應用型本科“多媒體信息技術”教學改革探討

摘要：針對應用型本科的培養目標，結合“多媒體信息技術”的教學實踐，對該課程進行了教學改革。在教學內容上，合理安排教學內容，弱化理論推導，及時補充新內容、新技術；在教學方法上，引入項目驅動的教學方法，并從課程項目設計、課堂與實驗教學的組織實施等方面闡述了項目驅動教學方案。

關鍵詞：應用型本科；多媒體信息技術；項目驅動教學法

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

基金項目：本文系南京工程學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 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）23-0065-02

鑒于應用型本科人才培養的需要和南京工程學院（以下簡稱“我校”）新一輪人才培養方案課程學時壓縮的實際，通信工程學院將原有的專業課“數字圖像處理”、“數字視頻技術”和“數字語音處理”三門課的內容進行了整合，形成了一門新的專業課“多媒體信息技術”。

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

目前南京工程學院為應用型本科院校，旨在培養適應社會需求的應用型人才。這就決定了其教學模式必須以“應用、實踐”為主旨，以能力培養為核心。[2]下面以我校“多媒體信息技術”課程的教學改革為例，從教學內容和教學方法上對應用型本科院校“多媒體信息技術”課程的教學改革進行探討。

一、教學內容改革

我校“多媒體信息技術”課程是“數字圖像處理”、“數字視頻技術”和“數字語音處理”三門課整合而成的。按照教學大綱的要求，該課程的主要教學內容包括：音頻、圖像和視頻信息處理基礎、圖像增強、形態學圖像處理、圖像分割、數字圖像與視頻壓縮編碼原理及標準、數字音頻編碼技術及標準、數字媒體文件格式和數字水印技術。下面針對該課程教學內容的特點，并結合應用型人才的培養目標，對教學內容提出了四點改革方案。

1.根據培養目標，合理安排教學內容

應用型本科院校的學生畢業后所從事的工作大部分是工作現場的技術支持，而不是進行科學研究或新產品的開發。[2，3]因此，“多媒體信息技術”課程的教學目標是：學生通過該課程的學習，在多媒體信息處理方面具有較強的應用能力和一定的開發能力。

該課程的教學內容涉及面廣，在實際教學中根據培養目標，對教學內容進行了合理優化，做到主次分明，重點突出。

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

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。介紹同態濾波的內容。

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

圖像分割部分，要求學生掌握最基本的圖像分割方法：全局閾值法和區域生長法，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容有重復，所以這一部分不作為重點。

數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、算術編碼以及限失真編碼部分的預測編碼和基于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生了解即可。

數字圖像和視頻壓縮編碼標準部分，主要講解JPEG靜態圖像壓縮標準、MPEG-4和H.264視頻編碼標準，介紹JPEG2000、MPEG-1、MPEG-2以及H.261和H.263。

數字音頻編碼技術及標準部分，要求學生重點掌握線性預測編碼和子帶編碼兩種音頻編碼技術以及MPEG-2音頻編碼標準，了解矢量量化編碼和MPEG-1音頻編碼標準。

數字媒體文件格式部分的內容與日常生活聯系較為緊密，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，要求學生自學。

數字水印技術部分，主要要求學生了解數字水印的概念及其在現實生活中的應用。

2.弱化理論推導

“多媒體信息技術”的教學內容涉及一些較深的數學理論，如頻域圖像增強要用到傅里葉變換的原理及性質，變換編碼部分要涉及DCT變換的內容等。應用型本科院校學生的數學基礎比較薄弱，學習多媒體信息技術涉及的相關理論時，感覺較難理解，降低了其學習的積極性和興趣。因此，對于課程中涉及的數學理論，側重于基本思想的講解，而具體的推導過程則一帶而過或者不講，避免讓學生陷入“數學推導”的泥潭。[4]

3.具有類比性的教學內容，鼓勵學生自學、自講

“多媒體信息技術”的部分教學內容具有類比性。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，二值形態學與灰度形態學，視頻編碼標準H.261、H.263與H.264以及MPEG系列的MPEG-1、MPEG-2與MPEG-4等。對于這些內容，教師在課堂上可重點講解其中的一部分，其他的內容可要求學生自學，寫出學習報告，并在課堂上講解。對于學生講的不完善、不準確的部分，教師可予以補充。這樣不僅可以提高學生的自學能力和學習的積極性，也可以加深學生對所學內容的理解。

4.及時補充新內容、新技術

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

二、教學方法改革

“多媒體信息技術”是一門理論和實踐緊密結合的課程。課程學習完之后學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動的教學方法，以日常生活中常見的項目為主線來構建整個教學過程。通過分析和解決實際問題，培養學生學習本課程的積極性，從而做到理論和實際應用的融會貫通。[5]

下面從課程項目設計、課堂教學與實驗教學的組織實施、實驗平臺方面闡述“多媒體信息技術”課程的項目驅動教學方案。

1.課程項目設計

在項目驅動教學過程中，項目的選擇和設計是關鍵，項目的好壞直接影響到教學的效果。[6]根據“多媒體信息技術”課程的教學大綱，設計了“基于VC++的車牌識別系統”項目來組織該課程中數字圖像處理部分的教學內容。圖1給出了基于VC++的車牌識別系統的項目任務與相關教學知識點的關系。圖1表明，“多媒體信息技術”課程中圖像處理部分的教學內容均可通過這一具體的項目組織在一起。在教學過程中，以“實施項目”的方式引入有關概念，展開教學內容，將學生的“被動學習”轉換為“興趣驅動”，從而改善教學效果。[5，6]此外，還設計了“多媒體通信系統”的項目，融入了圖像、視頻以及語音的編碼方法與編碼標準等知識點。

2.課堂教學的組織實施

在項目驅動教學模式的指導下，對整個課程項目進行總體介紹，使學生理解各個知識點在整個項目中的作用。然后，結合教學大綱和教學計劃，分知識點講解。在具體知識點的講解過程中應把握以下幾點：第一，理論講授要生動。[7]在理論講解過程中結合課程項目中相應知識點的效果演示，給學生以直觀感受，使學生了解該理論的應用場合，提高其學習興趣。第二，算法要結合編程來講解，以提高學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，結合課程項目和日常生活中遇到的問題，引導學生主動思考，營造學生積極參與課堂教學的氛圍，激發學生的學習興趣和熱情。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.實驗教學的組織

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

通過實踐環節的實施，學生在完成任務的過程中能充分理解學科知識，有利于其對知識的融會貫通。

4.實驗平臺

在實驗課和課程設計兩個實踐環節，給學生提供了Matlab和VC++兩種實驗平臺。對于畢業后打算繼續深造和從事軟件開發工作的學生，推薦其選用VC++平臺，要求重點掌握具體算法的軟件實現以及C/C++編程的技巧，通過本課程的學習進一步提高編程能力，為以后的學習和工作打下基礎。對于其他學生，要求將學習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，對于具體算法的實現，可以通過調用Matlab函數來完成。[6]

三、結束語

為了更好地培養社會需求的應用型人才，結合“多媒體信息技術”的教學實踐，對該課程的教學內容和教學方法進行了相應的改革。教學內容上注重加強學生對基礎知識的掌握，弱化理論推導，培養學生的自學能力，同時，及時補充新內容、新技術，使學生及時了解學科發展的方向和水平。教學方法上引入項目驅動教學法，以具體的項目為線索組織教學大綱中的知識點，并在項目驅動模式下組織課堂與實驗教學。“多媒體信息技術”課程在教學內容和教學方法上的改革，為培養應用型人才奠定了基礎。

參考文獻：

[1]楊淑瑩，張樺.“數字圖像處理”理論與實踐相結合的教學模式[J].計算機教育，2009，(24):84-86.

[2]張亞飛.應用型本科“信息論與編碼”教學改革探討[J].中國電力教育，2010，(28):59-60.

[3]康乃真.應用型本科人才培養模式探究[J].廣東白云學院學刊，2006，

(1):10-13.

[4]趙峰，安志勇，孫述和，等.《數字圖像處理》教學改革探析[J].現代計算機(專業版)，2011，(30):23-24.

[5]金煒，周亞訓.“數字圖像處理”課程項目驅動教學模式的實踐[J].中國電力教育，2010，(7):82-83.

[6]陳靜，李文鑫.項目驅動教學在數字圖像處理課程教學中的應用[J].中國教育技術裝備，2011，(3):38-39.

[7]沈曉晶，王艷，趙慧娟.應用型院校數字圖像處理本科教學探索[J].計算機教育，2012，(1):86-88.

（責任編輯：宋秀麗）