A Digitális képfeldolgozás számítógépes oktatásának kérdései

Dátum
2012-06-07T06:26:31Z
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

A tanári pálya egyik érdekes és izgalmas területe annak kutatása, hogy milyen didaktikai módszerek alkalmazásával lehet hatékonyan elsajátíttatni az éppen aktuális tananyagot a korosztályban, érdeklődési körben, a választott tagozatban, előképzettségben, s motiváltságban egyaránt sokszínű képet mutató tanulókkal illetve hallgatókkal. A számítógép megjelenése, az internet elterjedése, a médiumok konvergenciája új tanulási és értékelési formák kialakítását igényli. Napjainkban egyre többen részesítik előnyben az azonnali információszerzést (a tanulást, a multimédiás tartalmakat), valamint olyan széleskörű hálózati kapcsolatrendszerrel rendelkeznek, melyben szívesen osztják meg a megszerzett vagy az általuk generált tartalmakat. A médiakonvergencia lehetővé teszi, hogy hálózati kompetenciák birtokában bárki, bármikor tartalmat szolgáltasson. Az oktatásnak kár lenne nem kihasználni ezeket a lehetőségeket. A digitális képfeldolgozás során arra törekszünk, hogy a képek elemzése révén fokozatosan megértsük, azaz helyesen értelmezzük a képben foglalt vizuális információkat, felismerjük, hogy mit ábrázol a kép. Ehhez a képen olyan átalakításokat végzünk, melyek révén az eredetinél kedvezőbb tulajdonságú képet kapunk. Az átalakítások túlnyomó része valamilyen algoritmus, többnyire erős matematikai alapon. A tárgy oktatása során a hallgatóknak egyrészt ismerniük és alkalmazniuk kell az egyes képfeldolgozási eljárásokat a rendelkezésre álló szoftverek segítségével, másrészt meg kell érteniük a képfeldolgozási algoritmusok elméleti hátterét. Ez a dolgozat a digitális képfeldolgozás oktatásának területén igyekszik előrelépést tenni. Figyelembe véve azt, hogy a tananyagban tárgyalt képfeldolgozási eljárások négy elméleti alappillére közül az integrál transzformációk, a konvolúció és a matematikai morfológia megértése a legnehezebb a tanulók számára, így ezek minél jobb relációs megértésére külön tananyagot dolgoztunk ki. A kifejlesztett tananyag szövegének finomszerkezete biztosítja a figyelemfelkeltést és a tanulási tartalom problematizálását, a hierarchikus felépítés biztosítja az előzetes ismeretek és tapasztalatok aktiválását, az újonnan megtanultaknak a megfelelő ismeretekkel való összekapcsolását. A tananyaghoz felhasznált interaktív programok, saját fejlesztésű alkalmazások és animációk biztosítják az interaktivitást, bevonják a tanulókat a tanulási folyamatban, biztosítják a megfelelő motivációt. A motivációt tovább növelik a különböző gyakoroltató feladatok, amelyeket gondosan kiválogatott képeken kell végrehajtani. A kidolgozott értékelési rendszer pedig a folyamatos visszacsatolásról gondoskodik. Az értékelési rendszert úgy fejlesztettük ki, hogy annak használata biztosítja a tananyag instrumentális és relációs megértését, valamint a sikeres zárhelyi dolgozatokat is. A kidolgozott elektronikus tananyaghoz a didaktikai sablont fejlesztettük ki. A bemutatott, SCORM 1.2 kompatibilis tananyag eredményességét kívántuk lemérni egy kísérlet során. Egy nappali és egy levelező tagozatos csoport az e-learning tananyagot használta (a kísérleti csoportok), egy nappali és egy levelező tagozatos csoport (a kontroll csoportok) pedig hagyományos oktatásban vett részt. Az eredmények azt mutatják, hogy a naplófájlok felhasználásával, a tanulási szokások feltérképezésével, és az értékelőrendszer eredményeinek elemzésével továbbfejlesztett e-learning tananyag hatékonyabbá vált a korábbihoz képest. A Digitális képfeldolgozás tárgyhoz olyan tananyag készült, amely komoly matematikai előképzettség nélkül is lehetővé teszi a tananyag megértését. Az elvégzett kísérletek azt bizonyították, hogy a kifejlesztett tananyag nagymértékben javította a digitális képfeldolgozás tárgy tanulásának hatékonyságát, jelentősen javultak a hallgatók eredményei. Az LMS használata és az erős értékelési rendszer hozzájárult a tanulási szokások megismeréséhez, és lehetővé tette a tananyag továbbfejlesztését, a különböző tanulói képességekhez illesztését.

In the field of teaching, one of the interesting subjects is the research of the fact which didactic methods are good for learning the current curriculum for the students who show a wide range of age, interest, chosen courses, previous studies and motivation. The appearance of the computer, the spreading of the internet and the convergence of media require the development of new ways of learning and evaluation. The old didactic principles will be emphatic, the changes make the chance of using them very often.Nowadays more and more people prefer the prompt getting information (studying, multimedia contents), have widespread network relationship in which they certainly share the acquired or generated contents. The converge of media, the possessing of network competences make the chance that anybody can service content anywhere. Not profiting these in education would be pity.During digital image analysis our goal is to analyse the picture, understand and correctly interpret the visual information in it and finally recognise what it depicts. To achieve this we do transformations that result in an image with better properties than the original. These transformations are usually algorithms, most on strong mathematical basis. Students have to know and use the image processing methods by using the available software and need to understand the theoretical background of the algorithms. The present work is trying to make steps forward in fields of teaching digital image processing.Considering that the four theoretical pillars of the discussed image processing methods are integral transformations, convolution and mathematical morphology; we developed separated materials to help the understanding of relation of them. (The fourth one is the histogram transformations but students understand it very easy.) The text’s fine structure of the developed material ensures the raising of awareness and the problemizing of the learning content while the hierarchical setup supports the activation of previous knowledge and experiences, the connection of the newly learned to the older. The interactive programs used for the material, self-developed applications and animations ensure interactivity and involve the students into learning while granting them the required motivation that is further increased by practising tasks which must be performed in carefully chosen images. The evaluation system is elaborated so that its use ensures the instrumental and relational understanding of the material and also a successful exam test. For the material we developed a didactic template. We teach this as an optional subject to the students of the daytime and correspondence courses of Eszterházy Károly College. During the lessons students of different skills firstly have to know and use each of the methods of image processing with the help of available softwares (GIMP, ImageJ, Matlab) and secondly they have to understand the theoretical background of image processing algorithms. We want to measure the efficiency of the presented material of SCROM-compliant with an experiment. A group of regular course and a group of correspondence course learned from the e-learning material (experiment groups) while another group of regular courses and a group of correspondence course participated in the conventional education.The results show that the revision of the material based on examining the log file, the mapped learning habits and the analysing of the results of the evaluation system became more efficient in contrast to the earlier one. The developed material can be understandable for students without deeper knowledge of mathematics. The experiment proved that the developed material greatly improved the efficiency of learning the subject and the students’ grades. The usage of LMS and the evaluation system contributed to the understanding of learning habits and allowed the material to be developed further, matching to individual students’ skills.

Leírás
Kulcsszavak
digitális képfeldolgozás tanítása, teaching digital image processing, e-learning, integrál transzformációk, integral transformations, Moodle naplófájlok, Moodle log files
Forrás