基于項目驅動的數字圖像處理與分析課程教學改革

史彩娟 趙麗莉 黃曉紅

摘? 要 針對碩士研究生課程“數字圖像處理與分析”教學現狀，分析項目驅動教學法特點，提出以教師縱向和橫向項目為依托的基于項目驅動的“數字圖像處理與分析”課程教學改革。通過運用項目驅動教學法，增強“數字圖像處理與分析”課程的教學效果，更好地培養研究生的實踐動手能力、創新能力和科研能力。

關鍵詞 項目驅動教學法;數字圖像處理與分析;教學改革;實踐動手能力;創新能力

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）06-0080-03

Teaching Reform of Digital Image Processing and Analysis Course

based on Project Driven//SHI Caijuan， ZHAO Lili， HUANG Xiao-hong

Abstract According to the present teaching situation of the master graduate course Digital Image Processing and Analysis and the characteristics of the project driven teaching method， the teaching reform of Digital Image Processing and Analysis course based on

project driven is carried out. The projects include teachers？longitu-dinal projects and crosswise projects. The project driven teaching method not only improves the teaching effect， but also improves the graduate students？practical ability， innovative ability and scientific research ability.

Key words project driven teaching method; digital image processing and analysis; teaching reform; practical ability; innovation ability

1 引言

近幾年，人工智能、計算機視覺和深度學習技術迅猛發展，數字圖像處理與分析技術也得到極大發展。然而，作為信號與信息處理碩士專業及相關專業的重要專業課程，“數字圖像處理與分析”的教學還停留在以講解基礎理論和技術為主，未能緊跟圖像處理及分析發展的最新理論及技術前沿，與實際應用存在很大差距，大大限制了對研究生的實踐動手能力、創新能力及科研能力的培養。

項目驅動教學法被廣泛應用于不同課程的教學過程中，在培養學生實踐動手能力及創新能力方面取得很好的成效。項目驅動教學法是一種新型教學法，與傳統教學方法不同，它是以實際的科研項目為依托，讓學生參與項目的實際研究，從而展開理論學習與實踐活動，突出培養學生理論聯系實際的實踐動手能力、創新能力及科研能力[1]。也就是說在教學過程中以一個項目為主線，把課程相關知識點融入項目的各個環節，使教師教學和學生學習目標更加明確，激發學生學習的積極性和主動性，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的實踐動手能力及創新能力，同時能更好地促進教師教學及科研水平的提升。為此，擬將項目驅動教學法應用到碩士專業課程“數字圖像處理與分析”教學之中。

2 項目驅動教學法在圖像處理與分析課程中的應用

以授課教師的縱向和橫向項目為驅動，采用項目驅動教學法來增強圖像處理與分析課程的教學效果，培養研究生的實踐動手能力和創新能力。

國家自然基金等縱向項目驅動教學法? 依托授課教師主持的國家級和省部級關于圖像處理及分析方向的縱向科研項目，讓學生參加到科研項目的研究工作中來。自1986年我國設立國家自然基金以來，其在研究生培養過程中的作用越來越大，省自然科學基金項目亦是如此。這些縱向科研項目均屬于創新型科研項目，緊跟研究方向發展前沿，能夠使學生掌握與課程相關知識的最近發展及研究動態[2]。因此，基于國家自然基金等縱向項目驅動教學法為培養研究生的創新能力和科研能力提供了很好的契機和平臺，也為國家科研人才的培養提供了基礎。縱向項目驅動教學法的具體實施步驟如圖1所示。

在項目研究過程中以學生學習研究為主，教師指導為輔[3]，讓學生真正融入縱向項目的研究之中。首先，教師指導研究生對項目方案進行詳細分析，了解項目的研究背景及研究目標;其次，教師指導研究生結合“數字圖像處理與分析”里面的理論和技術，對項目研究內容進行深入理解，學生查找學習相關資料，為研究內容的實現打好理論及技術基礎;再次，研究生根據對研究內容的理解，進行相應算法設計并進行實驗仿真;最后，對整個研究過程及研究成果進行總結，教師指導研究生撰寫相關學術論文。

在項目研究過程中，教師要注重將項目研究內容與“數字圖像處理與分析”課程緊密結合，指導學生深刻理解項目中涉及的課程內容，同時了解項目中的哪些內容是課程知識的提升及發展前沿，真正達到寓教于項目研究。另外，在整個項目研究過程中，授課教師隨時對學生學習研究進行細心指導，對學生遇到的問題及時給予解答。通過運用縱向項目驅動教學法，一方面使研究生很好地理解和掌握“數字圖像處理與分析”課程內容，另一方面使研究生的創新能力及科研能力大大提升。

橫向項目驅動教學法? 依托授課教師主持的與圖像處理及分析相關的橫向項目，如車牌識別技術研究、產品表面瑕疵檢測等，使研究生在橫向項目的研究中深刻理解和掌握“數字圖像處理與分析”課程知識，切實了解所學圖像處理及分析相關知識和技術如何應用于實際，培養學生的實踐動手能力。橫向項目驅動教學法具體實施步驟如圖2所示。

在橫向項目研究過程中，首先，教師指導研究生根據橫向項目的實際需求進行項目方案設計，運用數字圖像處理及分析相關知識達到項目的要求;其次，教師指導研究生運用C++等軟件進行項目程序設計并進行仿真優化，以達到最好的效果;再次，教師指導研究生對整個研究過程及研究成果進行總結，并撰寫相關學術論文;最后，將研究成果應用于實際，并根據實際情況進行完善。

同樣，在項目研究過程中，教師要注重將項目研究內容與“數字圖像處理與分析”課程緊密結合，指導學生深刻理解項目中涉及的課程內容，同時了解這些內容如何應用于實際。通過運用橫向項目驅動教學法，不僅使研究生深刻理解和掌握“數字圖像處理與分析”課程內容，對所學知識的實際應用有了切實了解，而且研究生的實踐動手能力及科研能力都得到增強。

3 項目驅動教學法需要注意的問題

兼顧課程知識與前沿技術? 在運用項目驅動教學法過程中既包含課程中的基礎理論和技術，還要涉及圖像處理與分析中的相關前沿技術，從而確保研究生既能掌握基礎知識和技術，同時能夠了解前沿知識，緊跟數字圖像處理與分析技術的發展。

兼顧課程知識與實際應用? 在運用項目驅動教學法過程中注重課程基礎知識與實際應用的有機結合，使研究生深刻理解“數字圖像處理與分析”課程內容，特別是所學知識的實際應用。

兼顧知識傳授與能力培養? 在運用項目驅動教學法過程中除了讓學生掌握“數字圖像處理與分析”課程基礎知識、前沿技術、實際應用，還要著力培養學生的自學能力、實踐動手能力、創新能力和科研能力。

教師與學生角色轉換? 在傳統教學過程中，教師講授課程為主，學生被動學習為輔;在項目驅動教學中，學生則成為學習研究的主體，輔以教師指導，教師對學生學習及研究過程中遇到的問題及時給予指導，鼓勵激發學生學習的主動性和積極性。

依托項目與課程緊密關聯? 項目驅動教學法是以教師的縱向及橫向項目為依托，這些項目必須與課程內容緊密關聯，課程內容在項目中有很好的體現和應用。

提升教師科研學術水平? 項目驅動教學法是依托于授課教師的縱向及橫向項目，授課教師必須具有較高的科研水平和開闊的學術視野，才能為研究生提供良好的科研機會和有力指導，因此要不斷提升自身的科研學術水平[4]。

構建完善的考核評價體系? 根據項目驅動教學模式，采取“過程性”與“結果性”相結合的考核方式[5]。考核成績由三部分組成：項目研究過程成績、項目研究成果及論文成績以及PPT報告成績。項目研究過程成績是對項目研究進展及學生參與度給出的評價，占總成績的30%;項目研究成果及論文成績是對項目研究結果及撰寫論文情況給出的評價，占總成績的40%;PPT報告成績是學生對項目研究的總結展示，占總成績的30%。最后匯總三部分成績，給出“數字圖像處理與分析”課程的總成績。

4 結語

在“數字圖像處理與分析”課程教學過程中，以教師的縱向和橫向項目為依托，進行項目驅動教學，讓研究生在項目研究過程中更加深刻地理解和掌握圖像處理及分析相關知識，提升實踐動手能力、創新能力和科研能力。同時，教師教學和科研學術水平也得到提升。另外，指出項目驅動教學法中應該注意的問題。■

參考文獻

[1]唐加能.項目驅動式教學在信號與系統課程中的探索和實踐[J].科教文匯，2017（2）：66-67，72.

[2]逯子揚，宋旼珊，閆永勝.基于國家自然基金項目驅動的多學科專業研究生協同創新的導師指導形式[J].才智，2017（5）：242.

[3]唐佳林，楊華明，陳林，等.項目教學法在《數字圖像處理》課程教學中的應用[J].中國西部科技，2015，14（2）：89-90.

[4]史彩娟，黃曉紅.基于創新型研究生培養模式的“數字圖像處理與分析”課程教學改革初探[J].中國教育技術裝備，2018（19）：93.

[5]陳靜，李文鑫.項目驅動教學法在數字電路實驗教學中的研究與實踐[J].軟件導刊.教育技術，2017，16（8）：28-29.