《數(shù)字圖像處理》課程的驅動教學實踐

高月紅　張小美

【摘 要】以項目驅動教學法為推手對教學內容和教學實踐等相關內容進行優(yōu)化改革，試圖整合協(xié)調相關課程的關聯(lián)內容，圍繞一個項目的完整實施逐層展開課程內容，把零散的技能知識與訓練串在一起，以增強學生學習的系統(tǒng)性、完整性，以實際任務來驅動學生的學習。

【關鍵詞】教學改革；數(shù)字圖像；驅動教學

0 引言

數(shù)字圖像處理是研究用計算機對圖像進行去除噪聲、增強、復原、分割、提取特征等處理的一門科學，是具有鮮明學科交叉性的綜合性技術。作為一門本科課程，數(shù)字圖像處理要求學生在掌握圖像采集、圖像增強、圖像變換、圖像編碼、圖像恢復、圖像分割、圖像分析和圖像識別等有關圖像處理的基本概念、理論和方法的基礎上，具備一定的編程實踐技能，能夠利用計算機編程實現(xiàn)圖像信息的各種處理等。本課程理論性和實踐性均很強，但在多年的教學實踐中發(fā)現(xiàn)：①內容繁多，課時少，基本概念比較抽象，涵蓋的研究應用領域很廣泛，涉及大量的數(shù)學問題，數(shù)學公式推導較為繁瑣，學生沒有一個感性認識，從而接受起來比較困難，易失去學習興趣；②學生學習完全依賴課堂，過度依賴課堂筆記，認為記好筆記就可高枕無憂，放棄了利用課外時間深入學習；③對于本科生來說，多數(shù)學生的編程水平有限，數(shù)字圖像處理實驗內容較多、任務量又大、有的難度較高，而實驗時間緊張，又往往造成流于驗證性實驗，創(chuàng)新性開放性實驗嚴重缺乏；④尤為重要的是理論與實踐脫節(jié)，所學不知何用是在學生中普遍存在的一個問題。介于此，積極進行教學改革，幫助學生理解與掌握課程中的原理和分析方法，提高學生綜合應用所學知識解決實際問題的能力，尤為重要。

1 教學現(xiàn)狀與擬解決問題

數(shù)字圖像處理作為專業(yè)課，學時較少，而本課程承接前面課程的概念多，新概念也較多。實際教學中教師和學生都不能將這一門課處理好，表現(xiàn)在：①對于教師而言，大篇幅大章節(jié)概念往往耗去大量的教學時間，無法有的放矢的展開，不知不覺中填鴨式地向學生灌輸了大量生澀的概念。②對于學生而言，被動地學習著大量理論，缺少對概念的理解與實踐，甚至出現(xiàn)做了滿滿的筆記，卻不知所云。在這種傳統(tǒng)教學模式中，教師將所有問題的具體步驟都講授給學生，學生是被動地依樣畫葫蘆，沒有機會去思考、探索操作的方法，而且操作中發(fā)生的問題也不能及時反饋，以至于不能正確培養(yǎng)學生良好的學生習慣，對學生素質的提高也起不到積極作用[1]。這一教學模式受到了越來越多的爭議[2-4]，因此迫切要求改變。

2 驅動教學法的特點

項目驅動教學法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的，有別于傳統(tǒng)教學的新型教學方法。建構主義教學設計原理強調學生的學習活動必須與任務或問題相結合，以探索問題的解決方法來驅動和維持學習者的興趣和動機?！绊椖框寗印苯虒W法的主要特點是“以項目為主線、教師為主導、學生為主體、注重實踐”，運用到數(shù)字圖像處理的教學過程中，就是應用數(shù)字圖像處理技術實施一個完整的項目并將整個教學內容有機貫穿到項目實施中，學生在項目研發(fā)的過程中掌握所學知識，使學生明白所學知識“可以做什么”、“應該做什么”和“如何做什么”。因此，項目驅動教學法能更大地激發(fā)學生的學習愛好和求知欲望，充分調動學生的學習積極性和主動性，從而培養(yǎng)學生自主學習、分析問題、解決問題的能力和協(xié)作、創(chuàng)新、探索的精神。

3 驅動教學法的實施程序

根據(jù)《數(shù)字圖像處理》課程的知識層次和內容體系，同時結合我們所承擔的科研項目，組織教學內容?！稊?shù)字圖像處理》的大部分教學內容通過一個或幾個項目為載體組織在一起。以“實施項目”的方式引入有關概念和主題，展開教學內容，可將學生的“被動學習”轉換為“興趣驅動”，從而提高教學效果。基本思路如下圖1。

驅動教學法的實施主要處理好這五件事：前提、關鍵、核心、途徑、目標。

3.1 前提

選擇合適的項目。邀請教研室內具有相同授課經歷的老師組成討論組，在授課的年輕老師為主體，老教師為顧問，共同對《數(shù)字圖像處理》整門課程及各教學單元進行教學目標分析，緊扣基本概念、基本方法或基本過程有關的知識內容，以此確定所學知識的“主題”，并為這些主題尋找到相關的案例。這些案例主要來源于歷年來的畢業(yè)設計，結題的科研項目等。

3.2 關鍵

合理分解任務。以教師討論組為媒介，把總目標細分成一個個的小目標，并把每一個學習模塊的內容，按照認知規(guī)律細化為一個個容易掌握的“任務”，通過這些小的“任務”來體現(xiàn)總的學習目標。

3.3 核心

提倡自主學習與協(xié)作學習。為了充分利用教學資源和時間，應在授課之前將項目內容、相關資料、重點難點以及要求發(fā)布在網絡群里，由任課老師提出任務，并分配給事先劃分成的若干小組（5人左右一組為宜），然后學生以小組為單位分析和發(fā)現(xiàn)任務中相關的知識點及解決途徑。若有疑問還可隨時選擇網絡或面對面和教師進行溝通與交流。給出項目后不要急于講解，而是引導學生充分利用課上與業(yè)余時間收集資料，通過小組內協(xié)助、自主及協(xié)同學習等方式實踐動手解決問題。

3.4 途徑

教師的正確引導。教師必須將傳統(tǒng)教授、灌輸轉變?yōu)榻M織、引導、交流和討論。將教師的主導作用和學生的主體地位并顯。

3.5 目標

評價學習效果。項目完成后，學生相互評價、自我評價和教師的點評，以幫助學生進行歸納與總結。通過這種“學習—實踐—反饋”的過程，幫助學生更快、更深入地理解和把握課程內容，從而培養(yǎng)學生獨立解決實際問題的能力。

4 結束語

教學實踐表明，自項目驅動教學改革嘗試性實施以來，有力地激發(fā)了學生的學習興趣，突出表現(xiàn)在學生自覺完成授課任務，并將課堂活躍為其相互切磋對知識點掌握程度的平臺，學習競賽氣氛漸已形成。這一方法的實踐有效地激發(fā)了學生學習的原動力，鍛煉了學生思考問題，解決問題的能力以及實踐動手能力。真正轉變了傳統(tǒng)的“授之以魚”的填鴨式教學模式，取而代之的“授之以漁”之法顯著提高了學生學習知識，掌握知識的能力。下一步將進一步深化項目驅動教學法，以期形成一種成熟的教學新模式。

【參考文獻】

[1]謝強，張丹麗，張丞宇.基于課程實踐教學的任務驅動教學模式的探索[J].新課程，2010（8）.

[2]湯宗健.自主項目驅動教學模式的研究與實踐[J].實驗技術與管理，2010（7）.

[3]馬鳳岐，王偉廉.教學方法改革在人才培養(yǎng)模式改革中的地位[J].中國大學教育，2009（3）.

[4]付青青，吳愛平.電子信息工程專業(yè)《數(shù)字圖像處理》課程的教學改革探討[J]. 湖北廣播電視大學學報，2008，28（10）.

[責任編輯：王楠]