数字图像处理技术案例教学法探讨
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作者: 阮 威
摘要： 笔者就案例教学法在数字图像处理技术中的应用作了初步的探讨，同时，简要介绍了在尝试数字图像处理技术案例教学中的一些体会。
关键词： 数字图像处理技术 案例教学法 分析
1.引言
随着数码技术应用日益普及和深化，数码设备及其产生的数字图像信息的数量以惊人的速度急剧膨胀，而且对数字图像信息的要求与日俱增，数字图像处理技术日益显示其重要地位。数字图像信息的处理涉及多方面的知识，仅仅掌握理论知识不足以指导实践，通过案例教学法，将实践中的实际案例引入课堂，可以很好地衔接教学与实践，具有极好的指导意义。
案例教学法是以对案例的分析解决为主线，通过对案例中的问题进行分析，激发学生的求知欲，调动学生的积极性，使学生自觉主动地学习案例，掌握原理和方法，实行科学的教育思想观念的一种教学方式。它是一种互动式的教学方法，可以实现启发式教学，能够极大地提高学生的学习兴趣，实现真正的教学相长。它更是实现理论联系实际的现实可实施的途径。案例教学法在数字图像处理技术教学中的应用将在更大程度上激发学生学习的学习兴趣和参与的积极性，同时，有利于学生掌握理论知识，并运用知识解决软件开发中的实际问题，最终提高教学质量，达到学校教育培养的目标。
有鉴于此，本文有对案例教学法在数字图像处理技术中的应用作了初步探讨，以期对教育同行和广大学习者有所启发和借鉴。
2.案例教学法的含义
案例教学法（case methods of teaching）可简单地界定为一种运用案例进行教学的一种方法，它是美国当今教育行业中非常盛行而有效的一种方法，在我国正在慢慢推广开来。1910年，美国哈佛商学院最先使用案例教学，开创了案例教学的先河。案例教学法于20世纪80年代初传入我国，它有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，提高教学效果。
案例教学是在学生掌握了有关基本知识和分析技术的基础上，在教师的精心策划和指导下，根据教学目的和教学要求，运用典型案例，将学生带入特定的现场进行案例分析，学生通过独立思考和集体协作，进一步提高识别、分析和解决某一具体问题的能力，同时培养学生的沟通能力和协作精神的教学方式。通过案例分析，学生可以获得蕴涵其中的那些已形成的教育原理、教学方法等知识，同时可以提高和发展学生的创造能力及解决实际问题的能力。更重要的是，学生通过案例教学获得的知识是内化了的知识，是“做中学”获得自己理解了的能驾驭的知识，不再像传统教学下获得的抽象的、过度概括化的生硬知识，它能立即被用到类似的教学实践情境中去解决处理类似的疑难教学问题。所以从美国教育家舒尔1986年在美国教育研究协会（AERA）年会重要演讲中发出要发展关于教学的案例知识的呼吁，时至今日，在众多国家的教育研究领域中都能发现案例教学法的应用。
3.数字图像处理技术案例的选择
概括而言，案例是含有问题或疑难情境在内的真实发生的典型性事件。没有案例，案例教学无从谈起，没有好的案例，便没有有效的案例教学，所以案例的选择在案例教学中至关重要。一个高质量的案例应该具备以下几个特点。
（1）目的性。案例教学的目的是为了让学生理论联系实际，通过案例让学生掌握基本的原理和概念，提高发现问题、解决实际问题的能力。一个好的案例应该使学生在讨论中加深对教材中某一重点或难点知识的理解和把握，能利用课堂学习的理论知识来分析和解决案例中所涉及的问题。所以案例的选择一定要围绕教学目的和教学要求。如果脱离这两个中心，即使案例再生动，其教学效果也大打折扣。
（2）真实性。案例一定是现实中发生的真实事件，是常见又复杂的问题，有助于学生实践能力的提高。
（3）启发性。一个好的案例需要蕴涵一定的问题，能启发学生思考，发现多种解决的途径。问题越诱人深入，越能够给学生留下较多的思维空间，教学效果越好。
（4）生动性。案例必须生动活泼，引人入胜，这样才能引起学生的兴趣，以便展开深入的思考。
数字图像处理技术分为数码设备的使用、图像的采集、图像的分析、图像的处理、效果评估等主要步骤。根据讲解数字图像处理技术课程的具体体会和数字图像处理实践经验，笔者撰写了一系列案例，导入了数码设备仿真训练课件，详细介绍光与影，立体感产生原理，透视原理，质感形成原理，以及相关原理的具体应用，利用互动的方式讲述了用数字图像处理的方法是如何进行分析的，同时在图像处理的每个过程中提出大量的问题供学生思考。案例选择了五个立体几何体、质感图标、图层、蒙版、通道等，同时为了降低学习者理解数字图像处理的难度，特别介绍了直方图在数字图像中的应用。案例既具有典型性，同时又具有真实性。我们选择一系列案例来组织课堂教学，通过一个个案例把数字图像处理技术知识点串联起来，一方面考虑到现实应用范围的广泛性，另一方面考虑到数字图像处理技术学习者的专业性，对于图像处理也有一定爱好，对于将来进行图像处理作一个铺垫。
4.数字图像处理技术案例教学的主要环节
我们尝试的数字图像处理技术案例教学中分为以下几个环节：
（1）阅读案例，个人分析。
学生首先对具体案例进行必要的了解，认真阅读案例，掌握案例所需的知识储备，需要掌握的新知识。
其次，学生需要尽快进入案例情境，了解、掌握案例中揭示的有关原理，设身处地地分析思考案例中教师的行为及对策的合理性与不合理性。在案例的分析过程中，要注意寻找其中的因果关系，只有弄清问题产生的原因，才可能找到问题的合理解决手段。
第三，学生要注意区分基本性问题和现时性问题。基本性问题即抽象或一般的问题，常与事实背后的概念、原理、规则等有关，需要通过对案例中所包括的信息进行解释、分析、演绎、推理和抽象，以得到概括化的结论。现时性问题即案例中教师所面对的特殊决定、疑难问题等要求在一定的时间范围内得到解决的那些问题，需将自己已有的知识或过去形成的经验与案例展示的背景材料、内外部因素等整合起来进行综合评判，来提出多种经得起别人反驳的见解、对策及方案。
（2）动手实践，交流分析。
动手实践是案例教学中非常重要的环节，本质上是一种知识技能的再获取的过程。围绕案例的重点、难点、疑点，进行操作、讨论、辩论和争论。每个学生可以相互交流意见心得，相互启迪，相互借鉴，重点是想法的交流。
为了使分组讨论有效地开展，教师要做好充分的课前准备。除了熟知案例陈述的基本知识外，还要谙知案例反映或蕴涵的原理、规则等知识，以便引导学生概括出来。要认真学习研究案例后给出的教学指南，具体拟定出课堂教学计划，这要求教师认真思考回答以下问题：希望课堂上发生些什么?如何引导这些情况的发生?讨论如何开展?时间如何安排?自己扮演什么角色?是先得结论再分析，还是相反?并对课堂讨论中可能出现的情况作出预测。教师还要依据课程目标、案例目标及教学计划的具体安排重点分析以下方面的内容：案例中反映的那些重要论题、案例中易得出两可结论的那些材料、案例中反映的情况发生的根源、案例中人物的行为、案例中所反映的而学生可能设想不到的情况等。在讨论掌握上，教师要力保讨论沿预期的轨道进行，把讨论引导到问题的解决上去，并引导出与论题相关的理论知识，力争班上每个学生都至少有一次发言的机会，切实做到有效参与。
（3）总结归纳，消化提升。
总结归纳是数字图像处理技术案例教学的最后阶段，要求学生对每个案例的制作获取属于自己的心得体会进行交流。交流中包含学生在阅读案例中所得到的具体收获，通过个人分析和实践操作提出自己所解决的实际问题，对理论上数字图像处理技术概念和案例中的实际是否对应，以及仍然存在的困惑。通过反思进一步加深对案例的认识，真正做到理论和实践的相结合。
案例教学中，师生都要注意角色转换，如果学生仍然热衷于将自己置身于教学过程之外，只做一名旁观者，案例教学也就失去了它的价值。学生只有真正地深入案例、体验角色，才会有案例情境的“再现”，案例教学的价值才能被体现。而教师在教学过程中也要不断变换自己的角色，可充当监督员，激励启发学生，监督案例分析、讨论情况；可充当示范员，向学生演示、讲解、分析案例中的事实、原理、技巧等；可充当主人翁，制定下一步的工作计划并在实施中起主导作用；可充当仲裁，解决各种争端；可充当交警，使讨论回到预定的轨道上来，等等。
5.结语
案例教学已经越来越受到广大教育工作者的重视。华东师范法学教育系郑金洲曾指出，案例教学并不是单纯的一种教学方法，它实际上是以教学内容的变革为前提条件的，正是有了形形色色的案例，才使案例教学成为可能；案例教学也并不是一种单纯的教授法，它实际上是以学生行为的转变为前提条件的，如果学生仍然热衷于自己先前的角色，把自己置身于教学过程之外，只是一个旁观者，案例教学也就失去了意义。
笔者从事多年的数字图像处理技术的教学工作，在数字图像处理技术中进行了案例教学法的尝试，并且取得了一定的效果。然而，在案例教学实践中仍有很多问题需要进一步研究探讨，比如在案例中如何结合其他相关课程实现课程的联动，如何在现有硬件设备不足的情况下使得每一个学习者都获得平等的实践机会等，都有待于我们进一步完善，从而使案例教学在数字图像处理技术中得到进一步的推广。
参考文献：
［1］成光琳.案例教学法的实施和思考.机械职业教育，2004，2.
［2］张润莲.案例教学法及其应用.桂林：电子工业学院学报，2004，4.
［3］TINKU ACHARYA.数字图像处理原理与应用.清华大学出版社.
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