案例教學(xué)法在《數(shù)字圖像處理》課程中的應(yīng)用

劉艷華

（鹽城工學(xué)院 信息工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051）

《數(shù)字圖像處理》課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，偏重于應(yīng)用，廣泛應(yīng)用在航空航天、醫(yī)療、檢測(cè)、軍事、廣告等行業(yè)[1-3]。 它是模式識(shí)別、多媒體、圖像通信等學(xué)科的基礎(chǔ)，是電子信息工程、通信與信息系統(tǒng)、信號(hào)與信息處理等學(xué)科的重要的專業(yè)課程。

在現(xiàn)代教育中，如何提高學(xué)生利用所學(xué)理論分析問題、解決問題的能力是課程教學(xué)中必須引起重視的。《數(shù)字圖像處理》課程光靠講解理論知識(shí)，學(xué)生難以理解，而且很枯燥，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)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(jìn)教學(xué)效果，使學(xué)生學(xué)以致用。

針對(duì)上述問題，本文將案例教學(xué)法應(yīng)用于《數(shù)字圖像處理》教學(xué)，經(jīng)過實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)能夠有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，通過學(xué)習(xí)，學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決數(shù)字圖像處理問題的能力大大提高。

1 案例教學(xué)法

案例教學(xué)法起源于美國哈佛商學(xué)院，在20 世紀(jì)20 年代開始倡導(dǎo)案例教學(xué)法，頗具績效。 20 世紀(jì)80 年代初被我國引入，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前主要應(yīng)用在法學(xué)、醫(yī)學(xué)和管理學(xué)等專業(yè)的教學(xué)[4-5]，但是工科的應(yīng)用很少。

傳統(tǒng)的教學(xué)是以講授知識(shí)為主，學(xué)生以學(xué)習(xí)知識(shí)為主，學(xué)習(xí)的知識(shí)很難具有針對(duì)性，學(xué)習(xí)完也不能充分體會(huì)所學(xué)知識(shí)的用處，使學(xué)習(xí)積極性嚴(yán)重下降。 案例教學(xué)法是提出一個(gè)問題，以解決實(shí)際問題為目的，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該問題去調(diào)研，了解該問題提出的背景，運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)思考、分析和解決問題。 這樣，學(xué)生可以快速掌握分析、解決問題的方法，另外，不同的學(xué)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(xué)知識(shí)。

案例教學(xué)的主體是學(xué)生， 學(xué)生必須主動(dòng)積極的去調(diào)研、 閱讀、思考，自主地討論、交流。 教師主要起引導(dǎo)的作用。 所以案例教學(xué)法需要學(xué)生的積極參與和配合。

2 案例教學(xué)法在《數(shù)字圖像處理》課程中的應(yīng)用

根據(jù)《數(shù)字圖像處理》課程的教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，選取具有代表性的案例。 案例所用到的知識(shí)要能夠覆蓋大部分知識(shí)點(diǎn)，以實(shí)際應(yīng)用為主，將教材中的知識(shí)進(jìn)行拓展，便于理解和掌握。

案例教學(xué)法應(yīng)用于課堂主要分為以下幾個(gè)過程： 案例的選取、案例的講解、對(duì)案例進(jìn)行討論、案例總結(jié)。圖像處理課程教學(xué)內(nèi)容大致可分為圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像編碼壓縮、圖像復(fù)原、圖像分割幾個(gè)部分。 本文拿圖像增強(qiáng)為例來闡述案例教學(xué)法。

2.1 案例的選取

教學(xué)案例的選取首先要緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)，其次，選取案例還應(yīng)貼近生活，解決生活中的實(shí)際問題，這樣學(xué)生才比較感興趣，才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。 要選取比較典型的案例，學(xué)生學(xué)完要能夠舉一反三、觸類旁通。

2.2 案例的組織

圖像增強(qiáng)技術(shù)，主要包含：灰度級(jí)矯正、灰度變換、直方圖變換等。在案例中，給出一個(gè)不清晰的圖像，要求分別用灰度級(jí)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(duì)該圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)，并比較效果有何不同，比較每種方法的優(yōu)劣。

2.3 案例講解

講解選取的案例，讓學(xué)生將案例當(dāng)成任務(wù)來完成。 教師給出事先做好的案例給學(xué)生展示，叫大家思考如何來實(shí)現(xiàn)。 分析每個(gè)案例中包含的知識(shí)點(diǎn)，掌握學(xué)生的水平。

分析每個(gè)案例，給出案例實(shí)現(xiàn)的思路，詳細(xì)講解所應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合所給案例，詳細(xì)講解實(shí)現(xiàn)的核心部分。

2.4 案例討論

通過案例講解，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)及其應(yīng)用有了比較深的認(rèn)識(shí)，案例討論，解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，對(duì)案例的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行討論，每個(gè)學(xué)生自由發(fā)表自己的想法。這個(gè)過程中，可以把學(xué)生進(jìn)行分組，以小組為單位進(jìn)行討論，然后派學(xué)生代表進(jìn)行匯報(bào)。

通過討論環(huán)節(jié)，學(xué)生可以鞏固知識(shí)，并且會(huì)對(duì)同一個(gè)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(xué)。

2.5 案例總結(jié)

教師依據(jù)教學(xué)案例的實(shí)現(xiàn)，將所用到的知識(shí)，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，進(jìn)行總結(jié)。并對(duì)實(shí)現(xiàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解，給學(xué)生以警示和啟發(fā)。

3 案例教學(xué)在工科教學(xué)中可能存在的問題

在文科類專業(yè)中，案例教學(xué)法得意廣泛實(shí)施，是因?yàn)槠浒咐Y料一般完全可以用文字或數(shù)據(jù)表達(dá)清楚。但是案例教學(xué)法應(yīng)用于工科專業(yè)時(shí)，面臨著諸多難題。 工科中的案例相當(dāng)多的內(nèi)容是一個(gè)功能如何實(shí)現(xiàn)的具體的技術(shù)問題， 完全用文字和數(shù)字來表達(dá)問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，不光要輔以照片、多媒體動(dòng)畫等課件，很多時(shí)候還需要在具體實(shí)踐中不斷的修改方案。 比如圖像增強(qiáng)的案例， 我們可以把每種方法的matlab 實(shí)現(xiàn)程序?qū)懗鰜?，但是不在電腦上運(yùn)行學(xué)生并不能直觀的觀測(cè)處理的結(jié)果是否正確。 上述問題導(dǎo)致案例教學(xué)成本增加，不方便性也稱為工科案例教學(xué)的障礙。

討論是案例教學(xué)的重要過程，這就要求學(xué)生不光要有很強(qiáng)的處理問題的能力，還要有很強(qiáng)的語言表達(dá)、溝通能力，這些對(duì)于還未離開校門的、毫無經(jīng)驗(yàn)的、又是接觸新知識(shí)的學(xué)生而言，他們往往會(huì)感到很困難、很茫然。

這就要求學(xué)生要多花時(shí)間，要思考，多預(yù)習(xí)。

4 結(jié)束語

雖然案例教學(xué)用于工科課堂有諸多不便和困難，但是這種教學(xué)法的應(yīng)用可以完全擺脫填鴨式教學(xué)，把學(xué)生作為課堂的主體，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，督促學(xué)生自己思考問題，使學(xué)生學(xué)習(xí)有成就感。 另外通過學(xué)生和老師之間的互相討論，還可以改善師生關(guān)系，使老師更加了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，便于因材施教。

［1］謝志江,孫紅巖,張濟(jì)生.案例教學(xué)法在工科教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等工程教育研究，2003,5.

［2］秦建,鄒顯春.案例教學(xué)法在《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2010,35(6).

［3］李娜,李大湘,畢萍.《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)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(xué)研究與實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013,36.

［5］鄭金洲.案例教程指南[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2000.