项目教学法在“数字图像处理”教学中的应用

摘要：针对“数字图像处理”课程理论性较强的特点，结合教学实际情况，在教学过程中引入项目教学法。从项目的编写和选择、项目教学法中应注意的问题等方面论述了“数字图像处理”课程的教学改革。实践证明，通过传统教学和项目教学法的结合，提高了学生分析、解决实际问题和创造性思维能力，教学效果得到极大提高。

关键词：项目教学法；数字图像处理；教学改革

中图分类号：G642.4 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）14-0095-02

一、引言

“数字图像处理”课程理论性较强，经典内容分量重。其主要内容包括：数字图像基础、空间域图像增强、频率域图像增强、图像复原、彩色图像处理、图像压缩、形态学图像处理、图像分割。由于在教学形式上，较重视理论教学，轻视学生实践能力培养，缺乏综合应用能力的训练，导致学生面对具体应用问题无从下手。为了在教学内容和教学方法上进行改革，增强学生解决实际问题的能力，我们在教学中引入项目教学法，通过具体的项目应用实例来巩固所学理论知识，加深学生对抽象理论知识的理解和感性认识。

二、项目教学法

项目教学法是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动，是从实际出发，选择具有典型性的项目作为教学内容，学生在教师的指导下，按照问题的要求收集、选择信息资料，通过小组的共同研究，创造性地去解决问题，完成任务[1]。即以时间为导向，教师为主导，学生为主体的教学方法。“项目教学法”的关键是设计和制定一个项目的工作任务。在项目教学法中，学习的过程成为一个人人参与的创造性实践活动，注重的是完成项目的过程，而不是最终的结果。学生在其中可以体验创新的艰辛与乐趣，学习分析问题与解决问题的方法。

项目教学法包括以下几个方面：

（1）问题的提出。最主要的原则就是可实践性，以保证学生可操作，并有收获，尽量选取能够调动学生积极性的项目，也可由学生根据个人兴趣自主选取，使学生的学习活动与大的任务或问题相结合，让其在真实的教学情境中带着任务区学习，以探索问题的解决方法来驱动和维持学生学习的兴趣和动机[2]。（2）信息收集，制定方案。因材施教。教师按学生的实际情况，分成兴趣小组，也可以按照学生的兴趣自己安排小组，然后教师指导学生对项目进行讨论，使学生清楚自己已有的与项目相关的知识、经验。并在教师的帮助下，小组成员分配工作，要求学生运用所学知识，收集相关信息，复习有关知识内容，制定合理的计划方案。在此阶段，教师要引导并帮助学生，使其依靠自己的调查、分析来解决在方案制定中遇到的问题。（3）方案实施。学生主导项目的完成工作。方案一经制定，学生就要明确其各自在组内的任务是什么，小组成员之间的合作以什么方式进行，然后按照制定好的方案有条不紊的实施计划。教师在其中起到引导作用，用经验去启发和引导学生，鼓励学生对问题提出新的见解，在学生有疑问时进行解答，在方向出现问题时进行纠正，学生有需要时提供必要的相关材料。在方案实施过程中，不仅组内的成员之间要进行探讨与交流，而且允许各小组之间进行合作，共同去解决问题。这样学生就可以自主地学习，进而培养学生的分析问题、解决问题和合作交流的能力。（4）检查评估。各学习小组在项目计划完成之后，必须组织进行成果展示，各小组可根据学过的各种展示方法进行展示，如课堂PPT展示，校内展板宣传，论文成果发表等方式。小组成员可分配工作，教师再根据各组的展示给予评价或评分。另外还可以进行自评和互评。评价或评分的标准应以公平为前提，避免一刀切，在纵向考核的基础上，还应该根据每个学生的具体表现进行综合评价，如在项目开发中积极主动维护团队和谐，主动帮助后进学生取得进步等，都应在考核成绩中给予考虑。这个步骤在项目教学法中十分重要，可以使学生在表达自己所学知识的同时产生成就感，还可以学习其他小组的经验。

三、项目教学法在数字图像处理课程中的实施

项目教学法是教师采用项目导入来引导学生进行思考。通过相关理论知识的学习和对项目的研究分析，激发学生的学习兴趣，提高分析、归纳、总结能力[3]。学生对数字图像处理的认知不是停留在孤立与片面的理论记忆层面，而注重在一个完整的数字图像处理问题中各种算法的综合应用。通过项目教学一方面使学生掌握专业理论与应用实践的基础知识，另一方面使学生通过对项目实际研究提高学习的主动性和积极性。

下面就以具体实例来阐述如何在数字图像处理教学中实施项目教学法。例如如何对退化图像进行恢复处理。

1.为了完成项目，学生需要掌握最基本的知识，教师采用灵活的教学方法，把学生需要的基础知识传授给学生。图像恢复原理分析：图像在形成，传输和记录的过程中，由于受多种原因的影响，图像的质量会有下降，典型表现为图像模糊，失真，有噪声等.这一降质的过程称为图像的退化，而图像复原试图利用退化现象的某种先验知识（即退化模型），把已经退化了的图像加以重建和复原.其目的就是尽可能地减少或去除在获取图像过程中发生的图像质量的下降（退化），恢复被退化图像的本来面目。

2.然后提出任务：寻找实际生活中因各种原因退化导致质量下降的图像，并对其进行恢复处理。让学生根据兴趣进行分组，收集信息，制定方案，采取必要的手段，将所选择问题进行清晰完整的阐述。

3.例如，在具体实施过程中三个小组分别选择了如下方案：①在图像采集过程中由于图像设备或操作人员的抖动而造成的图像运动模糊。②由于图像在获取中从电力或机电干扰中产生的周期性正弦干扰噪声。③大气湍流作用造成的图像模糊。

4.根据实际背景构建图像恢复的思路和程序。最后，每个小组选派代表分别对所选项目进行阐述，教师对其中存在的问题进行纠正，再让各个小组进行自评和互评，最后教师再对项目实施情况进行总结，根据学生具体表现，给出考核成绩。

四、在数字图像处理教学中引入项目教学法要注意的问题

1.项目的选择。“数字图像处理”课程采用如下项目选择原则[4]：（1）根据教学内容选择项目——项目应只涉及学生已经学过或即将学到的知识，针对不同模块的教学时间、复杂程度以及重要性，编写和选择相应的不同数量不同难度的项目。（2）结合课程的教学环境和学生的素质，选用难易相当和繁简相宜的项目。本课程面向的是电子信息科学与技术专业的本科生，因此在项目设计上要尽量和学生的学习内容和专业方向相关。（3）项目的设计过程中，不仅要设计跟单个知识点对应的基本项目，还需设计涵盖多个概念的综合性项目，涵盖本课程的若干个知识点。

2.教师的角色。项目教学法的主体是学生，教师在其中只起辅作用，提供适当的帮助，走到学生中与之进行交流与讨论。教师的作用不再是一部百科全书或供学生利用的资料库，而应成为一名向导或顾问，帮助学生在独立研究的道路上迅速前进，引导学生在实践中发现新知识，掌握新内容[5，6]。要通过师生之间的配合共同完成所制定的项目任务。

五、结束语

在“数字图像处理”课程教学实践中，通过传统教学与项目教学相结合，学生不仅掌握了基本理论知识，而且学会了综合运用各种知识和灵活的技巧来处理不同的实际问题，充分调动学生学习的兴趣和热情，同时学生解决问题和创造思维能力也有了较大提高。如何更大程度地提高学生主动学习的积极性，最大限度地利用现代化多媒体及网络资源，让学生在掌握课堂理论知识的同时也具备解决实际问题的能力，是我们需要进一步努力探讨和解决的问题。

参考文献：

[1]宫娜娜，赵春雨.数字图像处理实践教学的探索[J].电脑与信息技术，2012，（5）.

[2]李大湘，赵小强，李娜.《数字图像处理》课程教学改革与实践[J].现代计算机（专业版），2012，（23）.

[3]陈静，李文鑫.项目驱动教学在数字图像处理课程教学中的应用[J].中国教育技术装备，2011，（3）.

[4]金炜，周亚训.“数字图像处理”课程项目驱动教学模式的实践[J].中国电力教育，2010，（7）.

[5]李树涛.基于理论—设计—实践的数字图像处理研究性教学模式研究[J].高等理科教育，2009，（5）.

[6]李丽.浅谈项目教学法在离散数学教学中的应用[J].齐齐哈尔师范高等专科学校学报，2012，（4）.