关键词：图像处理技术；深度学习；教学探讨
中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0115-02
引言
。在图像处理技术课程的教学中，不但要让学生掌握其基本概念和原理，还要让学生尽可能理解和掌握图像处理在当前时代应用的最新发展。图像处理所讲授的理论和实验过程较复杂[2，3]，如何让学生能灵活应用这些知识，是课程学习的难点。
在高度信息化的知识经济时代背景下，深度学习已经引起高校教师的普遍重视[4]，深度学习特别是“如何促进深度学习”也成了当前学习研究的重要内容。本文结合电子信息学科的特点和多年的教学经验，引入深度学习框架，对图像处理技术课程的教学模式与实践模式进行了探讨。
一、图像处理课程特点
图像处理有相关课程、基础课程较多，实践性强，发展快、应用领域不断扩展，新方法内容抽象，要求数学基础高等特点。随着安防系统中图像处理技术的广泛应用，智能手机中的拍照功能越来越强，以及指纹识别、人脸检测等功能在智能手机中的引入，图像处理技术在生活中已经无处不在了。。基于随机场MFS的方法、基于图论的方法、基于偏微分方程的方法在图像增强、分割等各个方面的应用，这些方法要求数学基础高，给教学带来了难度。
理论和实践的结合是本课程的关键，注重基础理论和技术的教学，以及加强学生实践能力和课题研究能力的培养是本课程的主要教学目的。。这些工作需要在、毕业设计等实践环节中才能开展。
二、走向深度学习
深度学习是指在理解学习的基础上，学习者能够批判性地学习新的思想和事实，将其融入原有的认知结构中，并将已有的知识迁移到新的问题中，做出决策并解决问题的学习。它是一种主动的、探究式的、理解性的学习方式，将其引入图像处理课程的教学实践中，可以让学生进行理解性的学习，深层次的加工各门相关课程的信息，进行主动的知识建构和知识转化，灵活应用知识来解决实际问题。反思是贯穿于整个学习活动过程的一个重要环节，其主要目标是通过对学习过程及结果的调控来促进问题解决，是促进深度学习的重要策略之一。针对课程构造了一个较为复杂、完整的深度学习框架，参考这个框架，本文构造一个简化的深度学习策略，主要过程为：a.基础知识学习；b.问题提出；c.反思、知识建构或转化；d.知识应用、解决问题。
“基础知识学习”是一般教学过程都具备的前期学习过程，为后面的深度学习提供基础；“问题提出”是结果应用实践，给出学生们感兴趣的问题，引起对学习的注意；“反思、知识建构或转化”是深度学习的关键环节，通过对知识的建构，促进对各个相关知识的综合理解、转化，完善基本技能；“知识应用、解决问题”体现深度学习的高阶特性，将知识、技能进行综合联接。
深度学习的一个重要特点是灵活的知识应用。图像处理是门实践性很强的课程，需要通过解决实际问题，促进学生对知识的深刻理解，把知识灵活运用，促进深度学习的开展。图像处理要求的知识面较广，新技术、新方法很多，受到学生基础知识限制，不能在短短的课堂上讲述所有的方法。针对本科生的教学过程，不仅在课堂教学中引入深度学习，在相关的课程、实践环节中都体现图像处理技术的具体应用，每个环节中根据实际情况，引入深度学习过程模式。让学生能真正学会自己动手解决问题，提高学习的兴趣和主动性。
三、课堂教学中的深度学习
在课堂教学过程中，可以根据“问题―反思―生成”模式来开展教学活动，即通过创设问题情境、制造认知冲突来引导学生进行反思探究、知识建构及问题解决。部分教学知识点的深度学习教学模式设计如下。
（一）图像增强教学中的应用
“问题―反思―生成”模式设计对应如下：
“噪声对图像的影响―产生原因―低通滤波器设计（平滑模版）”。
1.“图像噪声和电路噪声的相同点”。
2.“电路中用RC电路去除噪声，数字信号中如何模拟这一过程”等。
在反思环节中，引导学生明白，噪声在时域上的体现是快速变换的信号，在图像中是随着空间间隔快速变换的光的强度；RC电路的本质是利用电容的充、放电过程，减缓信号的变化，达到去除噪声的目标。
在生成环节中，引导学生结合数字信号处理中的FIR数字低通滤波器，采用简单的邻域加权平均，减弱信号的变化量，达到平滑噪声目的。不同加权系数，构成了不同的平滑模版。
（二）车牌识别教学中应用
车牌识别是图像处理中结合实践常见的一个应用例子，包含图像预处理、车牌检测、二值化、字符分割、字符识别等多个子过程，每个子过程都可以利用“问题―反思―生成”的深度学习模式来开展教学活动。
例如在字符识别子过程中，首先提到的问题是“计算机如何做识别”，这个问题比较有难度，在“反思”阶段只能引导学生通过比较两幅数字图像的每个像素值，也就是模版匹配的方法，到达识别的目的。这样在“生成”阶段可以利用相关法进行匹配，完成识别过程的任务。
四、将科研思想、深度学习方法运用到实践科研过程中
课堂学习，以老师讲授为主，没有体现学生的主动性。在相应的实验课上，以及后续的课程设计、毕业设计环节，引入深度学习，结合老师的一些科研课题，让学生主动思考，增强学生的主动性。在这阶段的实践中结合深度学习，以问题为中心，让学生通过查阅资料和及时的交流讨论自主的解决问题，这样培养了学生初步开始科研活动的能力。
（一）课程实验中，引入深度学习，合理设计实验方案
图像处理课程实验方案设计中，结合生活中的实际问题，实现photoshop、美图等软件中的部分相应算法，实验素材采用学生自己生活中的照片。让学生自己寻找想解决的问题，通过反思、分析，灵活运用相关知识，解决问题。这样达到提高学生学习兴趣、增强学习主动性的目的。
（二）课程设计过程中设计简单的应用题目
课程实验中，由于时间短，只能对课本上的部分算法进行实现，不能进行更多的综合反思。课程设计是一个持续数周的实践过程，在这过程中，设计些简单的应用题目，让学生有充足的时间反思，为后续的毕业设计做准备。
（三）本科毕业设计阶段，提炼综合题目
教师可以从科研课题和开发项目中，提炼出一些关键问题，并结合当前学生感兴趣或觉得有前途的工具平台，作为本科生毕业设计的题目。临近毕业了，学生们在找工作过程中已经接触了较多的社会，他们选择课程设计经常带着较强的倾向性，选择通常受到以后工作的需求、媒体上宣传等因素影响较重。近年来，随着智能手机的普及，社会上对Android环境下的编程工程师需求较多，学生们对这方面的知识需求也较迫切，而课程的设置却难以跟上这些需求。毕业设计中如果可以补充学生的知识需求，无疑可以大大提高学生们的兴趣。
。
五、总结
针对数字图像处理课程的特点，结合多年的教学体会，在课堂教学、实践等环节引入深度学习，对一些教学过程进行了探讨。通过深度学习模式，激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力，促进学生对知识的深刻理解，灵活掌握知识运用，提高学生的学习兴趣，增强创新能力。教学改革是一项长期任务，如何更有效地改善教学效果，还需要在教学实践中不断的探索。
参考文献：
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关键词： 计算机图形学； 实验教学改革； 体验式教学体系； 实践操作能力
中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）11-63-03
0 引言
计算机图形学是计算机视觉领域中一门重要的学科，同时也是建立在传统的图学理论、应用数学及计算机科学基础上的一门综合叉学科[1]。它利用计算机处理图形信息（如图形信息的表示、输入输出与显示、图形的几何变换及人机交互绘图等）[2]。在过去的几十年里，图形学在计算机辅助设计与制造、计算机动画艺术、虚拟现实等诸多领域得到了广泛的应用。作为实践教学的重要组成部分，实验教学在培养实践能力和创新型人才过程中起着十分重要的作用。基于近年来在图形学领域内出现的巨大变化及本校“应用型人才培养”模式[3-4]的确立，有必要对当前的计算机图形学实验教学过程采取进一步的改革措施，提升这门课程的实验教学水平。
1 实验教学现况分析
。熟练掌握图形学技术能够使用户制作出令人赏心悦目的图形效果。目前的图形学实验教学过程还存在一些问题。
仅从算法验证性实验的角度来组织实验教学是一个问题。计算机图形学是一门建立在算法基础上的学科，掌握必要的算法知识是深入学习图形学不可或缺的条件。所以，很多教师会选择仅仅从算法编程验证的角度来组织实验教学。这些算法的验证性实验在一定程度上锻炼了学生的编程能力，但对学生创新性思维的培养及解决实际问题的能力培养没有显著的成效。同时，对于数字媒体技术专业的学生而言，过分强调算法理论会影响学生学习图形学的兴趣和信心，这样势必会影响到最终的教学效果。
实验教学脱离图形学的实际应用背景也是一个问题。。
2 实验教学方法改革
计算机图形学的学习目标是让学生掌握及应用本课程相关的算法技术来解决实际问题，但在以往的教学过程中我们发现，由于图形学中的大部分算法技术描述比较抽象，理解难度较大，学生常常会产生畏难情绪。出于对以上因素的考虑，我们曾尝试以“实践引导理论”的方法来组织教学。譬如，在讲解“纹理贴图”这一理论知识点之前，首先在实验课堂上给学生演示在图形软件产品3D Max中如何调用纹理贴图命令实现贴图效果，同时让学生观察不同参数设置下的纹理映射效果，在此过程中，学生会产生如“各项参数具备什么作用”等疑问。接下来，教师继续让学生使用微软图形库OpenGL结合Visual C++ 6.0[6]编程实现预定的纹理贴图效果，再提出相同的疑问。带着这些疑问，教师在课堂上为学生讲解图形学中“纹理映射”这一理论知识点，引导学生回到理论学习阶段。
我们将以上方法总结为“编程实践”、“图形软件应用”和“理论学习”三结合法。三结合法中的“编程实践”摒弃了传统的“算法验证”环节，让学生通过调用及组织OpenGL中的“图形命令”实现预定的真实感图形效果，使得学生直接面向可视化的算法结果，这一举措让学生从繁琐低效的算法编程中彻底摆脱出来。此外，要求学生对三维动画及其制作软件3D Max有基本的了解。由于三维动画的制作流程涉及了图形学几乎所有算法技术，而3D Max作为其基本实现工具实际上就是图形学技术的软件产品，它所包含的所有函数命令都是根据图形学算法技术编写而成的。学生通过调用3D Max中的诸多命令实现各种具备真实感的三维场景，这一过程让学生直观地了解到图形学中抽象复杂的算法在实际生活中的应用。
为了更好地将上述方法落实到教学过程中去，我们将三结合法中的“编程实践”、“图形软件应用”提取出来，并从实验环境、实验环节及实验内容设置等方面对其进行补充和完善，最终形成了一个完整的图形学“体验式”教学体系。实践证明通过该体系，学生可以真正地将理论和实践融合到一起，极大地提高了学习兴趣及学习效率。
3 “体验式”教学体系设置
3.1 实验环境设置
一个完善的图形学“体验式”教学体系主要包括三个方面：OpenGL编程实践、图形软件3D Max应用及OpenGL结合3D Max实现三维交互技术。为了同时满足以上三方面教学内容的要求，我们在传统的Visual C++ 6.0开发环境下引入了OpenGL[7]，所有的实验项目都是在安装了GLUT的Visual C++ 6.0的环境下进行。同时，每一台学生机上也要安装配置好3D Max应用程序。
此外，为了方便指导学生完成3D Max应用环节及三维交互技术环节的实验内容，在教学安排上应当把计算机图形学和三维动画制作两门课程放在同一学期内，以便将三维动画制作课程中的部分授课环节纳入到计算机图形学实验教学过程中。这一举措也顺应了近年来本校所一贯提倡的应用型“课程整合”[8]大趋势。
3.2 实验环节设置
；使用3D Max基本图形命令实现形体的三维建模；OpenGL结合3D Max实现三维仿真。
3.2.1 使用OpenGL基本图形命令绘制及显示图形
采用OpenGL结合Visual C++ 6.0实现简单图形的绘制、变换及真实感显示等功能，这一环节的设置让学生从繁琐的图形学算法编程中摆脱出来，更多的接触实际开发过程所使用的工具与开发环境。
3.2.2 使用3D Max基本图形命令实现形体的三维建模
通过调用3D Max图形命令来完成复杂模型（如三维场景中人物模型、动物模型及器物模型）的真实感显示，使学生直接面向图形学的实际应用过程。
3.2.3 OpenGL结合3D Max实现三维仿真
以图形学软件产品3D Max作为建模工具，结合OpenGL交互技术，完成自选课题。通过本环节的学习，学生可以从更高层次上体验图形学的实际应用背景。
3.3 实验内容设置
根据如上实验环节设计相应的实验内容，在“体验式”教学模式下，我们将实验内容分为验证应用型、提高应用型及综合设计型三个层次，下面结合实验环节分别详细介绍以上三种类型下的实验内容分布。
3.3.1 验证应用型实验
计算机图形学课程包含了多种算法原理的讲解，针对复杂繁琐的算法原理，我们摒弃了传统的算法编程验证环节，直接让学生使用OpenGL基本图形命令实现基本图元及组合图元的绘制、图元的几何变换、图形的真实感效果显示等功能。
计算机图形学中的算法技术主要涵盖造型技术、变换技术、真实感图形技术三个方面。结合图形学算法技术内容分布情况，我们将验证应用型实验内容作如下设置。
⑴ 使用OpenGL图形命令实现基本图形的绘制。
⑵ 使用OpenGL图形变换命令实现基本图形的几何变换及组合图形的绘制。
⑶ 使用OpenGL颜色命令为图形着色。
⑷ 使用OpenGL光照命令为图形添加光照效果。
⑸ 使用OpenGL纹理映射命令为图形添加纹理贴图效果。
⑹ 使用OpenGL曲线、曲面函数实现复杂曲面的绘制。
⑺ 使用OpenGL实现形体隐藏面的消除。
⑻ 使用OpenGL实现图形的融合、反走样、雾化效果。
通过以上实验内容，学生可以直接面向可视化的算法技术成果，加深了他们对于图形学实际应用过程的认识与体验。需要注意的是，在进行以上实验内容之前，教师应当用2课时时间介绍OpenGL应用概述，并指导学生完成Windows程序框架下OpenGL实验框架的搭建。
3.3.2 提高应用型实验
三维动画作为计算机图形学重要应用领域之一，它的制作过程几乎沿用了图形学中所有的算法技术。作为目前比较前沿的计算机视觉应用领域，三维动画成功的推出了许多优秀的制作软件（如3D Max、Alias、SOFTIMAGE等）。其中AUTODESK公司的3D Max以其着色速度快、色彩丰富等优点得到广大用户的青睐。作为一种软件产品，3D Max将动画制作过程中所要用到的功能进行了分门别类的整理，其应用程序中的每一条命令基本上都对应了图形学中的某一特定的算法技术。所以，可以通过调用3D Max图形命令来完成复杂模型（如三维场景中人物模型、动物模型及器物模型）的真实感显示，使学生直接面向图形学的实际应用背景。出于以上因素的考虑，在“体验式”教学体系中，我们为提高应用型实验设置了如下内容。
⑴ 使用3D Max绘制角色模型（包括人物模型、动物模型）、器物模型及场景。
⑵ 在三维场景中实现角色及器物的颜色设置或几何变换（平移、变比、旋转、错切等）。
⑶ 为角色或器物表面定义材质（如透明度、反光度及粗糙程度等），并为其添加纹理贴图效果，形成具备真实感的表面细节和结构。
⑷ 。
由于应用型实验内容主要涉及到三维动画制作及3D Max软件的使用，结合当前本校正在进行的“课程整合”的需要，我们将图形学实验构成中的“提高应用型”实验环节纳入到三维动画制作的部分实践课程中去。。
3.3.3 综合设计型实验
虽然在OpenGL中容易实现各种图形的变换、着色、光照、纹理等效果，但OpenGL只能绘制基本的图形元素。尽管我们可以通过对这些基本图形元素进行组合变换得到较为复杂的图形，但这样的图形绘制过程比较繁琐，效果也差强人意。而3D Max作为一种比较前沿的图形建模及动画制作软件，方便建立各种复杂模型。在交互技术方面，虽然3D Max具备高质量的建模效果，但是它没有交互性，无法实现实时控制。而OpenGL作为一个三维工具软件包，在三维交互编程等方面提供了比较完善的机制。用户可以通过OpenGL较容易地利用鼠标、键盘进行交互。
综上所述，综合设计型实验可以选择3D Max作为建模工具，结合OpenGL交互技术实现三维仿真[9-10]。在“体验式”教学体系的实践过程中，为了让学生更快更好地完成自选课题，我们首先为学生设计了一项仿真示例“飞机模型的实时控制”。。
⑴ 用3D Max建立飞机模型，本步骤要求实现飞机模型的基本造型及真实感效果。
⑵ 利用View 3ds将3D Max格式的三维模型转换成OpenGL格式。
⑶ 在Visual C++ 6.0开发环境中，建立一个基于MFC的单文档应用程序，通过添加OpenGL相关库、修改View类头文件、添加View类消息函数等操作将飞机模型加载到OpenGL三维环境中。
⑷ 在三维环境中通过调用OpenGL相关命令调整飞机模型的尺寸、显示角度等。
⑸ 当飞机模型在OpenGL三维环境中按照预定效果正常显示后，便可以通过键盘、鼠标或者定时器实现飞机模型的实时控制。
按照以上步骤实现的飞机仿真系统，其结果分别如图1（a）、图1（b）所示。其中，天空是利用OpenGL中的贴图方法加载到三维环境中去的，其动画效果通过纹理控制来实现。同时，通过键盘上的方向键可以实时控制飞机的飞行方向和飞行角度。
综合设计型实验采用“大案例”，让学生独立完成课题选定、素材搜集、内容设计等工作，其过程涉及到OpenGL和3D Max两方面技术的综合运用。目前，本校数字媒体技术专业正着力于“媒体类课程整合”工作，因此我们将图形学的综合设计型实验纳入到“综合课程设计”的环节中，即：将图形学课程设计与三维动画课程设计融为一体，让学生在设计过程中充分体验图形学技术在实际应用中的非凡魅力。
以上便是“体验式”教学体系中实验内容的详细介绍。在实际教学过程中，我们还将根据学生的实际情况，适时对内容作出新的调整。
4 结束语
针对计算机图形学传统实验教学方法中普遍存在的问题，立足于“应用型人才培养”模式，着力构建一个图形学“体验式”教学体系。为了满足新的教学体系中“编程实践”、“图形软件应用”和“理论学习”三结合方法的需求，对实验的环境、环节及实验内容重新作出设置与安排，最终构建了一个完整的和完善的图形学“体验式”教学体系。实践表明，该体系的实施对加深课程理解、培养学生学习兴趣和提高教学质量有着显著的成效。。
参考文献：
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【关键词】小波分析；信息与计算科学；现状分析；课程建设
小波分析是近年来应用广泛的一种方法，有很强的数学背景，在许多方面找到了有效的应用，被誉为数学显微镜，MATLAB软件提供了很好用的小波工具箱[1]，为我们解决实际问题提供了很大的方便，不少学校已把小波分析列为信息与计算科学专业本科生选修课。通过对小波课程的学习，能够让学生掌握小波分析的基本理论、基本思想以及小波工具箱的应用，能够让学生用常见的各种小波变换来解决实际应用问题[2-3]。
1 小波分析课程概要
小波变换的概念是1974年由J.Morlet首次提出的[1]，20世纪70年代，A.Calderon表示定理的发现、Hardy空间的原子分解和无条件基的深入研究为小波变换的诞生奠定了良好的基础。1986年著名数学家Y.Meyer构造出了一个真正的小波基，并与S.Mallat合作建立了构造小波基的有效多分辨分析方法，此时小波分析才逐渐蓬勃发展起来，值得一提的是比利时女数学家I.Daubechies撰写的《小波十讲》对小波的普及和进一步的发展起了非常至关重要的推动作用。
（1）在图像与信号压缩的应用方面。它的特点是压缩比高，压缩速度快，压缩后能保持信号与图像的特征不变，而且在传递中可以抗干扰。基于小波分析的压缩方法很多，比较成功的有小波变换零树压缩、小波包方法、小波变换向量压缩等。
（2）在工程技术等方面的应用。小波可用于计算机图形学、信号处理、计算机视觉、生物医学图像处理等方面。
（3）在信号分析的应用方面。小波分析可以用于边界的处理与滤波、信噪的分离、信噪的提取、信号的识别以及多尺度边缘检测等。
2 教学内容基本要求
关履泰在1989至1992年间到美国Texas A&M大学崔锦泰教授处访问，当时正值小波研究的蓬勃发展时期，他在有限区间小波、多重小波分析、小波在图形学等方面的应用作了一定的工作。由他主编的《小波方法与应用》一书参考了大量的书籍和文献。由于现在MATLAB的普遍使用，而且它还有专门的小波工具箱。关履泰专门为本科生教学编著的《小波方法与应用》一书，也采用了MATLAB数学软件进行程序实验。
通过本课程的学习，要求学生了解小波与傅里叶分析的发展历史；掌握多分辨分析的思想；掌握小波变换[1]，包括：Fourier变换、连续小波变换、离散小波变换；了解框架；掌握分解与重构算法、尺度函数与小波的构造；了解多元小波分析、小波包分解；掌握快速算法，了解重分算法；会用MATLAB小波工具箱；能够用各种小波变换解决实际应用问题[4]。本课程是信息与计算科学专业的重要专业方向理论选修课程，在教学方法上，采用课堂讲授、课堂讨论、课后自学等教学形式。
课堂讲授：本课程属于理论课程，在传授知识原理的前提下，配合实际应用例子，由浅入深，善于诱导，使学生从被动吸收知识的状态下，转化到主动索取知识的状态中来，并采用多媒体辅助教学，加大课堂授课的知识含量。注重培养学生的学习兴趣，提高学生的基本素质。
课后自学：为培养学生整理归纳，综合分析和处理问题的能力，教师在每章都安排少量的内容，课上教师只给出自学的提纲，不作详细的讲解，课后让学生自学。
课堂讨论：此目的是让学生开拓思路，活跃课堂学习气氛，教师需认真组织，安排重点发言，充分调动每名同学的学习热情和积极性，做好总结。
课外作业：为让学生巩固所学的知识，每章都布置一定量的课外作业，让学生课后独立完成。
课程实验：用matlab语言或C语言完成一些算法设计题，培养学生的算法设计能力。
3 教学上存在的一些问题
3.1 对小波分析的课程设置定位还不够明确
信息与计算科学专业的课程开设在多数学校没有将计算机、应用数学等信息技术课程进行有机的结合，只是将数学课程和计算机的课程进行拼盘迭加，没有突出“以数学课程为基础，以解决信息技术领域问题为目标”这一专业特色。对于小波分析的课程设置同样也没有经验，有时甚至无从下手，本课程的设置还需要进一步的探索。
3.2 课程的教材仍比较紧缺
目前适合应用型本科高校教学的小波分析教材，尤其是从数学观点编写、适应于为信息与计算科学类专业学生讲授的小波分析教材比较紧缺。为适应不同类型院校和不同层次要求的课程需求，教材建设也需要层次化、多样化。目前，专门为应用型本科高校信息与计算科学专业专门编写的教材有关履泰编著的《小波方法与应用》，此教材理论基础知识偏难，理论推导较复杂，要想把本课程很好的应用到本科生的教学实践中，还需要在今后的教学实践过程中给予进一步积极的探索和改革。
3.3 从大学生的知识储备角度看：信息与计算科学专业是新兴学科，处于发展期，教师在该领域的研究尚且刚刚起步，更别提教学成果了，这也必然影响着本专业小波分析课程的教学与实践。目前，中国高等教育已进入大众化时代，这将导致大学生的就业不存在统包统分的问题，而是要公平地参与社会竞争。所以为了能更好的适应社会，大学生应多学习专业知识，多积累大量的理论基础知识。
4 理论与实践教学的探索
小波课程的知识结构体现在扎实的数学基础之上，丰富了信息与计算科学专业的基础理论知识。本课程通过基础理论知识的教育，以及实验教学的各环节的训练，有助于培养学生解决软件开发和设计、信息处理、科学计算等实际问题的能力[5-6]。
4.1 课程体系
信息与计算科学专业的知识结构以及发展离不开计算机技术的辅助。因此小波分析课程的教学内容除了核心的理论知识外，还应该增加实验模块，信息与计算科学专业的毕业生进入通讯、电子技术、软件等行业是一个重要的就业方向，它们可以在这些企业非常高效的从事信息安全与网络安全、计算机软件开发等工作，因此，本专业开设该课程是非常必要的。所以开设好小波分析课程是实现应用型人才培养目标的重要环节之一，有利于信息与计算科学专业培养目标的实现，当然也有利于应用型人才培养目标的实现。
4.2 实践教学环节
学生报考信息与计算科学专业的时候，绝大多数学生看中是“信息”的内涵，他们心中选择的是非数学类专业而是信息类专业。所以开设小波分析课程，必须强化计算机应用技术，可以选择以一维、二维小波分解与重构的理论知识为主体，注重课程设计与实践的教学环节，来提高学生的软件应用能力和实际动手能力。
实例一，噪声信息多包含在具有较高频率细节里，在对信号进行了小波分解后，利用有限阈值等形式对所分解的小波系数进行权重处理，再对信息进行重构即可达到信息去噪的目的。利用小波工具箱可直接将一维白噪声信号noissin进行一级haar小波分解，如图1，我们从图中可以清晰的看到原始信号s的平均信息a1和细节信息d1。
实例二，二维小波分解与重构是利用一系列的一维小波分解与重构来实现的。基于Haar小波的二维小波分解与重构的过程如下：function[LL，HL，LH，HH]=mydwt2（x），利用小波工具箱直接将二维图像woman进行一级haar小波分解与重构，如图2，我们从图中可以清晰的看到原始图像被分解为LL，HL，LH，HH四个部分。
图1 一维信号的一级haar小波分解
图2 二维图像的一级haar小波分解与重构
4.3 继续深造
信息与计算科学专业的毕业生具有良好的数学思维能力和扎实的数学基础，他们掌握了计算科学的基本方法与技能，因此他们继续深造可选择的方向很广泛，他们可继续攻读自动控制、计算数学、计算机应用、信息科学、金融信息等专业的硕士学位，也可攻读具有行业特色且与信息与计算关系紧密的一些专业的硕士学位。此外，小波分析及其应用、小波分析的理论及其在医学图像处理中的应用等均是本专业考研的主要研究方向。如果本科阶段把小波分析课程学好了，无疑为以后研究生阶段的学习和研究奠定了良好的基础。
4.4 师资队伍建设
国内很多高校的信息与计算科学专业都开设了小波分析课程，如国防科技大学，中国科技大学，中山大学等，这些学校该课程的发展都较成熟，所以可以通过引进和培养等途径，培养一批从事小波分析课程教学的青年教师参与小波分析的课程进修和教改调研，通过选派相关教师去诸如以上这些全国前列的高校进行调研、交流，这对小波分析课程的今后发展，带来很大的帮助。
4.5 第二课堂
教师可以鼓励刻苦钻研的学生参与他们的科研工作，学生们可以凭借其出色的扎实的数学基础知识和数学建模能力来解决实际应用问题。
5 结论
有关该专业小波分析课程的教学计划、培养模式、课程体系、培养目标、教材编写等一系列课程建设问题，我们将继续积极进行进一步的探索与研究。我们希望通过本文能够对信息与计算科学专业小波分析课程的开设、建设与发展作出一点有益的贡献。
【参考文献】
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【关键词】教学方法 教、学、做一体化 课程建设
【课程项目】本文系山东省教育科学规划课题“工学结合背景下工科类高职院校课堂教学改革研究”的研究成果。（项目编号：2011GG209）。
【中图分类号】G451.2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）10-0211-02
高等职业教育的目标是培养能够适应生产、建设、管理、服务第一线所需要的高端、技能型人才，“理、实”一体化是职业教育的本质特征。为达到这一目标，需要有效的教学方法与手段。实践证明“教、学、做一体化”教学方法是实现高职教育目标的有效方法。但是，实践中在实施“教、学、做一体化”教学时，往往是“教与做”的分段教学，教、学、做相对分离，没有真正实现“一体化”的思想。根据“教、学、做一体化”教学的探索与实践，基于“卫星数字电视技术”课程教学，阐述“教、学、做一体化”教学方法的构建与实施。
一、“教、学、做一体化”教学方法的内涵
陶行知先生曾对对“教、学、做一体化”教学方法有这样的解释：“教的法根据学的法，学的法根据做的法，事怎么做就怎么学，怎么学就怎么教”。突出以“做”为中心，强调了“行是知之始”的实践第一性和“知是行之成”的理实相融教学目标。
“教、学、做一体化”教学方法就是把培养学生的职业能力为目标，在“做中学，学中做”，把理论与实践相结合的教学作为一个整体。依据职业能力构建整体培养目标，开发课程，制定教学计划，通过落实各个教学环节，保障实现整体目标。教学过程设计要突出“一体化”思想，将课程教学内容、培养目标贯穿在教、学、做过程中，使学生了解要做什么，为什么这样做，实现知识与技能融合，使学生的能力逐步提高，最终达到培养目标。
二、“教、学、做一体化”的关键要素
实践中得知，实施“教、学、做一体化”教学需要有相应的师资队伍、课程标准、教材、课程体系、实训保障等关键要素，才能实现最终的教学目标。
（一）建设一体化师资队伍
“教、学、做一体化”教学需要一支“双师素质”的师资队伍，教师要有扎实的理论知识、丰富的实践经验以及熟练的动手能力，也就是“双师素质”教师必须具有综合职业能力，能解决实际问题。他们不仅仅是教学行家，也是实践好手，他们了解一线岗位需求，能将岗位需求的知识和技能相互融合和转化。
可以通过多种途径建设“双师素质”的教师队伍，一方面通过校企合作，老师到一线顶岗，了解一线岗位需求，锻炼技能，同时也聘请业界专家到校兼职任教， 使学生能从中学习到真正的工作经验。一方面聘请具有工作经历的优秀人员到校任教，加强“双师素质”的教师队伍建设。
（二）开发一体化课程标准
实施一体化教学的主要依据是一体化的课程标准，主要包括课程基本信息、课程目标、课程设计（教学设计、考核方法、教学环境、教学内容等）。课程标准以学生为主体、老师为主导，突出职业能力的培养。制定一体化课程标准，一是要根据专业人才培养方案的培养目标，按照“教、学、做一体化”教学、任务驱动、项目导向的要求，对接国家、企业和职业资格标准，设计、开发教学项目，制定课程标准。二是要结合岗位需求的知识、能力、素质目标制定相应的考核标准。考核标准注重过程考核，突出能力的培养。
（三）校企合作开发教材
课程标准制定以后，校企合作开发“教、学、做一体化”教材。一体化教材的开发，要对接职业技能鉴定标准和岗位能力，注重教材的有效性和实践性。实践性是指以培养学生的职业能力为本位，由一线专家执笔，结合生产实际编写教材。有效性是指所编教材要做到知识、技能、标准的对接。将一线典型任务案例转化为教学项目，使开发的教材符合高职教育的特点。
（四）构建一体化课程体系
有效的一体化课程体系是完成高职教育的培养目标的保障，围绕专业的知识目标、能力目标与素质目标，进行系统设计，优化课程体系。注重培养学生的专业能力、方法能力（包括创新能力）和社会能力。课程体系采用平台加模块的模式，专业平台课程支撑岗位模块课程，课程体系的构建围绕着岗位能力的培养，目的就是培养的人才能够满足这些岗位/岗位群的需求。
首先通过社会调研，进行市场分析，归纳出职业岗位，通过职业岗位梳理典型的工作任务，提炼出完成这些工作任务所需要的职业岗位能力，依据职业能力确定学习领域（即：课程体系），确定了课程，最后实施“教、学、做一体化”教学。
专业设置的课程以“职业岗位需求为目标，以职业能力和职业素质培养为重点、以与行业合作为突破点”进行课程建设与开发。课程设计基于能力本位，坚持项目导向、教学做一体化，注重培养学生的职业技能和职业素养。
（五）建设一体化实训保障
良好的一体化教学实训保障是关键要素之一。实施“教、学、做一体化”需要建设一整套由单一到综合、由简单到复杂的教学实训装备。“教、学、做一体化”的教学实训装备要兼具实践性、职业性、开放性、学习性等功能，把一线工作中所遇到的难题、故障，以及一线岗位所需的关键能力融入到教学实训装备中。
教学实训环境要以学生为中心，有利于“教、学、做一体化”教学方法的实施，方便学生使用、操作、互动以及进行团队合作学习。
三、“教、学、做一体化”教学过程的构建与实施
遵循行动导向学习进行“教、学、做一体化”教学过程的构建与实施，本文以“卫星数字电视技术”课程为例，阐述实现“教、学、做一体化”教学过程设计。教学项目为“Ku波段卫星电视信号的接收与调试”。
资讯： 独立寻找解决问题的办法。了解要做什么。学习者通过多种途径独立了解任务及问题，以及必需的工作技术、工具等，培养独立行动能力。学生通过观看一套设备，了解小组的任务是能够收看卫星电视信号，完成整个任务需要的设备有哪些。通过老师讲解、学生通过学习活页教材等途径，了解相关的标准，设备的功能，卫星通信的相关知识等。
计划： 独立规划解决办法。规划怎么做，采用什么方案。学习者独立或与其他学习者共同对任务的解决方案进行规划，促进相互沟通，培养分析性思维。。画出拓扑结构图，查找卫星参数。
决策： 确定解决办法（方案）。学习者向其他学习者和教师介绍工作计划和信息搜集成果，以保证工作流程没有缺陷。每个小组选代表把各自的方案作介绍，其他小组成员作补充，与老师一起确定接收方案。
实施： 学习者使用学到的知识解决问题，完成工作任务，促进他们的职业工作能力。老师边做边演示F头的做法，每人练习做F头，老师讲解如何调试设备接收信号。然后每个小组按照确定的接收方案不带电设备连接，然后通电，设备调试。调试的过程老师仔细观察每个步骤。
检查： 学习者自己对应实际值进行检查比较并考虑结果，有助于工作的控制和修正。本项目比较特殊，只要方法得当，就能够正确接收信号。如果在规定时间内没能完成任务，老师参与指导。
评价： 学习者通过自己评价、分析结果和老师互评，两者的标准是一样的。使得学生找到错误与不足，从错误与不足中学习提高。如果老师评价和学生评价出现大的偏差，老师与学生进行商讨，最终找到问题所在，达到培养学生三种能力的目的。每个小组进行自评打分，老师也进行评价打分，并进行点评总结，指出不当的操作，以及注意的问题等。强调学生的标准意识、安全意识。
行动导向教学活动的核心是培养学生的社会能力、方法能力、具备的专业理论和实践能力（专业能力）。通过学生在“做”中“学”，教师在“做”中“教”，使专业理论知识和实践技能在解决复杂任务的过程中完成。并在做的过程中发现个体的差异，进行因材施教。在这个完整的工作行动过程中，会不断出现新问题，而解决问题的办法就是学习新的理论知识和技能，最终实现“理实合一”的教学效果。
四、结束语
高职教育的宗旨在于能力的培养，教师为主导，学生为主体。教师变知识的传授者为学习过程的引导者，学生变被动的知识接受者为主动的综合能力培养者。构建与实施“教、学、做一体化”教学，需要充分理解一体化教学与一体化课程的内涵，并在一体化师资队伍、一体化课程标准、一体化教材、一体化课程体系、一体化实训保障等“教、学、做一体化”教学方法等关键要素做好准备。在教学过程设计中，要明确设计学生“做什么”、“怎样做”，教师“教什么”、“怎样教”；本着借鉴原则，根据不同专业、不同课程、不同教学项目等，灵活设计教学过程，才能真正实现“教、学、做”一体化以及“理实”一体化的最终效果。
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