基于项目驱动的数字图像处理与分析课程教学改革

史彩娟 赵丽莉 黄晓红

摘  要 针对硕士研究生课程“数字图像处理与分析”教学现状，分析项目驱动教学法特点，提出以教师纵向和横向项目为依托的基于项目驱动的“数字图像处理与分析”课程教学改革。通过运用项目驱动教学法，增强“数字图像处理与分析”课程的教学效果，更好地培养研究生的实践动手能力、创新能力和科研能力。

关键词 项目驱动教学法;数字图像处理与分析;教学改革;实践动手能力;创新能力

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）06-0080-03

Teaching Reform of Digital Image Processing and Analysis Course

based on Project Driven//SHI Caijuan， ZHAO Lili， HUANG Xiao-hong

Abstract According to the present teaching situation of the master graduate course Digital Image Processing and Analysis and the characteristics of the project driven teaching method， the teaching reform of Digital Image Processing and Analysis course based on

project driven is carried out. The projects include teachers？longitu-dinal projects and crosswise projects. The project driven teaching method not only improves the teaching effect， but also improves the graduate students？practical ability， innovative ability and scientific research ability.

Key words project driven teaching method; digital image processing and analysis; teaching reform; practical ability; innovation ability

1 引言

近几年，人工智能、计算机视觉和深度学习技术迅猛发展，数字图像处理与分析技术也得到极大发展。然而，作为信号与信息处理硕士专业及相关专业的重要专业课程，“数字图像处理与分析”的教学还停留在以讲解基础理论和技术为主，未能紧跟图像处理及分析发展的最新理论及技术前沿，与实际应用存在很大差距，大大限制了对研究生的实践动手能力、创新能力及科研能力的培养。

项目驱动教学法被广泛应用于不同课程的教学过程中，在培养学生实践动手能力及创新能力方面取得很好的成效。项目驱动教学法是一种新型教学法，与传统教学方法不同，它是以实际的科研项目为依托，让学生参与项目的实际研究，从而展开理论学习与实践活动，突出培养学生理论联系实际的实践动手能力、创新能力及科研能力[1]。也就是说在教学过程中以一个项目为主线，把课程相关知识点融入项目的各个环节，使教师教学和学生学习目标更加明确，激发学生学习的积极性和主动性，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的实践动手能力及创新能力，同时能更好地促进教师教学及科研水平的提升。为此，拟将项目驱动教学法应用到硕士专业课程“数字图像处理与分析”教学之中。

2 项目驱动教学法在图像处理与分析课程中的应用

以授课教师的纵向和横向项目为驱动，采用项目驱动教学法来增强图像处理与分析课程的教学效果，培养研究生的实践动手能力和创新能力。

国家自然基金等纵向项目驱动教学法  依托授课教师主持的国家级和省部级关于图像处理及分析方向的纵向科研项目，让学生参加到科研项目的研究工作中来。自1986年我国设立国家自然基金以来，其在研究生培养过程中的作用越来越大，省自然科学基金项目亦是如此。这些纵向科研项目均属于创新型科研项目，紧跟研究方向发展前沿，能够使学生掌握与課程相关知识的最近发展及研究动态[2]。因此，基于国家自然基金等纵向项目驱动教学法为培养研究生的创新能力和科研能力提供了很好的契机和平台，也为国家科研人才的培养提供了基础。纵向项目驱动教学法的具体实施步骤如图1所示。

在项目研究过程中以学生学习研究为主，教师指导为辅[3]，让学生真正融入纵向项目的研究之中。首先，教师指导研究生对项目方案进行详细分析，了解项目的研究背景及研究目标;其次，教师指导研究生结合“数字图像处理与分析”里面的理论和技术，对项目研究内容进行深入理解，学生查找学习相关资料，为研究内容的实现打好理论及技术基础;再次，研究生根据对研究内容的理解，进行相应算法设计并进行实验仿真;最后，对整个研究过程及研究成果进行总结，教师指导研究生撰写相关学术论文。

在项目研究过程中，教师要注重将项目研究内容与“数字图像处理与分析”课程紧密结合，指导学生深刻理解项目中涉及的课程内容，同时了解项目中的哪些内容是课程知识的提升及发展前沿，真正达到寓教于项目研究。另外，在整个项目研究过程中，授课教师随时对学生学习研究进行细心指导，对学生遇到的问题及时给予解答。通过运用纵向项目驱动教学法，一方面使研究生很好地理解和掌握“数字图像处理与分析”课程内容，另一方面使研究生的创新能力及科研能力大大提升。

横向项目驱动教学法  依托授课教师主持的与图像处理及分析相关的横向项目，如车牌识别技术研究、产品表面瑕疵检测等，使研究生在横向项目的研究中深刻理解和掌握“数字图像处理与分析”课程知识，切实了解所学图像处理及分析相关知识和技术如何应用于实际，培养学生的实践动手能力。横向项目驱动教学法具体实施步骤如图2所示。

在横向项目研究过程中，首先，教师指导研究生根据横向项目的实际需求进行项目方案设计，运用数字图像处理及分析相关知识达到项目的要求;其次，教师指导研究生运用C++等软件进行项目程序设计并进行仿真优化，以达到最好的效果;再次，教师指导研究生对整个研究过程及研究成果进行总结，并撰写相关学术论文;最后，将研究成果应用于实际，并根据实际情况进行完善。

同样，在项目研究过程中，教师要注重将项目研究内容与“数字图像处理与分析”课程紧密结合，指导学生深刻理解项目中涉及的课程内容，同时了解这些内容如何应用于实际。通过运用横向项目驱动教学法，不仅使研究生深刻理解和掌握“数字图像处理与分析”课程内容，对所学知识的实际应用有了切实了解，而且研究生的实践动手能力及科研能力都得到增强。

3 项目驱动教学法需要注意的问题

兼顾课程知识与前沿技术  在运用项目驱动教学法过程中既包含课程中的基础理论和技术，还要涉及图像处理与分析中的相关前沿技术，从而确保研究生既能掌握基础知识和技术，同时能够了解前沿知识，紧跟数字图像处理与分析技术的发展。

兼顾课程知识与实际应用  在运用项目驱动教学法过程中注重课程基础知识与实际应用的有机结合，使研究生深刻理解“数字图像处理与分析”课程内容，特别是所学知识的实际应用。

兼顾知识传授与能力培养  在运用项目驱动教学法过程中除了让学生掌握“数字图像处理与分析”课程基础知识、前沿技术、实际应用，还要着力培养学生的自学能力、实践动手能力、创新能力和科研能力。

教师与学生角色转换  在传统教学过程中，教师讲授课程为主，学生被动学习为辅;在项目驱动教学中，学生则成为学习研究的主体，辅以教师指导，教师对学生学习及研究过程中遇到的问题及时给予指导，鼓励激发学生学习的主动性和积极性。

依托项目与课程紧密关联  项目驱动教学法是以教师的纵向及横向项目为依托，这些项目必须与课程内容紧密关联，课程内容在项目中有很好的体现和应用。

提升教师科研学术水平  项目驱动教学法是依托于授课教师的纵向及横向项目，授课教师必须具有较高的科研水平和开阔的学术视野，才能为研究生提供良好的科研机会和有力指导，因此要不断提升自身的科研学术水平[4]。

构建完善的考核评价体系  根据项目驱动教学模式，采取“过程性”与“结果性”相结合的考核方式[5]。考核成绩由三部分组成：项目研究过程成绩、项目研究成果及论文成绩以及PPT报告成绩。项目研究过程成绩是对项目研究进展及学生参与度给出的评价，占总成绩的30%;项目研究成果及论文成绩是对项目研究结果及撰写论文情况给出的评价，占总成绩的40%;PPT报告成绩是学生对项目研究的总结展示，占总成绩的30%。最后汇总三部分成绩，给出“数字图像处理与分析”课程的总成绩。

4 结语

在“数字图像处理与分析”课程教学过程中，以教師的纵向和横向项目为依托，进行项目驱动教学，让研究生在项目研究过程中更加深刻地理解和掌握图像处理及分析相关知识，提升实践动手能力、创新能力和科研能力。同时，教师教学和科研学术水平也得到提升。另外，指出项目驱动教学法中应该注意的问题。■

参考文献

[1]唐加能.项目驱动式教学在信号与系统课程中的探索和实践[J].科教文汇，2017（2）：66-67，72.

[2]逯子扬，宋旼珊，闫永胜.基于国家自然基金项目驱动的多学科专业研究生协同创新的导师指导形式[J].才智，2017（5）：242.

[3]唐佳林，杨华明，陈林，等.项目教学法在《数字图像处理》课程教学中的应用[J].中国西部科技，2015，14（2）：89-90.

[4]史彩娟，黄晓红.基于创新型研究生培养模式的“数字图像处理与分析”课程教学改革初探[J].中国教育技术装备，2018（19）：93.

[5]陈静，李文鑫.项目驱动教学法在数字电路实验教学中的研究与实践[J].软件导刊.教育技术，2017，16（8）：28-29.