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中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）08-0168-02
0引言
数字图像处理技术在近20多年时间里，迅速发展成为一门集光学、微电子学、计算机科学、应用数学等学科为一体的具有强大生命力的综合性边缘科学。目前，数字图像处理技术在通信工程、遥感技术、医用图像处理、工业生产、军事公安、文化艺术等许多领域中发挥着越来越重要的作用。学科的快速发展决定课程教学内容改革的必要性和紧迫性。本文从教学内容、教学方法、教学手段等方面针对课程特点进行改革探讨，为其他专业课教学改革提供一定的参考。
1选用教材合适，制作幻灯同步
在选用教材时紧跟学科发展的脚步，结合数字图像处理课时较短的特点，选用了机械工业出版社出版的李朝晖主编的普通高等教育规划教材。该教材内容精炼，突出了数字图像处理的主要内容，包括图像的基本知识、图像的变换、图像的增强、图像的复原、图像的压缩编码、图像的分割与特征分析等基本章节，方便老师在较短的时间内将该课程的主要理论讲授给学生，学生可以很快抓住数字图像处理技术的精髓所在。该教材又不乏介绍新技术、新算法和数字图像处理新的应用。花大量时间制作与教材完全同步的课件，便于学生深刻领会教学内容，同时又不拘泥于教材，采用课堂教学、学生自学、学生演讲、上机实验等多种教学方式，提升教学水平。
2讲授概念系统，掌握基础牢固
概念图（Concept Map）是以综合、分层的形式表示概念之间相互联系的空间网络结构图。最初是由美国康奈尔大学教育系的Joseph D. Novak教授及同事提出来将概念图有系统的运用于教学与学习的研究。它是一种将概念之间关系图形化表示的技术。概念图一目了然，对学生系统地掌握专业术语及关键理论非常有帮助。我在让学生充分了解了概念图定义及作用后，让学生自己制订了图像增强一章的概念图，大大激发了学生的创造性，同时加深了学生对基础理论知识的学习。另一方面，概念图可以作为学生自我评价的工具，学生在构图时遇到困难则说明自己的知识结构存在不足；构图不完整则说明自己的知识储备不够；概念图层次不清说明自己对这部分概念的理解不透彻等等，这些都将帮助学生认识自己，并对此进行反思，以改善自身的学习，寻找完善的对策。
3培养思维能力，挖掘学生潜力
在《数学图像处理》的教学过程中除了讲清楚基本理论、基本概念外，十分注重新理论、新算法产生的原因、过程，采用启发式教学，也就是将科学的思维过程传给学生，培养学生的科学思维能力。如在讲静态图像压缩的两种算法标准JPEG和JPEG2000时，由于JPEG是基于离散余弦变换的静态图像压缩标准，而JPEG2000是基于小波变换的静态图像压缩标准，因此首先给学生讲授了离散余弦变换的特点，它可以将大多数的信息放到较少的系数上去，因此更能提高编码的效率。缺点在于只要选定了需要保留的系数，则压缩比或者说分辨率就是固定的。而小波变换恰好可以克服这一缺点，它被誉为“数学显微镜”，可以对函数或信号进行多尺度细化分析，为实现图像多级分辨率提供了基础。而小波变换又存在哪些问题，讲清楚上述过程，比单讲算法本身要重要的多。旧的算法也许过时，但其包含的科学思维方法并不过时，新的算法也不能解决所有问题，但其创新意识却是解决所有问题的钥匙。在授课过程中，为了让学生理解各个学科在整个数字图像处理过程中各自的作用及如何有机地结合在一起，从图像的获取、图像的数字化、图像的预处理、图像的压缩编码、图像的显示、图像的描述等具体过程，说明多个学科如何交叉贯穿在一起。综合能力的提高必须掌握多学科的基础知识，这样才能融会贯通。理论授课结束时，让学生分组搜集素材谈谈对该课程或该技术的了解，并制作PPT在课堂上演讲。同学们积极踊跃，很多人讲了数字图像处理技术在日常生活中的应用，课堂效果非常好，在丰富了自己的同时也开阔了大家的视野。
4引进Photoshop，辅助教学手段
数字图像处理技术是一门利用计算机进行图像处理的学科，许多算法最终要在计算机上实现，因此《数字图像处理》课程教学不能脱离计算机，开展计算机辅助教学已势在必行。CAI是以计算机为教学媒体，通过学生与计算机之间的交互活动，充分利用计算机模拟、微观扩大、高速处理、及时反馈、动态显示、图文并茂、知识密集等一系列特点，来开发人及人以外的一切学习资源，达到优化教学效果的目的。Photoshop就是一款典型的优秀数字图像处理软件，在《数学务图像处理》教学中采用Photoshop作为CAI软件，不仅可以了解计算机图像输入、存储、输出的整个过程，而且对各种图像处理算法均有形象直观的印象，对直方图、图像文件格式、调色板等数据结构有了更深的理解。理论与实践的有机结合可使本课程的学习变得非常有趣。
5改革实验内容，上交实验报告
纯理论教学已反映不了“数字图像处理”课程应用性极强的时代特征，注重实践性教学环节对培养理工科学生的创造性是极为重要的。“数字图像处理”是以实验为基础的课程，主要讨论用计算机对图像进行加工和分析的方法。在开课的前一学期，完成了课程中主要实验的编程与调试，主要包括图像及其直方图显示、图像二值化、DCT变换、图像增强、图像编码等五个实验。在该课程理论授课结束时，制定了实验实施计划和指导方案。要求学生用MATLAB或VC语言做实验。实验开始前，简单讲授该课程实验中用到的主要的MATLAB语句，并和学生共享相关的课件，受到学生的欢迎和好评。结合学生的掌握情况，在已确定的实验内容基础上，又增加了图像的边缘检测。课程设计结束时，要求学生上交一份完整的说明书，要求内容充实，语言简练，能够熟练运用相关的工具对实践内容做出总结。通过实验练习和指导，加深了学生对课堂教学内容的理解，提高了学生的学习兴趣，大大增强了学生的实践动手能力。
6结束语
《数字图像处理》课程的教学任务还很艰巨，需要不断的探索与实践，还要在完善教学条件、提高教师自身能力和素质的过程中得到完善。课程改革的目标，是强调基础理论的学习，突出工程意识、创新意识与综合设计能力，使学生的信息综合设计能力和创新能力、科学研究能力有明显的提高，进而扩大学生的就业面。以上是我近一年在《数字图像处理》中进行的改革与实践，随着教学条件的改善和教学水平的提高，还需要进一步完善教学内容，培养出越来越具有开拓精神和创新意识的现代化新人。
参考文献：
[1]李朝晖，张弘，王京文，赵保军.数字图像处理及应用.北京：机械工业出版社，2007.
[2]付丽琴，桂志国，王黎明.数字信号处理原理及实现.北京：国防工业出版社，2004.
[3]阮秋琦.数字图像处理学.北京：电子工业出版社，2008.
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）08-0012-02
1 前言
数字图像处理技术的应用非常广泛，已经渗透到计算机、通信、交通、物理、医学、化学、生物学、军事、经济等各个领域，与人们的生活密切相关。《数字图像处理》是信息技术领域中发展较快的一个热门领域，是模式识别、计算机视觉、多媒体技术、数据挖掘等学科的基础，也是一门涉及多领域的交叉学科。
该课程的理论性和实践性都很强，要求学生在掌握图像处理的基本概念、基础理论、典型算法的基础上，掌握一定的编程实践能力，能够利用计算机编程实现数字图像的各种处理，如图像变换、图像增强、图像恢复、图像重建、图像分割、图像编码和图像识别等，在学习图像专业知识的过程中增强学生的创新意识，培养学生独立获取知识和综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，提高学生的实际动手能力，为其今后深入地进行科学研究和独立工作奠定良好的基础。
2 创新教学理念
在《数字图像处理》课程的教学中，努力贯彻素质教育的先进理念，注重教与学的有机结合，坚持以学生为主体，教师为主导，最大限度地发挥学生的主观能动性，将培养学生的主动思维，鼓励学生的创新意识作为教学的重要目标之一。
对于教学内容的设计，以图像处理算法的理论作为授课的重点，以算法的产生、应用、改进为主线，突出知识的内在联系，揭示数字图像处理发展的内在规律（要求学生重点理解）。
掌握数字图像的基本概念和基本算法，关注图像应用的前沿动态，培养学生的创新思维能力，并根据课程需要，适当将数字图像处理领域中最新的技术手段，研究进展以及发展趋势纳入教学，并鼓励学生对新知识、新领域进行积极地探索。
在教学过程中，努力将复杂抽象的理论融入到形象直观的应用实例当中，将算法实现过程中的重难点问题分解细化为可展现的图像处理效果，在理论中渗透实践，在实践中穿插理论，注重理论联系实际，培养学生的工程实践能力，真正使学生乐学、易学并会学。
3 改革教学内容
数字图像处理技术在科学研究、工农业生产、军事技术和医疗卫生等许多领域中发挥着越来越重要的作用。图像技术的快速发展决定了《数字图像处理》课程的教学内容也需要不断更新，教材原则上选用专业内容全面新颖的教材，即图像专业基础知识相对稳定，并能够紧跟数字图像处理技术发展趋势。对于辅教材，可以根据图像课程的系统性和实用性，并考虑到扩充学生的视野，可以选一些国际上经典书籍如外文经典专著。目前我们以2012年清华大学出版社出版的，章毓晋编写的《图像工程（上册）――图像处理（第三版）》教材为主线，以美国Rafael C.Gonzalez 等编著的Digital Image Processing，阮秋琦编著的《数字图像处理学》等教材和中外科技期刊发表的最新图像技术为参考资料，并适当补充本领域中的一些新技术、新方法及新成果。
对图像处理教材内容进行整合，课内图像处理基础知识分为九大模块：图像与视觉基础、图像运算与变换、图像增强、图像恢复、图像重建、图像编码、图像分割、图像目标表达与描述、图像识别等内容。
在授课过程中，一般知识点进行自学，系统讲解重点难点内容，如直方图均衡等，而对于教材中未写进或无系统介绍的前沿性、创新性或跨学科的内容，则渗透到各个章节中。例如，将水果识别系统、车牌图像的自动识别、基于内容的图像检索等新技术渗透到图像增强、图像分割、图像目标表达与描述和图像识别等各个章节中，授课内容完成，那么自动识别系统模型建立，学生就完成了水果、车牌等图像的自动识别。通过这种方法强调基础，跟踪前沿，将基础理论与实践有机地结合起来，使学生不仅能够学到课程的基础知识，了解科学前沿的最新成果，加强学生的实践动手能力，而且与时俱进，增强了学生的好奇心，促进学生创新能力的培养。
4 改进教学方法
在数字图像处理教学中，综合运用课堂讲授法、研究法、讨论法和实验法等教学方法，发挥各种教学方法的优势，引导学生积极参与教学。
对于一般的重点难点内容，例如，图像增强中的直方图增强等模块，同时以课堂讲授和实验法为主，在讲解图像增强理论的同时进行图像直方图增强实验，在图像增强原理讲完之后直接出现直方图增强的前后对比图，可以激发学生的兴趣和动手能力。
对于图像边缘检测等一些难度相对较小的内容，首先以讲授法系统地讲解其中一种边缘检测算法，其他与之原理相似的算法则运用讨论法，以学生讨论、交流为主，教师引导、点评为辅进行。
对于课堂难度较大的内容如图像恢复与重建，则采取研究法为主，其他方法为辅。促使学生主动思维，成为真正的学习主体，教师根据学生反馈的信息及时把握学生思维过程，成为真正的主导。
另外，对于图像某一知识模块的引入，可以适当设置一些悬念或疑问，再引出讲授的主要内容，即将教学过程设计成一个“产生疑问―寻求解决方法―解决疑问―再产生疑问―再寻求解决方法一再解决疑问……”的过程。这样不仅有利于增强授课内容的逻辑性，还有利于启发学生的思维，激发学生的兴趣及创新能力。
5 丰富教学手段
鉴于数字图像理论知识比较丰富，实践性比较强，应用领域比较广的特点，以及现有教学设备、教学网络环境的改善，《数字图像处理》课程采用板书、多媒体课件、辅助教学软件以及教学网络平台等多元化的教学手段。充分活跃课堂气氛，提高教学效果，促进教学改革，提高学生的学习兴趣及实践动手能力，增强学生的信息素养，获得了良好的教学效果。
对于数字图像处理中典型算法的原理与推导等难度较大的内容，以板书为主，通过对公式的推理计算，体现出知识的逻辑性和严谨性。同时适当辅以多媒体课件对图像处理的结果进行演示，以加速学生对授课内容的理解，增强了学习的直观性、生动性和趣味性。
针对本课程的特点，开发了辅助教学软件，利用该软件在课堂教学中将图像处理算法的实际效果进行随堂演示，从而将枯燥的理论推导转化为立竿见影的实际操作。让学生充分感受到数字图像处理技术的巨大魅力，从而降低了理论知识学习的难度，增加了课堂的信息量、激发了学生的学习兴趣，实现了化静态为动态，化抽象为直观，化复杂为简洁，使课堂教学的效率大大提高。此外，又锻炼了学生的研究性学习能力，培养了学生的创造性思维。
根据课程教学标准，进一步改革教学实践，安排了实验教学，并将实验内容划分为验证性实验和设计型实验。验证型实验的设计，要求学生掌握数字图像处理、基本操作处理和简单的典型算法编程，从而实现对课堂上理论知识的学习巩固，增强了学生的编程能力和基本的项目开发能力。设计型实验需要学生对源代码进行分析研究、修改或补充，动手设计一些综合性或创新性的算法，分析实验结果，写出实验报告或论文。既培养了学生发现问题，分析问题和解决问题的能力，又提高了学生的动手能力和创新能力。
利用大学提供的教学网络平台，把图像处理课程的教学标准、授课教案、教学课件、习题、实验指导以及相关参考资料都上传到此教学网络平台。同时引导学生在网络上积极讨论关于图像处理方面的一些最新研究等话题，激发学生讨论及思考。另外，学生对于未消化的难点，也可以在网络平台上提出，教师及时通过教学平台进行回复，实现课后数字图像处理教学的互动，从而作为课堂学习的补充。教学网络平台实现了教学资源的共享，课后教学的互动，丰富了教学手段，为开展多种形式的教学奠定基础。
6 改革考核方法
课程考核对于加强学生对学习内容的掌握、实验技能的提高、创新能力的培养具有很大的促进作用。然而，传统的闭卷考试，主要考核学生对课堂教学内容的理解和掌握，容易使得学生将注意力放在背记考点及研究考试技巧上。《数字图像处理》课程是一门实践性很强的课程，仅采用这种评价方式将难以调动学生实践学习的积极性，达不到良好的效果。
在考核方法的改革上，对《数字图像处理》课程采用了综合性的考核方法。期末考试采用笔试开卷方式，主要强调学生对数字图像处理技术基础理论的宏观掌握。在考试题目设计上，重点强调学生知道如何去寻找解决问题的方案，考核学生发现问题，分析问题和解决问题的能力；同时增强实验成绩的比重，根据学生对实验内容的完成情况，以及创造性解决图像处理问题的能力，对实验成绩进行评分。另外，还将平时的听讲，回答问题，作业的情况列入平时成绩。因此《数字图像处理》课程最终的考核成绩包括三个部分：期末考试成绩（占50%），实验成绩（占30%）和平时成绩（占20%）。
通过课程考核方法的改革，不仅有效地检验了学生对《数字图像处理》课程的综合掌握程度，而且还能激发学生学习的积极主动性，提高了实践创新能力。
7 结语
随着信息技术不断发展和完善，数字图像处理技术也在不断发展，并且越来越多地应用于各个领域，相应地，数字图像处理课程的教学改革和实践也应与时俱进，结合国内外科研和教学成果，不断吸收新知识，丰富教学内容；根据教学内容灵活运用各种教学方法，使学生在掌握数字图像处理基本理论和方法的基础上，培养学生的实践动手能力，创新意识与综合设计能力，使学生的信息综合设计能力和科学研究能力有明显地提高。激发学生主动学习的兴趣，提高学生进行研究性学习的能力，同时进一步提高教学质量和教学水平，真正培养出具有开拓精神和创新意识的现代化新人。
参考文献：
[1]章毓晋.图像工程（上册）――图像处理（第三版）[M].北京：清华大学出版社，2012.
[2]冈萨雷斯.数字图像处理（第三版）[M].北京：电子工业出版社，2010.
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）30-7260-03
遥感是现代地理空间信息科学的核心技术之一，其作为信息采集与信息更新最重要的技术手段 ，已经应用于社会的各个部门以及经济领域的很多行业之中，并在新兴的全球性的“数字地球”计划中占有重要的地位。加强遥感技术与应用教学 ，提高学生遥感技术应用水平，是测绘学科教学中的重要环节。针对这个教学目的，结合我校地学类专业学生的具体情况，通过几年的教学实践探索 ，我们在以下几方面进行了教学实验 ，并取得了初步的效果。
1 教材分析选择：多种教材的结合
遥感技术及应用是我们的专业基础课，与本科学生相比，他们的就业方向对理论的学习要求较低，学习中的重点是实际技能的培养与掌握及应用。针对学生的具体情况与《遥感技术及应用》课程的特点，我们的教学目标是通过基本的理论教学，使学生掌握基本的遥感原理、遥感图像处理的基本方法、遥感解译的基本方法及其在测绘、地理、土地、地质和农业、交通等领域的具体应用，通过初步的上机实习，使学生掌握遥感数字图像处理软件的基本功能操作并能够完成简单的基本应用。
本课程以前一直使用《遥感概论》作为遥感技术及应用课程的教材，这部教材的特点是：内容层次安排合理，概念清晰易懂，实验内容以目视解译为基础，易于开展，但是，部分内容老化，跟不上遥感技术的发展；而《遥感导论》是教育部面向2l世纪课程教材.内容丰富，涉及技术原理较多，对于初次接触遥感的高职生而言，有些内容显得过深，为此，在教学过程中适当引用《遥感概论》的部分内容，作为学生入门的内容，从地物反射波谱特征入手，逐步开展遥感目视解译，地物判读标志的建立，在此基础上再结合《遥感导论》的相关内容，这样既可保证学生对遥感有全面的掌握，又可在需要加强的重点内容上有所侧重。《遥感原理、方法、应用》、《遥感获取与分析》 这两本书中包含了较多的遥感应用实例，但是《遥感原理、方法、应用》为本科生教学用书，对于高职学院的学生来说，内容过于深奥，不易理解。《遥感获取与分析》过于偏重遥感数据的几何处理，而且遥感应用部分内容较少。基于上述考虑，《遥感技术与应用》课程没有指定教材，而是将相关的书籍作为参考用书向学生推荐，由学生自主决定选择购买，然后老师结合多种教材的特点与学生的实际需求选择教学内容。
2 教学内容的选择与教案的整理
理论教学内容可以分为遥感概述、遥感基本原理、遥感数字图像处理、遥感图像目视解译与遥感图像的计算机解译、遥感应用、3S综合应用。但只讲最基本和必需的，对较深和复杂的内容只做简单介绍，供感兴趣的同学自学。
在具体的教学中，为了达到课程的整体教学要求，必须通过实践课程让学生将学过的理论知识与具体实践结合起来，加深学生对理论知识的理解，和对基本原理的验证，学以致用，提高学生解决实际问题的能力。因此，在教学中将实习内容分为两个阶段。
1） 遥感数字图像处理软件操作。以PCI、ENVI与ERDAS遥感数字图像处理软件为主要实习软件，结合具体的遥感数据，讲述遥感图像基本处理技术，包括几何校正、大气校正、几何精校正、投影转换、影像镶嵌、数字图像增强、波段运算、多源遥感数据融合、计算机分类、人机交互式解译等内容。
2） 遥感基本应用。应用前一阶段所掌握的遥感图像数字处理技术，与一个具体的研究领域（比如土地利用类型遥感调查等）相结合，完成一个综合的实践性题目。
认真整理教案，对教案的结构，每一节，每句话、每个字都琢磨清楚，分析重点与难点。由于遥感技术更新非常快，因此要跟学生提供一些课下学习的参考资料，参考内容的选择不仅局限于书籍和杂志，一些专业网站已成为遥感教学不可缺少的资源，除此之外，遥感图像是遥感教学中重要的参考资料，因此收集各种影像数据是教师备课和教学的重要内容，我们先后从美国马里兰大学、美国地质调查局、中国遥感卫星地面站下载了一些免费的图像做为练习使用。做好教案后，再做好PPT向同学讲授，特别要增加一些图片和动态演示。
3 教学方式与方法的应用
具体教学内容确定以后，如何使其在授课过程中很好地被学生理解掌握并能运用，很大程度上取决于采用的教学方式方法。选用适合的教学方式方法是很好的完成教学任务、提高教学质量的关键。
1） 多媒体与黑板等的优势结合去教学
随着社会的进步，信息技术已经深入到千家万户、各行各业，高职院校的教学软硬件设施也得到了更新完善发展，多媒体教学已成为众多学科教学的有力的工具。与传统使用的黑板的教学手段相比，多媒体教学有着不可比拟的很多优点，因为多媒体具有图、文、声并茂甚至有动态影像这样的特点，具有许多对于教学过程来说是特别宝贵的特性与功能，这些特性与功能是其他媒体（例如投影、录音、录像等）所不具备或是不完全具备的。遥感技术是一门对地观测与获取信息技术，其中具有很多的图像数据和空间地理数据，所以多媒体教学应成为遥感技术与应用教学的重要形式。首先，从人的生理心理学角度分析，图像比语言更容易被人感知，人所接受的外界信息有至少70%是视觉感知的。以图像的形式显示教学信息具有形象、直观、生动的特点，能高效激发学生学习兴趣，调动学生的学习积极主动性。能实现传统教学实现不了的情境、动画、模拟等。其次，方便教师的教学设计，更易突出重点、突破难点，进而提高教学效果，促进学生全面发展。但是，应用多媒体教学也有很多问题，如果课件的交互性差，则学生“难以消化”；如果多媒体使用太滥，则把握不住学生的思想心理，不利于学生的学习。所以利用多媒体与传统黑板等多种教具相结合的教学，地理数据和图像以多媒体展示，重点和难点在黑板上结合学生的学习讲解，对原理结合生产实例展开讲解。这样就能优势互补，取得最佳的教学效果。
2） 在理论教学过程中，以讲授法为基本教学方法，适当采用提问和启发式教学的方式。关注全班学生，注意反馈信息，凝聚学生的注意力，使其保持相对兴奋状态，使他们产生愉快的心境，课堂语言简洁明了，课堂提问面向全体学生，注意启发学生学地理的兴趣，课堂上讲练结合。积极鼓励学生，使学生感到有“功”。 我国古代教育家孔子说过：“知之者，不如好之者，好之者，不如乐之者”。要学生达到“乐学”，必然要使他们有成功感。“求成功”是人类的共有的天性。即使是一点一滴的进步，也会使学生感到愉快，成为促使学生继续学习的动力。学生取得进步时，我会对学生的成绩给予正确的评价，或者与平时成绩结合起来。在课堂上我会使用一些鼓励性语言来激发学生学习的热情，有时还可借助同学们的掌声进行鼓励。在教学过程中，我非常注意给学生们更多的鼓励，对他们抱有一颗宽容慈爱的心。
在教学过程中，充分利用已有的知识基础，引导学生思考遥感应用中的问题和现象，并自行设计或补充一些与学生关系较大的遥感应用问题和现象，以展示遥感课内容的丰富多彩和应用价值，引入新知识、新技术与新成果，增强学生的求知欲。认真组织开展复习、测验、考试、课外活动等。侧重于教会学生了解遥感在生产建设中的作用，培养学生实践能力，多阅读课外书籍，多关注身边的遥感知识，不断扩宽知识面，为教学内容注入新鲜血液。
3） 在第一阶段的实习过程中，是对基本原理和方法的验证，采用演示加练习的方法来教学。老师先对某一个专题结合理论进行演示与讲解，然后让学生进行操作练习，老师巡回指导并检查学生完成情况，最后老师总结，学生完成实验报告。在这个过程中，演示与讲解一定要结合学生理论知识掌握程度的实际情况，使学生的知识能与老师的讲解衔接上，演示时，老师要尽可能收集能激发学生兴趣的一些具体实例，使学生感到有“味”，从而使学生保持良好的精神状态、学习状态，让学生的潜能最大化地激发出来，特别是注意力、理解力、记忆力、创造力，达到最佳的效果。在学生自己练习过程中，老师结合自身学习的经验教训，去纠正学生不良的学习习惯，在学生碰到困难时，及时分析困难产生的原因，针对每个学生进行指导，特别要教会学生尽量自己解决问题的能力，“授之以鱼”不如“授之以渔”。
4） 在第二阶段的实习过程中，在有条件的情况下，增加野外实践实习的内容，携带手持GPS、便携式地物光谱仪、短波红外地物光谱仪等遥感仪器，到野外进行遥感技术的综合应用实习，如几何精校正中的地面控制点选取、地物反射率测量、地物目视解译与验证补判等等。通过野外实习，进一步提升学生理解与灵活运用知识的能力，提高遥感技术与应用课程的实践性[1]。
与遥感图象处理与应用的企事业生产单位建立联系，让学生通过顶岗式实习，熟悉遥感技术与应用的具体工作流程，观察实际生产中出现的问题并学会独立解决问题的能力，将实际生产与自己的课程学习进行结合，增强遥感技术与应用的实际生产能力。
5） 让比较优秀且有兴趣的学生参加老师的遥感技术与应用的科研课题，学生在老师的指导下，针对具体的小题目，成立各个科研小组，各个小组独立的收集相关资料，结合题目进行知识和技能扩展训练，然后进行实验，不断思考总结，老师适时进行点拨指导，学生基本都能取得项目预期的成果。通过这种学习和锻炼，使科研小组成员具备了一定的科研基础，养成了良好的科研素质，为以后的进一步发展有了较高起点。
4 小结
从这几年的教学情况看，通过这些教学环节的精心计划与认真实施、反馈修正，激发了学生的学习兴趣，既学到了有用的理论知识，又具有实际的技能，提高了独立解决较复杂问题的能力，为尽快尽好走入社会奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1] 刘勇卫.遥感精解[M].北京：测绘出版社，1993：76-86.
[2] 吕国楷，洪启旺，郝允充，等.遥感概论（修订版）[M].北京：高等教育出版社，1995：36-40.
[3] 梅安新，彭望禄，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001：79-81.
[4] 赵英时.遥感应用分析原理与方法[M].北京：科学出版社，2003：83-85.
[5] 孙家柄.遥感原理与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2003：73-76.
[6] 张彦丽，潘竞虎.《遥感技术基础》课程教学策略探究[J].师范教育，2008，3（3）：53-54.
[7] 徐永明.关于成人教育《遥感应用》课程教学的几点思考[J].气象教育与科技，2007，31（2）：27-31.
一、引言
“图像处理”是我院计算机科学与技术专业和物联网工程专业的专业选修课，该课程要求学生能够掌握基本的图像处理理论与算法，能够进行简单的程序设计来实现特定的图像处理任务。然而，经过几年的课程教学，我们发现学生在学习这门课的过程中出现了一些问题，具体如下：
首先，图像处理这门课是多学科交叉，学习这门课之前要掌握微积分、线性代数、微分方程、计算方法等数学课程，同时还要掌握一种程序设计语言。然而，学生的学习积累较弱，在进行算法讲解过程中往往需要结合特定的物理学、仿生学理论进行必要的数学理论推导，使学生在听课的过程中感到乏味，这给学生的学习上带来了不小的困难。在课下和学生交流过程中，他们普遍反映对理论推导的理解上存在不小的困难。
其次，作为一门实践性很强的课程，在学习课程的同时还需要进行相应的编程来验证算法的有效性，更多的时候是需要学生在吃透算法的基础上引导学生对已有算法来进行改进。然而，由于许多学生对于这门课的作用、目标不清晰，没有一个正确的学习方法，导致学生自己编程时普遍存在没有思路或者无从下手的感觉。
最后，这门课是三年级下学期开设的课程，学生面临公务员和研究生考试，同时还是选修课，学生重视程度不够，这些不确定因素给教学带来了一定的困扰。这样一来，真正肯下功夫学习的学生并不是很多。
为了破解图像处理这门课教学过程中所存在的一系列问题，提高学生对这门课的兴趣，同时按照学校应用型本科人才培养的要求，我们对这门课的教学总体目标和要求、教学内容、教学方式和考核方式进行了相应的改革。
二、教学总体设计
2014年淮阴师范学院逐步开展了本科教学改革，学院的人才培养目标要逐步向应用型本科人才培养方向进行转型。结合图像处理这门课有着非常强的工程实用背景，根据学校的应用型本科人才培养方案要求，我们对课程的教学目标和要求、教学内容、教学方式和考核方式进行了如下改革。
（一）教学目标和要求
按照应用型本科人才培养要求，结合学生的实际情况，教学目标的制定上统筹考虑基础理论的掌握和实践能力的提升两方面要求，使学生初步确立图像工程的理论思维，具备一定的创新实践意识，在自己的专业领域灵活应用所学知识解决实际工程问题。
（二）教学内容
尽管图像处理是一个年轻的学科，但其所涉及的内容却比较多而且杂。图像处理所涉及的主要内容包括：图像的基础理论、图像滤波、图像分割、图像增强、图像变换（如傅里叶变换、小波变换等）、图像形态学处理、图像复原与重建、图像压缩与编码、图像数字水印等。同时，图像处理也是一门不断发展的学科，文献[1-3]是图像处理的经典教材。以文献[1]为例，已经是第六版了，每一版本都比上一版本在内容上进行了不小的扩充。作为一门只有32课时的选修课，不可能面面俱到讲授所有内容，因此在内容上的选择要慎重。为了突出实践教学以及避免枯燥的理论学习，我们采用了Matlab版本的数字图象处理这本教材[4]。使用Matlab软件可以对图像处理的中间过程和结果有个直观的接触，使学生对课堂教学以及学生自学过程中能够产生足够的兴趣。同时，利用Matlab自带的图像处理工具箱，可以很方便地调用相关函数来实现特定的图像处理算法，这些函数对于理解书本内容有着很大的帮助作用。此外，Matlab还有非常详尽的帮助文档，便于学生自主学习。这里我们并没有采用vc++作为编程软件，主要是试验环境的搭建比较麻烦，调试起来比较困难。但是，在课程简介过程中，我们针对想深入学习图像处理，尤其是涉及硬件（DSP、FPGA）编程进行图像处理算法研究的学生，给他们推荐文献[5]。
在具体内容的讲授上，以工程应用背景为主的知识点进行讲解，包括：图像基础理论、图像滤波、图像分割、图像的傅立叶变换、图像压缩与编码。在基础理论的讲解上，主要是给学生树立图像的数学模型和图像处理的整体架构：用矩阵的形式来表示图像，所有图像处理算法都是围绕如何使用相关方法来对这个矩阵进行处理，再把处理的结果以图像的形式显示。这样使学生清楚在接下来的课程学习中如何去应对形式多样的算法。对于图像滤波、图像分割等其他内容，重点突出工程应用背景来提高学生的关注度与兴趣。
（三）教学方法
除了传统的多媒体课件和板书外，在教学环节中引入大量的现场演示环节，通过Matlab软件对图像处理算法进行仿真与处理，使学生对算法有个直观的认识。教学过程中的算法讲解，主要利用Mat-lab的数字图像处理工具箱中的对应函数，通过函数调用来教学生算法的使用，避免了复杂的数学推理，使课堂教学更有趣味性。另外，所有的课堂教学全部选择在计算机机房，讲解的过程中随时让学生来演练相关的算法，加深对知识点的理解。此外，当学生对图像处理有了一个基本掌握后，给出部分开放题目供学生选择，让学生分组来完成相应的题目，采用小组报告的形式到讲台上来讲解本组算法设计的过程，由下面的同学进行提问，凡是提问的学生都会有加分，如果台上同学回答正确也有加分。这样增加课堂学生的参与程度，使学生都能够融入到课堂中来。此外，我们还积极引导学生合理利用网络资源，选择与课堂教学内容相关、有针对性的视频公开课让学生去学习，同时给学生提出相应的问题，通过这种方式使学生自己解决问题，并把答案以作业的形式递交。
（四）考核方式
传统的考核方式比较单一，由平时成绩和期末闭卷考试成绩构成。这种考核方式的弊端就是学生对于课程学习过程重视不够，在期末时采取突击复习的被动方式来应对考核。若是期末用一张试卷进行考核，知识点量大、面广，学生复习困难，不利于学生对知识的掌握。考核只是一种手段，最终目的是通过考核使学生掌握知识。因此，我们采用过程化考试方法，即取消期末闭卷考试，把期末考试的比重分散到整个学期考核的各个环节。具体方案是：平时成绩占总评成绩的10%，主要考核学生的出勤及课堂表现情况；作业占30%，批改三次作业，每次满分10分，批改后直接公布分数；团队合作项目占60%，期中、期末各进行一次实验汇报，由学生上讲台讲解本组实验过程并提交实验报告，每次汇报满分30分。通过这种考核方式，使学生在整个学期学习的各个阶段对自己所获得的分数有个直观的把握，一方面能够调动学生的积极主动性、能够避免期末复习考试给学生带来的额外负担，使他们能够把注意力集中在课堂上；同时，在教学的各个阶段教师都有机会对学生的学习进行督促和总结。
三、课程设计
这里我们以图像分割这一章的一节课的教学过程为实例，讲解我们的课程设计。每节课教学内容的选择上突出兴趣主导，根据学生需求并兼顾题目的难度。以图像分割中的边缘检测为例，首先给学生展示一款安装在手机上名为“魔漫相机”的小软件，这款软件可以自动识别出照片中的人脸，然后嵌入到特定的场景中，如图1所示。
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）53-0158-02
“机器学习”是现代信息技术科技领域中一门非常重要的学科，涉及概率论、统计学、脑科学、认知学等多门学科，专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。“机器学习”是人工智能的核心，是使计算机具有智能的根本途径，具有重要的研究价值和广泛的应用价值。因此，要想成为高科技行业的高层次人才，就需要掌握与“机器学习”课程所相关的知识和技术。
一、课程安排和教学内容选择
“机器学习”课程是我院“智能科学与技术”专业的专业课程之一，与“人工智能”、“数学图像处理”、“机器视觉”构成了本科生培养的有机课程体系。按照我院“机器学习”教学大纲的要求，总学时数为32，其中理论教学24学时，实践教学8学时。我院选用的教材是由Tom Mitchell所著，曾华军、张银奎等译的“Machine Learning”，这是一本“机器学习”课程的经典教材，展示了机器学习中核心的算法和理论，并阐明了算法的运行过程。该书总共有十三章，有些内容如第七章的“计算学习理论”对于本科生来说理论性过强，不易理解；有些内容如第四章的“人工神经网络”和第九章的“遗传算法”与我们的另一门专业课“智能计算”在内容上有重叠。因此，要想在最短的时间内让本科生掌握最基本的“机器学习”的原理和方法，就需要对教学课程选择优化，激发起学生的学习兴趣，为进一步的深入学习打下坚实的基础。最终，我们选择了该书的第一、二、三、五、六、八、十三章作为教学的主要内容，同时结合教师自己的科研工作，时刻关注“机器学习”在国内、国际上的最新进展，在教学过程中以专题讲座的形式将“机器学习”的最新研究成果介绍给学生，达到使学生开阔眼界、增长见识的目的。
二、教学中存在的问题
笔者承担“机器学习”课程教学工作已有五年，在日常的教学活动中，发现该课程的教学问题主要体现在以下几个方面。
1.课程理论抽象，学生学习兴趣不高。“机器学习”理论性强，如按照传统的教学方法在课堂上讲解“机器学习”的各种理论和算法，必然涉及到大量的数学公式推导，这就要求学生要有较好的数学基础，从而使数学基础不好的学生学习起来比较困难，兴趣不高，教学效果不佳。
2.教学内容丰富，知识点分散。“机器学习”涉及的理论、算法很多，并且算法之间联系不大，教学内容易面面俱到，这就导致学生只掌握了分散的知识点，没有形成一条完整的知识链，不知道自己所学的算法有什么用、如何使用，从而失去了学习目标，影响了学生的学习热情。
3.实验课比例较小且难度较大。“机器学习”是一门实践性很强的学科，由于实验课时较少，仅提供8学时，使原本很重要的实践活动变成了搭配；同时，部分“机器学习”算法较复杂，编程实现难度较大，加上大部分学生本身的编程能力有限，很难在较短的时间内完成实验课的内容。最终导致学生对实验课的兴趣不高，消极应对，没有将学习到的理论知识应用到实践，学生的动手能力也没有得到充分锻炼。
针对以上问题，笔者在“机器学习”教学实践中注重理论教学与实践教学紧密相连，研究如何恰当组织教学内容，合理分配实验环节，激发学生的学习兴趣，加强学生实践动手能力的培养，达到知识传授和能力培养的有效结合。
三、教学方法改进
（一）理论教学
在一个完整的教学过程中，理论教学是尤为重要的一个环节，是学生获取知识的直接渠道。如何提高学生的学习积极性和激发学习兴趣；如何把枯燥无味的理论和算法讲解深入显出，易于理解，是理论教学问题中需要重要解决的问题。可以从以下几个方面入手。
1.上好绪论课，激发学生的学习兴趣。“兴趣是最好的老师”，兴趣是学生主动学习、积极思维、勇于探索的强大动力。因此在教学活动中，应该注重激发学生的学习兴趣，让学生自始至终主动参与学习，全身心地投入到学习活动中。因此，我们应该重视绪论课，通过查阅大量文献资料，将最新的“机器学习”的研究成果展现给学生，激发学生的学习兴趣。教材中列举了“机器学习”的一些成功应用，如学习识别人类的讲话、学习驾驶车辆、学习分类新的天文结构、学习以世界级的水平对弈西洋双陆棋等。但是，这些应用只有一些文字上的描述，很难给学生留下直观的印象，我们可以上网查找一些相关的视频资料，结合视频资料来讲解这些应用，这样会让学生更加直观的认识到“机器学习”的应用价值和远大的市场前景，从而对这门课程产生浓厚的兴趣。
2.结合实例讲解，注重理论联系实践。“机器学习”的很多算法理论性强、抽象、不易理解，单纯采用文字叙述和公式推导的教学手段，教学效果并不好。因此在理论教学中，可以结合实例讲解，注重理论联系实践。例如在讲解“贝叶斯学习”这章时，有一个朴素贝叶斯分类器的算法，实现该算法的难点在于估计给定目标值时各属性的概率。为了让学生更好的理解和掌握该算法，可以结合“识别手写阿拉伯数字”这一实例进行讲解。首先，将手写阿拉伯数字图像二值化，并分割成“4×4=16”个同等大小的子图像；然后，计算每一个子图像中黑色像素的个数，将该值作为数字图像的一个属性值；最后，从100张训练样本中统计出给定数字时各属性的概率。这样，学生通过实例，知道算法的应用场合和方法，学习兴趣和效率自然就会提高。
3.教师与学生互动，注重问答式教学。教师与学生互动是理论教学最基本的组织形式，是提高课堂效率、达成教学最优化的有效途径之一。因此，课堂教学模式应由传统传授“满堂灌”的方式转向“互动问答”的方式，通过提问引导学生去思考，激发学生的求知欲，充分调动学生的学习积极性和主观能动性。例如，在讲解“基于实例的学习”这一章时，首先给学生介绍了三种学习方法：k近邻算法、局部加权回归和基于案例的推理，这时可以问学生：这些方法有什么共同点？与前面学习的方法有什么不同？根据学生的回答，引导出积极学习和消极学习的概念，并指出这两种方法之间的重要差异。然后进一步问学生：归纳偏置方面积极和消极方法是否有实质性的差异？引导学生去思考引起这些差异的原因是什么，探求问题的本源。接着还可以问学生：这些差异会影响学习器的泛化精度吗？让学生去进一步思考这些差异会导致什么样的结果，从而对所学的算法有更加深入的了解和认识。
（二）实践教学
实践教学是理论教学的深化和补充，学生在实践环节将理论教学学到的理论算法应用于实践，有助于知识的理解和掌握，也有助于提高学生的动手能力。传统的实践教学内容大多为验证型实验，缺乏综合性实验，对学生综合应用能力和解决实际问题能力的培养不够。因此，教学过程中要加强实践教学，增加综合性实验，将理论教学与实践教学密切结合起来。可以从实验设计、实验要求和实验考核这三方面入手。
1.实验设计层次化。根据理论教学内容，结合学生的实际情况，按照由浅入深的原则安排了三个实验：候选消除算法、ID3决策树算法、和识别手写阿拉伯数字。前两个实验为验证型实验，要求学生实现相关算法，验证教材实例的正确性；后一个实验为综合性实验，要求学生综合运用数字图像处理、可视化编程技术、机器学习等课程知识，解决实际问题。实验的难度由易到难，层层深入，有利于学生动手能力的培养。
2.实验要求明确化。对于每一个实验，都有明确的要求，让学生明白实验要做什么，该输出怎样的实验结果。如在候选消除算法实验中，首先要求学生以读文件的方式读训练样例，并将样例显示在屏幕上；然后，实现极大特殊假设算法并将每一步的极大特殊边界输出到屏幕；最后，实现极大一般假设算法并将每一步的极大一般边界输出到屏幕。通过完成这个实验，学生对候选消除算法的过程有了一个清晰的认识，加深了对算法的理解。
3.实验考核常规化。为了保证实验的质量，加强对实验的管理，对每一次实验都要求学生签到，并完成相应的实验报告，交由教师批改。教师根据学生完成实验报告的情况，给出评分和评语，并计入学生的平时成绩中。学生的最终考试成绩为平时成绩与期末卷面成绩的加权和。通过常规化实验考核，学生会意识到实验环节的重要性，积极认真的对待实验。
四、结语
针对“机器学习”课程特点和我校的实际情况，我们积极开展教学改革研究，从理论教学和实践教学两方面进行了一些探索，并初步取得了令人满意的效果。“机器学习”是一门不断发展的交叉学科，要求“机器学习”课程的内容不断更新，教学方法也要不断改进。为了更好的讲授这门课，还需要在日后的教学实践中不断改进和完善。
参考文献：
[1]Tom M.Mitchell.Machine Learning[M].曾华军，等，译.北京：机械工业出版社，2003.
[2]袁鼎荣.浅谈《机器学习》的课程教学方法[J].广西经济管理干部学院学报，2010，（4）：99-101.
二、当前教学中存在的问题
1.传统教学模式滞后于学科发展
在《地图学》的传统教学方法中，要使用大量的教学模具如地球仪、地面模型、沙盘等，从而使学生能尽快地理解那些抽象的概念，有时还要使用教学挂图。随着学科的发展，对某些概念的阐述已发生了一些改变，大部分教具已陈旧，不能适应学科的发展。为了培养素质高、能力强的学生，必须改革传统的教学模式，尽可能使用数字地图和网络教学等方式。
2.教学内容不适应时代的发展
基于数字化时代背景，在学科发展向着现代化、实时化、数字化、动态化、智能化、集成化方向发展的今天，高校培养的学生需掌握多种层次、每个界面、多个专业领域的知识，从而具备综合解决问题的能力。如在比例尺、地图投影、制图综合等概念的阐述中就不能拘泥于以往的教材，而需扩充许多新的知识，而在讲授地图编制时需根据现实需要进行，删除或简要介绍那些已被过时的操作技术。
3.实践教学安排需调整
《地图学》是需要以实践带动理论的一门课程，但实验教学量明显不足，部分专业已总课时量由64压缩为48学时，实验课时更少。该课程实践主要以短时实验为主，缺乏结合本专业进行长时综合实践的机会。另外，实验教学缺少较好的实验指导书和实验数据，教学缺少针对性，实验教学方式单一、没有层次性、实验时间安排不合理，以上现象均不利于学生知识和能力的培养。
三、教学内容优化
高校根据本科生的专业特征设置不同的培养目标，因此不同专业对于同一课程的学习应体现本专业特色。在地图学课程讲授中，除了提供必备的地图知识和能力外，应结合专业在地图的制作、应用方面予以扩充，使学生在掌握课程内容外加深对本专业的了解。
1.理论教学内容优化
要结合各专业特色对教学内容进行增删。随着数字时代的到来，地图学中的一些理论和概念也在发生变化，应结合实际教学对教材中已陈旧过时的内容合理删除，如地图与地图学的传统概念、分类、理论体系，传统制图方法、技术手段与工艺过程，传统地图分析与应用方法、技术和手段等；同时要对传统内容重新认识，如地图符号、地图概括、普通地图、专题地图、综合制图、系列图与地图集等；结合现实应用的需求和计算机软件技术的发展，应增加新的过去没有的但却必须要有的内容，如地图与地图学的新概念、基本特性、基础、分类、功能等及其拓展，新的空间参照系与定位基准，地球空间概念与地学空间信息理论和基础知识，系统总结传统地图测图和编图的基本成图方法，明确新的数字测图和编绘地图的方法，并对过去一度被忽略的地图数学基础部分内容进行补充，以适应地学及相关专业的发展。另外，还需加强遥感数字图像处理制图的内容，以利地学各专业学生从一开始就对从遥感数字影像中提取与分析地学信息重要性的深刻认识和素质培养，并为学生在该领域寻找就业机会和确定未来研究发展的方向等打下良好的基础。
2.实践教学内容优化
地图学中的实践教学是巩固和掌握课堂理论教学，提高学生用图、制图技能的有效途径和重要环节，随着计算机技术与信息科学的发展，现代地图学的理论、技术和应用较之传统地图学有了很大的不同与发展。传统地图学以手工制图为主，并且轻实践，重理论。现代地图学则以计算机为依托进行数字地图制图，因此，现代地图学实验内容需要更新设计。在实践教学内容中应分层次的合理设置教学内容。如按照实验目的不同，可设置为验证性实验与综合性实验两部分；在加强学生绘图制图的实践能力的同时，还需提高其实验报告文本的撰写能力，保证学生能初步掌握实验项目成果的编制能力。
四、教学方法及模式革新
1.多元教学方法共用
多元化教学模式其实质是利用新教育理念、新技术手段、新教学方法，将教师和学生、理论教学与实践教学、教学与考核紧密结合起来，构建一个完整的、丰富的、互动的课程系统的教学模式。首先，要采用多元化的教学活动，教师讲授与学生实践相结合，课堂教学与课外实践相结合，以强调启发式教学，注重学生自学和创新能力的培养；其次，是展开多层次的教学模式，根据不同的教学内容，针对不同的对象，采取不同的教学模式。在综合设计型实践教学和课外创新活动中，采取研究和探索性实践方式，并安排多样性的实验形式和学生多重性的能力培养；最后，是采用多维化的考核方法，通过抽查、实验操作、成果验收环节，了解学生的实践技能水平和掌握教学效果。
2.构建多媒体技术下新的教学方法体系
未来地图学教学手段的改革，一定要摒弃传统的板书、纸质教学挂图的填鸭式教学手段，构建多媒体技术下新的教学方法体系。地图学课程是以地图为研究对象，势必在教学过程中要借助于大量的图片对地图进行分析，因此如何更好地利用多媒体技术，制作出综合大量图片、动画、影像资料的多媒体课件，是现代地图学教学改革的重点。现代的地图学课程教学已经实现部分的多媒体化，但是只是简单的 ppt课件，或者说是课本教材内容的转移，课件系统性差，今后要结合教材内容，重点加强课件中动画的设计。
3.3S技术在教学中的集成应用
中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）18-0264-02
《信号与系统》是电类专业一门重要的专业基础课，先修课程是高等数学、复变函数、电路分析。《信号与系统》这门课也为后续课程数字信号处理、数字图像处理、通信原理、自动控制原理的学习打下基础。随着信息技术的不断发展，现代社会生活已进入了信息化时代，现在很多非电类专业也开设了《信号与系统》。这门课是学生将来从事信号分析、检测控制等领域的科研与开发工作必不可少的理论与技术基础[1]。
《信号与系统》课的特点是：公式多，概念抽象，数学推导繁琐。这样造成教师难以讲解清楚，学生难以听懂，在理论课堂上许多理论、概念和公式学生都是一知半解。所以《信号与系统》实验课开设的初衷是让学生进一步巩固课堂基本概念和基本原理，掌握基本的实验技能和实际动手能力，最终提高学生独立思考和实践创新能力。结合多年的教学实践经验，笔者提出了一些提高《信号与系统》实验教学质量的方法。
一、强调实验预习的重要性，避免学生盲目做实验
以往的实验课都是学生没有课前预习就直接拿着实验教材进实验室，实验室辅导老师按部就班地讲解实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤和实验注意事项。学生就机械地照搬老师的讲解内容做实验。有些时候老师还把实验的过程演示一遍给学生看，这样学生就依照老师的做法比葫芦画瓢地操作。这样学生做实验很顺利，实验结果也很快得出，但学生的独立思考能力和创新能力得不到培养，以后学生就业就是一个大问题。
所以，学生的课前预习尤为重要，学生要适应当今强大的就业压力，就要掌握科学的学习方法，只有具备了较强的自学能力，才能独立地探究新的科学领域，获取新的知识，具备独立思考能力、自学能力和科学探索精神。为了达到这样的目的，我们的做法是：要求每一位学生在上每一个实验之前都要预习这次实验的内容，并撰写本次实验的预习报告，没有预习报告者不得进入实验室做实验。此外，我们还在校园网上传大量的实验室实验仪器设备的使用说明及学习资料，还有很多有关仪器设备的操作的演示视频供学生参考，这样学生在上实验课之前已经对要做的实验心中有数，避免盲目做实验。
二、采用多种教学手段和教学平台
鉴于《信号与系统》这门课的特点，实验课总是滞后于理论课。我们在上实验课时首先是讲解实验的原理，实验原理的讲解要求精炼，通俗易懂，注重物理概念的讲解，一般讲解七八分钟。我们在讲解实验原理的时候最好采用多媒体教学手段，加上一些动画演示，使复杂的公式理论形象化，更有利于复习理论课讲过的内容，有利于实验课的顺利开展。
传统的实验课都是在试验箱上做一些验证性的实验。试验箱的特点是，实验原理电路已经给出，学生只需根据实验要求连线搭电路就可以了，而且连线往往很简单。这样的实验，学生只需用信号源送给电路一个输入，再把输出送入示波器观察实验结果，最后分析实验数据就可以了。这样会造成学生机械地做实验，实际操作能力和综合分析问题的能力没有提高。
我们把Multisim和Matlab引入到实验当中来，Multisim是加拿大简称IIT公司推出的以Windows为基础的从电路仿真设计到版图生产全过程的电子设计工作平台，是一套功能完善、操作界面友好、方便使用的EDA（ElectronicDesign Automation电子设计自动化）工具。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，是电子技术界广为应用的一种计算机仿真设计软件。Multisim提供了方便友好的操作界面、相当广泛的元器件、种类齐全的电子设备、全面的电路分析工具。由于软件操作是在计算机环境下进行的，不是真实实际的元器件和仪器设备的连接，故称虚拟电子实验室。例如对于信号的分解与合成，很多同学感到概念抽象，不容易理解，我们让同学们自己运用Multisim软件设计一个滤波电路来观察信号的分解与合成，这样直观形象，学生能深刻理解这个概念，而且是学生自己设计的电路，也培养了学生独立思考、独立解决问题的能力，同时也提高了学生综合分析问题的能力。
Matlab俗称“矩阵实验室”，是Matrix Laboratory的缩写。1984年由美国MathWorks公司研制开发，以矩阵计算为基础的交互式的功能强大的科学及工程计算软件。Matlab将高性能的数值计算和可视化集成在一块，并提供了大量的内置函数，从而使其广泛应用于数学计算和分析、自动控制、系统仿真、数字信号处理、图形图像分析、数理统计、人工智能、虚拟现实技术、通讯工程、金融系统等领域。时至今日，经过MathWorks公司的不断完善，Matlab已经发展成为适合多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件，也是当代大学生应该掌握的一项基本技能。我们把Matlab软件应用在《信号与系统》实验当中可以把课程当中抽象的概念和理论形象化，使学生更容易掌握这些难以理解的内容。
三、合理调整实验性质的比重，注重学生能力培养
以往的实验课都是做基础验证性实验，它的特点是实验过程简单，实验结果容易得到，这些实验基本上是在实验箱上完成。学生做过这样的实验印象不深，很快就遗忘，得不到实际的收获，教学质量很差。我们教研室经过多年的努力，大力改革调整实验内容，适当增加综合设计性实验和创新性实验的比重。调整后的比例是基础验证性实验占30%，综合设计性实验占40%，创新性实验占30%。综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。综合设计性实验的特点是，给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验，实验内容涉及本课程的综合知识或涉及本课程部分知识的实验。创新性实验，以学生为主体，调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，全面提升学生的创新实验能力。
四、采用多重考核方式，注重教学质量的提高
实验总成绩我们分两个部分：平时实验成绩和期末实验考试。平时实验成绩占总成绩的60%，期末实验考试成绩占总成绩的40%。总成绩我们又采用五级制评价，90分以上为A，80～90分为B，70～80分为C，60～70分为D，不及格为E。平时成绩我们又细分成三个部分，实验预习成绩、实验过程成绩和实验报告成绩。实验过程我们又从实验操作和实验数据两个方面来考核，实验得出的数据当场有老师签字，没有老师签字的实验数据不合格，要重新做实验。
五、总结
我们教研室一直在努力探索《信号与系统》实验课教学方法。本文通过强调实验预习的重要性，采用多种教学手段和多种教学平台，合理调整实验的比重，改革考核方式，初步摸索出一套良好的教学方法。经过一年多的实践表明这些方法都受到学生的好评，学生的学习兴趣、实际动手能力、独立解决问题的能力和创新能力都得到明显的提高。学生素质提高了，表明我们的教学质量提高了。
1操作系统实验教学的重要性
“操作系统”课程是计算机科学与技术专业必修的一门专业基础课,本课程的学习目的是让学生掌握操作系统的基本概念、基本原理、设计方法和实现技术[1-2],为今后在相关领域的工作打下坚实基础。
实验教学是“操作系统”课程必不可少的环节,我们不仅要设置实验,而且还要重视实验,使其很好地辅助课堂教学。实验教学的质量直接影响学生的就业机会和工程实践能力[3]。德国教育家第斯多惠曾经说过:“教学的艺术不在于传授的本领,而在于激励、唤醒和鼓舞。”而实验教学的重点就是培养学生的好奇心和求知欲,帮助学生自主学习、独立思考,鼓励学生发现问题、提出问题,并通过实验过程找到解决问题的方法和途径。
2现状与存在的问题
操作系统实验教学的重要性使我们有足够的理由要教好这门课,但是在实际的实验教学活动中,学生要真正完成好操作系统的实验内容却并不是十分容易的事情。下面从专业培养方案的定位、前导课程
影响、选用操作系统以及实验教学质量监控等方面进行分析。
2.1应用型本科计算机专业培养方案的定位
长期以来,我国计算机专业教育带有浓厚的计算机系统研究型人才培养色彩,与应用型本科人才培养目标的“理论够用,注重实践”的特点不太相符。国家教育部强调对不同院校不同层次的学生要采取分类指导的原则,应用型本科计算机类学生的培养目标是培养既懂得计算机专业的理论知识,又掌握计算机应用技能的高级应用人才。对此问题的研究,我们课程组在文献[4-5]中已进行过论述,特别需要说明的是我们课程组负责人范辉教授参加了由教育部教学指导委员会组织的全国高校操作系统课程研究与资源建设项目,并在其中承担了应用型本科操作系统课程的部分研究与建设工作,使我校的应用型本科操作系统的课程建设起到了很好的示范作用。
2.2前导课程的影响
“操作系统”的前导课程有“程序设计语言”、“数据结构”、“计算机组成原理”和“汇编语言”等,它的后续课程包括“计算机网络”、“数据库原理”和“编译原理”等计算机学科的重要课程,如图1
作者简介:孙述和(1966-),男,山东烟台人,副教授,硕士,研究方向为计算机应用、图像处理;谢青松(1965-),男,副教授,硕士,研究方向为算法分析与设计、信息安全技术;董付国(1977-),男,山东聊城人,讲师,硕士,研究方向为数字图像处理、信息安全;杜萍(1981-),女,山东青岛人,讲师,硕士,研究方向为基于角色的访问控制。
所示。大部分学生在学任何一门课之初都比较认真,主观上有较强烈的学好这门课的愿望,但是随着课程的日益深入,课程特征不断显露,特别是“操作系统”这门课本身的理论性较强且实验内容对前导课的依赖性很大,从而打击了一部分学生的学习热情,甚至有一部分学生因前导课程学习较差而放弃了操作系统实验作业的完成,从而影响了课堂学习甚至包括后续课程的学习。
图1 “操作系统”的前导与后续课程
2.3选用的实验操作系统
由于操作系统课程本身的原因,使得操作系统实验环境较难选择。大部分教材以Unix系统为实例,而Unix的安装成本又较贵,不太适宜用于学生实验。而传统的Windows操作系统的大部分源代码未公开,具有一定的局限性和不透明性。所以,我们选用Linux作为主要的实验操作系统。但是,由于大部分学生之前都没有接触过Linux,并且还都非常熟悉Windows系统,思维定势难免会给Linux的认识与学习带来一定的难度。
2.4实验教学质量监控
从目前的实验教学情况来看,各个学校对评价工作都较为重视,但存在着只重结果而忽视过程以及考核方式不科学等问题。由于当前互联网技术的高速发展,网络资源不断丰富,在实验过程中,学生的实验报告或设计代码部分存在抄袭现象,这部分学生虽然提交了实验报告,成绩也不错,但实际上,却没有掌握相关的知识。如何在实验过程中进行教学质量监控,合理利用网络资源,避免抄袭,使学生能够既掌握知识又锻炼能力,这为我们的实验教学提出了新的难题。
3提高实验教学质量的对策与方法
笔者结合自己近几年的教学实践,就“操作系统”课程实验教学中遇到的上述问题,从以下3个方面谈谈自己的体会。
3.1化难为易,从主观和客观两方面进行引导
(1) 在学习的主动性方面,潜移默化地消除学生的畏难情绪。
① 在第一节实验课上多下功夫。通过实例告诉学生操作系统实验学习在现在的学习和今后工作中的重要性,使学生从纯粹学好课程的想法变为有目的性的学习。例如,从考研和就业的角度,强调编程能力和动手能力的重要性,并结合前导课程如“高级程序设计”中的线程等相关内容加以说明。
② 结合教师和前面学生的经验,介绍操作系统实验学习的方法和特征,以及可能遇到的困难,让学生针对自身的学习情况,提前准备和查阅前导课程的相关内容,做到心中有数。同时,把一些好的学习技巧传授给学生,让学生知道怎么学、怎么做。
③ 在后面的实验课上,单纯地强调操作系统实验内容重要性的意义已经不大,教师应在每一次布置实验作业的时候,有意识的从应用及工程实践角度,用案例的方式对实验内容加以多角度描述,从而使学生明确实验目的并激发学习兴趣。
(2) 在客观上,化难为易,有针对性地解决学生的学习难题。
① 分层次设计实验要求,如表1所示将学生粗略分为高中低3个层次。
表1学生层次分类
层次前导课程
掌握情况学习兴趣与
学习目的人数
第一层次基础知识
非常扎实学习兴趣非常强烈一小部分
(
第二层次基础知识稳固学习目的明确绝大部分
(>80%)
第三层次基础知识较差学习兴趣不高一小部分
(
对不同层次学生,有针对性地分析并提出解决方案,以帮助他们提高,如表2所示。
表2按层次设计实验要求
层次针对性分析及解决方案
第一层次多加鼓励及肯定,并结合其兴趣点推荐学习资料,引导自学,可在后面的团队实验任务中委以重任。
第二层次按照既定的实验要求和目的进行实验安排。
第三层次放弃部分选做实验,适量延长必做实验的学时,以弥补前导课程的不足并强化必做实验。
② 提供参考程序,帮助学生快速入门。这个方法主要是针对第三层次和第二层次的一小部分前导课程学习效果不好的学生而言的。我们以实验“进程调度模拟程序设计”为例进行说明。
例1:进程调度模拟程序设计
实验目的:加深对进程概念和进程调度算法的理解。
实验内容:(a)给出进程调度的动态优先级和时间片轮转调度算法描述;
(b) 用C语言设计一个对n个并发进程进行调度的程序,每个进程由一个进程控制块结构表示;
(c) 调度程序应当包含两种不同的调度算法,运行时可以任选一种,以利于分析和比较;
(d) 程序应能显示或打印各种进程状态和参数变化情况,便于观察。
实验参考方案:对于这个实验,首先要明确实验目的是通过编程加深对进程概念和算法的理解,对算法的理解是重点,而非编程本身。我们给编程确实有困难的学生,提供一个实验参考框架,并在此基础上基本实现动态优先算法,只留下一些涉及到该算法核心思想的代码让学生自己填空,最后重点考察学生在此框架基础上自己编写的时间片轮转调度算法的实现。当然,对于绝大部分基础较好的学生,我们还是建议程序框架也要自己搭建。
③ 我们还可以多鼓励学生充分合理利用网络资源,如果有某些疑问或未解决的问题可以自己到网络上寻找答案或到一些论坛上参与讨论,增加自己学习和丰富操作系统知识的途径。
3.2由浅入深,多角度多层次学习掌握Linux系统
我们选择Linux做为实验操作系统,由于大部分学生之前都没有接触过它,所以做实验时应该从易到难,一步步的来操作,如图2所示。
图2Linux系统学习阶段示意图
我们的方法是首先熟悉Linux简单操作的验证性实验,包括基本的应用级实验和系统管理级实验。在这一阶段,可以引导学生通过对熟悉的Windows操作系统的相关功能,对比学习Linux操作系统的功能,如表3所示。
表3操作系统验证性实验列表
序号实验内容LinuxWindows
1系统安装√√
2系统的用户接口和编程界面√√
3系统的界面认识(窗口系统、文件管理和系统管理工具等)√√
4使用U盘√√
5屏蔽Windows桌面上的“回收站”√
6观察注册表内容√
其次,在熟悉操作系统的基本操作与环境之后,进入设计性实验阶段,编程模拟实现操作系统的某些功能模块,如表4所示。
表4Linux系统设计性实验列表
序号实验内容(对应算法或命令)必做选做
1进程调度模拟程序设计(动态优先级算法、时间片轮转调度算法)√
2页面置换模拟程序设计(OPT、FIFO、LRU)√
3文件系统模拟设计(login、dir、read、open、close等)√
最后,进行实验内容难度较大,但很有意义,也很有意思的源代码阅读级实验,这部分内容建议学生分组协作完成。可选内容有很多,例如进程创建、内存分配、系统安全性、磁盘驱动、文件的读或写、虚拟文件系统、idle进程等,每组学生可自主选题,最后的实验报告,由团队统一提交。表5所示是我们2008～2009年度第二学期学生源代码阅读级实验分组情况汇总。
表5源代码阅读级实验分组情况列表
序号实验内容是否团队人数/组
1进程创建√9
2内存分配√10
3文件的读或写√8
4虚拟文件系统√10
5网络传输√10
6设备管理√10
3.3改进考核方式,加强实验教学质量的监控
要加强实验教学质量监控,保证操作系统课程的教学质量,我们对传统的只提交实验报告的实验考核方法从如下几个方面进行了改革与实践:
(1) 提高实验成绩在最终课程成绩中所占比例(如图3所示),引导学生重视实验教学。
图3 提高实验成绩比例示意图
(2) 对设计性实验和综合性实验的成绩评定,应
在实验报告的基础上,综合多种形式进行考核量化。我们的方法是在实验过程中,不定时抽查部分学生的程序,并有针对性的提问和讨论,保证一学期每个学生至少有一次提问的机会,按回答情况进行打分。团队形式的综合性实验还要求组长提交任务分配情况以及个人完成情况,将协作能力、资料分析能力等纳入考核指标。
4结束语
我校“操作系统”(应用型本科)从2004年被评为“校级精品课程”和2006年被评为“山东省省级精品课程”以来,在更新教学与实验内容、加强教学梯队建设与教材建设、改进教学方法和教学手段、加强素质教育、培养创新人才等方面不断进行探索与实践,已开始显现初步成效。近年来,我校计算机专业学生在山东省软件设计大赛、学生科研立项、考研录取率、毕业生就业率等诸多方面的成绩稳步攀升。总之,要让学生学好“操作系统”、做好操作系统实验、提高人才培养质量,还需要我们不断在教学实践中加以发现和总结。我们将不断努力,逐步完善操作系统实验教学体系,在改革中探索、提高,培养出更多适应社会需要的应用型人才。
参考文献:
[1] 谢青松,范辉. 操作系统课程教学之我见[J]. 计算机教育,2004(9):75.
[2] 王国华.《操作系统》实验课程的设置与实践[J]. 山西财经大学学报:高等教育版,2006(4):108.
【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）09-0016-02
一、引言
遥感技术是环境、城市、农业、林业、海洋、地质、气象、军事等探测研究的新手段，应用越来越广泛，在许多高校相关专业学习中也受到了越来越多的重视。随着高光谱遥感、微波遥感、高分辨率影像，以及3S集成技术的应用，遥感技术得到更加深入、全面的应用和发展。遥感课程是新疆农业大学农业资源与环境专业本科生的专业选修课，拟通过该课程的学习，使学生系统全面地了解遥感技术的基本理论、技术体系、原理方法，以及图像分析处理和解译的知识，并且能利用遥感技术解决专业领域相关问题的能力。农业资源与环境专业遥感课程的开设具有非常重要的作用。
二、农业资源与环境专业开设遥感课程的必要性
农业资源与环境专业的本科生主要学习农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态、资源信息技术等方面的基本理论和基本知识，要求具备农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力，同时具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。毕业后能在农业、国土、环保、农资等部门或单位从事农业资源管理及利用、农业环境保护、农业资源遥感与信息技术的科研、管理等工作。因此，要求该专业学生掌握基本的土地规划与制图、资源信息管理等方面的技术。这些都要求学生能有效的利用遥感技术方法，掌握遥感的基本技能，这也使得农业资源与环境专业开设遥感课程非常必要。
三、农业资源与环境专业遥感课程存在的问题及特点
（一）课程部分内容抽象难懂，学生专业知识储备不足
遥感课程中遥感原理章节要求学生掌握遥感的物理基础，包括地物的电磁波特性、电磁辐射与地物波谱的基本概念与性质、遥感成像原理等，涉及许多抽象的理论知识及相关定理、概念。一般要求在学习遥感课程前，具备测量学、地图学、计算机技术和相关的专业知识，而农业资源与环境专业本科生没有相关的知识储备，对许多遥感课程涉及的重要知识内容仅限于高中的地理、物理知识水平上，对计算机的掌握能力也仅限于一般的应用，这就使得在理论教学上，需要重新制定适合其能力水平的教学内容。
（二）教学方法单一，缺乏多样的教学手段
现在许多高校开设的遥感课程，仍以教师课堂讲授为主，学生被动的接收，参与度不高。这就需要改革教学手段，采取多样化的教学方式，组织小组讨论，案例分析，更有效的利用多媒体技术和网络。另一方面，高校本科生很少参加老师的项目，科研工作仍以研究生为主，调动本科生参与到教师的科研项目中，可以促进其快速的了解遥感在专业领域的应用，提高学生学习的积极性。
（三）重视度不够
农业资源与环境专业本科生在培养模式上，往往更注重农业资源的管理及利用、农业环境保护、农业生态等理论知识的学习，对配套的相应技术方法的掌握不重视；同时与本专业教师对遥感技术的掌握及重视程度也密切相关。在实习环节不设计相应的实习，要想单一的从一门遥感课程的学习中获取所需的本领面临很大困难。
四、课程简介
该课程理论课30个学时，实验上机10个学时，共计40学时。教学目标要求掌握遥感的概念、遥感的原理与方法、遥感的技术系统；熟悉遥感数据的特征和应用、不同卫星遥感数据及其影像信息提取的方法；了解遥感信息的应用以及3S（GIS，RS，GPS）技术的集成应用。教学方法以课堂讲授、讨论、案例分析相结合，并辅以实验课上机操作。考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数占30%；期末考试70%，考试形式为闭卷笔试。
五、教学内容、方法及考核形式的改革
（一）教学内容改革
一般农业院校农业资源与环境专业开设的遥感课程，在内容上主要包括电磁辐射及物体的波谱特性、彩色基本原理、遥感技术系统、摄影成像、扫描成像、卫星遥感及其影像、遥感图像的分析解译、遥感数字图像处理、遥感技术的应用、高光谱遥感与微波遥感，以及地理信息系统与3S技术等内容。部分章节内容较深奥，对于农业资源与环境专业学生来说，缺乏前期的专业知识储备，理解掌握困难，而且在实际中的应用性较小。因此，本人在实际教学中将该课程内容进行了整合，弱化了彩色基本原理、摄影成像、扫描成像等部分内容的学习，主要突出遥感应用部分的知识讲解，尤其是遥感技术在农业资源与环境领域的应用方面，更是增加了许多相应的实例，以案例的形式进行深入的讲解，加深学生对遥感在本专业应用的理解。把3S技术集成应用章节也做为重点，使得教学内容更加具有前沿性。另外在实验上机环节，将重点放在遥感技术的应用方面，以求更好地激发学生的学习积极性。
（二）教学方法与方式改革
在理论教学环节将传统的板书与先进的多媒体技术以及网络教学相结合，加深学生对相关概念、公式的理解，同时也提高学生兴趣，增加互动。在实验上机环节的教学过程中，有效的利用有限的上机时间，将重点放在遥感技术的应用案例分析上。提倡学生利用课余时间自学遥感常用软件的基本操作，在课堂上不把遥感软件的基本操作作为重点讲述内容。其次，要多采用引导、启发的方式，进行小组讨论，让学生参与到课堂的互动教学过程，活跃课堂气氛。
（三）考核方式改革
在考核方式上，考核方法为平时出勤、课堂表现、实验成绩、作业、参加讨论次数等平时成绩占30%，期末闭卷笔试占70%。平时成绩主要根据课堂上参加小组讨论做汇报的情况，实验上机部分的课程作业为主。在实验课的学习中，要求以遥感技术在农业资源与环境领域的某一方面的应用为内容，完成一份详实的实验报告。期末考试在考试内容上作出调整，不要求学生死记硬背深奥的概念，不设计相关复杂的计算题目，引导学生以理解为主，根据专业背景增加学生对遥感的应用及发展趋势的掌握。
六、总结
农业资源与环境专业的本科生在培养过程中要求掌握农业资源调查与规划、环境监测与评价、气象观测、计算机技术等方面的能力，要具有对农业资源和环境进行信息化管理等方面的能力。要求其必须掌握遥感的基本技能，在毕业走上工作岗位后能利用遥感技术开展土地规划与制图、资源信息管理等方面工作。因此，培养单位要重视遥感课程的教学，使其通过该门课程的学习，具备一定的遥感专业技能，更好的服务于农业资源与与环境专业领域的各项研究和管理工作。
参考文献：
[1]潘竟虎，赵军.高师遥感课程实践教学的改革[J].理工高教研究，2008，01：118-120.
[2]奚秀梅，贺凌云.遥感课程实验教学改革与设计[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2010，03：110-111.
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：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
随着社会的飞速发展，在高等教育日渐大众化的今天，用人单位对人才的要求也越来越高。各大专院校也因此纷纷即时根据社会的需求调整其人才培养目标，其中的独立学院把其办学思想定位于培养大批社会急需的应用型人才，非常强调学生动手实践能力的培养。
程序设计长期以来一直是大学工科各专业的一门必修课程。尤其对于计算机相关专业而言，程序设计学习情况的好坏，对计算机相关专业后续课程的学习将会产生较大的影响。目前，无论是搞开发还是搞研究，对使用的程序设计语言有同样高的要求：要求能有较好的可靠性，高效率，可以在不同平台上移植，有尽可能多的标准化语言内容，支持数据一致性，支持程序描述的简洁与清晰，风格自然[1]。这些都是C++的外在特点，高校计算机相关专业大多采用C++作为程序设计教学语言，全国计算机等级考试也把C++作为考试的主要语种，因此做好这门课程的教学工作具有较大的现实意义。但目前教学工作中普遍存在教师觉得不好教，学生觉得不好学的问题，本文针对教学中出现的问题进行思考分析，并提出了相应的解决方案。
2 存在的问题
目前在教学过程当中主要存在以下几个方面的问题：
(1)教学目的与学生的需求存在偏差，学生学习兴趣较大，但信心不足。
C++程序设计教学的目的是向学生介绍计算机程序设计的基本知识。让学生掌握C++基本语法及面向对象程序设计的基本方法与编程技巧；让学生了解常用的算法和数据结构知识，能根据给定的算法，选择合适的数据结构并编制出相应的程序。同时也为本专业后续其他课程的学习打下坚实的基础。
对此学生们的需求又是什么呢？博客上的调查结果反映：约75%同学希望通过学习本课程能开发出一款实用小软件。而我们课堂程序设计教学中甚至没有涉及到WINDOWS编程，学生学完了以后还是不能动手写程序。学生的需求与上述教学目的存在一定的偏差。
大部分同学对本课程兴趣大，学习积极性高。但在学习一段时间后，随着内容的深入，难度的增大，便有同学出现了畏难情绪，甚至认为C比C++简单，明显地缺失信心。
(2)教师教学内容和方法单一，师生互动不明显。
教师教学停留在传统的传授课堂知识，对“师者，传道、授业、解惑者也”的理解和认识尚未进一步更新。师生在课下的沟通互动不明显，导致学生在学习过程中遇到的问题不能够及时地得到解决，这在很大程度上，也影响到学生学习的主动性。随着科技创新和知识更新速度的加快，我们的教学内容和教学方法也不能停留在课堂教学45分钟“老师讲学生听”这一旧的模式和旧的层次上。同时，我们面对的每一个学生基础不尽一样，学习理解知识的能力也不同，如果采用单一的教学方法，很显然是违背“因材施教”的原则的。
(3)没有充分发挥实验教学的优势。
现在各高校大部分机房都已连入INTERNET，而互联网络对学生是一柄双刃剑。如果上课合理利用网络检索所需资源，则有利于学习和掌握知识；反之，如果上课时间利用网络看电影、听MP3、玩小游戏，或者甚至相互拷贝作业，则不仅没有任何优势可言，反而是极有害于教学的。同时“互联网”和“程序设计”二者谁对学生们的吸引力更大，这一点是不言而喻的，每次上机人数众多，实验指导教师监控管理措施不易实施。
教师在实验课上把精力放在指导学生调试程序上。作为初学者，学生们在程序调试中的问题层出不穷，只能被动地等待老师帮忙解决。有时教师还不得不重复解决相同的问题，课堂效率低下。传统的“一问一答”的方式，已经不再适合目前的实验教学。
因此，在网络技术越来越发达的今天，如何重新让机房、让实验课发挥其应有的作用是摆在每一位计算机教育者面前殛待解决的问题。
3 解决的对策
3.1 选择一本合适学生阅读的经典教材
要选择一本好的教材，这看起来是一件很简单的事情，似乎也不那么重要，因为现行各作者各出版社的教材上的内容大多相差不大。的确，这是事实。然而，不光授课教师需要认真咀嚼教材，学生们也要认真阅读教材。教师在讲台上讲授，同时还要求学生能够课下自己阅读教材上的相关内容。国内引进的许多多影印版教材，在每一章节的课后都列出若干的参考文献，引导有余力有兴趣的学生去阅读[5]，既加深了学生对教材的理解，也拓展了学生的视野。一本好的教材，不一定是通俗读物，需要有一定的难度。过高的难度可能让学生望而生畏，但适当难度则可能激发学生更大的探索的兴趣。
3.2 加大学生的兴趣，增强学习的信心
兴趣是最好的老师！如何培养学生对程序设计的兴趣？当他们亲自感受到计算机程序设计的对当今社会的巨大影响力，便可能对之产生浓厚的兴趣。此外，还要让他们认识到学习程序设计目的在于培养学生用计算机解决生产生活中的一些问题，当然首要就是本专业后续其他课程学习过程中的实际问题的能力。
不是说兴趣高就意味着会编程了。眼高手低是学习过程中常出现的问题：他们对老师演示的内容都认为很简单，但让自己做却无从下手。有意识地锻炼学生动手编程能力，并引导他们取得成功，从成功中获取更大的成就感和自信心，这将是他们在程序设计道路上继续前进的巨大动力。例如，引导学生利用已学过的知识，编程实现简单的数字图像处理过程。虽然开始时会让大家觉得有困难，比如其中大量陌生的库函数让人望而生畏，有时可能自己还要写一些自定义函数。但只要做好指导工作并给予适当地鼓励，则不仅能激发学生的兴趣，还能巩固所学的知识，而且可以在实践中让他们的思维能力得到提高、编程能力得到锻炼、创新能力得到增强。
教师要付出足够的耐心，想方设法提高学生的兴趣和学习热情，培养和提高他们的创新能力，增强学生们对学好本课程的信心。
3.3 把握教学重点，灵活采用教学方法，加大师生互动
算法设计是程序设计的核心。我们要将教学重点从C++基本语法转移到算法设计上。有针对性地设计能综合运用已学和将学相关知识点的实例，课程上多采用案例教学。即使是同一本教材，同一个算法案例，只要我们善于挖掘，也可以推陈出新，找出更易于学生理解和接受的讲授方法。
针对不同的教学内容，更要灵活采用教学方法。常用的教学方法有：类比教学法、启发教学法、分步教学法、任务驱动法[4]等。而其中任务驱动法在C语言程序设计教学中运用较多、效果较好的一种。
除了传统的师生互动方式外，我们还可以采用其他更灵活有效的方式。考虑到学生们课外在网络上花费的时间较多，我们就可以充分利用学校的精品课程网站的网上答疑论坛子系统，还可以利用各大门户网站提供的免费博客系统，二者都可以较好地解决课堂45分钟以外的师生互动问题。在实际教学中，我们利用TOM BLOG进行师生沟通，也取得了很明显的效果。
3.4 加强上机实验指导，制订上机任务，保证上机效果
(1) 程序设计课程本身实践性较强，必须安排足够的上机学时。同时还要精心设计每一次实验内容，让学生每一次实验都有明确的上机目的。
(2) 学生明确任务以后，应首先仔细思考，形成思路，再将思路描述成为C++代码写到实验报告纸上，待形成完整的程序以后再输入计算机中进行编译。而不是一边想，一边输入代码。这样既提高了效率，同时也提高学生思考问题的能力。
(3) 针对学生在编译，链接过程中出现的错误或警告，教会学生使用调试工具。学生在调试中遇到的疑点和难点，及时给予必要的适当指导，主要是教给学生科学有效的调试方法，例如等价类划分法、边界值分析法、安插测试语句等。
(4) 实验课结束时，每名学生必须上交比较规范的纸质实验报告（其中除包括程序的源代码，输入数据，程序输出结果外，还应重点包含程序调试过程，以及本次实验体会），通过以上举措来保证学生完成实验任务。课程结业考试也必须包括学生上机编程能力考核。
(5) 课程结束以后，分组安排2周的课程设计。题目要具有一定的综合性和较强的实用性，如学生信息管理系统等。要求学生经过需求分析，软件设计，编码，测试等软件开发的各阶段，最后提交一个软件原型及相关文档。通过课程设计实践，提高学生的软件开发水平和合作能力，同时，还可使学生在以后的学习过程中，自觉将计算机技术应用到生产和研究过程中，真正做到学有所用。
在上机实验环节，教师要认真做好指导和督促，减少互联网络等对学生注意力的不良干扰，让学生在规定时间内完成指定任务，从而保证实验教学效果。
4 结束语
本文提出了近几年在独立学院计算机专业《C++程序设计》教学过程中出现的问题，进行了思考和探索。对提出的方案在独立2006，2007级计科、网络专业本科学生中实施，较好地激发了学生的兴趣，调动了学生的学习积极性，增强了学生的自信心，日常教学和计算机等级考试都取得了很好的效果。以上事实证明，只要教师教学目的明确，教材理解深入，教学方法灵活得当，师生加大互动，学生是可以轻松学好C++程序设计的。
参考文献：
[1] 钱能. C++程序设计[M]. 北京：清华大学出版社，2005.
[2] 刘晓锋, 吴亚娟. 计算机专业《C语言程序设计》教学与教学改革[J]. 四川师范学院学报, 2003(24):34-36.
中图分类号：G642.4；TB-4
C语言以其限制少、使用方便灵活、功能强、直接操纵硬件等诸多优点赢得众多程序设计人员的喜爱，它是程序设计的主要工具之一[1-2]，是计算机及相关专业程序设计的基础课程，也是大部分学生学习程序设计的第一门课程。由于初学者缺乏计算机基础知识，同时由于初次接触程序设计，许多学生对类英文的C程序能实现特定的功能感到不可思议。学习过程中，C语言具有抽象、逻辑性强、使用灵活等特点[2-4]，容易使得学生感觉这门课程枯燥无味，找不到编程的感觉，学生不能体会到它的实用性、艺术性，从而丧失对该课程学习的积极性，且遇到难以解决的编程问题（如：语法问题、编译问题、逻辑问题等）容易放弃。
同时，C语言作为一门实践性很强的课程，实践能力的培养是学好C语言的关键环节，而传统的方法只注重C语言语法知识（理论讲解）和基本案列的讲解的，上课时尽管学生听懂教师所讲解内容，但下课实践时对题目产生无法下手的感觉。因此，为了改善C语言教学效果和培养学生的工程实践能力，需要对现有的C语言教学进行改革，以符合C语言是人操作计算机的一个工具的特征。
1 明确教学目的
C语言的教学中，绝大多数教师认为C语言程序设计终极目的就是培养学生的编程能力。这种认知存在很大的偏差。使用计算机完成人们预先给定的任务，必须告诉计算机“做什么”以及“怎样做”（计算机其实是很“笨”的）；反之，计算机完成任务时，要将计算得到的结果反馈给用户，因此，就产生了计算机和人之间通信的问题。人机通信需要信息的载体，这种信息的载体既要被计算机“理解”，也要被人所理解，而“语言”是最好的人机通信的工具。自然语言存在词汇量大、语法复杂、语义常出现二义性、语义的理解依赖上下文、以及某些语义不能用符号描述等问题，因而不能作为人机通信工具。这样一来，迫使人们不得不设计出词汇量较小、语法简单、语义明确的并且适用于计算机描述的语言，这样的语言称为“程序设计语言”（或人工语言）。人工语言有很多，如PASCAL、FORTRAN等，而C语言只是其中的一种人工语言（人工语言的本质是人机通信工具）。因此，从这个角度看，C语言教学目的重点不在C语言语法本身，而在于培养学生利用计算机这个工具为人类服务的工程实践能力，在这个大目的下，最重要的是培养学生利用计算机这种特殊的工具分析问题、解决问题、并最终将分析问题所得求解问题的精确步骤（即算法）用C语言的语法设计的程序进行验证的工程实践能力的培养。
2 教学内容改革
程序设计是一种具有创造性的工作，程序设计具有一定的抽象性，它用数学的方法去描述一些问题[5]。因此，在C语言课程教学中，必须打破旧有的教学模式和知识体系，从以前注重C语言语法知识（理论讲解）和基本案例的讲解的，转变为注重能力的培养，在教学的过程中不能单单满足于授予学生多少知识内容，而是要加强学生独立分析问题、解决问题能力的培养。教学中，在对每个案列讲解时都必须做如下的分析：首先分析程序将处理的数据以及处理之后的结果是什么：即哪些是给定的数据（显式/隐式，隐式数据必须充分分析给定案列才能得到）、哪些是需要输入的数据（包含数据的基本类型）、程序有无输出？若有，哪些需要输出。其次，确定求解问题的难点和关键点，对难点和关键点进行重点分析，分解到难点和关键点前一步需要做什么，中间过程做什么，最后做什么？当分析、难点和关键点问题解决后，就可给出解题思路，形成算法，直至最后代码的编写。
其次，是抽象能力的培养。将程序中出现的某些数据进行抽象，找出数据之间的相互关系，得到问题求解的一般化过程处理方法。
下面以求：1+2+…+100为例，给出分析问题、问题抽象等的过程。
第一步：分析，首先分析问题的功能：求和；再次分析问题的输入输出，输入：无；输出：1-100数之和。
第二步：重点分析如何求和？
解决方法：采用小学生初次拿到该题目时的做法，是多数学生能想到的办法（也是一种“笨”方法，而这种“笨”方法又特别适合找出问题求解的一般规律，特别适合用程序代码实现），具体过程如表1所示。
表1 求和问题过程描述
问题抽象：在表1所列步骤中，第1步加2，第2步加3，…，第99步加100，可看出其规律为：被加数是次数+1；其次：每次和的结果为：上一次的和+被加数，因此，根据C语言赋值语句特点，将上面得到的结论抽象为：和=和+被加数（这里的“=”是C语言中的赋值符号）。
变量的定义：大多数学生对一个程序中到底需要多少个变量很迷茫，一种简单有效的原则：需要变量时在变量定义部分增加即可；同时确定每个变量在整个程序设计中扮演的角色（一个变量可能扮演多个角色）。根据上面的分析，该程序所需的变量个数为2个：一个是次数（该变量还承担被加数的角色）；一个是和值变量（承担中间结果、最终结果这2个角色）。
初始状况：和的初始情况：认为第1步之前还做了一步求和的操作，按照问题抽象步骤可写：和=和+被加数的形式，因此可得到：和+1=1，这个和就是和变量的初始情况，其值为0；其次：做的次数是从1开始，因此：次数的初始值为1。
结束和循环条件：最后被加的那个数是100，前面的被加数均小于100，因此结束条件就是被加数大于100，从而根据结束条件确定循环条件为被加数≤100。
算法描述：通过上面的分析很容易给出该问题的求解过程：初始化和及被加数的值、当被加数小等于100时不停求和及改变被加数、最后输出结果。
至此，很容易根据C语言的语法编写出相应的程序代码了。当学生对问题分析能力得到培养和锻炼后，面对更复杂的问题就能找解决问题的方法和切入点，而不至于拿到存在问题无法下手的感觉。
3 教学模式的改革
教学改革：一般的C语言教学中，都是语法规则的讲解，然后是例子讲解，最后是工程实践。到最后，语法规则讲完课程也结束了。这种教学固然严谨，但存在一些问题：一是方式比较枯燥，学生比较容易失去兴趣；二是容易学生上课听懂，下课实践时对题目无法下手的感觉。三是容易导致学生产生这样的误解，学习语法知识是为写程序而学，不是为解决问题学。因此面对实际问题就无从下手，不知所措。四是容易让产生恶性循环影响，使得教师在后续程序设计课程（如VC++、Java、C#等），仍然采用这样的方式、方法去讲解，使得学生始终不能用掌握到的编程工具解决实际工程项目问题。因此，改变传统的教学模式，直接在实验室进行教学，采用边教学边让学生亲自动手实践体会各个知识点；其次，改变传统教学中只关注正确格式的书写，采用正确格式+错误格式教学模式，教学过程中有意在程序代码中写成错误的格式或使用学生错误的程序代码进行教学，教学效果比全部使用正确代码教学的效果好许多。
考核改革：改变期末“笔试”这种单一的、“一考定终身”式的考核方式，重视对学生学习过程和工程实践能力的考核。变单一考核为复合考核，从多个方面对学生进行考核。改变课程总成绩构成，由平时成绩、实践（实验）成绩、阶段考核3个部分构成，每部分所占的比例为：25%、35%、40%。平时成绩考核包括出勤、随堂实训、课堂提问、作业等的考核。实践（实验）成绩针对课程的实验进行考核，要求每个实验均要提交实验报告；阶段考核将学习的内容分为5个模块（基础语法知识、程序设计结构、数组及自定义数据、函数和指针、文件操作），每个模块教学结束就分段考试，不再组织期末考试。
实践改革：C语言作为一门实践性很强的课程，实践能力的培养是学好C语言的关键环节。大实验+小实验方式，大实验根据需要设计3-5个；每次实验需要学生编写一个实践报告，报告的主要内容包括：算法或关键技术介绍、实验代码、实验过程（包括：编译过程中的代码出错、原因分析及修改；多组测试数据及对应的测试结果）、算法的改进、程序的实现、体会及编程心得（含多种方法实现该算法以及对算法执行时间进行改进等）。通过实践报告的撰写，进一步熟悉C语言的语法知识，深入了解该算法，培养高效、精炼的编程风格。
4 结论
本文针对C语言教学中存在的问题，分析了C语言的本质，并从教学目的的明确、教学内容、教学地点和方式、实践环节进行改革，以适应C语言一种人机通信工具本质。着重培养学生利用计算机这个工具为人类服务的工程实践能力，即：培养学生利用计算机这种特殊的工具分析问题、解决问题、并最终将分析问题所得求解问题的精确步骤用C语言的语法设计的程序进行验证的工程实践能力的培养。
参考文献：
[1]谭浩强.C程序设计（第四版）[M].北京：清华大学出版社，2012.
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[5]雷学生，胡多.C语言程序设计教学方法探讨[J].计算机教育，2007（6）：41-43.
