抽象概念操作化,促進(jìn)學(xué)生有效參與

抽象概念操作化，促進(jìn)學(xué)生有效參與——《數(shù)字化圖像》教學(xué)設(shè)計(jì)一、 指導(dǎo)思想與理論依據(jù)所謂操作化是通過對抽象概念的定義來選擇或制定調(diào)查指標(biāo)，從而將抽象概念轉(zhuǎn)化為具體的可以觀察的變量，將研究假設(shè)轉(zhuǎn)化為具體的假設(shè)。抽象概念操作化，有助于使抽象概念與經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象聯(lián)系起來，有助于對概念進(jìn)行精確、客觀的描述和比較，有助于對結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn)。往往在課程中，教師向?qū)W生提出很多新概念、新理論，但學(xué)生卻難以理解。從教學(xué)的有效性來看，這些抽象的概念和籠統(tǒng)的理論必須可操作化，在這一過程中，教師應(yīng)起引導(dǎo)作用，充分發(fā)揮學(xué)生的自我主體性參與學(xué)習(xí)，親身體驗(yàn)理論知識的意義建構(gòu)，否則只能是一些毫無實(shí)際意義的空談，學(xué)生只是死記概念，死背理論罷了。二、 教學(xué)背景分析教材分析本節(jié)內(nèi)容選自浙江教育出版社《信息技術(shù)基礎(chǔ)》必修模塊第一章節(jié)信息編碼中多媒體信息編碼的圖像數(shù)字化部分和第三章節(jié)中多媒體信息處理的圖像處理部分?？紤]到這兩小節(jié)在內(nèi)容上有共同主題——數(shù)字化圖像，因此合并在一個課時內(nèi)。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，本節(jié)課要求學(xué)生了解圖像數(shù)字化的簡單原理，掌握計(jì)算數(shù)字化圖像文件的存儲空間。因?yàn)槭浅橄蟾拍顬橹?，所以教學(xué)中要把握好難度，重點(diǎn)讓學(xué)生理解位圖的分辨率與顏色深度等屬性與圖像文件之間的聯(lián)系。學(xué)情分析初中已普及信息技術(shù)課程，學(xué)生對于計(jì)算機(jī)中常見圖像已經(jīng)比較熟悉，具備一定的圖像編輯軟件操作基礎(chǔ)，具備一些基本的美術(shù)素養(yǎng)；但大部分學(xué)生卻并不了解圖像相關(guān)的一些基本概念，例如位圖與矢量圖之間的區(qū)分；圖像的分辨率與顏色對圖像存儲容量的影響。這些概念必須在課程內(nèi)得到體現(xiàn)。教學(xué)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)教室、投影屏幕、ACDSee、提供圖像素材、數(shù)碼相機(jī)。三、 教學(xué)內(nèi)容分析【教學(xué)目標(biāo)】知識與技能1） 了解圖像類型的一般分類；2） 學(xué)會根據(jù)具體實(shí)例，分析圖像的基本屬性（分辨率、顏色深度）的方法；3） 掌握圖像存儲容量的計(jì)算方法。過程與方法能根據(jù)需要通過圖像編輯解決生活、學(xué)習(xí)中的問題，能針對實(shí)際問題確定獲取圖像的類型和屬性值修改。情感、態(tài)度和價值觀1） 體驗(yàn)數(shù)字化圖像在日常生活中的應(yīng)用，感受圖像的魅力。2） 逐步養(yǎng)成自主參與課堂教學(xué)的習(xí)慣，自主解決問題的能力?！局攸c(diǎn)與難點(diǎn)】重點(diǎn)：數(shù)字化圖像的兩大概念一一分辨率與顏色深度。難點(diǎn)：圖像分辨率與顏色深度與圖像存儲容量之間的正比關(guān)系，計(jì)算圖像存儲容量的大小。四、教學(xué)流程1.位圖與矢量圖（5分鐘）1.位圖與矢量圖（5分鐘）il.CTTlp：4枷出示4張不同格式的圖像，引出位圖與矢量圖的概念。位圖：又叫光柵圖，是由許多像小方塊一樣的顏色像素塊組成的圖像，因此放大位圖會發(fā)現(xiàn)許多小方塊。矢量圖：將圖像轉(zhuǎn)換為指令，在計(jì)算機(jī)中以指令形式存儲的圖像。實(shí)驗(yàn)活動一:學(xué)生將4張圖像分別無限放大，發(fā)現(xiàn)1、2、3圖像最終都變得相當(dāng)模糊了，唯獨(dú)4圖像顏色清晰，沒有任何變化。很容易地就可以在實(shí)驗(yàn)報告中對4張不同格式的圖像進(jìn)行分類。位圖bmpjpggif矢量圖wmf探討問題：位圖與矢量圖各有什么優(yōu)點(diǎn)呢？基本結(jié)論：位圖，顏色鮮艷逼真；矢量圖放大以后不會產(chǎn)生失真。設(shè)計(jì)意圖：一方面通過具體實(shí)例的比較，學(xué)生更容易接受位圖與矢量圖的概念，而不是枯燥地識記它們的定義；另一方面，學(xué)生通過概念掌握了識別兩者的方法，以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為今后的具體應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。2.圖像的分辨率與顏色深度（25分鐘）實(shí)驗(yàn)活動二：圖像分辨率的觀察與修改教師引導(dǎo)：這里有一幅校園的風(fēng)景圖，觀察該圖像的尺寸大小學(xué)生活動：選擇圖像，在文件詳細(xì)信息面板觀察圖像的尺寸大小，并將圖像的尺寸以及文件大小記錄下來。U.bmp教師引導(dǎo)：將該圖像尺寸變化下，將寬和高均變化為原來的一般，即1024X768。學(xué)生活動：使用ACDSee工具，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)報告中所提示的具體步驟，修改-＞調(diào)整大小-〉輸入數(shù)值-＞完成；另存為新的“0-1”圖像，再觀察新圖像文件的大小并記錄下來。

詳細(xì)信息詳細(xì)信息0_1.lapACBSeeT.0BNF詳細(xì)信息詳細(xì)信息0_1.lapACBSeeT.0BNF圖像0.bap虹旺仲7.0WV圖恤尺吁潤Bx1536大小：9.00HB修改日期：2008彼月14日，由50大步：2.25ME修改日期：2008^12^31日，10:01教師引導(dǎo)：原來圖像是新圖像的幾倍？學(xué)生結(jié)論：4倍。教師引導(dǎo)：原來圖像的大小又是新圖像的幾倍？學(xué)生結(jié)論：還是4倍。探討問題：通過這個實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了什么？圖像尺寸和圖像大小存在什么關(guān)系？正比還是反比關(guān)系？基本結(jié)論：正比關(guān)系。教師提出概念：“像素”是圖像尺寸大小的基本單位，指圖像在高度上或?qū)挾壬嫌啥嗌賯€小方塊組成。像素寬度X像素高度，稱為圖像的分辨率。因此，可以認(rèn)為圖像的像素尺寸就是圖像的分辨率。學(xué)生活動：將圖像的分辨率與圖像存儲容量之間的正比關(guān)系寫入實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)意圖：發(fā)揮學(xué)生的自主性，通過實(shí)驗(yàn)的方式，觀察圖像分辨率修改前后文件大小上的變化，發(fā)現(xiàn)兩者之間的關(guān)系。在這一過程中，充分展現(xiàn)了"我參與，我得到"的教學(xué)理念，教師只是在一旁輔助主要的實(shí)驗(yàn)工作全部由學(xué)生完成。實(shí)驗(yàn)步驟教師在報告中提示給學(xué)生，但學(xué)生需要把具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫在報告中，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。最后在教師的引導(dǎo)下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生得出結(jié)論，激發(fā)了學(xué)生的積極性，同時組內(nèi)學(xué)生之間的互助，使得更多的學(xué)生順利地掌握了如何修改圖像的分辨率。

實(shí)驗(yàn)活動三：圖像顏色深度的觀察與修改教師引導(dǎo)：再請把原來的“0”圖像更改為黑白色。詳細(xì)信息學(xué)生活動：使用ACDSee工具，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)報告中所提示的具體步驟，修改-＞改變色深-＞黑白；另存為新的“0-2”圖像，再觀察新圖像文件的大小并記錄下來。詳細(xì)信息詳細(xì)信息 會0,hap0,hapACDS??7.0wrgjffi尺吁ZOWx153&大小:boon修畋日期：2OC8年2月14日，欽500-2.bapACDSee7.0BMF圖像尺寸：2048x1536大小:334EB修改日期：2008^12^31日」10:23教師引導(dǎo)：用計(jì)算器計(jì)算下，原來圖像的大小是新圖像的的幾倍了？（提供計(jì)算式子:9X1024/384）學(xué)生結(jié)論：24倍。教師引導(dǎo)：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，原來圖像的大小與圖像的顏色也有關(guān)系，那么它們會存在什么關(guān)系呢？學(xué)生結(jié)論：顏色豐富的圖像需要的存儲空間更多。教師引導(dǎo)：的確是這樣，但是要拿數(shù)據(jù)說話。提出概念：顏色深度指圖像每一像素的顏色值用二進(jìn)制表示以后，需要的二進(jìn)制位數(shù)。教師引導(dǎo)：請根據(jù)實(shí)驗(yàn)報告的步驟提示，先觀察下校園彩色風(fēng)景圖的顏色深度是多少？（步驟：修改-＞改變色深）學(xué)生結(jié)論：24位教師引導(dǎo)：而黑白風(fēng)景圖呢?學(xué)生結(jié)論：1位黑白舊）（1位）Shift+116色荻度（4位）Shift+2&色灰J度舊｝位位）Shift+316色?Shift+4256色心）侶位）Shift+5高彩色（日）（15位）Shift+5真彩色⑴（24位）Shift+716位荻度（A）（16位）Shift+848位彩色（以 （48位）Shift+9探討問題：通過兩張圖像顏色深度的比較，以及圖像大小的比較；可以發(fā)現(xiàn)，圖像的顏色深度與大小存在什么關(guān)系？基本結(jié)論：正比關(guān)系。學(xué)生活動：將圖像的顏色深度與圖像存儲容量之間的正比關(guān)系寫入實(shí)驗(yàn)報告。設(shè)計(jì)意圖：在這一環(huán)節(jié)，首先沒有直接拋出顏色深度這一概念，因?yàn)樘^于抽象，學(xué)生無法理解。而是先讓學(xué)生來嘗試著做一些簡單的工作，例如將圖像從彩色修改為黑白色，這是所有學(xué)生可以接受的。再引出顏色深度這一概念，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的參照，從而發(fā)現(xiàn)顏色深度與存儲容量之間的聯(lián)系。從簡易難，讓學(xué)生體驗(yàn)了圖像數(shù)字化的魅力，獲取了抽象性知識，不是由教師演示講解得到的，是由自己一手實(shí)驗(yàn)出來的，一手觀察出來的，調(diào)動了學(xué)生的自主性。3.歸納總結(jié)和知識拓展教師歸納：圖像的分辨率和顏色深度對圖像存儲容量有影響，它們之間均成正比關(guān)系。如果使用公式計(jì)算圖像的大小的話，圖像文件大小=像素大小*色深/8，單位字節(jié)。使用“0”圖像驗(yàn)證公式，2048X1536X24/8（字節(jié)）/1024/1024=9（M）教師引導(dǎo)：結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，我們可以知道，使用數(shù)碼相機(jī)過程中，如果相機(jī)太滿存放不下時，我們可以降低拍攝的像素或者圖像顏色質(zhì)量。學(xué)生疑問：可是我家的相機(jī)為什么導(dǎo)出的照片大小都不一樣？可照片尺寸和顏色都一樣啊。教師引導(dǎo)：請同學(xué)將“0”圖像另存，格式更改為JPG。探討問題：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，JPG大小比BMP大大降低，同樣的一張圖片，不同的格式卻發(fā)現(xiàn)大小并不一樣，這說明了什么？圖像存儲容量的計(jì)算方法是否適合所有圖像格式？學(xué)生現(xiàn)場分組探討。有的認(rèn)為：JPG的計(jì)算方法另有一種。有的認(rèn)為：JPG的顏色深度發(fā)生了改變。有的認(rèn)為：JPG是BMP壓縮而來的，每張圖片壓縮比不一樣。教師總結(jié)：由于公式驗(yàn)證成功采用的是BMP圖像，因此公式計(jì)算僅適合BMP格式。JPG是BMP的一種壓縮格式，沒有具體的計(jì)算方法。而數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片格式基本上為JPG，不同的圖片，即使尺寸顏色深度都相同，大小也會不一樣。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn)活動，獲取解決日常生活問題的能力。通過具體實(shí)例的比較，了解上述公式僅適用于BMP格式；而JPG僅是BMP格式的一種壓縮格式，存儲容量上大大降低。既拓展了知識面，又能很快就了解在網(wǎng)頁中應(yīng)該廣泛采用JPG格式，為以后網(wǎng)頁設(shè)計(jì)課程做好圖像處理的知識準(zhǔn)備。學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報告以及自我評價反饋（5分鐘）在下方適當(dāng)位置打”問題描述獨(dú)立完成在同學(xué)幫助下完成無法完成是否成功觀察圖像像素？是否成功修改圖像像素？是否理解圖像像素與文件的關(guān)系？是否成功修改圖像色深？是否成功觀察圖像色深？是否理解圖像色深與文件的關(guān)系？設(shè)計(jì)意圖：自我評價是學(xué)生對自我的一種反饋，在實(shí)驗(yàn)報告中的對與錯往往不能發(fā)現(xiàn)學(xué)生的理解程度，而教師的評價又太片面；因此增加自我評價這一環(huán)節(jié)，是對教師評價的一種補(bǔ)充，以問題形式出現(xiàn)，以此評定學(xué)生對這些抽象概念了解或掌握，激勵更多的學(xué)生參與到教學(xué)中，給學(xué)生以成就感。同時，增加"在同學(xué)幫助下完成"一欄，也能更加細(xì)化出學(xué)生的理解程度。激發(fā)學(xué)生之間的互助，組內(nèi)學(xué)生的相互探討，通過合作機(jī)制獲取他人知識的方式來提升自身，培養(yǎng)學(xué)生自我發(fā)展和自我評價的能力。五、教學(xué)反思抽象概念的理解是教學(xué)中經(jīng)常遇到的難題，如何使學(xué)生真正理解是教師教學(xué)設(shè)計(jì)的一個經(jīng)常需要處理的問題。學(xué)生如果不理解，往往導(dǎo)致課堂氣氛沉悶以及考試前死記硬背。那么如何揭示抽象概念的內(nèi)涵和外延，其教學(xué)設(shè)計(jì)有什么途徑嗎？就信息技術(shù)課程而言，學(xué)生較為容易接受的是操作性技能，這樣就可以通過運(yùn)用操作性技能，將抽象概念操作化，在學(xué)習(xí)實(shí)踐中體會和理解抽象概念，促進(jìn)學(xué)生的課程參與有效性程度。在具體實(shí)施時，讓學(xué)生經(jīng)歷“教師引導(dǎo)提問一一獨(dú)立探索問題一一分組實(shí)踐探討一一分析結(jié)論一一自我點(diǎn)評”的過程。問題的提出：圍繞當(dāng)前學(xué)習(xí)主題，按“最近發(fā)展區(qū)”的要求逐步建立概念問題的框架。搭設(shè)情境：教師引導(dǎo)學(xué)生逐步進(jìn)入一個個問題情境。搭設(shè)獨(dú)立探索方案：教師提供學(xué)生適當(dāng)操作手法，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以實(shí)驗(yàn)報告的形式體驗(yàn)科學(xué)研究的一般方法，可以簡單地歸納為：根據(jù)實(shí)際問題，先提出假設(shè)，然后操作研究，收集數(shù)據(jù)，支持自己的假設(shè)，驗(yàn)證假設(shè)，綜合整理，形成比較科學(xué)的結(jié)論。4.搭設(shè)協(xié)作學(xué)習(xí)框架：進(jìn)行小組協(xié)商、討論，在共享集體思維成果的基礎(chǔ)上對當(dāng)前所學(xué)概念比較全面、正確的理解，即完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu)。搭設(shè)評價平臺：以問題提出的形式，對學(xué)習(xí)效果以學(xué)生個人的自我評價為主，以檢驗(yàn)學(xué)生是否完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu)。抽象概念操作化這種教學(xué)方式體現(xiàn)了新課程的教學(xué)理念，照顧了學(xué)生的個體差異，讓每個學(xué)生都有參與概念研究的機(jī)會，因?yàn)槊總€學(xué)生都可以進(jìn)行操作，可能得到的結(jié)果不一樣，但大家經(jīng)過討論檢驗(yàn)以后的結(jié)論應(yīng)該是一致的，那么就有必要去反思自己的操作過程是否有誤，這樣更加深化了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的有效程度。抽象概念操作化必須注重兩方面問題，一方面在內(nèi)容的選擇和選材方面注重聯(lián)系生活，考慮到選擇“圖象”為教學(xué)對象，從學(xué)生熟悉的校園風(fēng)景出發(fā)，引入到日常生活中常用的數(shù)碼相機(jī)，更容易引起學(xué)生的共鳴和關(guān)注，使其在樂于參與學(xué)習(xí)活動，并從體驗(yàn)到研究概念的樂趣。另一方面教師必須要設(shè)置問題分析與思考，包括觀察到的現(xiàn)象和結(jié)果的總結(jié)，分析相關(guān)數(shù)據(jù)變化產(chǎn)生的結(jié)果等。教師要避免學(xué)生只注重操作而忽視了課程本身重點(diǎn)是抽象概念的理解，操作只是為促進(jìn)理解的手段。問題的設(shè)置由易到難，層層推進(jìn)，逐步引導(dǎo)學(xué)生對概念和結(jié)果進(jìn)行分析和思考，在分析與思考過程中培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、總結(jié)歸納能力、遷移能力。附錄：學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告圖象的數(shù)字化與處理（1課時）實(shí)驗(yàn)活動一：請根據(jù)上面所提的位圖和矢量圖兩者的區(qū)別，不斷放大觀察1-4四張圖片，分析哪些格式屬于位圖，哪些格式屬于矢量圖？類別格式類型位圖格式矢量圖格式動態(tài)圖像格式實(shí)驗(yàn)活動二:1）利用ACDSee觀察0.bmp圖像的大小。寬=像素高二像素文件大小=M2） 利用ACDSee更改0.bmp圖像的高和寬均為原來的一半（步驟：修改-＞調(diào)整大小），格式不變，命名為0-1.bmp，觀察和原圖比較，文件大?。?）（填寫變大/變?。?。和原圖比較，原來是新圖的（ ）倍，這說明圖片文件的大