項目教學法在“數字圖像處理”教學中的應用

摘要：針對“數字圖像處理”課程理論性較強的特點，結合教學實際情況，在教學過程中引入項目教學法。從項目的編寫和選擇、項目教學法中應注意的問題等方面論述了“數字圖像處理”課程的教學改革。實踐證明，通過傳統教學和項目教學法的結合，提高了學生分析、解決實際問題和創造性思維能力，教學效果得到極大提高。

關鍵詞：項目教學法；數字圖像處理；教學改革

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A？搖 文章編號：1674-9324（2013）14-0095-02

一、引言

“數字圖像處理”課程理論性較強，經典內容分量重。其主要內容包括：數字圖像基礎、空間域圖像增強、頻率域圖像增強、圖像復原、彩色圖像處理、圖像壓縮、形態學圖像處理、圖像分割。由于在教學形式上，較重視理論教學，輕視學生實踐能力培養，缺乏綜合應用能力的訓練，導致學生面對具體應用問題無從下手。為了在教學內容和教學方法上進行改革，增強學生解決實際問題的能力，我們在教學中引入項目教學法，通過具體的項目應用實例來鞏固所學理論知識，加深學生對抽象理論知識的理解和感性認識。

二、項目教學法

項目教學法是師生通過共同實施一個完整的“項目”工作而進行的教學活動，是從實際出發，選擇具有典型性的項目作為教學內容，學生在教師的指導下，按照問題的要求收集、選擇信息資料，通過小組的共同研究，創造性地去解決問題，完成任務[1]。即以時間為導向，教師為主導，學生為主體的教學方法。“項目教學法”的關鍵是設計和制定一個項目的工作任務。在項目教學法中，學習的過程成為一個人人參與的創造性實踐活動，注重的是完成項目的過程，而不是最終的結果。學生在其中可以體驗創新的艱辛與樂趣，學習分析問題與解決問題的方法。

項目教學法包括以下幾個方面：

（1）問題的提出。最主要的原則就是可實踐性，以保證學生可操作，并有收獲，盡量選取能夠調動學生積極性的項目，也可由學生根據個人興趣自主選取，使學生的學習活動與大的任務或問題相結合，讓其在真實的教學情境中帶著任務區學習，以探索問題的解決方法來驅動和維持學生學習的興趣和動機[2]。（2）信息收集，制定方案。因材施教。教師按學生的實際情況，分成興趣小組，也可以按照學生的興趣自己安排小組，然后教師指導學生對項目進行討論，使學生清楚自己已有的與項目相關的知識、經驗。并在教師的幫助下，小組成員分配工作，要求學生運用所學知識，收集相關信息，復習有關知識內容，制定合理的計劃方案。在此階段，教師要引導并幫助學生，使其依靠自己的調查、分析來解決在方案制定中遇到的問題。（3）方案實施。學生主導項目的完成工作。方案一經制定，學生就要明確其各自在組內的任務是什么，小組成員之間的合作以什么方式進行，然后按照制定好的方案有條不紊的實施計劃。教師在其中起到引導作用，用經驗去啟發和引導學生，鼓勵學生對問題提出新的見解，在學生有疑問時進行解答，在方向出現問題時進行糾正，學生有需要時提供必要的相關材料。在方案實施過程中，不僅組內的成員之間要進行探討與交流，而且允許各小組之間進行合作，共同去解決問題。這樣學生就可以自主地學習，進而培養學生的分析問題、解決問題和合作交流的能力。（4）檢查評估。各學習小組在項目計劃完成之后，必須組織進行成果展示，各小組可根據學過的各種展示方法進行展示，如課堂PPT展示，校內展板宣傳，論文成果發表等方式。小組成員可分配工作，教師再根據各組的展示給予評價或評分。另外還可以進行自評和互評。評價或評分的標準應以公平為前提，避免一刀切，在縱向考核的基礎上，還應該根據每個學生的具體表現進行綜合評價，如在項目開發中積極主動維護團隊和諧，主動幫助后進學生取得進步等，都應在考核成績中給予考慮。這個步驟在項目教學法中十分重要，可以使學生在表達自己所學知識的同時產生成就感，還可以學習其他小組的經驗。

三、項目教學法在數字圖像處理課程中的實施

項目教學法是教師采用項目導入來引導學生進行思考。通過相關理論知識的學習和對項目的研究分析，激發學生的學習興趣，提高分析、歸納、總結能力[3]。學生對數字圖像處理的認知不是停留在孤立與片面的理論記憶層面，而注重在一個完整的數字圖像處理問題中各種算法的綜合應用。通過項目教學一方面使學生掌握專業理論與應用實踐的基礎知識，另一方面使學生通過對項目實際研究提高學習的主動性和積極性。

下面就以具體實例來闡述如何在數字圖像處理教學中實施項目教學法。例如如何對退化圖像進行恢復處理。

1.為了完成項目，學生需要掌握最基本的知識，教師采用靈活的教學方法，把學生需要的基礎知識傳授給學生。圖像恢復原理分析：圖像在形成，傳輸和記錄的過程中，由于受多種原因的影響，圖像的質量會有下降，典型表現為圖像模糊，失真，有噪聲等.這一降質的過程稱為圖像的退化，而圖像復原試圖利用退化現象的某種先驗知識（即退化模型），把已經退化了的圖像加以重建和復原.其目的就是盡可能地減少或去除在獲取圖像過程中發生的圖像質量的下降（退化），恢復被退化圖像的本來面目。

2.然后提出任務：尋找實際生活中因各種原因退化導致質量下降的圖像，并對其進行恢復處理。讓學生根據興趣進行分組，收集信息，制定方案，采取必要的手段，將所選擇問題進行清晰完整的闡述。

3.例如，在具體實施過程中三個小組分別選擇了如下方案：①在圖像采集過程中由于圖像設備或操作人員的抖動而造成的圖像運動模糊。②由于圖像在獲取中從電力或機電干擾中產生的周期性正弦干擾噪聲。③大氣湍流作用造成的圖像模糊。

4.根據實際背景構建圖像恢復的思路和程序。最后，每個小組選派代表分別對所選項目進行闡述，教師對其中存在的問題進行糾正，再讓各個小組進行自評和互評，最后教師再對項目實施情況進行總結，根據學生具體表現，給出考核成績。

四、在數字圖像處理教學中引入項目教學法要注意的問題

1.項目的選擇。“數字圖像處理”課程采用如下項目選擇原則[4]：（1）根據教學內容選擇項目——項目應只涉及學生已經學過或即將學到的知識，針對不同模塊的教學時間、復雜程度以及重要性，編寫和選擇相應的不同數量不同難度的項目。（2）結合課程的教學環境和學生的素質，選用難易相當和繁簡相宜的項目。本課程面向的是電子信息科學與技術專業的本科生，因此在項目設計上要盡量和學生的學習內容和專業方向相關。（3）項目的設計過程中，不僅要設計跟單個知識點對應的基本項目，還需設計涵蓋多個概念的綜合性項目，涵蓋本課程的若干個知識點。

2.教師的角色。項目教學法的主體是學生，教師在其中只起輔助性作用，提供適當的幫助，走到學生中與之進行交流與討論。教師的作用不再是一部百科全書或供學生利用的資料庫，而應成為一名向導或顧問，幫助學生在獨立研究的道路上迅速前進，引導學生在實踐中發現新知識，掌握新內容[5，6]。要通過師生之間的配合共同完成所制定的項目任務。

五、結束語

在“數字圖像處理”課程教學實踐中，通過傳統教學與項目教學相結合，學生不僅掌握了基本理論知識，而且學會了綜合運用各種知識和靈活的技巧來處理不同的實際問題，充分調動學生學習的興趣和熱情，同時學生解決問題和創造思維能力也有了較大提高。如何更大程度地提高學生主動學習的積極性，最大限度地利用現代化多媒體及網絡資源，讓學生在掌握課堂理論知識的同時也具備解決實際問題的能力，是我們需要進一步努力探討和解決的問題。

參考文獻：

[1]宮娜娜，趙春雨.數字圖像處理實踐教學的探索[J].電腦與信息技術，2012，（5）.

[2]李大湘，趙小強，李娜.《數字圖像處理》課程教學改革與實踐[J].現代計算機（專業版），2012，（23）.

[3]陳靜，李文鑫.項目驅動教學在數字圖像處理課程教學中的應用[J].中國教育技術裝備，2011，（3）.

[4]金煒，周亞訓.“數字圖像處理”課程項目驅動教學模式的實踐[J].中國電力教育，2010，（7）.

[5]李樹濤.基于理論—設計—實踐的數字圖像處理研究性教學模式研究[J].高等理科教育，2009，（5）.

[6]李麗.淺談項目教學法在離散數學教學中的應用[J].齊齊哈爾師范高等專科學校學報，2012，（4）.