陳靜 李文鑫

許昌學(xué)院電氣信息工程學(xué)院 河南許昌 461000

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)在數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中的應(yīng)用

陳靜 李文鑫

許昌學(xué)院電氣信息工程學(xué)院 河南許昌 461000

數(shù)字圖像處理是電子信息工程專業(yè)高年級(jí)的一門重要專業(yè)課，課程理論與實(shí)踐聯(lián)系的緊密性使得傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)效率難以提高。分析數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中存在的問題，聯(lián)系實(shí)際，引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)，并結(jié)合MATLAB仿真軟件，提出以項(xiàng)目為主線開展課程教學(xué)的流程和方法。

數(shù)字圖像處理；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)；MATLAB

1 引言

數(shù)字圖像處理是集光學(xué)、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科于一體的一門綜合性邊緣學(xué)科。圖像處理技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，從國防建設(shè)的各種武器裝備到先進(jìn)的醫(yī)療成像設(shè)備，從林林總總的消費(fèi)電子產(chǎn)品到3G多媒體通信，都離不開數(shù)字圖像處理技術(shù)的支持[1]。數(shù)字圖像處理是一門理論與實(shí)踐、原理和應(yīng)用緊密結(jié)合的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)中往往會(huì)碰到很多困難，既為數(shù)字圖像處理廣泛的應(yīng)用前景所吸引，也常常困擾于課程的理論性，在一些繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)面前望而卻步，逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣，這種局面的形成與長(zhǎng)期以來的應(yīng)試教育模式不無關(guān)系。所提倡的工程專業(yè)素質(zhì)教育，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和應(yīng)用能力，力求把握本學(xué)科的基本思想方法，避免學(xué)生出現(xiàn)“只見樹木，不見森林”的現(xiàn)象[2]。因此，在該課程教學(xué)中引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式，使學(xué)生既能了解基本原理，又能從項(xiàng)目中找到基本理論的落腳點(diǎn)，做到真正的理論與實(shí)踐一體化，收到較好的教學(xué)效果。

2 數(shù)字圖像處理課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

在許昌學(xué)院，數(shù)字圖像處理是電子信息工程專業(yè)四年級(jí)學(xué)生的一門專業(yè)課，它要求學(xué)生掌握有關(guān)圖像處理的基本理論和算法，并能夠利用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)諸如圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像分割、圖像變換、形態(tài)學(xué)圖像處理等常規(guī)的處理技術(shù)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)視覺”“模式識(shí)別”等課程及走向工作崗位后的學(xué)以致用打下基礎(chǔ)。該課程知識(shí)點(diǎn)多，理論性強(qiáng)，難度偏大，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以理論介紹為主，缺乏理論的實(shí)現(xiàn)步驟，造成學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)普遍感到過于抽象，很難看到理論的實(shí)際應(yīng)用效果。而且教師在課堂上講授知識(shí)點(diǎn)時(shí)，由于和實(shí)踐脫節(jié)，致使學(xué)生在一些繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)面前望而卻步，從而逐漸交流反饋，喪失學(xué)習(xí)興趣。而且對(duì)于高年級(jí)學(xué)生而言，求職和考研的壓力很大，往往無法集中注意力完成一些專業(yè)課的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣都較低年級(jí)時(shí)有所下降。面對(duì)這種狀況，如果教師不采取措施加以引導(dǎo)并使其得到改善，形成教學(xué)相長(zhǎng)的教學(xué)氛圍，勢(shì)必影響教學(xué)效果。

3 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的特點(diǎn)

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)是將課程教學(xué)與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)“教學(xué)做評(píng)合一”[3]。概括起來，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)具有下面一些特點(diǎn)。

3.1 架構(gòu)理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁

開展項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的過程是體驗(yàn)真實(shí)、發(fā)現(xiàn)需要、提升能力、運(yùn)用知識(shí)的過程，所確立的項(xiàng)目可以在實(shí)踐與理論之間架起一座溝通的橋梁，它將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐結(jié)合，學(xué)生為了完成項(xiàng)目會(huì)自覺學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，并在實(shí)踐中積極驗(yàn)證理論，使理論知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中煥發(fā)出勃勃生機(jī)。

3.2 激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主創(chuàng)新的意識(shí)

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)是以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師扮演組織者、引導(dǎo)者的角色。在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)實(shí)施中，教師不是把現(xiàn)成的知識(shí)技能傳遞給學(xué)生，而是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下去尋找“項(xiàng)目”，分析“項(xiàng)目”，并最終完成“項(xiàng)目”。學(xué)生不再把學(xué)習(xí)當(dāng)任務(wù)，而是根據(jù)項(xiàng)目需求來學(xué)習(xí)，由被動(dòng)地接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)地尋求知識(shí)。學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)和創(chuàng)新意識(shí)在項(xiàng)目實(shí)施的過程中不斷增強(qiáng)。

3.3 注重實(shí)踐，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)精神

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，有些學(xué)生在完成一門課程的學(xué)習(xí)后，卻不知道這門課程有什么用途，為什么學(xué)習(xí)，及在今后的工作中能用到哪些知識(shí)。在開展項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)后，學(xué)生接觸的都是一些具體的項(xiàng)目，在做這些項(xiàng)目時(shí)要用到哪些知識(shí)點(diǎn)，如何綜合利用它們，都是項(xiàng)目順利完成必須解決的問題。而當(dāng)這些問題已不再是問題時(shí)，學(xué)生的綜合實(shí)踐能力也將得到進(jìn)一步提高。

4 數(shù)字圖像處理課程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)實(shí)施程序

4.1 課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)

項(xiàng)目的選擇和設(shè)計(jì)是項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的關(guān)鍵，數(shù)字圖像處理項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)過程如圖1所示。從圖1可以看出，項(xiàng)目選擇和設(shè)計(jì)的好壞直接影響到教學(xué)的開展。

根據(jù)課程的知識(shí)層次和內(nèi)容體系結(jié)合科研項(xiàng)目，設(shè)計(jì)“基于MATLAB的車牌識(shí)別系統(tǒng)研究”來組織課堂教學(xué)內(nèi)容，如圖2所示。從圖2可知，“數(shù)字圖像處理”的大部分教學(xué)內(nèi)容都可通過“基于MATLAB的車牌識(shí)別系統(tǒng)研究”這一項(xiàng)目組織在一起。以“實(shí)施項(xiàng)目”的方式引入有關(guān)概念和主題，展開教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生的“被動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)換為“興趣驅(qū)動(dòng)”，從而提高教學(xué)效率。

另外，根據(jù)學(xué)校電子信息專業(yè)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)“數(shù)字圖像通信”“腦部CT圖像處理”等項(xiàng)目，從而融合圖像壓縮及彩色圖像處理等知識(shí)點(diǎn)。

4.2 項(xiàng)目的實(shí)施

整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程分為兩個(gè)階段。第一階段為“理論學(xué)習(xí)”階段。在教學(xué)方法上，引入大量應(yīng)用實(shí)例，在授課時(shí)重點(diǎn)闡述醫(yī)學(xué)核磁共振成像，醫(yī)學(xué)圖像處理、圖像通信，圖像特征提取等實(shí)例，提高學(xué)生上課的興趣，活躍課堂氣氛。通過對(duì)具體項(xiàng)目的講解，給學(xué)生身臨其境的感覺，將深?yuàn)W的理論形象化，使學(xué)生易于接受，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。第二階段為“項(xiàng)目實(shí)施”階段。將項(xiàng)目分成若干個(gè)小組，各小組在教師的指導(dǎo)下召開小組會(huì)議，分析目標(biāo)，進(jìn)行成員分工，確定各分工的職責(zé)及項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃。在這一過程中，教師扮演項(xiàng)目顧問的角色，解答小組成員有關(guān)本階段的各種疑問。學(xué)生可在教師的指導(dǎo)下完成對(duì)項(xiàng)目的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)到編碼實(shí)現(xiàn)、測(cè)試部署的全過程，達(dá)到使學(xué)生在完成任務(wù)的過程中理解學(xué)科知識(shí)、融會(huì)貫通、掌握綜合技能的目的。

4.3 項(xiàng)目總結(jié)與反饋

學(xué)期末留出一周時(shí)間用于項(xiàng)目的總結(jié)和反饋，各小組提交項(xiàng)目結(jié)題材料，在全班范圍內(nèi)演示各小組項(xiàng)目成果，介紹項(xiàng)目實(shí)施過程及成果優(yōu)勢(shì)與不足，總結(jié)項(xiàng)目實(shí)施各階段的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，回答探析的現(xiàn)場(chǎng)提問。并在聽取其他小組報(bào)告的基礎(chǔ)上進(jìn)行自我反思，找出差距與不足。最后通過學(xué)生自評(píng)、組內(nèi)成員互評(píng)和教師評(píng)價(jià)來確定每位學(xué)生的最終成績(jī)。

5 結(jié)束語

數(shù)字圖像處理課程采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)以項(xiàng)目覆蓋知識(shí)面，以項(xiàng)目體系架構(gòu)教學(xué)布局的新思路，采用項(xiàng)目牽引的啟發(fā)式教學(xué)方式來組織教學(xué)內(nèi)容，符合目前專業(yè)課教學(xué)的基本教學(xué)原則。實(shí)踐表明，這一教學(xué)改革嘗試是可行的、有效的，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的原動(dòng)力，提高學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)性及動(dòng)手能力，從而鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高教學(xué)水平。

[1]Castleman K R. Digital Image Processing[M].影印本.北京∶清華大學(xué)出版社,2006

[2]謝祖釗,傅雄烈.高等工程教育概論[M].北京∶北京航空航天大學(xué)出版社,1992

[3]楊暢.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)在高職“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育,2009(4)

Application of Project-Driven Mode Teaching in Digital Image Processing

Chen Jing, Li Wenxin

Digital Image Processing is one of the important major courses for the undergraduates of electronics and information specialty. The close relation in the theory and experience makes the effect of traditional teaching modes improve hardly. In this paper, it is analyzed the drawbacks of Digital Image Processing teaching, introduced the project-driven mode teaching method according to experience ,and suggested the procedure and method of the teaching course based on the project.

digital image processing; project-driven mode teaching; MATLAB

Author’s address Electro-information Engineering College, Xuchang University, Xuchang, He’nan,China 461000

G642

B

1671-489X(2011)03-0038-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.03.038

作者：陳靜，許昌學(xué)院講師，碩士，研究方向?yàn)閳D像處理。