基于項(xiàng)目驅(qū)動的數(shù)字圖像處理與分析課程教學(xué)改革

史彩娟 趙麗莉 黃曉紅

摘? 要 針對碩士研究生課程“數(shù)字圖像處理與分析”教學(xué)現(xiàn)狀，分析項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法特點(diǎn)，提出以教師縱向和橫向項(xiàng)目為依托的基于項(xiàng)目驅(qū)動的“數(shù)字圖像處理與分析”課程教學(xué)改革。通過運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，增強(qiáng)“數(shù)字圖像處理與分析”課程的教學(xué)效果，更好地培養(yǎng)研究生的實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力和科研能力。

關(guān)鍵詞 項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法;數(shù)字圖像處理與分析;教學(xué)改革;實(shí)踐動手能力;創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：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

近幾年，人工智能、計(jì)算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理與分析技術(shù)也得到極大發(fā)展。然而，作為信號與信息處理碩士專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)課程，“數(shù)字圖像處理與分析”的教學(xué)還停留在以講解基礎(chǔ)理論和技術(shù)為主，未能緊跟圖像處理及分析發(fā)展的最新理論及技術(shù)前沿，與實(shí)際應(yīng)用存在很大差距，大大限制了對研究生的實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力及科研能力的培養(yǎng)。

項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法被廣泛應(yīng)用于不同課程的教學(xué)過程中，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力及創(chuàng)新能力方面取得很好的成效。項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法是一種新型教學(xué)法，與傳統(tǒng)教學(xué)方法不同，它是以實(shí)際的科研項(xiàng)目為依托，讓學(xué)生參與項(xiàng)目的實(shí)際研究，從而展開理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐活動，突出培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力及科研能力[1]。也就是說在教學(xué)過程中以一個項(xiàng)目為主線，把課程相關(guān)知識點(diǎn)融入項(xiàng)目的各個環(huán)節(jié)，使教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的實(shí)踐動手能力及創(chuàng)新能力，同時能更好地促進(jìn)教師教學(xué)及科研水平的提升。為此，擬將項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法應(yīng)用到碩士專業(yè)課程“數(shù)字圖像處理與分析”教學(xué)之中。

2 項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法在圖像處理與分析課程中的應(yīng)用

以授課教師的縱向和橫向項(xiàng)目為驅(qū)動，采用項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法來增強(qiáng)圖像處理與分析課程的教學(xué)效果，培養(yǎng)研究生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力。

國家自然基金等縱向項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法? 依托授課教師主持的國家級和省部級關(guān)于圖像處理及分析方向的縱向科研項(xiàng)目，讓學(xué)生參加到科研項(xiàng)目的研究工作中來。自1986年我國設(shè)立國家自然基金以來，其在研究生培養(yǎng)過程中的作用越來越大，省自然科學(xué)基金項(xiàng)目亦是如此。這些縱向科研項(xiàng)目均屬于創(chuàng)新型科研項(xiàng)目，緊跟研究方向發(fā)展前沿，能夠使學(xué)生掌握與課程相關(guān)知識的最近發(fā)展及研究動態(tài)[2]。因此，基于國家自然基金等縱向項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法為培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力和科研能力提供了很好的契機(jī)和平臺，也為國家科研人才的培養(yǎng)提供了基礎(chǔ)?？v向項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法的具體實(shí)施步驟如圖1所示。

在項(xiàng)目研究過程中以學(xué)生學(xué)習(xí)研究為主，教師指導(dǎo)為輔[3]，讓學(xué)生真正融入縱向項(xiàng)目的研究之中。首先，教師指導(dǎo)研究生對項(xiàng)目方案進(jìn)行詳細(xì)分析，了解項(xiàng)目的研究背景及研究目標(biāo);其次，教師指導(dǎo)研究生結(jié)合“數(shù)字圖像處理與分析”里面的理論和技術(shù)，對項(xiàng)目研究內(nèi)容進(jìn)行深入理解，學(xué)生查找學(xué)習(xí)相關(guān)資料，為研究內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)打好理論及技術(shù)基礎(chǔ);再次，研究生根據(jù)對研究內(nèi)容的理解，進(jìn)行相應(yīng)算法設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真;最后，對整個研究過程及研究成果進(jìn)行總結(jié)，教師指導(dǎo)研究生撰寫相關(guān)學(xué)術(shù)論文。

在項(xiàng)目研究過程中，教師要注重將項(xiàng)目研究內(nèi)容與“數(shù)字圖像處理與分析”課程緊密結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生深刻理解項(xiàng)目中涉及的課程內(nèi)容，同時了解項(xiàng)目中的哪些內(nèi)容是課程知識的提升及發(fā)展前沿，真正達(dá)到寓教于項(xiàng)目研究。另外，在整個項(xiàng)目研究過程中，授課教師隨時對學(xué)生學(xué)習(xí)研究進(jìn)行細(xì)心指導(dǎo)，對學(xué)生遇到的問題及時給予解答。通過運(yùn)用縱向項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，一方面使研究生很好地理解和掌握“數(shù)字圖像處理與分析”課程內(nèi)容，另一方面使研究生的創(chuàng)新能力及科研能力大大提升。

橫向項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法? 依托授課教師主持的與圖像處理及分析相關(guān)的橫向項(xiàng)目，如車牌識別技術(shù)研究、產(chǎn)品表面瑕疵檢測等，使研究生在橫向項(xiàng)目的研究中深刻理解和掌握“數(shù)字圖像處理與分析”課程知識，切實(shí)了解所學(xué)圖像處理及分析相關(guān)知識和技術(shù)如何應(yīng)用于實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力。橫向項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法具體實(shí)施步驟如圖2所示。

在橫向項(xiàng)目研究過程中，首先，教師指導(dǎo)研究生根據(jù)橫向項(xiàng)目的實(shí)際需求進(jìn)行項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)，運(yùn)用數(shù)字圖像處理及分析相關(guān)知識達(dá)到項(xiàng)目的要求;其次，教師指導(dǎo)研究生運(yùn)用C++等軟件進(jìn)行項(xiàng)目程序設(shè)計(jì)并進(jìn)行仿真優(yōu)化，以達(dá)到最好的效果;再次，教師指導(dǎo)研究生對整個研究過程及研究成果進(jìn)行總結(jié)，并撰寫相關(guān)學(xué)術(shù)論文;最后，將研究成果應(yīng)用于實(shí)際，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行完善。

同樣，在項(xiàng)目研究過程中，教師要注重將項(xiàng)目研究內(nèi)容與“數(shù)字圖像處理與分析”課程緊密結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生深刻理解項(xiàng)目中涉及的課程內(nèi)容，同時了解這些內(nèi)容如何應(yīng)用于實(shí)際。通過運(yùn)用橫向項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法，不僅使研究生深刻理解和掌握“數(shù)字圖像處理與分析”課程內(nèi)容，對所學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用有了切實(shí)了解，而且研究生的實(shí)踐動手能力及科研能力都得到增強(qiáng)。

3 項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法需要注意的問題

兼顧課程知識與前沿技術(shù)? 在運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法過程中既包含課程中的基礎(chǔ)理論和技術(shù)，還要涉及圖像處理與分析中的相關(guān)前沿技術(shù)，從而確保研究生既能掌握基礎(chǔ)知識和技術(shù)，同時能夠了解前沿知識，緊跟數(shù)字圖像處理與分析技術(shù)的發(fā)展。

兼顧課程知識與實(shí)際應(yīng)用? 在運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法過程中注重課程基礎(chǔ)知識與實(shí)際應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，使研究生深刻理解“數(shù)字圖像處理與分析”課程內(nèi)容，特別是所學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用。

兼顧知識傳授與能力培養(yǎng)? 在運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法過程中除了讓學(xué)生掌握“數(shù)字圖像處理與分析”課程基礎(chǔ)知識、前沿技術(shù)、實(shí)際應(yīng)用，還要著力培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力和科研能力。

教師與學(xué)生角色轉(zhuǎn)換? 在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，教師講授課程為主，學(xué)生被動學(xué)習(xí)為輔;在項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)中，學(xué)生則成為學(xué)習(xí)研究的主體，輔以教師指導(dǎo)，教師對學(xué)生學(xué)習(xí)及研究過程中遇到的問題及時給予指導(dǎo)，鼓勵激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

依托項(xiàng)目與課程緊密關(guān)聯(lián)? 項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法是以教師的縱向及橫向項(xiàng)目為依托，這些項(xiàng)目必須與課程內(nèi)容緊密關(guān)聯(lián)，課程內(nèi)容在項(xiàng)目中有很好的體現(xiàn)和應(yīng)用。

提升教師科研學(xué)術(shù)水平? 項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法是依托于授課教師的縱向及橫向項(xiàng)目，授課教師必須具有較高的科研水平和開闊的學(xué)術(shù)視野，才能為研究生提供良好的科研機(jī)會和有力指導(dǎo)，因此要不斷提升自身的科研學(xué)術(shù)水平[4]。

構(gòu)建完善的考核評價體系? 根據(jù)項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)模式，采取“過程性”與“結(jié)果性”相結(jié)合的考核方式[5]?？己顺煽冇扇糠纸M成：項(xiàng)目研究過程成績、項(xiàng)目研究成果及論文成績以及PPT報(bào)告成績。項(xiàng)目研究過程成績是對項(xiàng)目研究進(jìn)展及學(xué)生參與度給出的評價，占總成績的30%;項(xiàng)目研究成果及論文成績是對項(xiàng)目研究結(jié)果及撰寫論文情況給出的評價，占總成績的40%;PPT報(bào)告成績是學(xué)生對項(xiàng)目研究的總結(jié)展示，占總成績的30%。最后匯總?cè)糠殖煽儯o出“數(shù)字圖像處理與分析”課程的總成績。

4 結(jié)語

在“數(shù)字圖像處理與分析”課程教學(xué)過程中，以教師的縱向和橫向項(xiàng)目為依托，進(jìn)行項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)，讓研究生在項(xiàng)目研究過程中更加深刻地理解和掌握圖像處理及分析相關(guān)知識，提升實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力和科研能力。同時，教師教學(xué)和科研學(xué)術(shù)水平也得到提升。另外，指出項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法中應(yīng)該注意的問題?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]唐加能.項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)在信號與系統(tǒng)課程中的探索和實(shí)踐[J].科教文匯，2017（2）：66-67，72.

[2]逯子揚(yáng)，宋旼珊，閆永勝.基于國家自然基金項(xiàng)目驅(qū)動的多學(xué)科專業(yè)研究生協(xié)同創(chuàng)新的導(dǎo)師指導(dǎo)形式[J].才智，2017（5）：242.

[3]唐佳林，楊華明，陳林，等.項(xiàng)目教學(xué)法在《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國西部科技，2015，14（2）：89-90.

[4]史彩娟，黃曉紅.基于創(chuàng)新型研究生培養(yǎng)模式的“數(shù)字圖像處理與分析”課程教學(xué)改革初探[J].中國教育技術(shù)裝備，2018（19）：93.

[5]陳靜，李文鑫.項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的研究與實(shí)踐[J].軟件導(dǎo)刊.教育技術(shù)，2017，16（8）：28-29.