《数字图像处理》课程的驱动教学实践

【摘 要】以项目驱动教学法为推手对教学内容和教学实践等相关内容进行优化改革，试图整合协调相关课程的关联内容，围绕一个项目的完整实施逐层展开课程内容，把零散的技能知识与训练串在一起，以增强学生学习的系统性、完整性，以实际任务来驱动学生的学习。

【关键词】教学改革；数字图像；驱动教学

0 引言

数字图像处理是研究用计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的一门科学，是具有鲜明学科交叉性的综合性技术。作为一门本科课程，数字图像处理要求学生在掌握图像采集、图像增强、图像变换、图像编码、图像恢复、图像分割、图像分析和图像识别等有关图像处理的基本概念、理论和方法的基础上，具备一定的编程实践技能，能够利用计算机编程实现图像信息的各种处理等。本课程理论性和实践性均很强，但在多年的教学实践中发现：①内容繁多，课时少，基本概念比较抽象，涵盖的研究应用领域很广泛，涉及大量的数学问题，数学公式推导较为繁琐，学生没有一个感性认识，从而接受起来比较困难，易失去学习兴趣；②学生学习完全依赖课堂，过度依赖课堂笔记，认为记好笔记就可高枕无忧，放弃了利用课外时间深入学习；③对于本科生来说，多数学生的编程水平有限，数字图像处理实验内容较多、任务量又大、有的难度较高，而实验时间紧张，又往往造成流于验证性实验，创新性开放性实验严重缺乏；④尤为重要的是理论与实践脱节，所学不知何用是在学生中普遍存在的一个问题。介于此，积极进行教学改革，帮助学生理解与掌握课程中的原理和分析方法，提高学生综合应用所学知识解决实际问题的能力，尤为重要。

1 教学现状与拟解决问题

数字图像处理作为专业课，学时较少，而本课程承接前面课程的概念多，新概念也较多。实际教学中教师和学生都不能将这一门课处理好，表现在：①对于教师而言，大篇幅大章节概念往往耗去大量的教学时间，无法有的放矢的展开，不知不觉中填鸭式地向学生灌输了大量生涩的概念。②对于学生而言，被动地学习着大量理论，缺少对概念的理解与实践，甚至出现做了满满的笔记，却不知所云。在这种传统教学模式中，教师将所有问题的具体步骤都讲授给学生，学生是被动地依样画葫芦，没有机会去思考、探索操作的方法，而且操作中发生的问题也不能及时反馈，以至于不能正确培养学生良好的学生习惯，对学生素质的提高也起不到积极作用[1]。这一教学模式受到了越来越多的争议[2-4]，因此迫切要求改变。

2 驱动教学法的特点

项目驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的，有别于传统教学的新型教学方法。建构主义教学设计原理强调学生的学习活动必须与任务或问题相结合，以探索问题的解决方法来驱动和维持学习者的兴趣和动机。“项目驱动”教学法的主要特点是“以项目为主线、教师为主导、学生为主体、注重实践”，运用到数字图像处理的教学过程中，就是应用数字图像处理技术实施一个完整的项目并将整个教学内容有机贯穿到项目实施中，学生在项目研发的过程中掌握所学知识，使学生明白所学知识“可以做什么”、“应该做什么”和“如何做什么”。因此，项目驱动教学法能更大地激发学生的学习爱好和求知欲望，充分调动学生的学习积极性和主动性，从而培养学生自主学习、分析问题、解决问题的能力和协作、创新、探索的精神。

3 驱动教学法的实施程序

根据《数字图像处理》课程的知识层次和内容体系，同时结合我们所承担的科研项目，组织教学内容。《数字图像处理》的大部分教学内容通过一个或几个项目为载体组织在一起。以“实施项目”的方式引入有关概念和主题，展开教学内容，可将学生的“被动学习”转换为“兴趣驱动”，从而提高教学效果。基本思路如下图1。

驱动教学法的实施主要处理好这五件事：前提、关键、核心、途径、目标。

3.1 前提

选择合适的项目。邀请教研室内具有相同授课经历的老师组成讨论组，在授课的年轻老师为主体，老教师为顾问，共同对《数字图像处理》整门课程及各教学单元进行教学目标分析，紧扣基本概念、基本方法或基本过程有关的知识内容，以此确定所学知识的“主题”，并为这些主题寻找到相关的案例。这些案例主要来源于历年来的毕业设计，结题的科研项目等。

3.2 关键

合理分解任务。以教师讨论组为媒介，把总目标细分成一个个的小目标，并把每一个学习模块的内容，按照认知规律细化为一个个容易掌握的“任务”，通过这些小的“任务”来体现总的学习目标。

3.3 核心

提倡自主学习与协作学习。为了充分利用教学资源和时间，应在授课之前将项目内容、相关资料、重点难点以及要求在网络群里，由任课老师提出任务，并分配给事先划分成的若干小组（5人左右一组为宜），然后学生以小组为单位分析和发现任务中相关的知识点及解决途径。若有疑问还可随时选择网络或面对面和教师进行沟通与交流。给出项目后不要急于讲解，而是引导学生充分利用课上与业余时间收集资料，通过小组内协助、自主及协同学习等方式实践动手解决问题。

3.4 途径

教师的正确引导。教师必须将传统教授、灌输转变为组织、引导、交流和讨论。将教师的主导作用和学生的主体地位并显。

3.5 目标

评价学习效果。项目完成后，学生相互评价、自我评价和教师的点评，以帮助学生进行归纳与总结。通过这种“学习―实践―反馈”的过程，帮助学生更快、更深入地理解和把握课程内容，从而培养学生独立解决实际问题的能力。

4 结束语

教学实践表明，自项目驱动教学改革尝试性实施以来，有力地激发了学生的学习兴趣，突出表现在学生自觉完成授课任务，并将课堂活跃为其相互切磋对知识点掌握程度的平台，学习竞赛气氛渐已形成。这一方法的实践有效地激发了学生学习的原动力，锻炼了学生思考问题，解决问题的能力以及实践动手能力。真正转变了传统的“授之以鱼”的填鸭式教学模式，取而代之的“授之以渔”之法显著提高了学生学习知识，掌握知识的能力。下一步将进一步深化项目驱动教学法，以期形成一种成熟的教学新模式。

【参考文献】

[1]谢强，张丹丽，张丞宇.基于课程实践教学的任务驱动教学模式的探索[J].新课程，2010（8）.

[2]汤宗健.自主项目驱动教学模式的研究与实践[J].实验技术与管理，2010（7）.

[3]马凤岐，王伟廉.教学方法改革在人才培养模式改革中的地位[J].中国大学教育，2009（3）.

[4]付青青，吴爱平.电子信息工程专业《数字图像处理》课程的教学改革探讨[J]. 湖北广播电视大学学报，2008，28（10）.