抽象概念操作化促进学生有效参与.doc

抽象概念操作化，促进学生有效参与
──《数字化图像》教学设计
　　一、指导思想与理论依据

　　所谓操作化是通过对抽象概念的定义来选择或制定调查指标，从而将抽象概念转化为具体的可以观察的变量，将研究假设转化为具体的假设。抽象概念操作化，有助于使抽象概念与经验现象联系起来，有助于对概念进行精确、客观的描述和比较，有助于对结论进行检验。

　　往往在课程中，教师向学生提出很多新概念、新理论，但学生却难以理解。从教学的有效性来看，这些抽象的概念和笼统的理论必须可操作化，在这一过程中，教师应起引导作用，充分发挥学生的自我主体性参与学习，亲身体验理论知识的意义建构，否则只能是一些毫无实际意义的空谈，学生只是死记概念，死背理论罢了。

　　二、教学背景分析

　　1．教材分析

　　本节内容选自浙江教育出版社《信息技术基础》必修模块第一章节信息编码中多媒体信息编码的图像数字化部分和第三章节中多媒体信息处理的图像处理部分。考虑到这两小节在内容上有共同主题──数字化图像，因此合并在一个课时内。根据课程标准，本节课要求学生了解图像数字化的简单原理，掌握计算数字化图像文件的存储空间。因为是抽象概念为主，所以教学中要把握好难度，重点让学生理解位图的分辨率与颜色深度等属性与图像文件之间的联系。

　　2．学情分析

　　初中已普及信息技术课程，学生对于计算机中常见图像已经比较熟悉，具备一定的图像编辑软件操作基础，具备一些基本的美术素养；但大部分学生却并不了解图像相关的一些基本概念，例如位图与矢量图之间的区分；图像的分辨率与颜色对图像存储容量的影响。这些概念必须在课程内得到体现。

　　3．教学环境

　　网络教室、投影屏幕、ACDSee、提供图像素材、数码相机。

　　三、教学内容分析

　　【教学目标】

　　1.知识与技能

　　1）了解图像类型的一般分类；

　　2）学会根据具体实例，分析图像的基本属性（分辨率、颜色深度）的方法；

　　3）掌握图像存储容量的计算方法。

　　2.过程与方法

　　能根据需要通过图像编辑解决生活、学习中的问题，能针对实际问题确定获取图像的类型和属性值修改。

　　3.情感、态度和价值观

　　1）体验数字化图像在日常生活中的应用，感受图像的魅力。

　　2）逐步养成自主参与课堂教学的习惯，自主解决问题的能力。

　　【重点与难点】

　　重点：数字化图像的两大概念──分辨率与颜色深度。

　　难点：图像分辨率与颜色深度与图像存储容量之间的正比关系，计算图像存储容量的大小。

　　四、教学流程

　　1．位图与矢量图（5分钟）

　　出示4张不同格式的图像，引出位图与矢量图的概念。

　　位图：又叫光栅图，是由许多像小方块一样的颜色像素块组成的图像，因此放大位图会发现许多小方块。

　　矢量图：将图像转换为指令，在计算机中以指令形式存储的图像。

　　实验活动一：

　　学生将4张图像分别无限放大，发现1、2、3图像最终都变得相当模糊了，唯独4图像颜色清晰，没有任何变化。很容易地就可以在实验报告中对4张不同格式的图像进行分类。

位图
bmp    jpg     gif
矢量图
wmf

　　探讨问题：位图与矢量图各有什么优点呢？

　　基本结论：位图，颜色鲜艳逼真；矢量图放大以后不会产生失真。

　　设计意图：一方面通过具体实例的比较，学生更容易接受位图与矢量图的概念，而不是枯燥地识记它们的定义；另一方面，学生通过概念掌握了识别两者的方法，以及各自的优缺点，为今后的具体应用打下理论基础。

　　2．图像的分辨率与颜色深度（25分钟）

　　实验活动二：图像分辨率的观察与修改

　　教师引导：这里有一幅校园的风景图，观察该图像的尺寸大小

　　学生活动：选择图像，在文件详细信息面板观察图像的尺寸大小，并将图像的尺寸以及文件大小记录下来。

　　教师引导：将该图像尺寸变化下，将宽和高均变化为原来的一般，即1024×768。

　　学生活动：使用ACDSee工具，并根据实验报告中所提示的具体步骤，修改->调整大小->输入数值->完成；另存为新的“0-1”图像，再观察新图像文件的大小并记录下来。

　　教师引导：原来图像是新图像的几倍？

　　学生结论：4倍。

　　教师引导：原来图像的大小又是新图像的几倍？

　　学生结论：还是4倍。

　　探讨问题：通过这个实验，发现了什么？图像尺寸和图像大小存在什么关系？正比还是反比关系？

　　基本结论：正比关系。

　　教师提出概念：“像素”是图像尺寸大小的基本单位，指图像在高度上或宽度上由多少个小方块组成。像素宽度×像素高度，称为图像的分辨率。因此，可以认为图像的像素尺寸就是图像的分辨率。

　　学生活动：将图像的分辨率与图像存储容量之间的正比关系写入实验报告。

　　设计意图：发挥学生的自主性，通过实验的方式，观察图像分辨率修改前后文件大小上的变化，发现两者之间的关系。在这一过程中，充分展现了“我参与，我得到”的教学理念，教师只是在一旁辅助，主要的实验工作全部由学生完成。实验步骤教师在报告中提示给学生，但学生需要把具体的实验数据填写在报告中，培养了学生严谨的科学态度。最后在教师的引导下，根据实验结果，学生得出结论，激发了学生的积极性，同时组内学生之间的互助，使得更多的学生顺利地掌握了如何修改图像的分辨率。

　　实验活动三：图像颜色深度的观察与修改

　　教师引导：再请把原来的“0”图像更改为黑白色。

　　学生活动：使用ACDSee工具，并根据实验报告中所提示的具体步骤，修改->改变色深->黑白；另存为新的“0-2”图像，再观察新图像文件的大小并记录下来。

　　教师引导：用计算器计算下，原来图像的大小是新图像的的几倍了？（提供计算式子：9×1024/384）

　　学生结论：24倍。

　　教师引导：

　　经过实验，可以发现，原来图像的大小与图像的颜色也有关系，那么它们会存在什么关系呢？

　　学生结论：颜色丰富的图像需要的存储空间更多。

　　教师引导：的确是这样，但是要拿数据说话。

　　提出概念：颜色深度指图像每一像素的颜色值用二进制表示以后，需要的二进制位数。

　　教师引导：请根据实验报告的步骤提示，先观察下校园彩色风景图的颜色深度是多少？

　　（步骤：修改->改变色深）

　　学生结论：24位

　　教师引导：而黑白风景图呢？

　　学生结论：1位

　　探讨问题：通过两张图像颜色深度的比较，以及图像大小的比较；可以发现，图像的颜色深度与大小存在什么关系？

　　基本结论：正比关系。

　　学生活动：将图像的颜色深度与图像存储容量之间的正比关系写入实验报告。

　　设计意图：在这一环节，首先没有直接抛出颜色深度这一概念，因为太过于抽象，学生无法理解。而是先让学生来尝试着做一些简单的工作，例如将图像从彩色修改为黑白色，这是所有学生可以接受的。再引出颜色深度这一概念，通过实验结果的参照，从而发现颜色深度与存储容量之间的联系。从简易难，让学生体验了图像数字化的魅力，获取了抽象性知识，不是由教师演示讲解得到的，是由自己一手实验出来的，一手观察出来的，调动了学生的自主性。

　　3．归纳总结和知识拓展

　　教师归纳：图像的分辨率和颜色深度对图像存储容量有影响，它们之间均成正比关系。如果使用公式计算图像的大小的话，图像文件大小=像素大小*色深/8，单位字节。

　　使用“0”图像验证公式，2048×1536×24/8（字节）/1024/1024=9（M）

　　教师引导：结合生活经验，我们可以知道，使用数码相机过程中，如果相机太满存放不下时，我们可以降低拍摄的像素或者图像颜色质量。

　　学生疑问：可是我家的相机为什么导出的照片大小都不一样？可照片尺寸和颜色都一样啊。

　　教师引导：请同学将“0”图像另存，格式更改为JPG。

　　探讨问题：根据上述实验可以发现，JPG大小比BMP大大降低，同样的一张图片，不同的格式却发现大小并不一样，这说明了什么？图像存储容量的计算方法是否适合所有图像格式？

　　学生现场分组探讨。

　　有的认为：JPG的计算方法另有一种。

　　有的认为：JPG的颜色深度发生了改变。

　　有的认为：JPG是BMP压缩而来的，每张图片压缩比不一样。

　　教师总结：由于公式验证成功采用的是BMP图像，因此公式计算仅适合BMP格式。JPG是BMP的一种压缩格式，没有具体的计算方法。而数码相机拍摄的照片格式基本上为JPG，不同的图片，即使尺寸颜色深度都相同，大小也会不一样。

　　设计意图：学生经过实验活动，获取解决日常生活问题的能力。通过具体实例的比较，了解上述公式仅适用于BMP格式；而JPG仅是BMP格式的一种压缩格式，存储容量上大大降低。既拓展了知识面，又能很快就了解在网页中应该广泛采用JPG格式，为以后网页设计课程做好图像处理的知识准备。

　　学生提交实验报告以及自我评价反馈（5分钟）

在下方适当位置打√
问题描述
独立完成
在同学帮助下完成
无法完成
是否成功观察图像像素？

是否成功修改图像像素？

是否理解图像像素与文件的关系？

是否成功修改图像色深？

是否成功观察图像色深？

是否理解图像色深与文件的关系？

　　设计意图：自我评价是学生对自我的一种反馈，在实验报告中的对与错往往不能发现学生的理解程度，而教师的评价又太片面；因此增加自我评价这一环节，是对教师评价的一种补充，以问题形式出现，以此评定学生对这些抽象概念了解或掌握，激励更多的学生参与到教学中，给学生以成就感。同时，增加“在同学帮助下完成”一栏，也能更加细化出学生的理解程度。激发学生之间的互助，组内学生的相互探讨，通过合作机制获取他人知识的方式来提升自身，培养学生自我发展和自我评价的能力。

　　五、教学反思

　　抽象概念的理解是教学中经常遇到的难题，如何使学生真正理解是教师教学设计的一个经常需要处理的问题。学生如果不理解，往往导致课堂气氛沉闷以及考试前死记硬背。那么如何揭示抽象概念的内涵和外延，其教学设计有什么途径吗？就信息技术课程而言，学生较为容易接受的是操作性技能，这样就可以通过运用操作性技能，将抽象概念操作化，在学习实践中体会和理解抽象概念，促进学生的课程参与有效性程度。在具体实施时，让学生经历“教师引导提问──独立探索问题──分组实践探讨──分析结论──自我点评”的过程。

　　1．问题的提出：围绕当前学习主题，按“最近发展区”的要求逐步建立概念问题的框架。

　　2．搭设情境：教师引导学生逐步进入一个个问题情境。

　　3．搭设独立探索方案：教师提供学生适当操作手法，由学生自主学习，以实验报告的形式

　　体验科学研究的一般方法，可以简单地归纳为：根据实际问题，先提出假设，然后操作研究，收集数据，支持自己的假设，验证假设，综合整理，形成比较科学的结论。

　　4．搭设协作学习框架：进行小组协商、讨论，在共享集体思维成果的基础上对当前所学概念比较全面、正确的理解，即完成对所学知识的意义建构。

　　搭设评价平台：以问题提出的形式，对学习效果以学生个人的自我评价为主，以检验学生是否完成对所学知识的意义建构。

　　抽象概念操作化这种教学方式体现了新课程的教学理念，照顾了学生的个体差异，让每个学生都有参与概念研究的机会，因为每个学生都可以进行操作，可能得到的结果不一样，但大家经过讨论检验以后的结论应该是一致的，那么就有必要去反思自己的操作过程是否有误，这样更加深化了学生参与学习的有效程度。

　　抽象概念操作化必须注重两方面问题，一方面在内容的选择和选材方面注重联系生活，考虑到选择“图象”为教学对象，从学生熟悉的校园风景出发，引入到日常生活中常用的数码相机，更容易引起学生的共鸣和关注，使其在乐于参与学习活动，并从体验到研究概念的乐趣。另一方面教师必须要设置问题分析与思考，包括观察到的现象和结果的总结，分析相关数据变化产生的结果等。教师要避免学生只注重操作而忽视了课程本身重点是抽象概念的理解，操作只是为促进理解的手段。问题的设置由易到难，层层推进，逐步引导学生对概念和结果进行分析和思考，在分析与思考过程中培养学生的分析能力、总结归纳能力、迁移能力。

　　附录：

　　学生实验报告  图象的数字化与处理（1课时）

　　实验活动一：

　　请根据上面所提的位图和矢量图两者的区别，不断放大观察1-4四张图片，分析哪些格式属于位图，哪些格式属于矢量图？

类别
格式类型
位图格式

矢量图格式

动态图像格式

　　实验活动二：

　　1）利用ACDSee观察0．bmp图像的大小。

宽=

像素
高=

像素
文件大小=

M

　　2）利用ACDSee更改0．bmp图像的高和宽均为原来的一半（步骤：修改->调整大小），格式不变，命名为0-1．bmp，观察和原图比较，文件大小（       ）（填写变大/变小）。

　　和原图比较，原来是新图的（         ）倍，这说明图片文件的大小与宽高像素成（         ）关系（填写正比/反比）。

　　实验活动三：

　　3）利用ACDSee更改0．bmp图像的颜色模式为黑白（步骤：修改->改变色深），格式不变，命名为0-2．bmp，观察和原图比较，文件大小（       ）（填写变大/变小）。

　　概念、颜色深度：指一张图片每一个像素点的颜色用二进制数字表示以后，使用的二进制位数称为色深，单位是bit。

　　4）（步骤：修改->改变色深）

真彩色图像色深=

位
黑白图像色深=

位

　　和原图比较，原来是新图的（             ）倍，这说明图片文件的大小与颜色深度成（            ）关系（填写正比/反比）。

　　4．结论、图像文件大小=像素大小*颜色深度/8       （单位：字节，仅局限于BMP格式）