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思維導(dǎo)圖在數(shù)字圖像處理課程中的具體使用
思維導(dǎo)圖不僅是一種強(qiáng)有力的思維工具，而且是一種非常有效的教學(xué)輔助手段，以下是小編搜集整理的一篇探究思維導(dǎo)圖實(shí)際應(yīng)用的論文范文，歡迎閱讀查看。
思維導(dǎo)圖由著名教育學(xué)家托尼·博贊于20世紀(jì)60年代首創(chuàng)而成。作為一種有效的創(chuàng)造性思維工具，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在個(gè)人的自我分析和問題解決，家庭和商業(yè)的各種計(jì)劃，甚至企業(yè)的員工培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)管理等方面[1].特別的，教育界也通過研究和挖掘思維導(dǎo)圖的潛在教育價(jià)值和教學(xué)功能，已經(jīng)將思維導(dǎo)圖應(yīng)用于國內(nèi)外的許多中小學(xué)課程的建設(shè)和教學(xué)中，典型的如外國語、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等課程。
然而調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在高校(特別是二本地方高校)的課程教學(xué)中，引入思維導(dǎo)圖的課程仍主要是偏文科的課程，比如外國語，鮮見在工科課程教學(xué)中引入思維導(dǎo)圖這一創(chuàng)新思維工具。
另一方面，數(shù)字圖像處理作為工科院校的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在遙感、交通、醫(yī)療、軍事、航天、航空等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。盡管數(shù)字圖像處理技術(shù)有著如此廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)字圖像處理課程也有著特別重要的教學(xué)地位，但由于該課程起點(diǎn)高、難度大、公式多、概念多，加之二本地方高校學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)總體相對(duì)更薄弱，這些因素交織在一起，使得很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易感到枯燥，產(chǎn)生厭學(xué)感，很難達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目的和效果。
注意到思維導(dǎo)圖的正面教育價(jià)值和多樣化的教學(xué)功能，同時(shí)也注意到數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中的典型問題，本文在分析思維導(dǎo)圖的基本涵義和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，簡要介紹思維導(dǎo)圖的繪制方法，并探討思維導(dǎo)圖在數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用及其效果。
1、思維導(dǎo)圖的含義與特點(diǎn)
思維導(dǎo)圖通過模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的外向放射性結(jié)構(gòu)，以一種高度可視化的模式來展現(xiàn)人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)大腦思維圖譜的外化。它是一種有效激發(fā)大腦思維潛能的創(chuàng)新思維工具[2].
一幅思維導(dǎo)圖通常包含主題、節(jié)點(diǎn)、色彩、圖像等關(guān)鍵要素，以及連接這些要素的多樣化連線。這些關(guān)鍵要素通過連線連接成樹狀結(jié)構(gòu)，從而能從多維度來組織和表達(dá)感興趣的領(lǐng)域知識(shí)。思維導(dǎo)圖由中心主題分支出節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)分支出子節(jié)點(diǎn)，并由此發(fā)散，節(jié)點(diǎn)不斷增加。思維導(dǎo)圖的繪制過程實(shí)際上反映的是一個(gè)思維過程，它從中心主題開始，隨著思維的不斷擴(kuò)展和深入，逐步形成一個(gè)向周圍發(fā)散的樹狀圖。樹狀圖的同一層節(jié)點(diǎn)數(shù)表示思維的廣度，一個(gè)分支的長度表示思維的深度[3].
思維導(dǎo)圖的基本特點(diǎn)主要包括：1)中心主題位于中央位置;2)主題涉及的不同主干內(nèi)容作為分支向四周放射;3)每個(gè)主干內(nèi)容由一個(gè)關(guān)鍵圖或關(guān)鍵詞構(gòu)成，并放置于分支之上;4)各分支連接主題與主干內(nèi)容或者兩個(gè)主干內(nèi)容;5)不同級(jí)別的分支和內(nèi)容可采用不同的色彩來區(qū)分[4].
2、思維導(dǎo)圖的繪制方法
繪制思維導(dǎo)圖可以采用手工方式，也可以采用軟件方式。目前可用于繪制思維導(dǎo)圖的軟件較多，比較流行的有MindMapper、MindManager、XMind、VisualMind、Headcase等教學(xué)與商業(yè)軟件。無論是手工繪制還是軟件繪制，都應(yīng)該遵循共同的規(guī)則：突出重點(diǎn)、發(fā)揮聯(lián)想、清晰明白、形成個(gè)性風(fēng)格。具體的繪制方法一般包括五個(gè)方面[5]：
1)在紙或者屏幕中心位置繪制所要表達(dá)的中心主題(可以用圖像或者關(guān)鍵詞表達(dá)中心主題);2)從主題出發(fā)延伸出各級(jí)子主題，連接各級(jí)主題/子主題線條近粗遠(yuǎn)細(xì);3)在各分支線上添加必要的關(guān)鍵詞或內(nèi)容，可以隨時(shí)根據(jù)需要補(bǔ)充或刪減構(gòu)成圖的分支;4)為了反映各分支之間的關(guān)系，可將對(duì)應(yīng)分支用箭頭相連接，同時(shí)可以添加一些小圖案或符號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，以增強(qiáng)思維導(dǎo)圖的清晰性和生動(dòng)性;5)可以使用自己喜愛的形式或內(nèi)容突出個(gè)性風(fēng)格。
3、思維導(dǎo)圖優(yōu)化教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用
思維導(dǎo)圖模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的放射性結(jié)構(gòu)，以樹狀結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)信息，并以形象化的圖文模式傳輸表達(dá)信息，從而使得思維導(dǎo)圖具有多種教學(xué)功能。下面結(jié)合本校計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院數(shù)字圖像處理課程教學(xué)，說明思維導(dǎo)圖在教師的備課階段、師生互動(dòng)的授課階段、學(xué)生的復(fù)習(xí)階段的教學(xué)作用。
備課階段：思維導(dǎo)圖有助于教師的教學(xué)規(guī)劃數(shù)字圖像處理是一門跨度大、綜合性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)雜的工學(xué)課程。
傳統(tǒng)的備課方案費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)篇幅，且制作出的教案往往比較枯燥，缺乏一定的靈活性和生動(dòng)性。但是運(yùn)用思維導(dǎo)圖可以使教師以分明的層次、清晰的結(jié)構(gòu)展示各概念、知識(shí)點(diǎn)之間的相互邏輯關(guān)系，從而便于教師從全局上把握各章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，幫助教師理順知識(shí)點(diǎn)間的來龍去脈，明了各知識(shí)點(diǎn)的重要程度，最終將有助于教師進(jìn)行高質(zhì)量的教學(xué)設(shè)計(jì)。以此為基礎(chǔ)，教師可以快速準(zhǔn)確地歸納整理出各章節(jié)的教學(xué)思路，提前將各種素材有條不紊地整合起來，以直觀和生動(dòng)的方式把備課內(nèi)容及整個(gè)教學(xué)流程表示出來。
圖1展示了數(shù)字圖像處理課程中關(guān)于圖像增強(qiáng)主題的思維導(dǎo)圖示例(利用XMind軟件繪制)，能夠幫助教師把握?qǐng)D像增強(qiáng)的知識(shí)脈絡(luò)。思維導(dǎo)圖能夠?qū)㈦[藏于教師頭腦中的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)思路、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)體系以一種可視化的方式展現(xiàn)出來，相當(dāng)于教師模擬了一次教學(xué)的進(jìn)展過程。由于思維導(dǎo)圖的繪制(特別是對(duì)軟件繪制方式而言)是開放式的和遞進(jìn)式的，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，完全可以根據(jù)學(xué)生方面的實(shí)際情況、教學(xué)方面的實(shí)際條件等對(duì)制作好的思維導(dǎo)圖做適度修改。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得寶貴的思維導(dǎo)圖資料不但可以方便原創(chuàng)教師對(duì)教案的不斷優(yōu)化，而且也方便不同教師之間教案的資源共享。
授課階段：思維導(dǎo)圖有助于促進(jìn)課堂教學(xué)效果在實(shí)際授課時(shí)，通過師生互動(dòng)的形式(教師為主，學(xué)生為輔)，教師和學(xué)生共同在黑板上把授課內(nèi)容用思維導(dǎo)圖畫出來，或者利用多媒體技術(shù)把預(yù)先準(zhǔn)備好的有關(guān)思維導(dǎo)圖展現(xiàn)出來，這樣能有效地促進(jìn)教學(xué)效果。首先，層次化、直觀化、多色彩與多維度的思維導(dǎo)圖能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力，進(jìn)而能激發(fā)學(xué)生的聯(lián)想力，增強(qiáng)學(xué)生的課堂記憶效果;其次，思維導(dǎo)圖使得隱性知識(shí)顯性化，從而將零散細(xì)碎的知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化，讓學(xué)生從整體上掌握教學(xué)內(nèi)容;再次，形象化的圖案元素以及精煉的關(guān)鍵詞要素，不僅能突出重點(diǎn)，而且能激發(fā)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散性思考問題，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維;最后，生動(dòng)有趣的繪圖過程能有效提高學(xué)生的課堂參與積極性，利于師生及生生互動(dòng)，活躍課堂氣氛。
復(fù)習(xí)階段：思維導(dǎo)圖有助于學(xué)生的復(fù)習(xí)總結(jié)思維導(dǎo)圖不僅可以幫助學(xué)生定制個(gè)人學(xué)習(xí)計(jì)劃，還可以引導(dǎo)、組織學(xué)生對(duì)課堂授課內(nèi)容進(jìn)行歸納整理。學(xué)生可以根據(jù)教師提供的思維導(dǎo)圖，總結(jié)回憶所學(xué)習(xí)的知識(shí)以及它們的關(guān)系，把握各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系，在頭腦中形成清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。另外，學(xué)生可以通過循環(huán)往復(fù)地繪制、修改教師提供的思維導(dǎo)圖，學(xué)會(huì)反思自己的學(xué)習(xí)過程。
思維導(dǎo)圖具有極大的伸縮性，它順應(yīng)人腦的自然思維模式，從而可以使人們的主觀意識(shí)自然地在圖上表達(dá)出來。
比如，學(xué)生復(fù)習(xí)數(shù)字圖像處理的圖像增強(qiáng)內(nèi)容時(shí)，可以采用圖2的方式，從主要知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)、自評(píng)和思考與討論等方面建立思維導(dǎo)圖，以此促進(jìn)學(xué)生積極動(dòng)手操作和動(dòng)腦思考，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行新舊知識(shí)的結(jié)合，對(duì)復(fù)習(xí)總結(jié)起到事半功倍的效果。
結(jié)語
思維導(dǎo)圖不僅是一種強(qiáng)有力的思維工具，而且是一種非常有效的教學(xué)輔助手段。熟練使用思維導(dǎo)圖，使教師能夠在備課階段對(duì)課程的整體把握起到提綱挈領(lǐng)的作用，使教師和學(xué)生在課堂上能增強(qiáng)互動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，使學(xué)生可以在課后進(jìn)行有效復(fù)習(xí)。實(shí)踐證明，將思維導(dǎo)圖引入數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中，能夠?yàn)榻虒W(xué)改革注入新的活力，提高教學(xué)的效率和質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1]博贊.思維導(dǎo)圖[M].李斯,譯.北京:作家出版社,1998.
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