電子信息工程課程設計論文

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1專業人才培養與課程設計的方向性

電子信息工程是國內高校中開設數量較多的一個專業，社會對該專業的學生需求量大。如何使電子信息工程的人才培養真正形成特色、讓學生能力更強是值得共同思考和探索的問題。結合多年教學實踐經驗和社會信息反饋，我們認為樹立并強化培養方向是電子信息工程專業人才培養的重要問題，讓學生明確學習的每門課程有什么用、經歷的每個教學環節對其有什么提高、以至于明白畢業后能夠干什么。具體到專業方向課程設計而言，其組織實施要以整個專業的培養方向為指導，并最終服務于既定的人才培養方向，這也是專業方向課程設計在教學中能否發揮應有作用的關鍵。

1．1電子信息工程專業的培養方向初探

電子信息工程專業旨在培養具備扎實的電子技術和信息系統的理論基礎知識，知識面寬，實踐能力強，能從事電子及信息系統的研究、設計、制造和應用工作，富有創新精神的寬口徑高級工程技術人才。知識面寬容易使學生產生困惑，往往形成“什么都學又都學不精”的印象。讓學生的學習具有方向感，明白學習的眾多課程之間有什么關系，學完之后能夠具備什么能力，通過樹立培養方向去除學生的這些疑問。從電子信息工程的專業名稱及培養目標來看，該專業主要由“電子”和“信息”兩方面構成;當然二者是不能簡單分開的，但在學生培養過程中可有所側重，即形成偏重于應用電子類和信息處理類的兩大方向。應用電子方向強調學生在硬件方面的能力，通過電路、電子技術、微機原理、單片機、DSP、嵌入式系統、EDA等課程的學習和實踐，以電子系統的設計開發為發展方向。信息處理方向則強調算法開發與軟件編程能力，以信息處理與信息系統開發為主攻方向，重點課程包括信號與系統、數字信號處理、語言信號處理、數字圖像處理、模式識別、計算方法、高級語言編程、數據庫等。上述大部分課程都是電子信息工程兩個方向的公共課，兩個方向是不能截然分開的。

1．2課程設計的方向把握

對于電子信息工程兩個不同方向的學生，專業方向課程設計的組織實施是分開進行的，即分成應用電子技術方向課程設計和信息處理方向課程設計，這兩類設計課程都安排在學生修完各方向的主干課程之后。課程設計題目的擬定要體現方向性，如應用電子類的題目可設定為小型電子系統的開發設計，如“室溫控制系統”、“智能小車”等的設計開發，信息處理類的題目如“語音識別”、“人臉識別”、“車牌檢測”等。學生根據個人興趣和知識結構確定不同的發展方向，選擇相應的專業方向課程設計題目。完成各方向的設計題目需要的實驗條件是不同的，相應的成果形式、成績評定方式也不盡相同。

2專業方向課程設計實施實例

電子信息工程信息處理方向注重算法開發與編程實踐，主要研究利用信號處理、圖像處理與模式識別等信息分析處理手段及編程工具進行相關信息系統的開發設計，專業方向課程設計中常采用圖像處理類的設計題目。數字圖像處理是電子信息工程的專業課，同時也是一門綜合性學科，其內容多、跨度大、覆蓋面廣，主要學習應用計算機對數字圖像進行分析和處理的基本理論、方法。要求學生在掌握有關圖像處理和圖像分析的基本概念、基礎理論、典型方法的基礎上，掌握一定的編程實踐技能［5－6］。充實設計內容并改進組織形式，通過課程設計促進學生對知識的掌握和應用能力的提高。

2．1圖像處理類課程設計的擬定思想

圖像處理類課程設計要突出兩方面的內容，一是對圖像處理基礎理論的鞏固提高和解決實際問題的能力訓練，二是至少熟練掌握一門編程語言、選擇適當開發平臺實現具體的圖像處理算法［7］。為此在題目選擇、設計方案制定等方面應考慮以下幾個問題。

(1)設計題目的選擇。課程設計不同于教學過程中的實驗，與之相比要更加突出設計性和綜合性;而從工作量和難度上講低于畢業設計。題目不能太大太難，必須是學生經過認真思考、查閱資料和分組討論，利用所學知識能給出解決方案或提出思路。設計內容要突出實用性，可以是實際問題的簡化。解決問題需要綜合應用圖像處理多方面的知識點，但要避免圖像處理算法的簡單疊加，講究合理應用。

(2)開發平臺的選擇。針對具體的應用實例可以采用不同的開發平臺，如利用普通計算機下的Windows或UNIX平臺、利用DSP、FPGA或其他嵌入式開發平臺。

(3)編程語言的選擇。圖像處理中主要的編程語言是VC和Matlab，二者優缺點都非常突出。VC功能強大但要做到熟練使用難度較高，Matlab中有圖像處理工具箱、包含了大量可直接調用的圖像處理函數，應用簡單但程序運行速度偏慢。不同的設計題目可能適于在不同的開發平臺下選擇不同的編程語言來解決［8］。題目設計時不僅要考慮題目自身的難度，還要兼顧各開發平臺及應用不同編程語言的難度差異，比如在Windows下應用Matlab可以選擇難度稍大的題目，而使用DSP或VC的設計題目相應要簡單一些。

2．2課程設計范例—基于DSP的車牌檢測

按照課程設計大綱的要求，考慮到具體設計中的多方面因素，實際教學中設計了多個題目，學生可以根據自身知識水平及興趣愛好進行選擇。現舉一個具體實例，借以說明圖像處理課程設計的組織管理過程。車牌定位是進行車牌自動識別的前序步驟，定位結果對車牌的識別會產生決定性的影響。設計的主要內容是綜合運用所學的圖像處理及相關課程的知識，建立基于DSP圖像處理綜合實驗平臺的車牌檢測定位系統。

(1)設計要求與指導

布置題目，給學生下達課程設計任務書，同時提供課程設計指導書，讓學生明確設計題目要解決什么問題、具體完成哪些內容，以及大致的解決思路。該設計題目要求在DSP平臺下完成，完成該題目的關鍵在于兩點，即車牌檢測方案的制定和DSP平臺下的編程［9］。制定車牌檢測方案首先要對含有車牌的圖像進行分析，找出車牌區域有別于其他區域的特點，然后根據這些特點及所學圖像處理知識設計檢測方法。為了便于進行車牌檢測，通常還需要對圖像進行預處理以提高圖像質量。要在DSP平臺下完成該設計，必須熟悉DSP的開發環境，同時具備較強的編程實踐和算法開發能力。與學生進行初步的溝通，使其明確要完成該設計題目，可以從如下幾個方面入手。①分析車牌區域的特點及與圖像中其他區域的主要差別。②設計車牌定位的實現方案，主要包括圖像的預處理(如平滑、銳化、消除光照不均勻等)、車牌邊緣提取、干擾區域抑制、牌照搜索與截取等。③利用DSP實驗系統編程實現設計方案，處理結果要求實現車牌區域的自動截取。

(2)組織協調與方案制定

承擔設計的課題小組選出組長負責課題分工及組員間工作的協調。課題組長選擇平時成績較好、組織協調能力強的同學擔任。組員分工以能圓滿完成課題任務為原則，兼顧個人特長和興趣愛好。如動手能力和編程能力強的同學可主要負責DSP平臺下圖像編程工作，理論知識掌握得比較好的同學可主要負責算法分析與流程設計。當然，分工時也可以考慮有針對性地進行“補短”，通過課程設計促進各方面知識和能力的全面提高。針對車牌檢測這一問題，課題小組制定了處理流程。即首先對采集到的車牌圖像進行預處理，以降低噪聲干擾;然后根據車牌區域的灰度特點選擇適當閾值將圖像二值化;提取圖像邊緣，并可利用數學形態學的開閉運算或自定義模板中值濾波進一步去除干擾;牌照區域搜索利用投影法，即通過檢測圖像向水平和豎直兩個方向的投影數據確定車牌區域;最后根據投影檢測的結果截取車牌子圖像［10］。

(3)算法設計與編程實踐

根據處理流程，分工實現各步處理算法開發與代碼編程。經過程序調試及對多幅車牌圖像的測試改進算法，以逐步提高車牌檢測的可靠性和算法執行效率。采集到包含車牌的圖像，經過預處理、二值化、邊緣檢測、投影法定位，最終得到車牌子圖像，為后續針對車牌的識別分析等工作做好準備。

(4)設計總結

學生根據自己所做的工作對課程設計進行總結，提交課程設計報告。設計報告重點反映個人所做的工作，交待清楚課題背景和設計內容、方案選擇與理論分析、方案實現方式、結果分析以及設計總結等內容。

3結束語

鑒于電子信息工程寬口徑的專業特點，劃分為應用電子技術和信息處理兩個培養方向分開組織專業方向課程設計。從近幾年來的實施情況來看，同學們普遍反映逐漸走出了低年級單純課程學習階段的迷茫狀態，明確了對所學專業和自身特點的認識，更利于有針對性地學習專業技能及定位個人的發展方向。此外，通過專業方向課程設計將重要的基礎課和主干專業課程串起來，使學生明白了所學課程的用處，鞏固增強了專業知識。因此，充分認識專業方向課程設計在教學過程中的作用，結合電子信息工程的專業特點和人才培養方向做好組織實施的做法值得肯定。在今后的工作中要深化推進該項工作，及時地總結與改進課程設計過程中存在的問題，更好地發揮專業方向課程設計在人才培養方面的獨特優勢。

作者：滕升華工作單位：山東科技大學信息與電氣工程學院