案例教學(xué)法在數(shù)字圖像處理課程中的應(yīng)用研究

杜云明　蓋麗娜　劉文科

數(shù)字圖像處理作為信息類專業(yè)的核心專業(yè)課，是一門既具有完備理論基礎(chǔ)又有廣泛應(yīng)用的實(shí)用學(xué)科，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。[1-2]課程目標(biāo)不僅要求學(xué)生系統(tǒng)掌握學(xué)科理論，更要求學(xué)生能夠靈活運(yùn)用解決相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題。然而傳統(tǒng)的理論講解、效果演示、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的教學(xué)模式，很難真正將課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作有機(jī)地結(jié)合在一起，更達(dá)不到對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。筆者嘗試將案例教學(xué)法應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中，通過(guò)對(duì)具體案例的剖析，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)原理內(nèi)涵的理解，同時(shí)培養(yǎng)了他們動(dòng)手實(shí)踐和分析與解決問(wèn)題的能力，取得了較好的教學(xué)效果。

一 數(shù)字圖像處理課程教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)字圖像處理作為我校信息類專業(yè)高年級(jí)的本科課程，其多數(shù)內(nèi)容的基本原理往往都是以公式推導(dǎo)的形式進(jìn)行介紹，比較抽象和枯燥。授課中采用“理論講解為主，演示驗(yàn)證為輔”的教學(xué)模式難以讓學(xué)生真正理解原理的內(nèi)涵，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高，理論記憶不深。另外，大部分教材內(nèi)容陳舊且偏重理論，學(xué)生無(wú)法從書(shū)本上體會(huì)到課程的實(shí)際應(yīng)用意義，只是被動(dòng)盲目學(xué)習(xí)，缺乏興趣。在近幾年教學(xué)中，盡管已經(jīng)逐漸重視實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，但也僅限于對(duì)理論的編程化實(shí)踐。課程配置的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，也多以演示和驗(yàn)證性為主，案例的實(shí)用化水平不高，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力提升有限。再者，教學(xué)大綱中32～48學(xué)時(shí)的課時(shí)配備，也很難完成全部的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)任務(wù)。同時(shí)以教師講解為主的課堂教學(xué)，缺乏討論和互動(dòng)交流，學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力難以得到提高。因此，為在有限學(xué)時(shí)內(nèi)達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，筆者嘗試將案例教學(xué)法引入到實(shí)際授課中，通過(guò)對(duì)實(shí)用案例的剖析與討論，加深學(xué)生對(duì)抽象理論的理解和感性認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用的目的。

二 數(shù)字圖像處理案例教學(xué)法的適用性分析

1 案例教學(xué)法

案例教學(xué)法19世紀(jì)末起源于美國(guó)哈佛商學(xué)院，20世紀(jì)20年代逐漸得到應(yīng)用推廣。我國(guó)在20世紀(jì)80年代引入案例教學(xué)法，并主要將其應(yīng)用于法學(xué)、醫(yī)學(xué)和管理學(xué)等實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科領(lǐng)域。[3]案例教學(xué)法的實(shí)質(zhì)就是教師通過(guò)引入實(shí)際案例引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，學(xué)生通過(guò)對(duì)案例的討論和分析來(lái)加深對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用，是一種注重教育主體性和互動(dòng)性，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性和應(yīng)用性的教學(xué)方法。[4]該教學(xué)法不僅可使學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能，更可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，因此也倍受工科院校的青睞，并已在相關(guān)學(xué)科進(jìn)行推廣和應(yīng)用。[5]

2 數(shù)字圖像處理采用案例教學(xué)法的必要性

首先，從教學(xué)內(nèi)容上看，數(shù)字圖像處理課程知識(shí)體系龐大，涵蓋內(nèi)容繁雜，理論抽象且實(shí)踐操作水平要求較高，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，難以真正完成全部教學(xué)任務(wù)。而采用案例教學(xué)法，可以案例為載體重新整合教學(xué)內(nèi)容，能夠解決課程時(shí)間緊任務(wù)重的難題和困境。另外該教學(xué)方法可有效將理論與實(shí)踐進(jìn)行完美結(jié)合，通過(guò)實(shí)際案例分析，加深學(xué)生對(duì)抽象理論知識(shí)的理解和認(rèn)知。

其次，從教學(xué)目標(biāo)上看，課程不僅要求學(xué)生系統(tǒng)掌握理論知識(shí)，更要求學(xué)生能夠融會(huì)貫通學(xué)以致用。而傳統(tǒng)的以理論講解為主的教學(xué)模式難以實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，更不利于學(xué)生動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)。采用案例教學(xué)法，通過(guò)對(duì)案例的講解、分析和思考，不僅能夠讓學(xué)生學(xué)習(xí)到相關(guān)知識(shí)，更可讓他們體會(huì)到理論的具體應(yīng)用，掌握知識(shí)運(yùn)用的技巧、方法和途徑，為進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力提供幫助。

三 案例教學(xué)法的實(shí)施

案例教學(xué)不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式，它以案例為載體重新構(gòu)架教學(xué)內(nèi)容。授課中要求以案例為中心，充分發(fā)揮教師和學(xué)生兩方面的積極性和能動(dòng)性，突出學(xué)生的主體參與作用。數(shù)字圖像處理案例教學(xué)主要圍繞案例選取、案例講解、案例分析與討論和案例總結(jié)等幾個(gè)步驟展開(kāi)實(shí)施。

1 案例選取

案例教學(xué)法應(yīng)用成功與否，關(guān)鍵在于教學(xué)案例選取是否得當(dāng)。首先應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選取貼近生活且具有代表性的案例，這樣才能激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，并且通過(guò)對(duì)典型案例的學(xué)習(xí)達(dá)到舉一反三、觸類旁通。其次，案例選取要難易適當(dāng)、繁簡(jiǎn)相宜。采用適中難度的案例不僅可提升學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的參與熱情，而且還可通過(guò)解決問(wèn)題來(lái)達(dá)到鍛煉和提高實(shí)踐能力的目的。再者，選取的案例要具有綜合性，即案例中要能夠涵蓋多個(gè)知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生只要圍繞案例展開(kāi)學(xué)習(xí)，即可完成全部學(xué)習(xí)任務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)以案例重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容的目標(biāo)。另外，案例選取還要具有可操作性。通過(guò)案例分析，學(xué)生不僅要能夠捋清知識(shí)脈絡(luò)，更要能夠編程實(shí)現(xiàn)來(lái)解決問(wèn)題，完成理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的雙重任務(wù)。

2 案例講解

案例講解階段主要發(fā)揮教師的啟發(fā)和引導(dǎo)作用，幫助學(xué)生理解案例，為學(xué)生解決問(wèn)題提供指引。在展示案例時(shí)，教師一方面要介紹案例的應(yīng)用背景和實(shí)際意義，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面還要解析案例的結(jié)構(gòu)框架和實(shí)現(xiàn)思路，加深學(xué)生對(duì)案例的理解與認(rèn)知。在案例分析講解時(shí)，教師應(yīng)注重從理論和實(shí)踐操作兩個(gè)層面進(jìn)行引導(dǎo)，重點(diǎn)放在對(duì)學(xué)生的啟發(fā)性思考上。另外教師還可針對(duì)案例中的某一具體問(wèn)題，給出建議性的解決方案，并對(duì)方案所需的方法、技巧和策略做示范性的列舉，為學(xué)生創(chuàng)造性的解決問(wèn)題提供思路和啟示。最后教師還應(yīng)對(duì)案例中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行解釋性的說(shuō)明，并對(duì)相關(guān)注意事項(xiàng)進(jìn)行提示，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去思考，也可使討論環(huán)節(jié)更具針對(duì)性。

3 案例分析與討論

案例分析與討論是學(xué)習(xí)知識(shí)和培養(yǎng)能力的重要環(huán)節(jié)，可采用分組形式完成。經(jīng)過(guò)教師講解后，學(xué)生對(duì)案例涉及的問(wèn)題已經(jīng)有了初步的認(rèn)知。這時(shí)需要學(xué)生仔細(xì)的研究與分析，歸納出案例涵蓋的相關(guān)理論知識(shí)，然后通過(guò)自主和協(xié)同方式，實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)和理論應(yīng)用理解。在此基礎(chǔ)上，要求每位同學(xué)親身實(shí)踐設(shè)計(jì)出個(gè)性化的解決方案，并帶著問(wèn)題參加討論。案例討論可在組內(nèi)和組間兩個(gè)層面進(jìn)行，主要圍繞學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，以及案例解決的方法、過(guò)程和結(jié)果來(lái)展開(kāi)。在分組討論時(shí)，學(xué)生可暢所欲言，提出問(wèn)題、交流想法、總結(jié)心得，最終形成小組的解決方案。在組間討論時(shí)，可先由每組學(xué)生代表匯報(bào)展示本組解決方案，然后由其他小組同學(xué)提問(wèn)并進(jìn)行答辯。通過(guò)討論交流學(xué)生不僅可加深對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)也會(huì)對(duì)同一問(wèn)題的不同解決方法產(chǎn)生新的感悟，為進(jìn)一步創(chuàng)造性的解決問(wèn)題提供幫助。

4 案例總結(jié)

案例總結(jié)是檢驗(yàn)成果、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、反饋建議、整改完善的收口環(huán)節(jié)，需要教師和學(xué)生共同完成。教師可先鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)案例中的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法、過(guò)程和心得等方面進(jìn)行總結(jié)，以檢驗(yàn)案例的適用性和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。然后教師再結(jié)合學(xué)生的討論情況，對(duì)案例進(jìn)行綜合性的點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。一方面要對(duì)學(xué)生的過(guò)程表現(xiàn)、創(chuàng)新實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)予以肯定，積極發(fā)現(xiàn)和總結(jié)學(xué)生在處理問(wèn)題時(shí)給出的好的方法、思路和策略，從正面引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生；另一方面也要指出學(xué)生在分析和解決問(wèn)題時(shí)存在的不足，同時(shí)幫助學(xué)生分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并給出相關(guān)改進(jìn)措施和建設(shè)性的意見(jiàn)，為學(xué)生進(jìn)一步的整改和完善解決方案提供借鑒和啟示。另外在整個(gè)案例完成后，教師還需對(duì)案例教學(xué)進(jìn)行過(guò)程分析、效果分析和質(zhì)量分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)為優(yōu)化和改進(jìn)案例做準(zhǔn)備。

四 案例教學(xué)中要注意的幾個(gè)問(wèn)題

在數(shù)字圖像處理課程教學(xué)過(guò)程中引入案例教學(xué)法，雖然可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高動(dòng)手實(shí)踐和分析解決問(wèn)題的能力。但是也必須要注意到，案例教學(xué)法的實(shí)施過(guò)程，對(duì)教師、學(xué)生、案例等均提出了更高的要求，所以在教學(xué)中還應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題。[6-7]

1 在案例教學(xué)中，教師作為策劃者、組織者和管理者，要求具備扎實(shí)的理論功底和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠結(jié)合課程實(shí)際、學(xué)生實(shí)際和生活實(shí)際精心設(shè)計(jì)適合不同教學(xué)內(nèi)容的案例。同時(shí)發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用，突出學(xué)生的主體地位，積極組織學(xué)生開(kāi)展分析和討論活動(dòng)，鼓勵(lì)和啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考。另外教師還應(yīng)具備較強(qiáng)的應(yīng)變和判斷能力，及時(shí)分析和解決學(xué)生發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題，并對(duì)相關(guān)的分析方法和結(jié)論加以客觀評(píng)斷。

2 案例教學(xué)不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式，它改變了學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的角色，要求學(xué)生積極參與，在案例解讀、分析和討論等環(huán)節(jié)中發(fā)揮主動(dòng)性。為有效的參與討論發(fā)表觀點(diǎn)，課前要求學(xué)生必須主動(dòng)收集資料，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和分析方法對(duì)案例進(jìn)行思考、分析和研究。課上討論時(shí)要求學(xué)生必須克服依賴心理，加強(qiáng)互動(dòng)交流，養(yǎng)成勤于思考、踴躍發(fā)言的習(xí)慣。同時(shí)為鞏固學(xué)習(xí)成果，課后還要求學(xué)生能夠及時(shí)查找問(wèn)題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提升學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力。

3 案例教學(xué)的起點(diǎn)是選取合適的案例，因此案例的好壞直接影響教學(xué)效果。授課中采用案例要遵循漸進(jìn)原則，即在開(kāi)始階段采用較為簡(jiǎn)單的案例，隨著課程深入再漸漸引入復(fù)雜的案例，逐步提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。另外案例所含知識(shí)點(diǎn)必須要鮮明、客觀、真實(shí)，易于學(xué)生接受理解，并能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再者案例內(nèi)容必須要圍繞教學(xué)目標(biāo)、突出重點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜案例應(yīng)進(jìn)行精心剪裁和限定。

參考文獻(xiàn)

[1]范秋生.探索計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展[J].煤炭技術(shù)，2013，9（32）：254-255.

[2]陳汗青，萬(wàn)艷玲，王國(guó)剛.數(shù)字圖像處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2013，1（26）：72-75.

[3]趙敏.案例教學(xué)法在數(shù)字圖像處理教學(xué)中的研究與實(shí)踐[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011，7（32）： 98-99.

[4]許進(jìn)杰.實(shí)踐案例教學(xué)與應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式探析[J].大學(xué)教育，2013（3）：60-62.

[5]李曉慶，高強(qiáng)，袁俊平.探究式案例教學(xué)法在工科專業(yè)課程中的實(shí)踐與思考[J].中國(guó)電力教育，2013（29）：54-55，65.

[6]楊瑞萍.“數(shù)字電子技術(shù)”課程運(yùn)用案例教學(xué)的體會(huì)與思考[J].中國(guó)電力教育，2011（20）：73-74.

[7]蔣智化，張展.案例教學(xué)法在“電氣安全技術(shù)”課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2010（30）：50-51.