項目驅動教學在數字圖像處理課程教學中的應用

陳靜 李文鑫

許昌學院電氣信息工程學院 河南許昌 461000

項目驅動教學在數字圖像處理課程教學中的應用

陳靜 李文鑫

許昌學院電氣信息工程學院 河南許昌 461000

數字圖像處理是電子信息工程專業高年級的一門重要專業課，課程理論與實踐聯系的緊密性使得傳統教學模式的教學效率難以提高。分析數字圖像處理課程教學中存在的問題，聯系實際，引入項目驅動教學，并結合MATLAB仿真軟件，提出以項目為主線開展課程教學的流程和方法。

數字圖像處理；項目驅動教學；MATLAB

1 引言

數字圖像處理是集光學、微電子學、計算機科學、應用數學等學科于一體的一門綜合性邊緣學科。圖像處理技術在各個領域中的應用非常廣泛，從國防建設的各種武器裝備到先進的醫療成像設備，從林林總總的消費電子產品到3G多媒體通信，都離不開數字圖像處理技術的支持[1]。數字圖像處理是一門理論與實踐、原理和應用緊密結合的課程，學生在學習中往往會碰到很多困難，既為數字圖像處理廣泛的應用前景所吸引，也常常困擾于課程的理論性，在一些繁雜的數學推導面前望而卻步，逐漸喪失學習興趣，這種局面的形成與長期以來的應試教育模式不無關系。所提倡的工程專業素質教育，注重培養學生的學習興趣和創造力，強調實踐和應用能力，力求把握本學科的基本思想方法，避免學生出現“只見樹木，不見森林”的現象[2]。因此，在該課程教學中引入項目驅動模式，使學生既能了解基本原理，又能從項目中找到基本理論的落腳點，做到真正的理論與實踐一體化，收到較好的教學效果。

2 數字圖像處理課程教學現狀分析

在許昌學院，數字圖像處理是電子信息工程專業四年級學生的一門專業課，它要求學生掌握有關圖像處理的基本理論和算法，并能夠利用計算機編程實現諸如圖像增強、圖像復原、圖像分割、圖像變換、形態學圖像處理等常規的處理技術，為進一步學習“計算機視覺”“模式識別”等課程及走向工作崗位后的學以致用打下基礎。該課程知識點多，理論性強，難度偏大，而傳統的教學模式是以理論介紹為主，缺乏理論的實現步驟，造成學生在學習時普遍感到過于抽象，很難看到理論的實際應用效果。而且教師在課堂上講授知識點時，由于和實踐脫節，致使學生在一些繁雜的數學推導面前望而卻步，從而逐漸交流反饋，喪失學習興趣。而且對于高年級學生而言，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課的學習任務，學習的動力和興趣都較低年級時有所下降。面對這種狀況，如果教師不采取措施加以引導并使其得到改善，形成教學相長的教學氛圍，勢必影響教學效果。

3 項目驅動教學的特點

項目驅動教學是將課程教學與實踐有機結合起來，實現“教學做評合一”[3]。概括起來，項目驅動教學具有下面一些特點。

3.1 架構理論聯系實際的橋梁

開展項目驅動教學的過程是體驗真實、發現需要、提升能力、運用知識的過程，所確立的項目可以在實踐與理論之間架起一座溝通的橋梁，它將理論學習與實踐結合，學生為了完成項目會自覺學習相關理論知識，并在實踐中積極驗證理論，使理論知識在實際應用中煥發出勃勃生機。

3.2 激發學生主動學習、自主創新的意識

項目驅動教學是以建構主義學習理論為基礎，學生是學習的主體，教師扮演組織者、引導者的角色。在項目驅動教學實施中，教師不是把現成的知識技能傳遞給學生，而是學生在教師的指導下去尋找“項目”，分析“項目”，并最終完成“項目”。學生不再把學習當任務，而是根據項目需求來學習，由被動地接受知識轉變為主動地尋求知識。學生學習的主動和創新意識在項目實施的過程中不斷增強。

3.3 注重實踐，提高學生的綜合實踐能力和團隊精神

在傳統的教學模式下，有些學生在完成一門課程的學習后，卻不知道這門課程有什么用途，為什么學習，及在今后的工作中能用到哪些知識。在開展項目驅動教學后，學生接觸的都是一些具體的項目，在做這些項目時要用到哪些知識點，如何綜合利用它們，都是項目順利完成必須解決的問題。而當這些問題已不再是問題時，學生的綜合實踐能力也將得到進一步提高。

4 數字圖像處理課程項目驅動教學實施程序

4.1 課程項目設計

項目的選擇和設計是項目驅動教學的關鍵，數字圖像處理項目驅動教學過程如圖1所示。從圖1可以看出，項目選擇和設計的好壞直接影響到教學的開展。

根據課程的知識層次和內容體系結合科研項目，設計“基于MATLAB的車牌識別系統研究”來組織課堂教學內容，如圖2所示。從圖2可知，“數字圖像處理”的大部分教學內容都可通過“基于MATLAB的車牌識別系統研究”這一項目組織在一起。以“實施項目”的方式引入有關概念和主題，展開教學內容，將學生的“被動學習”轉換為“興趣驅動”，從而提高教學效率。

另外，根據學校電子信息專業的教學實驗條件，設計“數字圖像通信”“腦部CT圖像處理”等項目，從而融合圖像壓縮及彩色圖像處理等知識點。

4.2 項目的實施

整個項目的實施過程分為兩個階段。第一階段為“理論學習”階段。在教學方法上，引入大量應用實例，在授課時重點闡述醫學核磁共振成像，醫學圖像處理、圖像通信，圖像特征提取等實例，提高學生上課的興趣，活躍課堂氣氛。通過對具體項目的講解，給學生身臨其境的感覺，將深奧的理論形象化，使學生易于接受，激發學生的學習興趣和熱情。第二階段為“項目實施”階段。將項目分成若干個小組，各小組在教師的指導下召開小組會議，分析目標，進行成員分工，確定各分工的職責及項目實施計劃。在這一過程中，教師扮演項目顧問的角色，解答小組成員有關本階段的各種疑問。學生可在教師的指導下完成對項目的需求分析、系統設計到編碼實現、測試部署的全過程，達到使學生在完成任務的過程中理解學科知識、融會貫通、掌握綜合技能的目的。

4.3 項目總結與反饋

學期末留出一周時間用于項目的總結和反饋，各小組提交項目結題材料，在全班范圍內演示各小組項目成果，介紹項目實施過程及成果優勢與不足，總結項目實施各階段的經驗教訓，回答探析的現場提問。并在聽取其他小組報告的基礎上進行自我反思，找出差距與不足。最后通過學生自評、組內成員互評和教師評價來確定每位學生的最終成績。

5 結束語

數字圖像處理課程采用項目驅動教學，實現以項目覆蓋知識面，以項目體系架構教學布局的新思路，采用項目牽引的啟發式教學方式來組織教學內容，符合目前專業課教學的基本教學原則。實踐表明，這一教學改革嘗試是可行的、有效的，有利于激發學生學習的原動力，提高學生的主動學習性及動手能力，從而鍛煉學生的創新能力，提高教學水平。

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

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

[3]楊暢.項目驅動教學在高職“計算機網絡”“實驗教學”中的應用[J].計算機教育,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，許昌學院講師，碩士，研究方向為圖像處理。