案例教學法在數字圖像處理課程中的應用研究

杜云明　蓋麗娜　劉文科

數字圖像處理作為信息類專業的核心專業課，是一門既具有完備理論基礎又有廣泛應用的實用學科，理論性和實踐性都很強。[1-2]課程目標不僅要求學生系統掌握學科理論，更要求學生能夠靈活運用解決相關領域的實際問題。然而傳統的理論講解、效果演示、實驗驗證的教學模式，很難真正將課程的理論學習和實踐操作有機地結合在一起，更達不到對學生創新能力的培養。筆者嘗試將案例教學法應用到實際教學中，通過對具體案例的剖析，增強學生對原理內涵的理解，同時培養了他們動手實踐和分析與解決問題的能力，取得了較好的教學效果。

一 數字圖像處理課程教學現狀

數字圖像處理作為我校信息類專業高年級的本科課程，其多數內容的基本原理往往都是以公式推導的形式進行介紹，比較抽象和枯燥。授課中采用“理論講解為主，演示驗證為輔”的教學模式難以讓學生真正理解原理的內涵，導致學生學習熱情不高，理論記憶不深。另外，大部分教材內容陳舊且偏重理論，學生無法從書本上體會到課程的實際應用意義，只是被動盲目學習，缺乏興趣。在近幾年教學中，盡管已經逐漸重視實踐操作環節，但也僅限于對理論的編程化實踐。課程配置的實驗實踐環節，也多以演示和驗證性為主，案例的實用化水平不高，學生動手實踐能力提升有限。再者，教學大綱中32～48學時的課時配備，也很難完成全部的教學和實驗任務。同時以教師講解為主的課堂教學，缺乏討論和互動交流，學生分析解決問題的能力難以得到提高。因此，為在有限學時內達到預期的教學效果，筆者嘗試將案例教學法引入到實際授課中，通過對實用案例的剖析與討論，加深學生對抽象理論的理解和感性認知，激發學生的學習興趣，提高學生分析和解決問題的能力，真正實現學以致用的目的。

二 數字圖像處理案例教學法的適用性分析

1 案例教學法

案例教學法19世紀末起源于美國哈佛商學院，20世紀20年代逐漸得到應用推廣。我國在20世紀80年代引入案例教學法，并主要將其應用于法學、醫學和管理學等實踐性較強的學科領域。[3]案例教學法的實質就是教師通過引入實際案例引導學生進行思考，學生通過對案例的討論和分析來加深對知識的理解和運用，是一種注重教育主體性和互動性，強調實踐性和應用性的教學方法。[4]該教學法不僅可使學生掌握專業知識和實踐技能，更可提高學生學習的積極性和主動性，因此也倍受工科院校的青睞，并已在相關學科進行推廣和應用。[5]

2 數字圖像處理采用案例教學法的必要性

首先，從教學內容上看，數字圖像處理課程知識體系龐大，涵蓋內容繁雜，理論抽象且實踐操作水平要求較高，在有限的學時內，難以真正完成全部教學任務。而采用案例教學法，可以案例為載體重新整合教學內容，能夠解決課程時間緊任務重的難題和困境。另外該教學方法可有效將理論與實踐進行完美結合，通過實際案例分析，加深學生對抽象理論知識的理解和認知。

其次，從教學目標上看，課程不僅要求學生系統掌握理論知識，更要求學生能夠融會貫通學以致用。而傳統的以理論講解為主的教學模式難以實現對知識的轉化和應用，更不利于學生動手操作能力的培養。采用案例教學法，通過對案例的講解、分析和思考，不僅能夠讓學生學習到相關知識，更可讓他們體會到理論的具體應用，掌握知識運用的技巧、方法和途徑，為進一步加強學生實踐創新能力提供幫助。

三 案例教學法的實施

案例教學不同于傳統教學模式，它以案例為載體重新構架教學內容。授課中要求以案例為中心，充分發揮教師和學生兩方面的積極性和能動性，突出學生的主體參與作用。數字圖像處理案例教學主要圍繞案例選取、案例講解、案例分析與討論和案例總結等幾個步驟展開實施。

1 案例選取

案例教學法應用成功與否，關鍵在于教學案例選取是否得當。首先應根據教學內容選取貼近生活且具有代表性的案例，這樣才能激發學生的興趣，調動學習積極性，并且通過對典型案例的學習達到舉一反三、觸類旁通。其次，案例選取要難易適當、繁簡相宜。采用適中難度的案例不僅可提升學生在教學活動中的參與熱情，而且還可通過解決問題來達到鍛煉和提高實踐能力的目的。再者，選取的案例要具有綜合性，即案例中要能夠涵蓋多個知識點。學生只要圍繞案例展開學習，即可完成全部學習任務，真正實現以案例重構教學內容的目標。另外，案例選取還要具有可操作性。通過案例分析，學生不僅要能夠捋清知識脈絡，更要能夠編程實現來解決問題，完成理論學習與實踐操作的雙重任務。

2 案例講解

案例講解階段主要發揮教師的啟發和引導作用，幫助學生理解案例，為學生解決問題提供指引。在展示案例時，教師一方面要介紹案例的應用背景和實際意義，激發學生的學習興趣；另一方面還要解析案例的結構框架和實現思路，加深學生對案例的理解與認知。在案例分析講解時，教師應注重從理論和實踐操作兩個層面進行引導，重點放在對學生的啟發性思考上。另外教師還可針對案例中的某一具體問題，給出建議性的解決方案，并對方案所需的方法、技巧和策略做示范性的列舉，為學生創造性的解決問題提供思路和啟示。最后教師還應對案例中的重點、難點問題進行解釋性的說明，并對相關注意事項進行提示，讓學生帶著問題去思考，也可使討論環節更具針對性。

3 案例分析與討論

案例分析與討論是學習知識和培養能力的重要環節，可采用分組形式完成。經過教師講解后，學生對案例涉及的問題已經有了初步的認知。這時需要學生仔細的研究與分析，歸納出案例涵蓋的相關理論知識，然后通過自主和協同方式，實現知識學習和理論應用理解。在此基礎上，要求每位同學親身實踐設計出個性化的解決方案，并帶著問題參加討論。案例討論可在組內和組間兩個層面進行，主要圍繞學習中遇到的問題，以及案例解決的方法、過程和結果來展開。在分組討論時，學生可暢所欲言，提出問題、交流想法、總結心得，最終形成小組的解決方案。在組間討論時，可先由每組學生代表匯報展示本組解決方案，然后由其他小組同學提問并進行答辯。通過討論交流學生不僅可加深對知識的理解，同時也會對同一問題的不同解決方法產生新的感悟，為進一步創造性的解決問題提供幫助。

4 案例總結

案例總結是檢驗成果、總結經驗、反饋建議、整改完善的收口環節，需要教師和學生共同完成。教師可先鼓勵學生對案例中的知識點、重點和難點問題、解決問題的方法、過程和心得等方面進行總結，以檢驗案例的適用性和學生的學習效果。然后教師再結合學生的討論情況，對案例進行綜合性的點評和總結。一方面要對學生的過程表現、創新實踐能力和團隊意識予以肯定，積極發現和總結學生在處理問題時給出的好的方法、思路和策略，從正面引導和鼓勵學生；另一方面也要指出學生在分析和解決問題時存在的不足，同時幫助學生分析問題產生的原因，并給出相關改進措施和建設性的意見，為學生進一步的整改和完善解決方案提供借鑒和啟示。另外在整個案例完成后，教師還需對案例教學進行過程分析、效果分析和質量分析，發現問題、總結經驗為優化和改進案例做準備。

四 案例教學中要注意的幾個問題

在數字圖像處理課程教學過程中引入案例教學法，雖然可以加深學生對理論知識的學習，提高動手實踐和分析解決問題的能力。但是也必須要注意到，案例教學法的實施過程，對教師、學生、案例等均提出了更高的要求，所以在教學中還應注意以下幾個問題。[6-7]

1 在案例教學中，教師作為策劃者、組織者和管理者，要求具備扎實的理論功底和豐富的實踐經驗，能夠結合課程實際、學生實際和生活實際精心設計適合不同教學內容的案例。同時發揮教師的指導作用，突出學生的主體地位，積極組織學生開展分析和討論活動，鼓勵和啟發學生進行獨立思考。另外教師還應具備較強的應變和判斷能力，及時分析和解決學生發現的新問題，并對相關的分析方法和結論加以客觀評斷。

2 案例教學不同于傳統教學模式，它改變了學生被動接受知識的角色，要求學生積極參與，在案例解讀、分析和討論等環節中發揮主動性。為有效的參與討論發表觀點，課前要求學生必須主動收集資料，運用所學知識和分析方法對案例進行思考、分析和研究。課上討論時要求學生必須克服依賴心理，加強互動交流，養成勤于思考、踴躍發言的習慣。同時為鞏固學習成果，課后還要求學生能夠及時查找問題、總結經驗，不斷提升學習和實踐能力。

3 案例教學的起點是選取合適的案例，因此案例的好壞直接影響教學效果。授課中采用案例要遵循漸進原則，即在開始階段采用較為簡單的案例，隨著課程深入再漸漸引入復雜的案例，逐步提高學生分析解決問題的能力。另外案例所含知識點必須要鮮明、客觀、真實，易于學生接受理解，并能夠激發學生的學習興趣。再者案例內容必須要圍繞教學目標、突出重點，對復雜案例應進行精心剪裁和限定。

參考文獻

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