任務驅(qū)動—小組協(xié)作教學法在《數(shù)字圖像處理》課程中的實踐應用

馬寧+周則明+梁妙元+鄭君杰

摘要：將“任務驅(qū)動”教學法與“小組協(xié)作”教學法相結合應用于《數(shù)字圖像處理》的教學實踐，以任務為主線將理論知識有機融合，以小組協(xié)作為手段來激發(fā)學生的學習興趣，從而加深學生對課程內(nèi)容的理解。教學實踐表明任務驅(qū)動結合小組協(xié)作的教學方法能夠全面提升學生學習的主動性，有利于提高學生分析和解決實際問題的能力。

關鍵詞：任務驅(qū)動；小組協(xié)作；數(shù)字圖像處理

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0158-02

《數(shù)字圖像處理》課程的實踐性和理論性都較強，課程教學過程中經(jīng)常涉及大量的數(shù)學公式與理論推導，這對學生的數(shù)學基礎要求比較高，而理論知識的學習還需要編程來具體實現(xiàn)，這又對學生的編程能力提出了要求。目前，傳統(tǒng)的以課堂講解為主的教學模式主要面臨兩個難題：學生對課堂上大量的數(shù)學公式和枯燥的理論推導缺乏興趣，很難理解抽象的課程理論內(nèi)容；學生對實踐運用比較感興趣，但是在前期的課程學習中僅僅學過基礎程序設計語言（如C、C++等），對高級編程語言（如C#、MATLAB等）的接觸較少或根本沒有，很難編程實現(xiàn)具體理論。這就造成了學生對課堂所學知識理解不夠、不透或不知如何運用，繼而缺乏學習興趣和學習動力，學習效果較差，最終導致課程的教與學嚴重脫節(jié)。

針對上述教學現(xiàn)狀，我們將“任務驅(qū)動”教學法與“小組協(xié)作”教學法的各自優(yōu)勢相融合探索出了一種實用的教學方法。該方法按照“以學生為主體、以教師為主導、以興趣為牽引、以任務為驅(qū)動”的教學思路，利用實踐促進并鞏固學生對課堂理論的學習興趣，從而加強對學生綜合能力的鍛煉。

一、“任務驅(qū)動”與“小組協(xié)作”的內(nèi)涵

“任務驅(qū)動”教學法能夠很好應用于以實驗性、實踐性與操作性較強的教學內(nèi)容，它富有趣味性，能充分激發(fā)學生的學習主動性與好奇心，它把與教學內(nèi)容緊密結合的任務作為載體，使學生在完成特定任務時獲得知識與技能?！靶〗M協(xié)作”學習起源于20世紀70年代，是以小組活動為主體而進行的一種教學活動，它將教學與社會心理學的合作原理相融合，強調(diào)人際交往對認知發(fā)展的促進功能?！靶〗M協(xié)作”學習將班組授課制條件下學生個體間的學習競爭關系轉變成“組內(nèi)合作”、“組際競爭”的關系，將傳統(tǒng)教學與師生之間的單向或雙向交流轉變?yōu)槎嘞蚪涣鳎@不僅提高了學生的學習速度和效率，同時也促進了學生間良好的人際合作關系的發(fā)展，增強了學生的心理品質(zhì)和推動了社會技能的發(fā)展。

任務驅(qū)動-小組協(xié)作教學是指學生采用小組學習的形式，合力完成課程任務的一種新型教學方式。它融合了“合作探究”與“任務驅(qū)動”兩種教學方式的優(yōu)點，現(xiàn)已被應用于一些教學實踐中。在任務驅(qū)動-小組協(xié)作教學中，教師不再擔任傳統(tǒng)教學中的主講者，而是將課堂的主動權交給學生，這種模式充分發(fā)揮了學生的主體性和能動性。在教學過程中，以“任務驅(qū)動”為主線將枯燥乏味的理論知識有機融合，以“小組協(xié)作”為手段調(diào)動學生的積極性和主動性，從而完成對課堂內(nèi)容的教學和理解。

二、任務驅(qū)動—小組協(xié)作教學方法的實踐應用

我們將任務驅(qū)動-小組協(xié)作的教學思想與《數(shù)字圖像處理》課程的教學過程進行結合，探索出一種實用的教學方法，其實施主要包括以下五個重要組成部分：

1.教學任務的設置?？茖W的選題是確保整個任務能夠順利實施的前提條件。任務的設置既要讓學生感興趣，又要與教學內(nèi)容緊密結合。任務主要來源于科研項目成果和最新研究熱點，比如衛(wèi)星遙感圖像的條帶噪聲去除、機場目標檢測等。教師將最新的科研成果和研究熱點及時引入課堂教學，這能夠培養(yǎng)學生的科研興趣，促進他們較早地參與科學研究，鍛煉他們的科學研究能力與創(chuàng)造能力。在第一次課上就對任務進行介紹，讓學生初步認識每個任務所涉及的圖像處理領域，要求學生圍繞該任務開展自主學習，并在規(guī)定時間內(nèi)完成學習任務。

2.協(xié)作小組的分工。結構合理的協(xié)作小組是開展小組協(xié)作學習的基礎，這決定著后面的小組協(xié)作能否順利高效開展。教學中遵循“各組實力盡量均衡”的原則，依據(jù)學生自主學習、組織協(xié)調(diào)、口頭表達、編程實現(xiàn)等具體情況進行分組，同時，每組指定一名組長，負責協(xié)調(diào)整個小組的工作，每個學生都要承擔一部分的工作，并在課堂上代表小組進行階段匯報。

3.教學內(nèi)容的設計。教學內(nèi)容的設計是開展小組協(xié)作任務的核心。整門課程的教學內(nèi)容的組織與課堂設計應該圍繞具體任務來進行，注重針對課題內(nèi)容啟發(fā)學生進行思考和拓展學習。對于涉及的重點、難點問題采用子專題的方式進行授課。在每個子專題授課前，首先，應布置學生自學相關的背景介紹，啟發(fā)學生開展自主思考。在課堂討論中，引導學生形成發(fā)現(xiàn)問題-提出問題-解決問題的基本思路。課后，積累解決問題所必需的基礎知識，獲取解決問題的方法和手段并編程實現(xiàn)，最后對專題涉及的問題進行總結和歸納。實踐環(huán)節(jié)可選擇MATLAB作為編程工具。與VC 等復雜的編程環(huán)境相比，MATLAB更為簡單，自帶的圖像處理工具箱集成了大量的圖像處理函數(shù)，可以幫助學生方便地實現(xiàn)如對比度反轉、直方圖均衡化、分水嶺分割等經(jīng)典的圖像處理算法，有利于學生快速上手，讓學生將主要精力放在對算法思想的理解上，從而調(diào)動學生的學習主動性。程序代碼也更易于理解，這也有助于教師對程序的講解。

4.參與積極性的調(diào)動。成員參與的積極性是小組協(xié)作任務順利進行的催化劑。課堂理論內(nèi)容盡量“精且少”，講解方式應該以學生自學討論為主、教師講解為輔，避免過深、過泛的內(nèi)容講解，不斷將最新的研究成果和國內(nèi)外前沿知識引入課堂，拓展本科學習的深度與廣度，實現(xiàn)“科研反哺教學”，調(diào)動學生的學習主動性和積極性，加強學生對學科的認識和了解。通過投票評選表現(xiàn)最佳組員等多種方式，使學生在小組協(xié)作教學過程中獲得成就感，增加自信心。

5.評價方式的選擇。課程的評價方式是保證小組協(xié)作取得理想效果的關鍵，同時也決定了學生參與小組協(xié)作任務的主動性與積極性。傳統(tǒng)的“平時成績+閉卷考試”的評價方式只會讓學生將注意力放在背記考點上。課程提高了平時成績所占比重（由原來的30%提高到50%），這要求每個小組在課程教學過程中完成“五個1”任務，即根據(jù)1個實際問題，精讀1篇文獻，提出1種解決方法，編程實現(xiàn)1種算法，撰寫1篇小論文。根據(jù)小組成員的完成情況和解決問題的能力進行評分?？荚嚥捎瞄_卷筆試的方式，從考察學生分析問題和解決問題的能力的角度設計考試題目，重點考核學生對數(shù)字圖像處理技術基礎理論的宏觀掌握。這種考核方式能夠充分檢驗學生對課程重點、難點內(nèi)容的掌握程度，切實激發(fā)他們學習的積極主動性和提高他們的動手實踐能力。

三、結語

通過匿名問卷的方式調(diào)查學生對課程教學的真實感受，大部分學生反映課題任務的設置是比較合適的，有助于對課程知識點的深入理解，所有學生都認為相對于個體學習的方式，采用小組協(xié)作方式學習的效率更高，部分學生表示對于為什么要學以及學了之后如何運用有了更深入的理解和認識。本文針對《數(shù)字圖像處理》課程的特點，結合多年教學實踐，探索出了一種融合“任務驅(qū)動”與“小組協(xié)作”的綜合教學方法。利用小組協(xié)作的教學方式鞏固了學生對課堂理論的理解、激發(fā)了他們的學習興趣和提升了他們學習的主動性，通過任務驅(qū)動的方式，培養(yǎng)了學生的分析問題、自主學習、編程實現(xiàn)、總結表達和解決實際問題的能力，讓學生真正地學以致用。

參考文獻：

[1]郭紹青.任務驅(qū)動教學法的內(nèi)涵[J].中國電化教育，2006，234（7）：57-59.

[2]汪金強.提高自主合作探究性語文課堂的效率[J].東方教育，2011，（2）：36.

[3]楊愛鑫.信息技術教學中基于任務驅(qū)動的小組合作教學法初探[J].教育與職業(yè)，2009，（6）：142-143.

[4]吳?；?，王連山.計算機軟件項目教學改革的實踐與探索——基于“任務驅(qū)動”的小組協(xié)作教學模式[J].考試周刊，2009，（23）：11-12.

[5]劉文杰，吳婷婷，鄭玉.基于任務驅(qū)動的小組協(xié)作Java教學模式研究[J].計算機教育，2010，（20）：55-57，61.

[6]賀斌.基于小組協(xié)作的“任務驅(qū)動”式教學探微[J].甘肅聯(lián)合大學學報（自然科學版），2008，22（1）：102-105.

[7]徐永明.淺談計算機教學中基于“任務驅(qū)動”的小組合作學習法[J].時代教育，2013，（8）：59-60.

[8]曲凌.任務驅(qū)動的小組教學法在實踐教學中應用[J].實驗室研究與探索，2014，33（6）：200-203.

The Practice and Application of the Task-driven and Group Collaboration Teaching Method in

"Digital Image Processing" Teaching

MA Ning，ZHOU Ze-ming，LIANG Miao-yuan，ZHENG Jun-jie

（College of Meteorology and Oceanography，PLA University of Science & Technology，Nanjing，Jiangsu 211101，China）

Abstract：Task-driven teaching method and group collaboration teaching method are combined together in the teaching practice of "Digital Image Processing".Taking the task as the main line of the organic integration of theoretical knowledge，the group collaboration as a means to arouse students' learning interest，and thus deepen the students' understanding of the course content.The practice has shown that the teaching method can improve students' comprehensive abilities and motivate their learning initiative.

Key words：task-driven；group collaboration；"Digital Image Processing"