案例教學法在《數字圖像處理》課程中的應用

劉艷華

（鹽城工學院 信息工程學院，江蘇 鹽城 224051）

《數字圖像處理》課程是一門實踐性很強的學科，偏重于應用，廣泛應用在航空航天、醫療、檢測、軍事、廣告等行業[1-3]。 它是模式識別、多媒體、圖像通信等學科的基礎，是電子信息工程、通信與信息系統、信號與信息處理等學科的重要的專業課程。

在現代教育中，如何提高學生利用所學理論分析問題、解決問題的能力是課程教學中必須引起重視的。《數字圖像處理》課程光靠講解理論知識，學生難以理解，而且很枯燥，傳統的教學模式已經無法適用。即使使用了多媒體，比利用黑板要形象一些，但是仍然不能有效改進教學效果，使學生學以致用。

針對上述問題，本文將案例教學法應用于《數字圖像處理》教學，經過實踐，發現能夠有效的提高學生的學習興趣和積極性，通過學習，學生利用計算機解決數字圖像處理問題的能力大大提高。

1 案例教學法

案例教學法起源于美國哈佛商學院，在20 世紀20 年代開始倡導案例教學法，頗具績效。 20 世紀80 年代初被我國引入，經過幾十年的發展，目前主要應用在法學、醫學和管理學等專業的教學[4-5]，但是工科的應用很少。

傳統的教學是以講授知識為主，學生以學習知識為主，學習的知識很難具有針對性，學習完也不能充分體會所學知識的用處，使學習積極性嚴重下降。 案例教學法是提出一個問題，以解決實際問題為目的，引導學生對該問題去調研，了解該問題提出的背景，運用多學科知識思考、分析和解決問題。 這樣，學生可以快速掌握分析、解決問題的方法，另外，不同的學生可能提出很多種完全不同的解決方法，通過互相交流，更有利于深刻理解所學知識。

案例教學的主體是學生， 學生必須主動積極的去調研、 閱讀、思考，自主地討論、交流。 教師主要起引導的作用。 所以案例教學法需要學生的積極參與和配合。

2 案例教學法在《數字圖像處理》課程中的應用

根據《數字圖像處理》課程的教學大綱和教學內容，選取具有代表性的案例。 案例所用到的知識要能夠覆蓋大部分知識點，以實際應用為主，將教材中的知識進行拓展，便于理解和掌握。

案例教學法應用于課堂主要分為以下幾個過程： 案例的選取、案例的講解、對案例進行討論、案例總結。圖像處理課程教學內容大致可分為圖像變換、圖像增強、圖像編碼壓縮、圖像復原、圖像分割幾個部分。 本文拿圖像增強為例來闡述案例教學法。

2.1 案例的選取

教學案例的選取首先要緊緊圍繞教學目標，其次，選取案例還應貼近生活，解決生活中的實際問題，這樣學生才比較感興趣，才能充分調動學生學習的積極性。 要選取比較典型的案例，學生學完要能夠舉一反三、觸類旁通。

2.2 案例的組織

圖像增強技術，主要包含：灰度級矯正、灰度變換、直方圖變換等。在案例中，給出一個不清晰的圖像，要求分別用灰度級校正、線性變換、分段線性變換、非線性灰度變換、直方圖均衡方法對該圖像進行圖像增強，并比較效果有何不同，比較每種方法的優劣。

2.3 案例講解

講解選取的案例，讓學生將案例當成任務來完成。 教師給出事先做好的案例給學生展示，叫大家思考如何來實現。 分析每個案例中包含的知識點，掌握學生的水平。

分析每個案例，給出案例實現的思路，詳細講解所應用的知識點，結合所給案例，詳細講解實現的核心部分。

2.4 案例討論

通過案例講解，學生對知識點及其應用有了比較深的認識，案例討論，解決學習中遇到的問題，對案例的實現進行討論，每個學生自由發表自己的想法。這個過程中，可以把學生進行分組，以小組為單位進行討論，然后派學生代表進行匯報。

通過討論環節，學生可以鞏固知識，并且會對同一個問題的不同解決方法有新的感悟。 也有利于教師以后的教學。

2.5 案例總結

教師依據教學案例的實現，將所用到的知識，突出重點、難點，進行總結。并對實現過程中出現的問題進行講解，給學生以警示和啟發。

3 案例教學在工科教學中可能存在的問題

在文科類專業中，案例教學法得意廣泛實施，是因為其案例資料一般完全可以用文字或數據表達清楚。但是案例教學法應用于工科專業時，面臨著諸多難題。 工科中的案例相當多的內容是一個功能如何實現的具體的技術問題， 完全用文字和數字來表達問題是遠遠不夠的，不光要輔以照片、多媒體動畫等課件，很多時候還需要在具體實踐中不斷的修改方案。 比如圖像增強的案例， 我們可以把每種方法的matlab 實現程序寫出來，但是不在電腦上運行學生并不能直觀的觀測處理的結果是否正確。 上述問題導致案例教學成本增加，不方便性也稱為工科案例教學的障礙。

討論是案例教學的重要過程，這就要求學生不光要有很強的處理問題的能力，還要有很強的語言表達、溝通能力，這些對于還未離開校門的、毫無經驗的、又是接觸新知識的學生而言，他們往往會感到很困難、很茫然。

這就要求學生要多花時間，要思考，多預習。

4 結束語

雖然案例教學用于工科課堂有諸多不便和困難，但是這種教學法的應用可以完全擺脫填鴨式教學，把學生作為課堂的主體，能夠激發學生學習的動力，調動學生的積極性，督促學生自己思考問題，使學生學習有成就感。 另外通過學生和老師之間的互相討論，還可以改善師生關系，使老師更加了解每個學生的學習狀況，便于因材施教。

［1］謝志江,孫紅巖,張濟生.案例教學法在工科教學中的應用[J].高等工程教育研究，2003,5.

［2］秦建,鄒顯春.案例教學法在《計算機基礎》教學中的應用研究[J].西南師范大學學報：自然科學版,2010,35(6).

［3］李娜,李大湘,畢萍.《數字圖像處理》課程教學改革與探索[J].科技信息,2014,5.

［4］吳云天,馬菊俠,劉海峰,楊文杰.“圖像處理”課程教學研究與實踐[J].科技創新導報,2013,36.

［5］鄭金洲.案例教程指南[M].上海：華東師范大學出版社，2000.