著內(nèi)容的深入，難度的增大，便有同學(xué)出現(xiàn)了畏難情緒，甚至認(rèn)為C比C++簡(jiǎn)單，明顯地缺失信心。
(2)教師教學(xué)內(nèi)容和方法單一，師生互動(dòng)不明顯。
教師教學(xué)停留在傳統(tǒng)的傳授課堂知識(shí)，對(duì)“師者，傳道、授業(yè)、解惑者也”的理解和認(rèn)識(shí)尚未進(jìn)一步更新。師生在課下的溝通互動(dòng)不明顯，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題不能夠及時(shí)地得到解決，這在很大程度上，也影響到學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。隨著科技創(chuàng)新和知識(shí)更新速度的加快，我們的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法也不能停留在課堂教學(xué)45分鐘“老師講學(xué)生聽(tīng)”這一舊的模式和舊的層次上。同時(shí)，我們面對(duì)的每一個(gè)學(xué)生基礎(chǔ)不盡一樣，學(xué)習(xí)理解知識(shí)的能力也不同，如果采用單一的教學(xué)方法，很顯然是違背“因材施教”的原則的。
(3)沒(méi)有充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。
現(xiàn)在各高校大部分機(jī)房都已連入INTERNET，而互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)學(xué)生是一柄雙刃劍。如果上課合理利用網(wǎng)絡(luò)檢索所需資源，則有利于學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)；反之，如果上課時(shí)間利用網(wǎng)絡(luò)看電影、聽(tīng)MP3、玩小游戲，或者甚至相互拷貝作業(yè)，則不僅沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)可言，反而是極有害于教學(xué)的。同時(shí)“互聯(lián)網(wǎng)”和“程序設(shè)計(jì)”二者誰(shuí)對(duì)學(xué)生們的吸引力更大，這一點(diǎn)是不言而喻的，每次上機(jī)人數(shù)眾多，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師監(jiān)控管理措施不易實(shí)施。
教師在實(shí)驗(yàn)課上把精力放在指導(dǎo)學(xué)生調(diào)試程序上。作為初學(xué)者，學(xué)生們?cè)诔绦蛘{(diào)試中的問(wèn)題層出不窮，只能被動(dòng)地等待老師幫忙解決。有時(shí)教師還不得不重復(fù)解決相同的問(wèn)題，課堂效率低下。傳統(tǒng)的“一問(wèn)一答”的方式，已經(jīng)不再適合目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
因此，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá)的今天，如何重新讓機(jī)房、讓實(shí)驗(yàn)課發(fā)揮其應(yīng)有的作用是擺在每一位計(jì)算機(jī)教育者面前殛待解決的問(wèn)題。
3 解決的對(duì)策
3.1 選擇一本合適學(xué)生閱讀的經(jīng)典教材
要選擇一本好的教材，這看起來(lái)是一件很簡(jiǎn)單的事情，似乎也不那么重要，因?yàn)楝F(xiàn)行各作者各出版社的教材上的內(nèi)容大多相差不大。的確，這是事實(shí)。然而，不光授課教師需要認(rèn)真咀嚼教材，學(xué)生們也要認(rèn)真閱讀教材。教師在講臺(tái)上講授，同時(shí)還要求學(xué)生能夠課下自己閱讀教材上的相關(guān)內(nèi)容。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的許多多影印版教材，在每一章節(jié)的課后都列出若干的參考文獻(xiàn)，引導(dǎo)有余力有興趣的學(xué)生去閱讀[5]，既加深了學(xué)生對(duì)教材的理解，也拓展了學(xué)生的視野。一本好的教材，不一定是通俗讀物，需要有一定的難度。過(guò)高的難度可能讓學(xué)生望而生畏，但適當(dāng)難度則可能激發(fā)學(xué)生更大的探索的興趣。
3.2 加大學(xué)生的興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心
興趣是最好的老師！如何培養(yǎng)學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)的興趣？當(dāng)他們親自感受到計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的對(duì)當(dāng)今社會(huì)的巨大影響力，便可能對(duì)之產(chǎn)生濃厚的興趣。此外，還要讓他們認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)目的在于培養(yǎng)學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決生產(chǎn)生活中的一些問(wèn)題，當(dāng)然首要就是本專業(yè)后續(xù)其他課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題的能力。
不是說(shuō)興趣高就意味著會(huì)編程了。眼高手低是學(xué)習(xí)過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題：他們對(duì)老師演示的內(nèi)容都認(rèn)為很簡(jiǎn)單，但讓自己做卻無(wú)從下手。有意識(shí)地鍛煉學(xué)生動(dòng)手編程能力，并引導(dǎo)他們?nèi)〉贸晒Γ瑥某晒χ蝎@取更大的成就感和自信心，這將是他們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)道路上繼續(xù)前進(jìn)的巨大動(dòng)力。例如，引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)過(guò)的知識(shí)，編程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)字圖像處理過(guò)程。雖然開(kāi)始時(shí)會(huì)讓大家覺(jué)得有困難，比如其中大量陌生的庫(kù)函數(shù)讓人望而生畏，有時(shí)可能自己還要寫(xiě)一些自定義函數(shù)。但只要做好指導(dǎo)工作并給予適當(dāng)?shù)毓膭?lì)，則不僅能激發(fā)學(xué)生的興趣，還能鞏固所學(xué)的知識(shí)，而且可以在實(shí)踐中讓他們的思維能力得到提高、編程能力得到鍛煉、創(chuàng)新能力得到增強(qiáng)。
教師要付出足夠的耐心，想方設(shè)法提高學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)和提高他們的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生們對(duì)學(xué)好本課程的信心。
3.3 把握教學(xué)重點(diǎn)，靈活采用教學(xué)方法，加大師生互動(dòng)
算法設(shè)計(jì)是程序設(shè)計(jì)的核心。我們要將教學(xué)重點(diǎn)從C++基本語(yǔ)法轉(zhuǎn)移到算法設(shè)計(jì)上。有針對(duì)性地設(shè)計(jì)能綜合運(yùn)用已學(xué)和將學(xué)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)例，課程上多采用案例教學(xué)。即使是同一本教材，同一個(gè)算法案例，只要我們善于挖掘，也可以推陳出新，找出更易于學(xué)生理解和接受的講授方法。
針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，更要靈活采用教學(xué)方法。常用的教學(xué)方法有：類比教學(xué)法、啟發(fā)教學(xué)法、分步教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法[4]等。而其中任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)中運(yùn)用較多、效果較好的一種。
除了傳統(tǒng)的師生互動(dòng)方式外，我們還可以采用其他更靈活有效的方式。考慮到學(xué)生們課外在網(wǎng)絡(luò)上花費(fèi)的時(shí)間較多，我們就可以充分利用學(xué)校的精品課程網(wǎng)站的網(wǎng)上答疑論壇子系統(tǒng)，還可以利用各大門戶網(wǎng)站提供的免費(fèi)博客系統(tǒng)，二者都可以較好地解決課堂45分鐘以外的師生互動(dòng)問(wèn)題。在實(shí)際教學(xué)中，我們利用TOM BLOG進(jìn)行師生溝通，也取得了很明顯的效果。
3.4 加強(qiáng)上機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，制訂上機(jī)任務(wù)，保證上機(jī)效果
(1) 程序設(shè)計(jì)課程本身實(shí)踐性較強(qiáng)，必須安排足夠的上機(jī)學(xué)時(shí)。同時(shí)還要精心設(shè)計(jì)每一次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生每一次實(shí)驗(yàn)都有明確的上機(jī)目的。
(2) 學(xué)生明確任務(wù)以后，應(yīng)首先仔細(xì)思考，形成思路，再將思路描述成為C++代碼寫(xiě)到實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙上，待形成完整的程序以后再輸入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行編譯。而不是一邊想，一邊輸入代碼。這樣既提高了效率，同時(shí)也提高學(xué)生思考問(wèn)題的能力。
(3) 針對(duì)學(xué)生在編譯，鏈接過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤或警告，教會(huì)學(xué)生使用調(diào)試工具。學(xué)生在調(diào)試中遇到的疑點(diǎn)和難點(diǎn)，及時(shí)給予必要的適當(dāng)指導(dǎo)，主要是教給學(xué)生科學(xué)有效的調(diào)試方法，例如等價(jià)類劃分法、邊界值分析法、安插測(cè)試語(yǔ)句等。
(4) 實(shí)驗(yàn)課結(jié)束時(shí)，每名學(xué)生必須上交比較規(guī)范的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告（其中除包括程序的源代碼，輸入數(shù)據(jù)，程序輸出結(jié)果外，還應(yīng)重點(diǎn)包含程序調(diào)試過(guò)程，以及本次實(shí)驗(yàn)體會(huì)），通過(guò)以上舉措來(lái)保證學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。課程結(jié)業(yè)考試也必須包括學(xué)生上機(jī)編程能力考核。
(5) 課程結(jié)束以后，分組安排2周的課程設(shè)計(jì)。題目要具有一定的綜合性和較強(qiáng)的實(shí)用性，如學(xué)生信息管理系統(tǒng)等。要求學(xué)生經(jīng)過(guò)需求分析，軟件設(shè)計(jì)，編碼，測(cè)試等軟件開(kāi)發(fā)的各階段，最后提交一個(gè)軟件原型及相關(guān)文檔。通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，提高學(xué)生的軟件開(kāi)發(fā)水平和合作能力，同時(shí)，還可使學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，自覺(jué)將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)和研究過(guò)程中，真正做到學(xué)有所用。
在上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，教師要認(rèn)真做好指導(dǎo)和督促，減少互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等對(duì)學(xué)生注意力的不良干擾，讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成指定任務(wù)，從而保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文提出了近幾年在獨(dú)立學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)《C++程序設(shè)計(jì)》教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行了思考和探索。對(duì)提出的方案在獨(dú)立2006，2007級(jí)計(jì)科、網(wǎng)絡(luò)專業(yè)本科學(xué)生中實(shí)施，較好地激發(fā)了學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心，日常教學(xué)和計(jì)算機(jī)等級(jí)考試都取得了很好的效果。以上事實(shí)證明，只要教師教學(xué)目的明確，教材理解深入，教學(xué)方法靈活得當(dāng)，師生加大互動(dòng)，學(xué)生是可以輕松學(xué)好C++程序設(shè)計(jì)的。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 劉曉鋒, 吳亞娟. 計(jì)算機(jī)專業(yè)《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》教學(xué)與教學(xué)改革[J]. 四川師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2003(24):34-36.
中圖分類號(hào)：G642.4；TB-4
C語(yǔ)言以其限制少、使用方便靈活、功能強(qiáng)、直接操縱硬件等諸多優(yōu)點(diǎn)贏得眾多程序設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài)，它是程序設(shè)計(jì)的主要工具之一[1-2]，是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課程，也是大部分學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的第一門課程。由于初學(xué)者缺乏計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)由于初次接觸程序設(shè)計(jì)，許多學(xué)生對(duì)類英文的C程序能實(shí)現(xiàn)特定的功能感到不可思議。學(xué)習(xí)過(guò)程中，C語(yǔ)言具有抽象、邏輯性強(qiáng)、使用靈活等特點(diǎn)[2-4]，容易使得學(xué)生感覺(jué)這門課程枯燥無(wú)味，找不到編程的感覺(jué)，學(xué)生不能體會(huì)到它的實(shí)用性、藝術(shù)性，從而喪失對(duì)該課程學(xué)習(xí)的積極性，且遇到難以解決的編程問(wèn)題（如：語(yǔ)法問(wèn)題、編譯問(wèn)題、邏輯問(wèn)題等）容易放棄。
同時(shí)，C語(yǔ)言作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)踐能力的培養(yǎng)是學(xué)好C語(yǔ)言的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而傳統(tǒng)的方法只注重C語(yǔ)言語(yǔ)法知識(shí)（理論講解）和基本案列的講解的，上課時(shí)盡管學(xué)生聽(tīng)懂教師所講解內(nèi)容，但下課實(shí)踐時(shí)對(duì)題目產(chǎn)生無(wú)法下手的感覺(jué)。因此，為了改善C語(yǔ)言教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，需要對(duì)現(xiàn)有的C語(yǔ)言教學(xué)進(jìn)行改革，以符合C語(yǔ)言是人操作計(jì)算機(jī)的一個(gè)工具的特征。
1 明確教學(xué)目的
C語(yǔ)言的教學(xué)中，絕大多數(shù)教師認(rèn)為C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)終極目的就是培養(yǎng)學(xué)生的編程能力。這種認(rèn)知存在很大的偏差。使用計(jì)算機(jī)完成人們預(yù)先給定的任務(wù)，必須告訴計(jì)算機(jī)“做什么”以及“怎樣做”（計(jì)算機(jī)其實(shí)是很“笨”的）；反之，計(jì)算機(jī)完成任務(wù)時(shí)，要將計(jì)算得到的結(jié)果反饋給用戶，因此，就產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)和人之間通信的問(wèn)題。人機(jī)通信需要信息的載體，這種信息的載體既要被計(jì)算機(jī)“理解”，也要被人所理解，而“語(yǔ)言”是最好的人機(jī)通信的工具。自然語(yǔ)言存在詞匯量大、語(yǔ)法復(fù)雜、語(yǔ)義常出現(xiàn)二義性、語(yǔ)義的理解依賴上下文、以及某些語(yǔ)義不能用符號(hào)描述等問(wèn)題，因而不能作為人機(jī)通信工具。這樣一來(lái)，迫使人們不得不設(shè)計(jì)出詞匯量較小、語(yǔ)法簡(jiǎn)單、語(yǔ)義明確的并且適用于計(jì)算機(jī)描述的語(yǔ)言，這樣的語(yǔ)言稱為“程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言”（或人工語(yǔ)言）。人工語(yǔ)言有很多，如PASCAL、FORTRAN等，而C語(yǔ)言只是其中的一種人工語(yǔ)言（人工語(yǔ)言的本質(zhì)是人機(jī)通信工具）。因此，從這個(gè)角度看，C語(yǔ)言教學(xué)目的重點(diǎn)不在C語(yǔ)言語(yǔ)法本身，而在于培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)這個(gè)工具為人類服務(wù)的工程實(shí)踐能力，在這個(gè)大目的下，最重要的是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)這種特殊的工具分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、并最終將分析問(wèn)題所得求解問(wèn)題的精確步驟（即算法）用C語(yǔ)言的語(yǔ)法設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行驗(yàn)證的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
2 教學(xué)內(nèi)容改革
程序設(shè)計(jì)是一種具有創(chuàng)造性的工作，程序設(shè)計(jì)具有一定的抽象性，它用數(shù)學(xué)的方法去描述一些問(wèn)題[5]。因此，在C語(yǔ)言課程教學(xué)中，必須打破舊有的教學(xué)模式和知識(shí)體系，從以前注重C語(yǔ)言語(yǔ)法知識(shí)（理論講解）和基本案例的講解的，轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅啬芰Φ呐囵B(yǎng)，在教學(xué)的過(guò)程中不能單單滿足于授予學(xué)生多少知識(shí)內(nèi)容，而是要加強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。教學(xué)中，在對(duì)每個(gè)案列講解時(shí)都必須做如下的分析：首先分析程序?qū)⑻幚淼臄?shù)據(jù)以及處理之后的結(jié)果是什么：即哪些是給定的數(shù)據(jù)（顯式/隱式，隱式數(shù)據(jù)必須充分分析給定案列才能得到）、哪些是需要輸入的數(shù)據(jù)（包含數(shù)據(jù)的基本類型）、程序有無(wú)輸出？若有，哪些需要輸出。其次，確定求解問(wèn)題的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)分析，分解到難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)前一步需要做什么，中間過(guò)程做什么，最后做什么？當(dāng)分析、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)問(wèn)題解決后，就可給出解題思路，形成算法，直至最后代碼的編寫(xiě)。
其次，是抽象能力的培養(yǎng)。將程序中出現(xiàn)的某些數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象，找出數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，得到問(wèn)題求解的一般化過(guò)程處理方法。
下面以求：1+2+…+100為例，給出分析問(wèn)題、問(wèn)題抽象等的過(guò)程。
第一步：分析，首先分析問(wèn)題的功能：求和；再次分析問(wèn)題的輸入輸出，輸入：無(wú)；輸出：1-100數(shù)之和。
第二步：重點(diǎn)分析如何求和？
解決方法：采用小學(xué)生初次拿到該題目時(shí)的做法，是多數(shù)學(xué)生能想到的辦法（也是一種“笨”方法，而這種“笨”方法又特別適合找出問(wèn)題求解的一般規(guī)律，特別適合用程序代碼實(shí)現(xiàn)），具體過(guò)程如表1所示。
表1 求和問(wèn)題過(guò)程描述
問(wèn)題抽象：在表1所列步驟中，第1步加2，第2步加3，…，第99步加100，可看出其規(guī)律為：被加數(shù)是次數(shù)+1；其次：每次和的結(jié)果為：上一次的和+被加數(shù)，因此，根據(jù)C語(yǔ)言賦值語(yǔ)句特點(diǎn)，將上面得到的結(jié)論抽象為：和=和+被加數(shù)（這里的“=”是C語(yǔ)言中的賦值符號(hào)）。
變量的定義：大多數(shù)學(xué)生對(duì)一個(gè)程序中到底需要多少個(gè)變量很迷茫，一種簡(jiǎn)單有效的原則：需要變量時(shí)在變量定義部分增加即可；同時(shí)確定每個(gè)變量在整個(gè)程序設(shè)計(jì)中扮演的角色（一個(gè)變量可能扮演多個(gè)角色）。根據(jù)上面的分析，該程序所需的變量個(gè)數(shù)為2個(gè)：一個(gè)是次數(shù)（該變量還承擔(dān)被加數(shù)的角色）；一個(gè)是和值變量（承擔(dān)中間結(jié)果、最終結(jié)果這2個(gè)角色）。
初始狀況：和的初始情況：認(rèn)為第1步之前還做了一步求和的操作，按照問(wèn)題抽象步驟可寫(xiě)：和=和+被加數(shù)的形式，因此可得到：和+1=1，這個(gè)和就是和變量的初始情況，其值為0；其次：做的次數(shù)是從1開(kāi)始，因此：次數(shù)的初始值為1。
結(jié)束和循環(huán)條件：最后被加的那個(gè)數(shù)是100，前面的被加數(shù)均小于100，因此結(jié)束條件就是被加數(shù)大于100，從而根據(jù)結(jié)束條件確定循環(huán)條件為被加數(shù)≤100。
算法描述：通過(guò)上面的分析很容易給出該問(wèn)題的求解過(guò)程：初始化和及被加數(shù)的值、當(dāng)被加數(shù)小等于100時(shí)不停求和及改變被加數(shù)、最后輸出結(jié)果。
至此，很容易根據(jù)C語(yǔ)言的語(yǔ)法編寫(xiě)出相應(yīng)的程序代碼了。當(dāng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題分析能力得到培養(yǎng)和鍛煉后，面對(duì)更復(fù)雜的問(wèn)題就能找解決問(wèn)題的方法和切入點(diǎn)，而不至于拿到存在問(wèn)題無(wú)法下手的感覺(jué)。
3 教學(xué)模式的改革
教學(xué)改革：一般的C語(yǔ)言教學(xué)中，都是語(yǔ)法規(guī)則的講解，然后是例子講解，最后是工程實(shí)踐。到最后，語(yǔ)法規(guī)則講完課程也結(jié)束了。這種教學(xué)固然嚴(yán)謹(jǐn)，但存在一些問(wèn)題：一是方式比較枯燥，學(xué)生比較容易失去興趣；二是容易學(xué)生上課聽(tīng)懂，下課實(shí)踐時(shí)對(duì)題目無(wú)法下手的感覺(jué)。三是容易導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生這樣的誤解，學(xué)習(xí)語(yǔ)法知識(shí)是為寫(xiě)程序而學(xué)，不是為解決問(wèn)題學(xué)。因此面對(duì)實(shí)際問(wèn)題就無(wú)從下手，不知所措。四是容易讓產(chǎn)生惡性循環(huán)影響，使得教師在后續(xù)程序設(shè)計(jì)課程（如VC++、Java、C#等），仍然采用這樣的方式、方法去講解，使得學(xué)生始終不能用掌握到的編程工具解決實(shí)際工程項(xiàng)目問(wèn)題。因此，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，直接在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)，采用邊教學(xué)邊讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐體會(huì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)；其次，改變傳統(tǒng)教學(xué)中只關(guān)注正確格式的書(shū)寫(xiě)，采用正確格式+錯(cuò)誤格式教學(xué)模式，教學(xué)過(guò)程中有意在程序代碼中寫(xiě)成錯(cuò)誤的格式或使用學(xué)生錯(cuò)誤的程序代碼進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)效果比全部使用正確代碼教學(xué)的效果好許多。
考核改革：改變期末“筆試”這種單一的、“一考定終身”式的考核方式，重視對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程和工程實(shí)踐能力的考核。變單一考核為復(fù)合考核，從多個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。改變課程總成績(jī)構(gòu)成，由平時(shí)成績(jī)、實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)）成績(jī)、階段考核3個(gè)部分構(gòu)成，每部分所占的比例為：25%、35%、40%。平時(shí)成績(jī)考核包括出勤、隨堂實(shí)訓(xùn)、課堂提問(wèn)、作業(yè)等的考核。實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)）成績(jī)針對(duì)課程的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核，要求每個(gè)實(shí)驗(yàn)均要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告；階段考核將學(xué)習(xí)的內(nèi)容分為5個(gè)模塊（基礎(chǔ)語(yǔ)法知識(shí)、程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、數(shù)組及自定義數(shù)據(jù)、函數(shù)和指針、文件操作），每個(gè)模塊教學(xué)結(jié)束就分段考試，不再組織期末考試。
實(shí)踐改革：C語(yǔ)言作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，實(shí)踐能力的培養(yǎng)是學(xué)好C語(yǔ)言的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大實(shí)驗(yàn)+小實(shí)驗(yàn)方式，大實(shí)驗(yàn)根據(jù)需要設(shè)計(jì)3-5個(gè)；每次實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生編寫(xiě)一個(gè)實(shí)踐報(bào)告，報(bào)告的主要內(nèi)容包括：算法或關(guān)鍵技術(shù)介紹、實(shí)驗(yàn)代碼、實(shí)驗(yàn)過(guò)程（包括：編譯過(guò)程中的代碼出錯(cuò)、原因分析及修改；多組測(cè)試數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果）、算法的改進(jìn)、程序的實(shí)現(xiàn)、體會(huì)及編程心得（含多種方法實(shí)現(xiàn)該算法以及對(duì)算法執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行改進(jìn)等）。通過(guò)實(shí)踐報(bào)告的撰寫(xiě)，進(jìn)一步熟悉C語(yǔ)言的語(yǔ)法知識(shí)，深入了解該算法，培養(yǎng)高效、精煉的編程風(fēng)格。
4 結(jié)論
本文針對(duì)C語(yǔ)言教學(xué)中存在的問(wèn)題，分析了C語(yǔ)言的本質(zhì)，并從教學(xué)目的的明確、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)地點(diǎn)和方式、實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，以適應(yīng)C語(yǔ)言一種人機(jī)通信工具本質(zhì)。著重培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)這個(gè)工具為人類服務(wù)的工程實(shí)踐能力，即：培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)這種特殊的工具分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、并最終將分析問(wèn)題所得求解問(wèn)題的精確步驟用C語(yǔ)言的語(yǔ)法設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行驗(yàn)證的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
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