摘要：針對應(yīng)用型本科的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合“多媒體信息技術(shù)”的教學(xué)實踐，對該課程進行了教學(xué)改革。在教學(xué)內(nèi)容上，合理安排教學(xué)內(nèi)容，弱化理論推導(dǎo)，及時補充新內(nèi)容、新技術(shù)；在教學(xué)方法上，引入項目驅(qū)動的教學(xué)方法，并從課程項目設(shè)計、課堂與實驗教學(xué)的組織實施等方面闡述了項目驅(qū)動教學(xué)方案。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；多媒體信息技術(shù)；項目驅(qū)動教學(xué)法

作者簡介：張亞飛（1981-），女，河南洛陽人，南京工程學(xué)院通信工程學(xué)院，講師。（江蘇 南京 211167）

基金項目：本文系南京工程學(xué)院校級科研基金項目（項目編號：YKJ200907）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）23-0065-02

鑒于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的需要和南京工程學(xué)院（以下簡稱“我?！保┬乱惠喨瞬排囵B(yǎng)方案課程學(xué)時壓縮的實際，通信工程學(xué)院將原有的專業(yè)課“數(shù)字圖像處理”、“數(shù)字視頻技術(shù)”和“數(shù)字語音處理”三門課的內(nèi)容進行了整合，形成了一門新的專業(yè)課“多媒體信息技術(shù)”。

“多媒體信息技術(shù)”作為信息工程與多媒體通信專業(yè)的主干課程，內(nèi)容多且較難理解，同時要求學(xué)生具備高等數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計和數(shù)字信號處理方面的知識，并掌握Matlab或C/C++編程語言。傳統(tǒng)的教學(xué)以理論介紹為主，強調(diào)理論的體系和概念，[1]對理論知識在日常生活中的應(yīng)用以及實踐環(huán)節(jié)重視不夠，造成學(xué)生解決實際問題的能力較差。

目前南京工程學(xué)院為應(yīng)用型本科院校，旨在培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型人才。這就決定了其教學(xué)模式必須以“應(yīng)用、實踐”為主旨，以能力培養(yǎng)為核心。[2]下面以我?！岸嗝襟w信息技術(shù)”課程的教學(xué)改革為例，從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上對應(yīng)用型本科院?！岸嗝襟w信息技術(shù)”課程的教學(xué)改革進行探討。

一、教學(xué)內(nèi)容改革

我?！岸嗝襟w信息技術(shù)”課程是“數(shù)字圖像處理”、“數(shù)字視頻技術(shù)”和“數(shù)字語音處理”三門課整合而成的。按照教學(xué)大綱的要求，該課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括：音頻、圖像和視頻信息處理基礎(chǔ)、圖像增強、形態(tài)學(xué)圖像處理、圖像分割、數(shù)字圖像與視頻壓縮編碼原理及標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字音頻編碼技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字媒體文件格式和數(shù)字水印技術(shù)。下面針對該課程教學(xué)內(nèi)容的特點，并結(jié)合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容提出了四點改革方案。

1.根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，合理安排教學(xué)內(nèi)容

應(yīng)用型本科院校的學(xué)生畢業(yè)后所從事的工作大部分是工作現(xiàn)場的技術(shù)支持，而不是進行科學(xué)研究或新產(chǎn)品的開發(fā)。[2，3]因此，“多媒體信息技術(shù)”課程的教學(xué)目標(biāo)是：學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，在多媒體信息處理方面具有較強的應(yīng)用能力和一定的開發(fā)能力。

該課程的教學(xué)內(nèi)容涉及面廣，在實際教學(xué)中根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容進行了合理優(yōu)化，做到主次分明，重點突出。

音頻、圖像和視頻信息處理基礎(chǔ)部分主要講解音頻信號的采樣、量化和編碼過程、圖像的數(shù)字化過程以及數(shù)字圖像的表示方法、彩色圖像基礎(chǔ)、視頻信號的數(shù)字化方法、視頻信號的特點等內(nèi)容，有助于學(xué)生認識音頻、圖像和視頻信號的表示方法和主要特點，為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。這一部分內(nèi)容要求學(xué)生重點掌握。

圖像增強部分是圖像處理的重點。主要講解常用的圖像增強方法：圖像的線性和非線性變換、直方圖均衡、空域模板濾波以及頻率域圖像增強。介紹同態(tài)濾波的內(nèi)容。

形態(tài)學(xué)圖像處理部分，要求學(xué)生主要掌握二值形態(tài)學(xué)的基本運算：膨脹、腐蝕、開運算和閉運算，了解二值形態(tài)學(xué)的組合運算與灰度形態(tài)學(xué)。

圖像分割部分，要求學(xué)生掌握最基本的圖像分割方法：全局閾值法和區(qū)域生長法，了解局部閾值分割法。另外，基于邊緣檢測的圖像分割和空域圖像銳化的內(nèi)容有重復(fù)，所以這一部分不作為重點。

數(shù)字圖像和視頻壓縮編碼原理部分，主要講解無失真編碼部分的哈夫曼編碼、算術(shù)編碼以及限失真編碼部分的預(yù)測編碼和基于DCT變換的變換編碼。對于游程編碼、LZW編碼以及基于小波變換的編碼要求學(xué)生了解即可。

數(shù)字圖像和視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)部分，主要講解JPEG靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)、MPEG-4和H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，介紹JPEG2000、MPEG-1、MPEG-2以及H.261和H.263。

數(shù)字音頻編碼技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)部分，要求學(xué)生重點掌握線性預(yù)測編碼和子帶編碼兩種音頻編碼技術(shù)以及MPEG-2音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，了解矢量量化編碼和MPEG-1音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)字媒體文件格式部分的內(nèi)容與日常生活聯(lián)系較為緊密，主要講解BMP圖像文件格式、AVI視頻文件格式和WAV音頻文件格式，其他類型的文件格式，如JPEG、GIF、MPEG、Real Media等，要求學(xué)生自學(xué)。

數(shù)字水印技術(shù)部分，主要要求學(xué)生了解數(shù)字水印的概念及其在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。

2.弱化理論推導(dǎo)

“多媒體信息技術(shù)”的教學(xué)內(nèi)容涉及一些較深的數(shù)學(xué)理論，如頻域圖像增強要用到傅里葉變換的原理及性質(zhì)，變換編碼部分要涉及DCT變換的內(nèi)容等。應(yīng)用型本科院校學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱，學(xué)習(xí)多媒體信息技術(shù)涉及的相關(guān)理論時，感覺較難理解，降低了其學(xué)習(xí)的積極性和興趣。因此，對于課程中涉及的數(shù)學(xué)理論，側(cè)重于基本思想的講解，而具體的推導(dǎo)過程則一帶而過或者不講，避免讓學(xué)生陷入“數(shù)學(xué)推導(dǎo)”的泥潭。[4]

3.具有類比性的教學(xué)內(nèi)容，鼓勵學(xué)生自學(xué)、自講

“多媒體信息技術(shù)”的部分教學(xué)內(nèi)容具有類比性。如空域圖像增強部分的圖像平滑與圖像銳化，頻率域的低通與高通濾波，二值形態(tài)學(xué)與灰度形態(tài)學(xué)，視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.261、H.263與H.264以及MPEG系列的MPEG-1、MPEG-2與MPEG-4等。對于這些內(nèi)容，教師在課堂上可重點講解其中的一部分，其他的內(nèi)容可要求學(xué)生自學(xué)，寫出學(xué)習(xí)報告，并在課堂上講解。對于學(xué)生講的不完善、不準(zhǔn)確的部分，教師可予以補充。這樣不僅可以提高學(xué)生的自學(xué)能力和學(xué)習(xí)的積極性，也可以加深學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解。

4.及時補充新內(nèi)容、新技術(shù)

“多媒體信息技術(shù)”是一門開放性課程，新的多媒體處理方法不斷涌現(xiàn)。[4]教師可以結(jié)合自己的科研工作，將研究成果在課堂上與學(xué)生們分享，同時鼓勵學(xué)生充分利用圖書館與網(wǎng)絡(luò)資源，查閱相關(guān)文獻，寫出閱讀報告。

二、教學(xué)方法改革

“多媒體信息技術(shù)”是一門理論和實踐緊密結(jié)合的課程。課程學(xué)習(xí)完之后學(xué)生往往不能靈活運用該課程的知識解決實際問題。因此，在教改過程中采用項目驅(qū)動的教學(xué)方法，以日常生活中常見的項目為主線來構(gòu)建整個教學(xué)過程。通過分析和解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性，從而做到理論和實際應(yīng)用的融會貫通。[5]

下面從課程項目設(shè)計、課堂教學(xué)與實驗教學(xué)的組織實施、實驗平臺方面闡述“多媒體信息技術(shù)”課程的項目驅(qū)動教學(xué)方案。

1.課程項目設(shè)計

在項目驅(qū)動教學(xué)過程中，項目的選擇和設(shè)計是關(guān)鍵，項目的好壞直接影響到教學(xué)的效果。[6]根據(jù)“多媒體信息技術(shù)”課程的教學(xué)大綱，設(shè)計了“基于VC++的車牌識別系統(tǒng)”項目來組織該課程中數(shù)字圖像處理部分的教學(xué)內(nèi)容。圖1給出了基于VC++的車牌識別系統(tǒng)的項目任務(wù)與相關(guān)教學(xué)知識點的關(guān)系。圖1表明，“多媒體信息技術(shù)”課程中圖像處理部分的教學(xué)內(nèi)容均可通過這一具體的項目組織在一起。在教學(xué)過程中，以“實施項目”的方式引入有關(guān)概念，展開教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生的“被動學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)換為“興趣驅(qū)動”，從而改善教學(xué)效果。[5，6]此外，還設(shè)計了“多媒體通信系統(tǒng)”的項目，融入了圖像、視頻以及語音的編碼方法與編碼標(biāo)準(zhǔn)等知識點。

2.課堂教學(xué)的組織實施

在項目驅(qū)動教學(xué)模式的指導(dǎo)下，對整個課程項目進行總體介紹，使學(xué)生理解各個知識點在整個項目中的作用。然后，結(jié)合教學(xué)大綱和教學(xué)計劃，分知識點講解。在具體知識點的講解過程中應(yīng)把握以下幾點：第一，理論講授要生動。[7]在理論講解過程中結(jié)合課程項目中相應(yīng)知識點的效果演示，給學(xué)生以直觀感受，使學(xué)生了解該理論的應(yīng)用場合，提高其學(xué)習(xí)興趣。第二，算法要結(jié)合編程來講解，以提高學(xué)生的編程能力和技巧。[7]第三，加強師生的雙向互動。在課堂上，結(jié)合課程項目和日常生活中遇到的問題，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，營造學(xué)生積極參與課堂教學(xué)的氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。例如，照片比較暗或者光照不均勻，具體該采用哪一種圖像增強方法處理。

3.實驗教學(xué)的組織

實驗是“多媒體信息技術(shù)”的一個重要環(huán)節(jié)。為了提高學(xué)生的動手實踐能力，在實驗教學(xué)中結(jié)合項目驅(qū)動的教學(xué)方法，以課堂講授的項目為基礎(chǔ)，設(shè)計了人臉識別系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)等，并將每個項目按教學(xué)大綱知識點的要求，劃分成不同的子任務(wù)，按不同的任務(wù)模塊設(shè)計驗證型和綜合設(shè)計型兩種類型的實驗。其中，驗證型實驗規(guī)模較小，主要要求學(xué)生在實驗課上完成。[5]綜合設(shè)計型實驗規(guī)模較大，主要在課程設(shè)計實驗周完成。課程設(shè)計有一周的時間，學(xué)生以小組為單位開展項目。學(xué)生需要完成實驗項目的分析、系統(tǒng)設(shè)計、編碼實現(xiàn)以及測試分析等任務(wù)，教師主要解答學(xué)生的疑問。[6]最后，學(xué)生對課程設(shè)計進行總結(jié)，提交課程設(shè)計報告。教師對每個小組的成果進行驗收、評定。

通過實踐環(huán)節(jié)的實施，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中能充分理解學(xué)科知識，有利于其對知識的融會貫通。

4.實驗平臺

在實驗課和課程設(shè)計兩個實踐環(huán)節(jié)，給學(xué)生提供了Matlab和VC++兩種實驗平臺。對于畢業(yè)后打算繼續(xù)深造和從事軟件開發(fā)工作的學(xué)生，推薦其選用VC++平臺，要求重點掌握具體算法的軟件實現(xiàn)以及C/C++編程的技巧，通過本課程的學(xué)習(xí)進一步提高編程能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。對于其他學(xué)生，要求將學(xué)習(xí)的重點放在算法的驗證上，推薦其選用Matlab實驗平臺。在Matlab中提供了大量圖像處理的函數(shù)，對于具體算法的實現(xiàn)，可以通過調(diào)用Matlab函數(shù)來完成。[6]

三、結(jié)束語

為了更好地培養(yǎng)社會需求的應(yīng)用型人才，結(jié)合“多媒體信息技術(shù)”的教學(xué)實踐，對該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行了相應(yīng)的改革。教學(xué)內(nèi)容上注重加強學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，弱化理論推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，同時，及時補充新內(nèi)容、新技術(shù)，使學(xué)生及時了解學(xué)科發(fā)展的方向和水平。教學(xué)方法上引入項目驅(qū)動教學(xué)法，以具體的項目為線索組織教學(xué)大綱中的知識點，并在項目驅(qū)動模式下組織課堂與實驗教學(xué)?！岸嗝襟w信息技術(shù)”課程在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上的改革，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才奠定了基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：宋秀麗）