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1.傳統的實驗教學內容陳舊，實驗儀器落后

傳統的土木工程實驗教學屬于理論教學的一部分，并按其分類，每個實驗項目相互獨立，缺乏目標性、整體性、層次性、系統性、創新性及綜合性，導致實驗教學內容更新滯后。實驗的基礎理論知識決定了實驗儀器種類和型號，由于實驗內容更新滯后，導致實驗儀器也未能得到及時更新。

2.重視理論教學，輕視實驗教學

受多種因素的制約，目前國內很多高校重視土木工程的理論教學，輕視實驗教學環節。有的將實驗課程的成績計入到理論教學的成績當中，有的甚至不統計實驗課程的成績。多數學生認為實驗課程不重要，只是走一個程序而已，只要“照貓畫虎”完成操作步驟即可，并沒有真正將實驗與工程實際相結合，所學知識也難以致用。

3.傳統教學方式單一，使學生喪失實驗操作的主動性

土木工程在實際教學過程中，通常是先進行理論教學，然后再安排具體的實驗操作，學生在課堂上學到的知識不能及時體現在實驗課程的教學中。教師在實驗教學開展之前，就設計好試驗加載方案，編寫出非常詳細、具體的實驗指導書，調試好試驗儀器，規定好實驗步驟、測試方法，并設計出實驗數據記錄表格等。而學生只需要按教師規定好的步驟進行加載并讀取數據，就可以得出早已預知的結論。這種實驗教學方法使學生喪失了主觀能動性。

4.傳統考核方式單一，不能體現學生對實驗知識的掌握程度

大多數實驗課程的成績僅憑一份實驗報告來決定。同組成員所得到的實驗結果是相同的，所以，實驗報告也是大致相同，組內成員的成績也都差不多。實驗報告不能客觀考察每一個學生對實驗內容掌握的程度。

二、“模擬地震環境下結構模型加載

實驗”項目介紹實驗項目開設的初衷是為了加強素質教育，培養學生的實際動手能力和創新能力，要求學生在學習理論力學、結構力學、材料力學、結構抗震課程之后，自行設計一個結構受力體系，并進行加載，以提高學生學習的積極性，發揮學生的創造力和想象力，加深對結構抗震課程的理解，加強對動手能力的培養，達到學以致用的目的。在整個課程的實施過程中，還要求學生們集思廣益，發揚集體智慧和團結協作精神。2008年汶川地震后，社會對抗震知識的需求大為增強，對相關人才的需求更甚。因此，土木工程系依據教學大綱自創了模擬地震環境下結構模型加載實驗項目。2009年，依托該實驗項目，學校成功舉辦了“山東省第三屆結構設計競賽”，學校的參賽隊獲得一等獎1項，二等獎2項。2010年，該項目被確定為學校實驗教學改革的一般項目。2012年10月，該實驗教改項目順利通過驗收。2011年，依托該實驗項目選拔的參賽隊伍在“山東省第四屆結構設計競賽”中獲得二等獎和三等獎各1項，驗證了模擬地震環境下結構模型加載實驗臺應對不同結構模型的適應性。

三、實驗項目總體設計方案

1.實驗儀器設備、材料

實驗采用土木工程系自主研發的“結構抗震模型加載實驗臺”。該試驗臺主要由控制系統、動力系統、實驗臺面以及防護架等組成。

2.實驗教學方法

采用了研究式、討論式和互動式的教學方式。研究式教學：學生通過查閱教材、期刊文獻，收集與實驗內容相關的文獻，進行結構模型設計。有利于啟發學生的科學思維和自主創新意識。討論式教學：采取以學生為中心，研討結構模型設計方案，鍛煉學生自主設計、自主搭建和自主完成實驗的能力，深受學生歡迎。互動式教學：課程開始首先由任課教師給學生們講解，發放實驗任務書、材料和工具。在講解中，著重講清實驗的目的、意義、任務和要求，制作過程中要注意的問題和加載方法。之后，各小組討論方案，進行結構模型的設計和制作。在這個階段，每天都安排教師答疑。由于實驗活動是分組、分散進行的，而且每組又基本上是以寢室為單位，學生們的制作活動基本是在寢室內進行，因此，教師有時到寢室走訪，幫助學生解決制作中的問題。

3.實驗組織形式

以小組為單位，每小組4人～5人。每個小組的成員要求動手能力強、組織能力強、創新能力強的學生各1名，這樣可以達到能力互補、相互學習的目的。

4.實驗成績評定

建立了一套科學、規范的實驗考核方法，兼顧實驗過程和實驗結果，合理運用了多種考核評價方式。結構最大承載力與所耗材料重量之比(比強)以大為佳，占50%；實驗結果與理論計算結果的相似程度，占10%；結構造型美觀，占20%；實驗報告完成情況，占20%。

5.實驗激勵機制

實驗項目采用“金字塔”模式的激勵機制。首先面向全校學生開放本實驗項目，同時為校級結構設計競賽選拔人才。每年約有50個小組參加校級結構設計競賽。校級競賽中選出2個～3個小組參加省級結構設計競賽。省級結構設計競賽獲得一等獎的小組參加國家級結構設計競賽。該激勵機制已經顯現出良好的實踐教學效果：中國石油大學（華東）通過該實驗項目選拔培養的學生在歷屆山東省大學生結構設計競賽中獲得一等獎1項、二等獎3項、三等獎3項，并有一支參賽隊伍于2010年代表中國石油大學（華東）參加第四屆全國大學生結構設計競賽。

四、鍛煉實踐能力，培養創新意識，啟發探究性思維

實踐能力的鍛煉包括兩個方面：一是親自動手制作模型，這是大學生進入大學后首次制作的模型，需要相互配合，集體完成一件作品。二是理論知識與實踐相結合，是一個知識活化的過程。在實驗過程中，教師鼓勵學生創新，重視創新意識的培養。制作開始時，學生們知道結構形式大致有三角形、梯形、拱形等幾種，但對于桿件如何搭建成結構并沒有概念。通過方案討論才形成了結構的形象，再把結構制作出來，這個過程本身就是一種創新行為。其次，鼓勵學生進行結構形式的創新，不要受之前幾種結構形式的禁錮。第三方面是計算工作的創新，這是較高層面上的創新活動。雖然計算理論和方法是學過的，但是在計算模型的建立，以及已知條件的選取，近似和簡化方面，仍然需要創新思維。《實驗項目指導書》提供了探究性內容的引導和要求。

五、調動學生積極性，增強實驗效果

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【摘要】小波離散后可以構成L2(R)空間的規范正交基，并用之表示或逼近信號，而且用較少的小波系數就可得到許多不同圖像的精確逼近。S.Mallat 于1988 年提出了小波多分辨分析算法

【關鍵詞】 小波離散后 可以構成L2(R)空間的規范正交基

【本頁關鍵詞】雙刊號CN期刊 論文寫作

【正文】

在整個圖像壓縮過程中，對小波系數進行矢量量化編碼滿足容許性條件，即的函數Ψ (t)為原形小波或母小波函數，其中Ψ (w)=

【文章來源】/article/64/4390.Html

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關鍵詞：地理信息系統；遙感數字圖像處理；教學改革

作者簡介：劉春國（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師；盧曉峰（1981-），女，河南洛陽人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師。（河南焦作454000）

基金項目：本文系河南理工大學教育教學改革研究項目（項目編號：2008JG035）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）10-0081-02

當前，遙感已經或正在走向全面應用階段。國際遙感應用發展的實用化、業務化、產業化、精細化特征明顯，但我國遙感應用水平還不高，根本原因是基礎研究薄弱，缺乏多學科人才共同努力。[1]培養一大批經過系統知識培訓、熟練掌握遙感科學理論和應用技能的地理信息科學人才，滿足社會對地理遙感信息高技術人才的迫切需求，是高等教育的責任所在。

1998年教育部新增地理信息系統本科專業后，我國GIS教育發展形勢空前活躍。經過10余年的教學實踐和探索，逐步形成了比較穩定的GIS專業課程體系與課程設置方案。[2-5]遙感系列課程（遙感物理與技術、遙感數字圖像處理、遙感地學分析與應用）成為GIS專業課程體系中的重要模塊，說明GIS學科建設的負責人已認識到培養掌握遙感技術的GIS人才的重要性。遙感數字圖像處理是遙感過程的重要一環。充分利用各種圖像處理算法從遙感數據中獲取各種生物物理參數和土地覆被/利用信息，可以為自然和人文生態系統的空間分布式模型提供輸入參數，在遙感技術應用中占有十分重要的地位。近幾年河南理工大學（以下簡稱“我校”）GIS專業開設了“遙感數字圖像處理”課程。圍繞如何提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量，筆者從革新課程體系、協同教學、優化教學內容、豐富實踐教學手段等方面進行了一系列探索。

一、革新遙感課程體系，突出“遙感數字圖像處理”課程地位

隨著遙感技術及其應用的迅速發展，很多專業開設了“遙感原理與應用”課程，內容分為三大模塊：遙感基礎、遙感圖像處理及分析方法和遙感專題應用。這種課程設置模式比較適合早期GIS專業遙感課程教學或選修遙感科學技術的某些專業，對于當前GIS專業遙感教學則存在明顯缺點。主要問題是對“遙感數字圖像處理”教學重視程度不夠，對數字圖像處理在整個遙感過程中的重要性體現不足，與遙感地理信息系統融合集成的一體化趨勢不相適應，與國民經濟各部門遙感業務日益普及的態勢不相適應，與社會信息化深入發展的狀況不相適應。人才培養滯后于社會需要，不能滿足對高素質地理遙感科技人才的需求。

我校GIS專業總結多年遙感課程教學實踐經驗，革新了遙感課程體系，設置了“遙感概論”、“遙感數字圖像處理”、“遙感應用分析”、“遙感數字圖像處理實驗”等遙感相關課程，規劃了遙感系列課程的主體教學內容。“遙感概論”要求學生掌握遙感及其應用的基本科學工程背景知識，重點內容是電磁波與地表物質相互作用的基本原理、遙感數據采集、傳輸和成像機理，從可見光-近紅外、熱紅外、微波（主動方式和被動方式）波譜段介紹遙感信息的獲取特點和技術發展，適當涉及大氣遙感、海洋遙感等應用領域和典型案例。“遙感數字圖像處理”要求學生掌握基于數字圖像處理方法獲取地球資源有用信息的科學與技術。由于學科交叉融合，數字圖像處理方法眾多，新理論、新方法不斷推出，課程重點主要著眼于圖像處理基本知識和遙感圖像處理常用算法，對一些探索性、前沿性和跨學科的內容從原理上予以概括介紹，如圖像亞像元分類、模糊分類和面向對象圖像處理等等。“遙感應用分析”采用理論、方法和實例相結合，選擇不同遙感應用領域的典型案例介紹，培養學生遙感專題分析技能，深化學生對于遙感科學技術應用現狀和廣闊前景的認識。“遙感數字圖像處理實驗”課程著眼于培養學生圖像處理技能，鞏固和深化理論課程教學內容，提高動手能力和理論聯系實際解決問題的能力。

我校GIS遙感系列課程設置方案把“遙感數字圖像處理”與“遙感數字圖像處理實驗”單獨設課，提升課程地位，加大課程學時，強化實踐技能訓練，對提高“遙感數字圖像處理”課程的教學成效很有益處。這種課程設置模式有助于培養GIS專業學生采用圖像分析方法解決遙感應用問題的能力，比較契合我國GIS專業本科教育遙感課程設置的發展態勢。

二、培育遙感系列課程教學群體，分工協作提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量

GIS專業遙感系列課程設置要求具備一定規模的師資力量。遙感是多學科的綜合，交叉性強，研究方法不斷補充和更新，課程教學內容豐富。遙感系列課程的設置決定了課程之間存在密切的內部聯系。要提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量，必須打破教師個人單兵作戰的慣常做法，加強與相關課程教師之間的協調和交流。培育組建了承擔遙感系列課程教學任務的教學群體。遙感課程教學組圍繞課程建設，整合優化課程體系，充實更新教學內容，保證了課程之間教學內容的連貫性和相關性。課程教學組成員互相學習、借鑒、交流，協同規劃各課程教學環節的教學要求和學時分布，課程內容更加先進，課程結構更加協調，教學方法更加有效，教學手段更加豐富，實踐教學得以充實，教學科研聯系更加密切。遙感課程教學組的建立和協作對提高“遙感數字圖像處理”課程教學質量起了明顯的作用。

三、匯聚國內外優秀教材成果，整合優化教學內容體系

教學內容和課程體系涉及高等教育人才培養的模式，決定了高等學校人才培養的規格，在很大程度決定了人才培養的質量和水平。[6]教學中適度引進世界著名高校的名牌課程教材和教學參考用書，是高等教育國際化的重要舉措。[7]遙感課程教學組重視遙感數字圖像處理課程教材和教學內容建設，收集了國內近些年出版的如戴昌達、章孝燦、湯國安、韋玉春、朱述龍等編寫的遙感數字圖像處理教材教參，注意引用吸收國外著名高校的遙感圖像處理相關教材教參，參考了John R. Jensen、John A. Richards、Robert A. Schowengerdt、Jay Gao、John R. Schott、Brandt Tso等人的遙感數字圖像處理著作，認真研討不同教材特點及其開課對象，針對遙感數字圖像處理理論性強、概念抽象、方法多樣、實踐性強的特點，根據教學對象和課程學時，按照系統性和前瞻性結合、理論與應用結合的要求，制訂了教學主體內容。課程內容分為11個部分：圖像基本知識、遙感圖像成像過程與數據特征、遙感圖像輻射校正、遙感圖像幾何變換與校正、遙感圖像增強、遙感圖像變換、遙感圖像分割、遙感圖像融合、遙感圖像分類、數字變化檢測、遙感圖像應用處理。優化后的課程教學內容注意了與“遙感概論”、“遙感應用分析”等課程內容的有機銜接。對于與“遙感概論”課程有重疊的內容只做簡單回顧，如遙感成像過程、機理與數據特征，以少數典型應用案例揭示遙感數字圖像處理方法在遙感應用分析中的作用和地位；避免與先開課程內容重復，為后續課程做適度鋪墊。數字圖像處理方法多樣，課程重點介紹常用算法，使學生能掌握數字圖像處理原理，夯實基礎。對一些發展中的、前沿性的算法著重介紹算法的思想和原理，教導學生注重算法但不應局限于具體算法，培養學生發散思維、學習能力和創新思維。教學中適當區分遙感數字圖像系統處理和應用處理的差別。

四、重視實踐教學，多手段豐富實踐教學內容

實踐教學是創新人才培養中的重要環節，對于培養學生專業技能和理論實踐結合能力、激發學生的創新思維和探索精神、提升科研能力，有著重要意義。GIS專業“遙感數字圖像處理”教學高度重視實踐教學環節，從課程體系設置、實驗課程內容設計、實驗室開放項目、畢業設計、大學生科研訓練計劃和教師科研課題等幾個方面為學生提供多樣化的實踐途徑，豐富了實踐教學體系。

從課程設置體系上，“遙感數字圖像處理”單獨設課，緊密聯系課程理論教學內容附設6個單元的基礎驗證性課堂實驗（見表1），增強學生對各種遙感圖像處理算法及其效果的感性認識。“遙感數字圖像處理”實驗課程單獨設課，結合“遙感數字圖像處理”課程和“遙感應用分析”課程知識，設置綜合設計型實驗6個模塊，培養和提高學生對知識與技能的綜合運用、自主學習的能力。

積極利用各種平臺，提供實踐課題，培養學生創新能力。我校為了培養大學生的創新能力和實踐能力，促進實驗室開放，設置了實驗室開放基金。在實驗室開放基金平臺支持下，設計了一些探索研究型實驗課題，鼓勵學生組團選擇實驗課題、查閱文獻、擬定實驗方案、實施實驗過程、撰寫實驗論文。大學生科研訓練計劃和本科畢業設計（論文）也是培養本科生創新能力的平臺。在實施學校大學生科研訓練計劃的年度，遙感課程組每年設計幾個遙感應用分析研究小課題，供學生參與大學生科研訓練，并從科研課題中提煉一些問題作為大學生畢業設計選題，引導學生參與到教師科研課題中。學生通過參與實驗室開放基金課題、大學生科研訓練計劃項目和教師科研課題，檢驗了專業知識，培養了探索精神、創造思維和合作能力。

五、結束語

本文總結了我校遙感課程教學組圍繞GIS專業“遙感數字圖像處理”課程教學實施的一系列教學改革措施。這些措施已經取得較好的成效，有不少GIS學生積極參與校實驗室開放基金項目、大學生科研訓練計劃項目和教師科研項目，每年GIS專業有近1/3的學生選擇與遙感圖像處理及遙感應用分析有關的畢業設計題目。人才培養是項長期復雜的系統工程，需要從師資、設備、教學等一系列軟硬件教學條件上予以保障。

參考文獻：

[1]李小文.定量遙感的發展與創新[J].河南大學學報(自然科學版),2005,(4):49-56.

[2]秦其明.中國高校GIS專業核心課程設置問題的探討[J].地理信息世界,2003,(4):1-7.

[3]錢樂祥.GIS專業課程體系改革思路與實踐[J].高等理科教育,2006,(6):95-98.

[4]談樹成,劉恒,夏既勝,等.關于地理信息系統(GIS)本科專業課程設置的思考[J].高等理科教育,2008,(4):47-50.

[5]李天文,王林剛,李庚澤,等.地理信息系統專業課程體系建設研究[J].中國大學教學,2011,(1)3-5.

篇4

毛泡泡就從小喜歡畫畫。大學時，她考上了北京服裝學院。

剛剛進入大學兩三個月，新鮮勁還沒過，2001年12月的一天，毛泡泡經過學校的公告牌，上面貼滿了考研、講座、托福的信息，毛泡泡被一則招生信息吸引住了腳步。那是丹麥服裝學院的老師來到學校直接招生，有8個公派名額。

招生主要面向大二大三的同學，毛泡泡純粹是抱著打醬油的心態去的，她覺得自己英語還不錯，還沒怎么見過外國人，反正是海選，借這個機會練練口語也好。

正是抱著這樣的心態，其他面試的學生都是畢恭畢敬地按面試的套路回答問話，但毛泡泡徹底放開手腳，靈光不斷綻現。面試老師問她來自哪里。毛泡泡說，云南。轉念一想，老外也不知道云南在哪里，這樣吧，拿一張紙來，我畫個地圖給你看。畫得很有靈氣，這讓面試的老師眼前一亮，覺得這個學生不一樣。

其實他們看中學生的并不一定是專業能力，更多的是看情商是不是夠高，溝通能力、動手能力、自理能力等是不是夠強。于是在大一報名的學生中，只有毛泡泡被選中了。后來她想想，自己真是幸運哪。在面試的最后，老師問她想不想去丹麥，她毛毛糙糙地回復道：“我也不知道，丹麥好像太遠了，我主要是來跟您聊英語的。”

就這樣，19歲的毛泡泡走上了背井離鄉的旅程，到丹麥服裝學院學藝術設計。

畢業后，毛泡泡也沒有急著去找工作。畢業后她有3個月的簽證有效期，就想著去旅游。她喜歡梵高的畫，一路游歷到梵高的故鄉荷蘭。

毛泡泡從來沒有刻意追求過機會，但機會好像就是接踵而來。在路上，恰好有一個中荷文化交流的夏令營需要志愿者，毛泡泡在這個項目中找到一份短期工。更奇妙的是，在這份工作中，毛泡泡良好的溝通能力讓主辦方之一的荷蘭埃文斯大學印象深刻。學校當時正要成立國際學院亞洲貿易系，有意聘請她任教，教中國文化與藝術。

毛泡泡因此留在了荷蘭，成為埃文斯大學最年輕的一位老師，也是唯一的一位中國老師。

找到了最適合自己的領域

荷蘭的生活真是順風順水，毛泡泡甚至拿到了教職工的終身合同。只有一個例外，那就是每逢年底交教學報告的時候，她就難堪了。碰到寫文章和查看大部頭的學術書籍，她的頭就大了。平常人看書是從左往后，在她的眼里，書里的字呈發射狀朝自己飛來，無法集中精力“抓”住它們。以前學習的時候，她口才好，在國外多接受視頻教學，很少需要啃書本。現在需要交年底的教學報告，她開始是找同事幫忙，但到第三年需要交學術論文，她徹底沒轍了。她有很多想法，卻沒辦法寫出來，只能畫，可是畫的東西怎么做成論文？

毛泡泡感覺心里想被一塊石頭壓住了，愛說愛笑的她開心不起來了。論文寫不下去，她不知道自己的問題在哪里，抑郁之中去看醫生。

醫生安排了3次測試，確診她患有閱讀障礙。這是由大腦綜合處理視覺和聽覺信息不協調而引起的一種閱讀和拼寫障礙癥，主要表現為閱讀時易讀錯字、書寫時常搞混形近的字，注意力很難集中。但閱讀障礙癥患者也有常人不及的天賦，例如縱觀全局，將不相關的事聯系在一起;視覺發達，對色彩、形狀非常敏感。“閱讀障礙能讓你看到不同的世界。上帝為你關上一扇門時，也會為你打開一扇窗。你應該珍惜它。”在醫生的幫助下，學校破例允許毛泡泡用畫畫的方式完成了論文。之后，毛泡泡徹底釋然了，她在講課的時候都是用圖形來表達。

但在埃文斯大學待了7年后，毛泡泡還是回到了中國。因為男朋友想來中國，正好有一家荷蘭的培訓公司提供了外派到上海的職位，毛泡泡就此辭去了教職。

干了一年多，中國職場的文化氛圍讓毛泡泡不是很適應，她索性裸辭了。回到故鄉云南的鄉下，她曬著太陽，沒事的時候就翻看自己的筆記本，里面用大量的漫畫描述她對生活的理解。偶爾聽到的一段音樂、路邊的一棵植物、和貓咪玩耍的一個瞬間、與朋友一段有營養的對話……因為有閱讀障礙，她從小就用這種方式去記錄和感受生活。朋友贊嘆說：“你太有創意了，復雜的事情居然能用漫畫這么簡單地表達。”

毛泡泡想，除了教書、培訓，有沒有一種更適合她這種人從事的領域呢？心血來潮之下，她就上網去搜索，還真讓她找到了視覺傳達這個領域。有一種叫圖像同聲傳譯師的工作，將演講人的故事內容、意境神態以同步手繪的形式轉化成圖畫。圖像同聲傳譯師的大腦是一個高度濃縮的圖像資源庫，所有的圖像素材都需要在1-2秒中抽取出來，1-2秒快速繪制在紙上，包括構圖顏色等等的安排。這是一個結合藝術設計、溝通理解、即興發揮的跨界工作，一種高效的信息傳遞方式，更是未來表達與溝通的新趨勢，世界500強的公司在開會中經常會采用這種圖像同聲傳譯的方式。

毛泡泡回想自己這么多年來走過的路，一直做得最拿手的不就是這樣的工作嗎？她查詢資料發現，全球從事這一職業的還不到200人。“這事兒，我也能做！”毛泡泡找資源、學習、買書，然后就找到了國際上最權威的機構美國The Grove Consultant（視覺會議之書機構）考取了認證視覺引導師的認證。

與更多的創意者同行

圖像同聲傳譯這個職業太新了，市場空間也非常大。有企業的設計部門開會，聘請毛泡泡現場做圖像同聲傳譯。毛泡泡來到會議室，看見兩套設計方案的團隊正在“死磕”，誰也無法說服誰。

毛泡泡聽了半天，覺得有些爭吵沒必要，其實他們的想法有不少共通點，但互相都不知道。她根據雙方描述再加上自己的提煉，把兩種方案的關鍵點明明白白畫出來，擺在一起。圖畫直觀可見，有時比交談更有助人際溝通，爭吵很快消弭了，兩個團隊合在一起，取長補短，拿出了一套更優秀的方案。

這家企業后來又請毛泡泡協助，拍了一組宣傳片。視頻里，畫外音講述部門理念，毛泡泡的筆隨之躍動，天衣無縫地配合詮釋一個個抽象的名詞――團結、上進……她在電腦里翻出了這家企業原本的部門介紹，近百頁的PPT，寫滿了密密麻麻的文字。誰看得下去？

毛泡泡現在是國際視覺引導協會董事和中國區傳播大使，她為全球大師級人物做過圖像同聲傳譯，如彼得.德魯克的女兒Cecily Druker、麥當勞前總裁Paul Saber等。

有很多人好奇地問毛泡泡，怎么做到邊聽邊畫的？毛泡泡說：“用圖像隱喻描述復雜抽象的概念，對邏輯思維、空間感、畫面感和講故事的能力，都是一種考驗和鍛煉。通過專業訓練，許多人都可以做到。”

于是在2014年，毛泡泡決定開課教學，為企業培訓更多的圖像同聲傳譯師，“我可以幫助更多人通過圖畫的力量，迸發創意，高效溝通。”求學者五花八門，想學畫的大學生、臨近退休的阿姨、陷入中年危機的夫妻、尋求事業突破的培訓師、渴望走進孩子內心的年輕媽媽……有趣的是，他們幾乎都沒有繪畫基礎。

毛泡泡希望幫助大家引導出不一樣的創意。第一堂課，她要求大家在48個長方形空框內任意發揮，添幾筆，畫出不一樣的東西。限時兩分鐘，有學生抓耳撓腮，硬是“找不到靈感”;有的卻接連畫出信封、窗戶、切糕……交流環節，看到別人的創意，有學生感嘆：“我怎么就沒想到呢？”

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關鍵詞：實踐教學 改革 創新

實踐教學是高校教學體系的重要組成部分，它包括實驗、實習、社會實踐、課程設計、學年論文、畢業論文（設計）等，實踐教學與理論教學既有密切聯系，又有相對獨立性。實踐教學是學生學習專業和全面發展的重要途徑之一，對提高學生的綜合素質，培養學生理論聯系實際、創新精神與實踐能力有著理論教學不可替代的特殊作用。

南京信息工程大學為適應江蘇省社會發展需要，培養既掌握一定學科領域的基礎和專業理論知識技能，又能在本專業范圍內承擔科學技術任務的復合型人才，從實踐教學方法、手段、模式入手，全面加強實踐性教學環節，進行了一系列改革。本文僅以計算機專業實踐課程改革為例進行全面總結。

一、傳統實踐教學中存在的問題

1.實踐教學模式單一

過去，高校各專業普遍采用的實踐教學模式主要以課堂教學為主，實習和實踐操作的時間較少，教學評價也主要是看學生對理論知識的掌握程度如何，這樣的模式培養出來的學生實踐創新能力較弱，難以受到用人單位的青睞。

2.實踐教學手段單一

過去，實踐教學以灌輸為主，主要是演示性和驗證性實驗，教師提前規定好實踐課程的目的、內容、步驟，學生只需按部就班的完成規定動作，得出預期的結果，就能得到滿意的分數。學生的動手能力受到極大的限制，創新性的愿望被日漸銷蝕。

3.實踐教學設備短缺

高校由于受到資金的限制無力添置、更新設備，有些設備由于年老失修只能成為擺設，校外實習基地的缺乏或不完善，也難以發揮其應有的作用。

二、實踐教學改革的實施

1.開設開放式綜合性實驗，設計性實驗

綜合性實驗是在學生具有一定基礎知識和基本操作實驗設備、儀器的技能基礎上，運用某一門課和相關課程的綜合知識，對學生進行綜合訓練的一種復合式的實驗，其訓練內容包含多個知識點或涉及多項技術。其目的著重培養學生的實驗動手能力，數據處理能力，查閱資料能力和對實驗結果的分析能力。

設計性實驗結合基礎課和專業課程進行的一種獨立解決問題的訓練。要求學生根據給定的實驗目的要求和實驗條件，進行獨立思考，自行設計實驗方案，提出理論依據，選擇實驗儀器，確立觀察內容，設想實驗結果，實現實驗過程。培養學生獨立解決問題的能力，探索創新能力及一定的組織管理能力。

要搞好綜合性、設計性實驗，就必須實行開放性實驗教學，創造實驗條件，給學生完成實驗的時間和空間，學生可根據自己的能力，在自己有余力的情況下，選有興趣的方向向縱深發展。優化基礎實驗與綜合性實驗、設計性實驗的比例結構。同時，配套多樣化認真嚴肅的考核程序和實驗室的開放的新型的運行模式，通過綜合性實驗、設計性實驗提高學生的動手能力和創新意識。

為此，我校在計算機與軟件學院，為計算機科學與技術專業的通信系統原理、局域網工程、數據結構、軟件工程、計算機通信、數據庫系統、計算機圖像處理以及C語言程序設計等專業必修課程開設了開放性、綜合性、設計性實驗。教學的第一步就是引導學生明確實驗意義和檢測目的， 在教師有限的指導下由學生自己有步驟、有目的地學習相關知識，然后讓學生自己查閱文獻資料，分小組集體研究、討論，選出一個恰當的實驗方法和手段。待老師評價其可行性后，由學生自行研究、設計制訂實驗方案，包括實驗日程的安排、實驗中選用的實驗設備和實驗器材準備、源程序的編制、實驗步驟地設計等，最終在實驗課中按計劃實施。從設計實驗方案，選擇儀器設備，制定實驗步驟，處理和分析實驗數據，完成實驗報告，都給學生預留了足夠的自主空間，體現了學生為主體的教育思想，發揮學生的想象力和創造力，對培養創新精神和實踐能力具有重要意義。

例如，局域網工程課程開設的設計、實現、維護和管理各種常用小型局域網的實驗，涉及安裝和維護各種常用小型局域網的物理設備、配置各種常用小型局域網的TCP/IP參數、配置和維護各種常用小型局域網的文件服務器和打印服務器、配置PC機和各種常用小型局域網連接到Internet等多個步驟。各個步驟相互依賴，學生在完成實驗時必須認真仔細操作，其中某一步驟不正確，均可導致實驗的失敗。一旦實驗失敗，實驗指導老師引導學生對實驗的結果進行分析，找出并證實出錯的地方，并加以改正。

又如，計算機通信課程，學生通過“高級TCP/IP 分析、數據報結構分析、病毒分析與防御”的系列實驗后，將計算機通信技術理論運用于實踐，掌握了基本的保障小型局域網信息安全的方法。

再如，計算機圖像處理課程開設的醫學圖像處理實驗、指紋識別技術試驗、地理信息系統試驗，讓學生利用網絡環境實現圖像的采集、變換、壓縮、編碼、傳輸、重現、編輯、共享等一系列實驗內容，參與了從課題設計、方法選擇、器材準備、原程序編制到具體操作、結果分析、方法評價的全過程，對計算機多媒體圖像建立與評價有了全面、深刻地認識。

2.更新實驗課程內容和開放實驗室

多年來，根據教學計劃和儀器設備的投入情況，計算機與軟件學院對計算機科學與技術專業的實驗教學內容進行了調整和更新。如通信系統原理、局域網工程、計算機通信課程新開設設計、實現、維護和管理各種常用小型局域網的實驗，通過安裝和維護各種常用小型局域網的物理設備、配置各種常用小型局域網的TCP/IP參數、配置和維護各種常用小型局域網的服務器、配置入侵檢測設備等實踐活動，使教學直觀化，可加深學生對相關理論的理解。數據結構、軟件工程、、數據庫系統、計算機圖像處理以及C語言程序設計課程開設多媒體數據處理與管理、指紋識別技術、圖像處理、GIS、智能監控系統等新實驗，首次將網絡平臺用于該類課程的實驗。同時，實驗室在教學任務十分繁重的情況下仍然堅持業余時間開放實驗室，為學生提供更多的科學實踐和創新能力培養的機會。

3.重視實驗總結，提高學習效果

過去學生做完實驗，交了實驗報告后這個實驗就算結束了，很難再有接觸的機會。為了使學生對所做的實驗有較深的理解和認識，我們進行了實驗課的專題討論，以學生發言為主，教師只起引導作用。如在實驗課后安排一次實驗專題討論會，讓同學回憶前幾次實驗內容，重溫實驗的原理、目的、意義，回顧操作程序；在實驗中遇到的問題，是怎樣解決的，應該怎樣正確解決；實驗結果如何，如何解釋這些結果以及實驗的影響因素，應怎樣避免和克服等等。學生普遍反映實驗收獲大，加強了對實驗環節的理解，鞏固和進一步驗證了所學的理論知識，促進了相互交流，互學互助，提高了學習效果。

4.強化畢業論文階段的綜合能力提高

畢業論文（設計）是非常重要的實踐教學環節，是學生走上工作崗位、服務社會的最后一次模擬演練。強化畢業論文，有利于提高學生的綜合素質和能力。基于前面三個方面的實踐改革，學生在完成基本理論和實踐知識實習的同時，一方面及時跟蹤了解專業領域的前沿技術發展，一方面與教師一起工作，學習實事求是、嚴謹踏實、開拓創新和團隊協作的精神。為他們日后走上工作崗位，順利開展工作打下了堅實的基礎。

三、實踐教學改革的實施效果

目前計算機與軟件學院增設了部分開放綜合性、設計性實驗，據統計在通信系統原理、局域網工程、計算機通信課程中占40%，在計算機圖像處理、C語言程序設計、軟件工程課程中占35%，在數據結構、數據庫系統課程中占30%。以改革創新求發展，實驗教學的改革促進了教學以學生為中心，推動教學質量提高，得到學生和學校教學督導組的一致好評。

1.實踐教學改革有效地激發了學生的學習興趣，進一步調動了學生學習積極性，促進了學生對已掌握的理論知識進一步理解、深化和拓寬

促進了實驗技能的提高，鍛煉了學生的操作能力，訓練了學生的觀察力，實習基地普遍反映學生上手快，能迅速進入角色，學生實驗動手能力有較大程度提高。

2.提高了學生的綜合素質

實驗前對課題進行文獻檢索，加強了學生檢索文獻資料的能力。實驗所需儀器和藥品自己提交計劃、領取，試劑自配，實驗進度自己掌握，訓練了學生統籌安排實驗的能力，并學會如何簡便快速、經濟有效地完成實驗。強化學生系統認識、分析問題的能力和科學素質，培養了學生的縱向、橫向思維能力。

3.促進了學生創新于產業意識的加強

大學生的實踐很大程度上來源于實驗教學。在實驗教學中，學生通過觀察而積累的感性材料和實驗數據，再經過仔細分析和思考，可以更有效地培養學生科研能力、獨立思考的能力。

近幾年，在學生中各項創新、創業活動蓬勃開展，形成了良好的學術風氣和團隊精神。2009年，在計算機與軟件學院的大力扶持下，四位志趣相投的大學生創辦“南京多火網絡科技有限公司（多火網絡）”，現為從事南京網站建設，南京網站設計，軟件管理信息系統開發，移動客戶端開發的技術型公司。學院網站建設是他們接到的第一張訂單，目前公司整體運營已經步入良性發展的軌道。

在全國數學建模大賽、全國大學生英語競賽、“第二屆全國軟件專業人才設計與創業大賽”、“天融信杯”網絡安全技術大賽等各類競賽中，學生們取得了優異的成績。不少大學生通過創新實踐教學的培養，公開發表了科研論文，顯示了其科技創新的能力。

4.培養了學生培養良好的職業道德，實事求是的科學態度和一絲不茍的工作作風

強化了學生的全局意識，通過實驗，對團隊協作精神有了新的認識，鍛煉學生的組織、管理與協調能力，更加注重培養與人溝通的能力，通過失敗與挫折，可以鍛煉學生的探索進取精神和堅忍不拔的毅力。

5.穩定的校外實習基地發揮了良好的補充作用

經過多年的培育，大學生校外科技創新實踐基地逐步建立，實踐的規模與影響逐漸擴大。校外實踐基地的建立，是充分利用企事業單位的技術與裝備優勢，有效彌補學院在設備、技術與技術人才方面的不足，構筑大學生實踐創新的產、學、研一體化平臺，具有巨大的生命力。

2012年，為深化計算機類專業人才培養模式改革，加快培養服務外包人才，促進大學生創業就業，作為江蘇省首批20家軟件服務外包試點高校之一，我校加緊推進校企聯合人才培養計劃，在計算機與軟件學院開展軟件服務外包試點工作。我校軟件服務外包試點的建立，將深化校企合作基礎上的人才培養模式、人才培養方案、課程體系的構建等方面的有益探索，也對學校與企業在人才培養方面的全面合作起到了推動作用。

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篇6

關鍵詞：動畫，計算機動畫，多媒體，視覺設計

計算機動畫產生于20世紀60年代初，至今已有40多年的歷史，但目前人們對計算機動畫還存在一些誤解和偏見，如“計算機動畫就是Flash”，“包含了高難度技術的計算機動畫才是好的計算機動畫”等。本文介紹了計算機動畫及其分類，重點闡述了計算機動畫中的技術與藝術及其間的關系。

一、計算機動畫的定性

當人們看到一件物體時，即使它馬上消失了，它在人的視覺中還會停留大約十分之一秒的時間，這就是“視覺暫留”現象。科技論文。也就是說，當圖像序列中的一幅幅獨立圖像按照一定的速率連續播放時，人的眼睛會把每幅不同的畫面連接起來，在我們腦中產生物體在“運動”的印象。所以，動畫是利用視覺暫留現象，使圖像序列中的一幅幅靜態圖像在人的眼前呈現出的連續運動的畫面。科技論文。所謂計算機動畫是指利用計算機產生圖像序列中的一幅幅靜態圖像，并且用計算機控制動畫的播放。

二、計算機動畫的分類

計算機動畫發展到今天，己經產生了多種類型，從不同的角度可對其進行不同的分類：從應用的角度，計算機動畫可分為動畫片、游戲動畫、信息傳播動畫、教學動畫、裝飾動畫等；從流通角度，計算機動畫可以分為網絡動畫和非網絡動畫；從制作角度，計算機動畫可以分為人機動畫、機制動畫、編程動畫；從視覺角度，計算機動畫可以分為平面動畫(二維動畫)和立體動畫(三維動畫)；從圖像格式角度，計算機動畫可以分為位圖動畫與矢量動畫；從制作軟件角度，可以分為FLASH動畫、3DSMAX動畫、MAYA動畫等等。

三、計算機動畫中的技術與藝術

計算機動畫蘊含著極強的技術性和藝術性。科技論文。從技術層面上講，它是計算機的應用技術，如：計算機建模技術、圖形圖像處理技術、音頻視頻處理技術、特效制作技術、后期合成技術、編程技術，等等。從藝術角度上講，它可以是文字的藝術、繪畫的藝術、動作的藝術、音樂的藝術、創作的藝術等等。

（一）計算機動畫的技術性

無論是哪一種計算機動畫的制作，都要有相當的技術作為基礎。這種技術首先體現在對計算機動畫設計軟件和硬件的駕馭能力上。由于計算機動畫制作所涉及的軟件與硬件非常多，而且這些軟硬件處于不斷更新換代之中。企圖輕輕松松很快熟練掌握這些技術是不容易的。

1、硬件上的難點

熟悉各種硬件的性能、找到不同硬件的最佳組合、熟知硬件間的兼容、熟練使用多種計算機硬件、了解不同硬件功能的差別、實現硬件之間的功能互補及資源共享等。要解決這些難題除了理論上的分析，更需要長時間的實踐。

2、軟件上的難點

就軟件而言，其種類也非常繁多，有綜合型的也有專業型的；有音頻視頻的，也有圖像和動畫的；有平面的也有立體的；有靜態的也有動態的，有菜單命令控制的，也有腳本語句或編程實現的。要熟悉各種軟件的操作和使用，需要長時間的練習，尤其對于利用腳本語句或編程實現的計算機動畫，要經過對計算機語言方面進行專業地學習才能夠掌握。

不僅如此，計算機動畫制作除了必須具備豐富的形象思維能力外，還必須具備敏捷的理性思維能力，這種能力貫穿于計算機軟硬件的操作及動畫角色、場景設計的流程控制上。因此，只有熟練掌握計算機動畫設計所需要的技術，才能保證計算機動畫制作的質量和效率。

（二）計算機動畫的藝術性

動畫是一門藝術，正如動畫大師宮崎駿曾這樣評論動畫藝術,他說:“我看到了動畫的制作是何其慎重且值得珍惜的事業……動畫是一個如此純粹、素樸，又可讓我們傾注想像力以表達的一門藝術……它的力量不會輸給詩、小說或戲劇等其他藝術形式。”計算機動畫是利用計算機技術進行視覺設計和聽覺設計的藝術。視覺設計是針對眼睛官能的主觀形式的表現手段和結果。計算機動畫中有“畫”、有“音”、有“動”，它是“畫”的藝術、“音”的藝術、“動”的藝術。畫面中的色彩、線條、形體、構圖即是“畫”的藝術；音樂中美妙的節奏、韻律即是“音”的藝術；正如英國動畫大師諾曼·麥克拉倫(Norman Mclarlen)說:動畫是“畫出來的運動”的藝術，計算機動畫中動作設計、鏡頭的變化、角色的安排、場景的布置及轉換、動畫物體變化的快慢速度的處理，即是“動”的藝術。計算機動畫通過文字、圖像、聲音、動作等多媒體準確地傳達信息，體現出計算機動畫的藝術性，同時也展現出視覺設計和聽覺設計的魅力。

在創作手法上，計算機動畫也體現出它獨特的藝術性。計算機動畫經常運用夸張、幻想、變化、虛構、神似等手法來反映人們的生活、理想和愿望,并且能產生非常強烈、奇趣、出人意料的銀幕視聽效果,給人予的強烈的感染力和影響力。另外，計算機動畫的風格也是其藝術性的體現。或細膩、或粗獷、或幽默、或嚴肅、或現代、或民族…不同的風格給人以不一樣的藝術感受和回味。

（三）計算機動畫技術和藝術的關系

技術和藝術是計算機動畫不可或缺的兩個方面，二者并非相互對立的而是相輔相成，貫穿于動畫制作的始終。例如，計算機動畫中出現什么樣的畫面構成是藝術的問題，如何出現這樣的畫面構成是技術的問題；計算機動畫中應該出現什么樣的動作是藝術的問題，如何出現這樣的動作是技術的問題；技術是藝術表現的基礎和前提，藝術是技術實施的目的。忽視計算機動畫的技術，就不能實現預期效果；忽視計算機動畫的藝術，便會遏制藝術的追求，削弱計算機動畫的感染力和價值。所以，計算機動畫中的技術和藝術應和諧互融、完美結合，才能充分展現計算機動畫的無限魅力和價值。

四、計算機動畫的鑒賞

計算機動畫的鑒賞可分為：技術鑒賞、藝術鑒賞、功能鑒賞。所謂技術鑒賞，是指欣賞時主要著眼于動畫的技術運用效果。如建模的精細程度、圖像處理的品質、音頻視頻的同步性、程序控制的精確性與流暢性等；所謂藝術鑒賞，是指對動畫的審美進行的鑒賞。如畫面的美感、動作的表現、音樂的運用、鏡頭的變化、角色的安排、場景的布置及轉換、情節的設計、創意的表現、藝術風格等；所謂功能鑒賞，是品評動畫的功能是否完美。如動畫的導航功能(按鈕鏈接、鼠標跟蹤、界面設計)、表現功能(演示效果)、表述功能(文本描述)、測試功能(學習效果的測試，常見于多媒體課件類動畫)、多媒體控制功能(聲音、動畫的播放及交互性)等。

五、后記

計算機動畫既是一門技術，也是一門藝術。計算機動畫的制作技術是值得專業人士終身研究的，計算機動畫的藝術魅力也是值得動畫制作者畢生追求的。它是一個博大精深、豐富多彩的專業門類。只有精湛的技術和卓越的藝術完美結合，才能產生魅力無窮的計算機動畫。

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篇7

論文摘要：Photoshop是最為出名的圖像處理軟件之一，集圖像掃描、編輯修改、圖像制作、廣告創意，圖像輸入與輸出于一體的圖形圖像處理軟件，深受廣大平面設計人員和電腦美術愛好者的喜愛。因此，高等院校開設《Photoshop平面設計》課程是時代的需要，是教育服務于社會的需要。筆者就如何提高《Photoshop平面設計》課程的教學效果，作為教師在課堂教學中應該發揮怎樣的作用，才能培養出適應新時期的高素質人才做出了闡述。

1 《Photoshop平面設計》課程教學存在的一些問題

1.1 教學方法落后

Photoshop是平面設計專業的必修課，也是平面設計人員使用最為廣泛的工具之一。目前PS平面設計專業課程教學主要采用教師講學生練、教師示范學生模仿，技能逐項講解過關的陳舊教學模式。而對于自控力越來越差，個性趨向自由化的高等院校學生來說，課堂中循循善誘、苦口婆心地傳授已經吸引不了他們，一部分學生會慢慢從教師的一貫思路中撤退，而一部分學生即使堅持到了最后，往往也是學了課內的知識，而沒有真正理解用所學知識去解決實際問題。這種模式的缺點是缺乏實際運用，與就業不能很好地銜接。一般學生在學習后都是只會仿做課本例子，經常出現學生在學習中很出色，可到了就業時卻無法勝任實際崗位的需求的現象。

1.2 忽略了學生的創造性

在教學中重視基本功，這本無可厚非，但卻同時忽略了學生的創造性。我們應該知道一個淺顯的道理：站在巨人的肩膀上可以看得更遠。今天的學生正是在前人成功的基礎上前進。因而，舊人的平面設計教學體系顯然已經不適應當前形勢。今天各院系的平面設計專業明顯地缺乏活力、創造力，對平面設計的理解也明顯落后于時代。很多學生作品毫無新意，且忽略了自身的民族特點，放棄了幾千年來中華民族的文化積淀，沒能很好地將平面設計教學與社會生活聯系起來。

面對這種現狀，我們應該面對現實，研究學生，研究教法，激活學生潛能，根據企業對平面設計師的專業技能要求來實施教學。

2 提高《Photoshop平面設計》課程教學效果的方法

2.1 實施項目教學法

PS是一門操作性強、實踐應用廣泛的課程，我認為教師應在PS平面設計專業教學中以學生為主體，以就業為導向，實施項目教學法。在學生熟練掌握軟件基礎之上的創意設計階段，結合行業需求設置現實中具體項目，和學生一起去完成，即讓學生帶著具體任務去探索，明確學習的方向和目標。可使用項目式驅動教學法，通過實施一個個完整的項目來組織教學活動。在課堂教學中教師應注意把理論和實踐有機地結合起來，并充分挖掘學生的創造潛能，提高學生的設計意識和設計能力。在PS教學中制定科學有效的項目，能更好地體現PS軟件在其最終運用時的專業指向性。

2.2 充分激發學生的求知欲望

作為人來說，無論老少，對未知世界總是充滿了好奇。正因為好奇，才有了求知的欲望。然而求知，學習的欲望絕不能僅僅只停留在好奇上。所以教師除了要起好指揮的作用外，還得充分調動學生的學習積極性，努力保持學生旺盛的求知欲，不斷提高學生對知識渴望了解的程度。教師就必須不斷設計好的懸念，通過猜測、推理、嘗試、實踐、步步深人，直到找到答案。完成一個一個知識點的突破、掌握、使用，最終達到融會貫通。

2.3 平面設計教學要注重個性化設計的培養

平面設計教學工作應主動適應不熟悉的領域，不斷提高平面設計教學的水平，跟上科技進步的步伐。面對科技帶來的種種壓力和飛速發展的商業環境，設計教育的重要性不斷增強，對設計者潛在能力的要求不斷提高。隨著電腦的普及和軟件的應用，平面設計逐步走向程序化，這就要求設計創意必須具有個性。設計的本質是創造，設計創造源于設計的創造性思維。個性化是設計師對平面設計個性差異的獨到見解。平面設計教學應該通過對設計原理、設計內容等理論知識的講授，注重培養學生設計創意個性化的表達，倡導設計風格，挖掘個人與眾不同的創造性思維，使設計具有鮮明、獨特的個性表達和強烈的視覺沖擊力。

總之《Photoshop平面設計》是一門操作性強、實用性強的課程，應在教學過程中結合PS課程的特色與高等院校學生的特點，以學生為主體，充分激發學生的求知欲望，加強專業設計技能的訓練，著重培養學生的職業能力。精心設置項目并實施項目教學，調動學生學習的積極性、主動性。注重學生個性化設計的培養，激發學生的學習興趣。從而提高學生的綜合素質和專業素質，幫助他們為畢業后的就業和發展打好堅實的基礎。

參考文獻

篇8

【關鍵詞】 血管

摘要：序列圖像的計算機三維重建是應用數學和計算機技術在醫學與生物學領域的重要應用之一。依據一根血管的一組平行切片圖，運用有效的數學方法，在計算機上成功再現了其三維圖像。

關鍵詞：位圖；三維重建；中軸線；曲線擬合

血管三維重建問題來源于序列圖像的計算機三維重建［1，2］。序列圖像的計算機三維重建是應用數學和計算機技術在醫學與生物學領域的重要應用之一。

為研究生物體的復雜結構，常將其本身或局部做成切片。切片圖像序列把生物體內部的各種復雜結構和變化一層層地暴露出來了，人們通過依次對每張切片圖像的觀察、分析和比較，綜合起來可以形成對生物體內部結構的立體認識。從幾何角度看，這種綜合就是由切片圖像序列恢復生物體內部結構的幾何形狀，稱此為序列圖像的三維重建。這項工作，過去是在人腦中進行的，專業人員通過觀察，憑經驗在自己頭腦里想象出生物體的內部結構和幾何形狀。在今天當然把這項繁雜的工作交由計算機完成，實行序列圖像的三維重建的計算機化、自動化。序列圖像的計算機三維重建是切片制作的逆過程，很復雜，需要綜合運用圖像處理、圖形學、計算機輔助幾何設計等多學科的方法，是當前研究的前沿和熱點課題之一。

血管是血液流通的通路，其在生命活動中的重要性眾所周知，診斷師在臨床中經常需要了解血管的分布、走向等重要信息。理想的血管可以看成是粗細均勻的管道，如何建立其數學模型是圖像三維重建的重要一環。

2001年全國大學生數學建模競賽題目為“血管三維重建問題”，要較好解決該問題，遠非建模競賽要求的三天所能完成。因此，競賽結束后產生的優秀論文中都存在不完善之處，本研究的目的正是基于此而產生的。

1 問題的提出

假設某些血管可視為一類特殊的管道，該管道的表面是由球心沿著某一曲線（稱為中軸線）的球滾動包絡而成。例如圓柱就是這樣一種管道，其中軸線為直線，由半徑固定的球滾動包絡形成。

現有某管道的相繼100張平行切片圖像，記錄了管道與切片的交。圖像文件名依次為0.bmp、1.bmp、…、 99.bmp，格式均為BMP，寬、高均為512個象素（pixel）。為簡化起見，假設：管道中軸線與每張切片有且只有一個交點；球半徑固定；切片間距以及圖像象素的尺寸均為1。

取坐標系的Z軸垂直于切片，第1張切片為平面Z=0，第100張切片為平面Z=99。Z=z切片圖像中象素的坐標依它們在文件中出現的前后次序為

（-256，-256，z），（-256，-255，z），…，（-256，255，z）；

（-255，-256，z），（-255，-255，z），…，（-255，255，z）；

……

（ 255，-256，z），（ 255，-255，z），…，（255，255，z）。

為了在計算機上再現血管的三維形態，需要計算管道的中軸線與半徑。

2 管道半徑的求解

求解管道半徑有多種方法。但建模競賽的優秀論文中以“平均法”和“抽樣法”居多［1］。所謂平均法就是求出每張橫斷面圖像內的最大內切圓半徑，再取管道半徑為它們的算術平均值。此方法的缺點是要以每張圖像內的每個象素點作為圓心，令每張橫斷面圖像內的內切圓半徑值由小到大，動態地逼近最大內切圓半徑的求解過程，其計算量相當龐大，計算機程序運行困難，優秀論文的作者中許多人提到這一點。

所謂抽樣法就是利用滾動球半徑是常數，取前幾片橫斷面圖像內的最大內切圓半徑的平均值為管道半徑的值。此方法正是意識到平均法計算量的龐大而提出的。其缺點是抽樣樣本數目選取的合理性較難確定，因樣本數目少而存在計算誤差。

本研究求解管道半徑的方法是：首先將100張圖片疊合，形成如圖2(a)所示的一張圖片。由于切片垂直Z軸的，此圖片是血管在XOY面上的投影圖像。因此，它也是滾動球在XOY面上的投影――滾動圓，沿中軸線的投影線滾動形成的二維包絡圖， 且滾動球的半徑與滾動圓的半徑相同，因此只需求出滾動圓半徑。具體圖像疊合的方法是首先運用Photoshop軟件打開0.bmp 圖片，再將1.bmp~99.bmp圖片（共99張圖片）通過疊加控件疊合。

為簡化求半徑的復雜程度，取圖2(a)區域的一部分（圖2(b)）。利用計算機編程搜索圖像邊緣點得到邊緣曲線AB和AB，記錄其坐標，即兩條曲線上象素點的坐標(個數有限)。在凸弧AB上任取一點M，掃描計算凹弧AB上所有點到M點的距離，確定其最小值，此即所求滾動圓直徑，本研究計算的半徑結果是29.5個單位。

此方法的主要優點是選點M是任意的，即無限制，而且只需掃描AB一側所有點，大大簡化計算量。事實上在編程計算時，還可使弧AB更短，這樣做顯然并不改變計算的精確性。

查閱到的獲獎論文中，大多是對一張圖片（而非疊合圖片）進行掃描，計算涉及兩側間所有點間距離，還要涉及最小和最大值的比較問題，然后對幾張圖片做上述類似工作，再取均值。相對而言，本研究方法無論是在計算量還是在精確度上都較為優化。

3 中軸線方程的求解

31 切片圖像最大內切圓的存在性證明

依據基本假設：視血管表面為一類由球心沿著某一曲線的球滾動包絡而成的特殊的管道，且管道中軸線與每一張切片有且只有一個交點，可知滾動球是沿中軸線嚴格單調上升的。

切片圖像的產生是滾動球上升過程中與該切片所在平面相交而產生的一系列二維區域（圓域）的并集，從球與該平面接觸到球離開該平面過程中，由滾動球嚴格單調上升性，球心與該平面相交且僅相交一次，此時形成最大的圓域，亦即該切片圖像內存在唯一最大內切圓。

上述證明過程表明最大內切圓的圓心為中軸線與該切片的交點，最大內切圓的半徑為滾動球的半徑。

32 切片圖像最大內切圓圓心的求解

求解每張切片圖像最大內切圓圓心的方法有多種。但建模競賽的優秀論文中以“枚舉法”和“平行切線法”居多［1］。

所謂枚舉法就是求每張橫斷面的圖像內的最大內切圓的圓心時，以位于圖像內每一個象素為圓心作圓．遍歷所有象素點后再作確定。此種方法，由于每次做圓的過程半徑是由小到大動態的，最大圓是經過兩次循環獲得的，計算量巨大。

所謂平行切線法就是橫斷面的圖像邊界上的兩點的連線如果同時垂直邊界在這兩點處的切線，則這兩點連線有可能是最大內切圓的直徑。發現所有具有這樣性質的點對，并檢驗之，以確定最大內切圓的圓心。此方法的缺點是缺乏合理性的理論證明，事實上未見有論文對此證明。另外在象素表示邊界線這種離散狀態下，判斷“垂直”性方法并不明確。

本研究求每張切片最大內切圓的具體方法：首先掃描確定區域，如圖3陰影部分所示。再以區域內每一象素點為圓心，29.5為半徑按照計算機圖形學中圓的Bresenham算法［3］做圓，盡管圓心變化，但因半徑固定，此算法得到的圓周象素點個數及圓周的象素表示形狀固定。程序中做一計數器，將區域內所有象素點的初始值賦值為0，每次做圓過程中，將在圓周上的區域內的點的計數器值加1，掃描區域內所有點后，區域內計數器值最大的點即為最大內切圓圓心。

上述做法的合理性是：如圖3所示，圓O是最大內切圓，而圓O為某一個非最大圓。由于半徑是固定的，圓心象素點的計數器值增加當且僅當它位于以它的圓周上區域點為圓心的圓周上。由此可知圓心點的計數器值等于其圓周上點位于區域內象素點的個數。從圖3可看出，圓O的圓心計數器值明顯大于圓O的圓心計數器的值。

該方法的優點是最大內切圓的圓周不必全部在區域內部，即最大內切圓的圓心象素點的計數器的值可能小于其圓周點象素的個數，而只需計數器的值最大即可。這樣可忽略真實切片邊緣進行數碼轉換（象素顯示）時的誤差。在bmp格式下，二維切片邊緣并不是平滑的曲線，而是齒狀形式，在對血管切片獲取的過程中就有誤差產生，不應該通過判斷其是否全在黑色區域內來找到最大內切圓，如果某一圓只有一象素點不在黑色區域，可能該圓是實際血管切片（未轉化為bmp格式之前血管切片）的最大內切圓，且實際只能存在一個這樣的圓。

33 中軸線方程的擬合求解

利用所求得的最大內切圓圓心坐標，通過Matlab軟件中的曲線擬合函數ployfit得到中軸線方程。由于方程的特殊性，本研究采取分段擬合的方式。

計算結果為：t=0~29X(t)=0.00090547846488*t.^3+0.0067784235874*t.^2+0.0784535895423*t.-0.295780088597090

Y(t)=-0.006008085052*t.^2+0.147566585759*t+149.264564456547Z(t)=t

t=30~99X(t)=0.000036785469*t^4-0.010418543628*t.^3+1.057784235874*t.^2-35.057946695578*t.+469.5578462318

Y(t)=0.0000458326*t^4+0.00098784455346*t^3-0.345864521232*t.^2+22.175546489658987*t-202.11102121284

Z(t)=t

依據上述方程，利用Matlab軟件或Pro/engineer軟件都可在計算機上再現該血管的中軸曲線及血管本身的三維圖像。

參考文獻

1 汪國昭，陳凌均．血管三維重建的問題．工程數學學報，2002，19 supp（2）： 55～58

2 應榮超．人下頜下腺淋巴管、血管和腺導管的計算機三維重建技術．解剖學報，1991，22 （4）：342～346

3 潘云鶴． 計算機圖形學―原理、方法及應用．第一版．高等教育出版社，2002，37～45

4 郎銳．數字圖像處理學 visual C++實現． 北京希望電子出版社，2002，58～64

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〖姓名〗黃可坤〖出生年月〗79.10〖籍貫〗廣東省梅州市 〖民族〗漢〖學歷〗碩士〖專業〗應用數學〖研究方向〗計算機圖像處理 〖本科專業〗應用數學 (副修計算機軟件) 〖家庭住址〗廣東省梅州市梅江區 〖聯系地址〗廣州市中山大學數學系應用數學02研 510275 〖聯系電話〗(020)84112378 〖個人主頁〗

1.求職意向在高校從事基礎教學與研究工作。在有一定企業文化的公司或者企事業單位從事計算機軟件系統的設計、開發或者維護。

2.教育背景時間院校備注1992年9月--1998年7月中學。學習成績一直比較優秀，被保送上高中。曾任學習委員、體育委員。 1998年9月--2002年7月本科，主修應用數學、副修計算機軟件。學習2002年9月--2005年7月廣州市中山大學碩士，應用數學，方向為計算機圖像處理與模式識別，師從副院長戴道清教授。學習成績良好，曾任班長。

3.技能專長英語通過大學英語數學對小波分析、圖像處理、模式分類、計算機視覺有比較深的認識。熟練掌握數學分析、線性代數、微分方程、概率論與數理統計等主干課程。計算機能力系統開發：C/C++(優)、Delphi(優)、Visual C++(良)、C++ Builder。網站建設：ASP(優)、Javascript(優)、DreamWeaver。數據庫系統：SQL Sever(優)、Oracle(中)。服務器與網絡：Windows 2000 Server、Unix/Linux(良)、TCP/IP(優)。多媒體與課件制作：Photoshop、Flash、Authorware、PowerPoint。

實驗工具：Matlab(優)。理論基礎：熟練掌握數據結構、離散數學、計算機網絡、操作系統等課程。實踐項目：藝達堡MRPII系統、物業綜合事務管理系統、鶴山寶華菲力制衣管理系統、雨人工作室管理系統、線性規劃問題求解、南方證券廣州分公司、李律師在線、好易網、中國婦幼網、天輔網。 4.教學科研 2002年進入中山大學數計學院計算機視覺實驗室： 進行模式識別方面的研究，參與了《小波分析在圖像處理中的應用》等科研項目，以及一些教學課件的制作。用Matlab實現了一種新的基于小波的圖像融合算法，取得了比較好的效果。以及實現了一些常用的人臉識別的算法，比如PCA、LDA和SVM的方法。還實現了一些常用的圖像壓縮的方法，比如基于離散傅里葉變換、余弦變換和小波變換的方法。 完成碩士畢業論文《小波包在人臉識別中的應用》，主要作出了三個有意義的貢獻。參加了第三屆、第四屆省港澳圖象圖形學會等學術會議。擔任了實驗室的網絡管理員。 2004年上學期擔任中山大學數計學院成人夜大本科2001級計算機應用專業《網絡數據庫》的教師。2004年下學期繼續擔任了該夜大02級《計算機網絡》教師。講課認真負責，獲得學生一致好評。 5.工作實踐 2000年暑假在廣州市精軟網絡數據有限公司擔任程序員，并獨立開發了一個物業綜合事務管理系統，之后一直在維護該系統。2000年9月到2001年9月在中山大學雨人工作室擔任程序員及項目負責人，分析、設計、開發和維護了不少實際的商業管理信息系統和網站。2001年9月和幾個同學一起創建了中大方略工作室，自己負責人員、資金、市場、項目的管理和開發。2002年1月拿到了廣東北電通信設備有限公司軟件設計師的

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關鍵詞：數字圖像 雙語教學 多媒體

中圖分類號：G71 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.16.084

1 引言

開展《數字圖像處理》的雙語教學，不僅可以使學生學習專業知識，同時通過專業外語的學習，還可以引進國外先進的教學理念，跟蹤《數字圖像處理》技術的發展趨勢。但是，由于《數字圖像處理》的雙語教學開展的時間短，沒有適合的配套教材，因此，在教學過程中存在以下幾個問題：

第一，由于《數字圖像處理》的內容豐富，在有限的學時內，較全面地介紹《數字圖像處理》的內容則很難找到適合配套的教材。

第二，《數字圖像處理》雙語課的開展時間短，如何組織教學內容、處理英漢語教學的關系及內容的搭配，則直接關系雙語教學的效果。

第三，多媒體教學的應用及其對雙語課的影響效應值得我們進行探索和研究。

2 豐富教學方法，提高學習興趣

我們采取形象直觀性教學與黑板教學相結合，漢、英板書與多媒體課件相結合，教師講課為主與學生參與相結合的“三結合”方式。

漢、英板書與多媒體課件相結合也是影響教學效果的關鍵，所謂雙語教學，就是漢語教學與英語教學的結合。如何結合？是先英語后漢語教學，還是先漢語后英語教學，或漢、英混合教學等，這些都是必須研究解決的問題。通過2009級電子信息工程專業的教學實踐，并對部分學生進行了相應的問卷調查，我們發現贊同“英、漢板書，漢語授課”的比例最高，“漢語講課，英語板書的次之”，表1為調查問卷的結果。

[[＼&英語板書

漢語講解＼&英、漢板書

漢語講解＼&前半節英語

后半節漢語＼&全英語授課＼&同意＼&23.91%＼&56.52%＼&11.41%＼&6.07%＼&其他＼&2.08%＼&]] [方法][意見]

表1 《數字圖像處理》雙語課調查問卷統計

根據2009級電子信息工程專業調查的結果以及我們的實踐，我們在2010級電子信息工程專業和2010級通訊信號兩個專業進行教學對比試驗，結果表明，使用英、漢板書漢語講解的2010級電子信息工程專業的學生學習積極性和興趣明顯高于2010級通訊信號專業的學生，這從聽課的效果和專科教學質量評議表中可以明顯地看出。為進一步激發學生的興趣和積極性，我們結合多媒體進行數字圖像處理的動態教學演示，更進一步提高了學生的學習主動性。

教師講課為主與學生參與相結合就是每節課后將每節課的專業英語詞匯和短語進行總結，并用英文布置3～5個簡單的英文題目，并在下一節課開始時用英文進行提問，要求學生用英文回答提出的問題。通過這種“加壓”的辦法，不僅進一步鞏固了學習的成果，而且可以激發許多學生的表現或表演的欲望。使學生在另類環境中享受收獲的喜悅。

多媒體教學方式的引進，雖然豐富了教學手段，但其教學的效果褒貶不一。多媒體教學應占多大比例，什么情況下采用多媒體教學方式合適，什么課程適合用多媒體教學方式。這些都是需要不斷進行研究和實踐的問題。其中多媒體教學應占課堂教學的多大比例，是關系到教學總體效果的關鍵。為了獲得學生對黑板教學和多媒體教學的教學效果反映的信息，我們對電子信息工程09級和電子信息工程10級做的關于"教學模式問卷調查"的數據統計，共15個班，收回406份問卷調查表，其統計結果如表2所示（見右表）。

根據學生的反饋信息和3年來的教學實踐，我們得出以下結果：

第一，以黑板教學為主，多媒體教學為輔這一教學理念必須堅持。

第二，多媒體教學占課堂教學的比例應掌握在20%～30%為宜。實踐證明，如連續用多媒體教學，多數學生會有走神、睡覺、注意力不集中等現象，教學效果不好。用板書可以集中他們的注意力。

第三，多媒體教學的內容選擇應選每章開始概述性的內容，每章的總結性內容，以及象卷積積分和抽樣定理這種用圖形表示的教學部分；而對于定義、定理的證明以及公式的推導用板書形式效果更好，這種方式可以使學生在循序漸進的講解過程當中，理清思路，加深對定義、定理的理解和掌握 。

第四，要注重多媒體教學在一節課當中時段的把握，這樣才可以保證內容的連續性和完整性；同時，要把握好多媒體教學內容的信息量，防止過多的信息量產生“溢出”效果，導致教學效果適得其反。

3 注重應用，適應發展需要

按教學培養計劃《數字圖像處理》是在第三年第一學期開設，這一學期有近四成的學生準備找工作，針對這一情況，我們提出“以應用促學習，以應用促發展的”教學要求。

4 規范雙語教學，自編專業講義

為了更好地規范《數字圖像處理》雙語課的教學與實踐，我們以《數字圖像處理》的教學管理文件為基礎，結合雙語教學的特點，制定了包括《數字圖像處理》雙語課的教學大綱，考試大綱，A、B試卷及評分標準等教學管理文件，并把撰寫《數字圖像處理》雙語課專業英語小論文的要求明確地寫進了考試大綱中，作為平時成績納入總評成績中。為了更好地吸收和利用原版教材，以原版教材為基礎，我們編寫了《數字圖像處理》雙語課教學講義，通過使用其效果很好，為學生課外自學英文原版教材和其他相關參考資料起到了很好的引導作用。

5 結論

按照課堂教學和多媒體教學規律，開展《數字圖像處理》雙語課教學活動，改革教學方法，激發學生學習的主動性和積極性，為學生的專業技能和專業英語交流水平搭建起堅實的基礎和溝通的平臺，使學生學有所長，學有所用，實現《數字圖像處理》雙語教學的教學目的和教學效果。

參考文獻：

[1]熊躍萍，猛興燦.試論“雙語教學”的模式及其實施條件與要求[J].西南科技大學學報：哲學社會科學版，2005，22（2）：75-79.

[2]李冬耘，郝鳳喬.雙語教學的探索與實踐[J].廊坊師范學院學報，2005，21（2）：109-111.