项目驱动教学在数字图像处理课程教学中的应用

陈静 李文鑫

许昌学院电气信息工程学院 河南许昌 461000

项目驱动教学在数字图像处理课程教学中的应用

陈静 李文鑫

许昌学院电气信息工程学院 河南许昌 461000

数字图像处理是电子信息工程专业高年级的一门重要专业课，课程理论与实践联系的紧密性使得传统教学模式的教学效率难以提高。分析数字图像处理课程教学中存在的问题，联系实际，引入项目驱动教学，并结合MATLAB仿真软件，提出以项目为主线开展课程教学的流程和方法。

数字图像处理；项目驱动教学；MATLAB

1 引言

数字图像处理是集光学、微电子学、计算机科学、应用数学等学科于一体的一门综合性边缘学科。图像处理技术在各个领域中的应用非常广泛，从国防建设的各种武器装备到先进的医疗成像设备，从林林总总的消费电子产品到3G多媒体通信，都离不开数字图像处理技术的支持[1]。数字图像处理是一门理论与实践、原理和应用紧密结合的课程，学生在学习中往往会碰到很多困难，既为数字图像处理广泛的应用前景所吸引，也常常困扰于课程的理论性，在一些繁杂的数学推导面前望而却步，逐渐丧失学习兴趣，这种局面的形成与长期以来的应试教育模式不无关系。所提倡的工程专业素质教育，注重培养学生的学习兴趣和创造力，强调实践和应用能力，力求把握本学科的基本思想方法，避免学生出现“只见树木，不见森林”的现象[2]。因此，在该课程教学中引入项目驱动模式，使学生既能了解基本原理，又能从项目中找到基本理论的落脚点，做到真正的理论与实践一体化，收到较好的教学效果。

2 数字图像处理课程教学现状分析

在许昌学院，数字图像处理是电子信息工程专业四年级学生的一门专业课，它要求学生掌握有关图像处理的基本理论和算法，并能够利用计算机编程实现诸如图像增强、图像复原、图像分割、图像变换、形态学图像处理等常规的处理技术，为进一步学习“计算机视觉”“模式识别”等课程及走向工作岗位后的学以致用打下基础。该课程知识点多，理论性强，难度偏大，而传统的教学模式是以理论介绍为主，缺乏理论的实现步骤，造成学生在学习时普遍感到过于抽象，很难看到理论的实际应用效果。而且教师在课堂上讲授知识点时，由于和实践脱节，致使学生在一些繁杂的数学推导面前望而却步，从而逐渐交流反馈，丧失学习兴趣。而且对于高年级学生而言，求职和考研的压力很大，往往无法集中注意力完成一些专业课的学习任务，学习的动力和兴趣都较低年级时有所下降。面对这种状况，如果教师不采取措施加以引导并使其得到改善，形成教学相长的教学氛围，势必影响教学效果。

3 项目驱动教学的特点

项目驱动教学是将课程教学与实践有机结合起来，实现“教学做评合一”[3]。概括起来，项目驱动教学具有下面一些特点。

3.1 架构理论联系实际的桥梁

开展项目驱动教学的过程是体验真实、发现需要、提升能力、运用知识的过程，所确立的项目可以在实践与理论之间架起一座沟通的桥梁，它将理论学习与实践结合，学生为了完成项目会自觉学习相关理论知识，并在实践中积极验证理论，使理论知识在实际应用中焕发出勃勃生机。

3.2 激发学生主动学习、自主创新的意识

项目驱动教学是以建构主义学习理论为基础，学生是学习的主体，教师扮演组织者、引导者的角色。在项目驱动教学实施中，教师不是把现成的知识技能传递给学生，而是学生在教师的指导下去寻找“项目”，分析“项目”，并最终完成“项目”。学生不再把学习当任务，而是根据项目需求来学习，由被动地接受知识转变为主动地寻求知识。学生学习的主动和创新意识在项目实施的过程中不断增强。

3.3 注重实践，提高学生的综合实践能力和团队精神

在传统的教学模式下，有些学生在完成一门课程的学习后，却不知道这门课程有什么用途，为什么学习，及在今后的工作中能用到哪些知识。在开展项目驱动教学后，学生接触的都是一些具体的项目，在做这些项目时要用到哪些知识点，如何综合利用它们，都是项目顺利完成必须解决的问题。而当这些问题已不再是问题时，学生的综合实践能力也将得到进一步提高。

4 数字图像处理课程项目驱动教学实施程序

4.1 课程项目设计

项目的选择和设计是项目驱动教学的关键，数字图像处理项目驱动教学过程如图1所示。从图1可以看出，项目选择和设计的好坏直接影响到教学的开展。

根据课程的知识层次和内容体系结合科研项目，设计“基于MATLAB的车牌识别系统研究”来组织课堂教学内容，如图2所示。从图2可知，“数字图像处理”的大部分教学内容都可通过“基于MATLAB的车牌识别系统研究”这一项目组织在一起。以“实施项目”的方式引入有关概念和主题，展开教学内容，将学生的“被动学习”转换为“兴趣驱动”，从而提高教学效率。

另外，根据学校电子信息专业的教学实验条件，设计“数字图像通信”“脑部CT图像处理”等项目，从而融合图像压缩及彩色图像处理等知识点。

4.2 项目的实施

整个项目的实施过程分为两个阶段。第一阶段为“理论学习”阶段。在教学方法上，引入大量应用实例，在授课时重点阐述医学核磁共振成像，医学图像处理、图像通信，图像特征提取等实例，提高学生上课的兴趣，活跃课堂气氛。通过对具体项目的讲解，给学生身临其境的感觉，将深奥的理论形象化，使学生易于接受，激发学生的学习兴趣和热情。第二阶段为“项目实施”阶段。将项目分成若干个小组，各小组在教师的指导下召开小组会议，分析目标，进行成员分工，确定各分工的职责及项目实施计划。在这一过程中，教师扮演项目顾问的角色，解答小组成员有关本阶段的各种疑问。学生可在教师的指导下完成对项目的需求分析、系统设计到编码实现、测试部署的全过程，达到使学生在完成任务的过程中理解学科知识、融会贯通、掌握综合技能的目的。

4.3 项目总结与反馈

学期末留出一周时间用于项目的总结和反馈，各小组提交项目结题材料，在全班范围内演示各小组项目成果，介绍项目实施过程及成果优势与不足，总结项目实施各阶段的经验教训，回答探析的现场提问。并在听取其他小组报告的基础上进行自我反思，找出差距与不足。最后通过学生自评、组内成员互评和教师评价来确定每位学生的最终成绩。

5 结束语

数字图像处理课程采用项目驱动教学，实现以项目覆盖知识面，以项目体系架构教学布局的新思路，采用项目牵引的启发式教学方式来组织教学内容，符合目前专业课教学的基本教学原则。实践表明，这一教学改革尝试是可行的、有效的，有利于激发学生学习的原动力，提高学生的主动学习性及动手能力，从而锻炼学生的创新能力，提高教学水平。

[1]Castleman K R. Digital Image Processing[M].影印本.北京∶清华大学出版社,2006

[2]谢祖钊,傅雄烈.高等工程教育概论[M].北京∶北京航空航天大学出版社,1992

[3]杨畅.项目驱动教学在高职“计算机网络”“实验教学”中的应用[J].计算机教育,2009(4)

Application of Project-Driven Mode Teaching in Digital Image Processing

Chen Jing, Li Wenxin

Digital Image Processing is one of the important major courses for the undergraduates of electronics and information specialty. The close relation in the theory and experience makes the effect of traditional teaching modes improve hardly. In this paper, it is analyzed the drawbacks of Digital Image Processing teaching, introduced the project-driven mode teaching method according to experience ,and suggested the procedure and method of the teaching course based on the project.

digital image processing; project-driven mode teaching; MATLAB

Author’s address Electro-information Engineering College, Xuchang University, Xuchang, He’nan,China 461000

G642

B

1671-489X(2011)03-0038-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.03.038

作者：陈静，许昌学院讲师，硕士，研究方向为图像处理。