“數(shù)字音視頻”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

□賈海蓉　張雪英　李鴻燕　白　靜

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“數(shù)字音視頻”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

□賈海蓉張雪英李鴻燕白靜

【摘要】“數(shù)字音視頻”課程是電子信息類專業(yè)的主要選修課程，對于培養(yǎng)信息產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新型人才起著關(guān)鍵作用。本文針對目前“數(shù)字音視頻”課程存在的問題，以拓展學(xué)生參與性為目標(biāo)，從教學(xué)思路、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段以及考核等方面進(jìn)行了教學(xué)改革和實(shí)踐的探討。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)改革；人才培養(yǎng)；數(shù)字音視頻；學(xué)生參與；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)群

音視頻技術(shù)是信息通信領(lǐng)域的重要分支?！皵?shù)字音視頻”是一門電子與通信類專業(yè)課，是集電路、數(shù)字信號處理、語音信號處理、聲學(xué)原理、數(shù)字電視、圖像技術(shù)和視聽覺感知等學(xué)科于一體的新型交叉課程，“新的AVS中國標(biāo)準(zhǔn)”也呼喚我國音視頻技術(shù)專業(yè)要適應(yīng)市場需求，改革現(xiàn)行的課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，高起點(diǎn)地培養(yǎng)從事音視頻技術(shù)的科技創(chuàng)新型專業(yè)人才，以滿足數(shù)字音視頻技術(shù)發(fā)展對人才的需求，也符合黨的十八大對我國高等教育改革提出的培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的高素質(zhì)人才的明確要求，所以拓展學(xué)生對課程的參與性就勢在必行。

一、課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

1.課程內(nèi)容缺乏直觀性

目前教學(xué)內(nèi)容主要包括音視頻信號的數(shù)字化、編解碼方式、信道編解碼理論、音視頻設(shè)備及調(diào)試，以及音視頻軟件的編輯與使用等。課程內(nèi)容涉及語言學(xué)、心理學(xué)和圖像理論等，范圍較廣泛，理論知識較深，沒有配套的圖形去解釋原理，缺乏對理論的直觀性，使本科生不能在有限的時(shí)間內(nèi)全部掌握，且影響學(xué)生對數(shù)字音視頻技術(shù)進(jìn)一步探討的熱情。

2.學(xué)生參與較少

課程教學(xué)方式以教師講授、學(xué)生被動(dòng)接受為主，學(xué)生的潛力沒有被挖掘出來，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，課程教學(xué)效果就會下降。

3.實(shí)踐環(huán)節(jié)部分缺乏現(xiàn)代數(shù)字音視頻制作的力度

目前實(shí)際的音視頻設(shè)備的實(shí)驗(yàn)條件使學(xué)生只能動(dòng)手去拆卸、操作音視頻的器件，對于快速發(fā)展的數(shù)字音視頻傳媒的制作應(yīng)用理解較少，與市場發(fā)展的最新形勢有些脫節(jié)。且沒有自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新型潛能得不到充分發(fā)揮，不能滿足音視頻技術(shù)發(fā)展對科技創(chuàng)新型人才的需求。

4.考核方式單一

考核方式主要以理論知識為主來評定成績，不能客觀評價(jià)學(xué)生的能力。

二、課程教學(xué)改革的思路

“數(shù)字音視頻”課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，教師必須摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中存在的重理論輕實(shí)踐的教學(xué)方法，打破學(xué)生習(xí)慣于被動(dòng)式分析接受學(xué)習(xí)的思維模式，堅(jiān)持以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，以實(shí)踐教學(xué)為手段，以提高學(xué)生參與性、培養(yǎng)科技創(chuàng)新型數(shù)字音視頻技術(shù)人才為目標(biāo)的教學(xué)思路。在教學(xué)過程中，根據(jù)音視頻技術(shù)的最新發(fā)展，與現(xiàn)代教育技術(shù)充分結(jié)合，從發(fā)展的角度更新課程內(nèi)容體系，了解數(shù)字音視頻技術(shù)的基礎(chǔ)知識，對編解碼原理和設(shè)備有一定的理論認(rèn)知，在此基礎(chǔ)上利用Mat1ab程序?qū)崿F(xiàn)人耳心理聲學(xué)模型等的仿真，提高學(xué)生對課程直觀性的理解；提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)在專業(yè)教育中的分量，使學(xué)生有更多的機(jī)會進(jìn)入開放式管理的實(shí)驗(yàn)室參與動(dòng)手實(shí)踐，即對部分的音視頻設(shè)備進(jìn)行拆卸，對編解碼芯片進(jìn)行分析、實(shí)驗(yàn)，嘗試自己的設(shè)計(jì)創(chuàng)意，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思辨能力和從事電子技術(shù)研究設(shè)計(jì)的能力，充分挖掘?qū)W生創(chuàng)新思維的潛力；通過加入QQ網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)群使學(xué)生參與互動(dòng)，提出問題并且解決問題，起到拓展思維和提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性的作用；最后制定新的考核制度，融合理論、時(shí)間與參與方面進(jìn)行考核，真正起到提高學(xué)習(xí)水平的目的，以適應(yīng)音視頻技術(shù)的“創(chuàng)新發(fā)展，智能互聯(lián)”的主題。

三、課程改革與實(shí)踐措施

1.在課程內(nèi)容體系中引入Matlab仿真，提高對內(nèi)容理解的直觀性

課程體系建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的根本，“數(shù)字音視頻”課程內(nèi)容存在交叉多、較復(fù)雜、不容易理解的問題，課程內(nèi)容體系更新主要從學(xué)習(xí)的直觀性方面來進(jìn)行。除了需要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生獲得音視頻技術(shù)的基本理論、熟悉音視頻設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理、掌握音視頻制作的基本方法和技巧之外，新修訂的課程內(nèi)容體系更加注重理論教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合，內(nèi)容深入淺出，在保證經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上重點(diǎn)講授MPEG音視頻編解碼原理、數(shù)字音視頻的制作和常用音視頻設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，并延伸到最新音視頻設(shè)備的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等內(nèi)容；另外，對于課程中不容易理解的原理部分，將加入Mat1ab仿真，使學(xué)生對其一目了然，具體如下例所述：

本實(shí)驗(yàn)對掩蔽閾值進(jìn)行Mat1ab仿真，仿真所選的純凈語音取自863語音庫，英文男聲噪聲為NOISEX.92數(shù)據(jù)庫的高斯白噪聲，在純凈語音中加入0dB高斯白噪聲作為帶噪語音。語音信號的采樣率為8kHz，幀長K為160個(gè)采樣點(diǎn)，幀疊為50%，且選用第20幀帶噪語音作為研究對象。圖1（P24）為純凈語音、帶噪語音的掩蔽閾值圖。

從圖1中可以看出，在1000Hz的頻率附近，因?yàn)樵肼暤挠绊?，掩蔽閾值也提高了約8dB，在2300～2700Hz的掩蔽閾值從5dB提高到18dB，說明噪聲的掩蔽效應(yīng)比純音的掩蔽效應(yīng)強(qiáng)，由于噪聲的影響，18dB以下的語音可以認(rèn)為聽覺感受不到，不用對它進(jìn)行編碼；另外，語音信號的功率大時(shí)，掩蔽閾值也大，說明這時(shí)候可以容許更多的噪聲存在，就不用一味地追求高的量化信噪比，起到降低比特?cái)?shù)的作用。

圖1第20幀純凈、帶噪語音的掩蔽閾值相關(guān)圖

2.改進(jìn)課程教學(xué)方法與教學(xué)手段

（1）加入網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)群，使教學(xué)模式互動(dòng)化。建立一個(gè)數(shù)字新視頻技術(shù)課程QQ網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)互動(dòng)群。課前，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)并至少提出一個(gè)相應(yīng)的問題，并對其他學(xué)生問的問題進(jìn)行討論和回答，課后，學(xué)生對此節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并對自己不明白的進(jìn)行提問，其他學(xué)生可以回答。教師隨時(shí)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和提出的問題，對于個(gè)性問題和學(xué)生已回答的問題，給出正確答案，對于共性問題，除了在網(wǎng)絡(luò)上解答外，在課堂上用5～10分鐘的時(shí)間對這些問題進(jìn)行詳細(xì)分析，以達(dá)到學(xué)生鞏固理解的目的。在此環(huán)節(jié)中，一方面靠的是學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)的是學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和解決問題、思考問題的能力；另一方面教師與學(xué)生進(jìn)行了很好的溝通，并從學(xué)生的創(chuàng)新性問題中深入學(xué)習(xí)。這種方式摒棄了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以教師為中心、學(xué)生只是被動(dòng)接收的授課方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與性和合作性，加強(qiáng)對學(xué)生創(chuàng)新思維的啟迪。

（2）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法。

教師通過與相關(guān)企業(yè)一線的工程師和技術(shù)管理人員的交流，增強(qiáng)對設(shè)備的操作性能的認(rèn)識，并進(jìn)行課堂演示。讓部分學(xué)生現(xiàn)場進(jìn)行操作，加強(qiáng)互動(dòng)。只要把握好理論與實(shí)踐結(jié)合的目標(biāo)，就會使這門課帶給學(xué)生強(qiáng)烈的興趣和歡樂。教師搜集相關(guān)的數(shù)字音視頻技術(shù)的最新文獻(xiàn)資料，了解發(fā)展趨勢及產(chǎn)品動(dòng)態(tài)，更新課堂內(nèi)容。課堂教學(xué)內(nèi)容盡可能與現(xiàn)實(shí)的音視頻設(shè)備相一致。

（3）改革實(shí)踐教學(xué)的手段，提倡學(xué)生自主設(shè)計(jì)綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求，讓學(xué)生自主選擇一定的器件，設(shè)計(jì)出音視頻的軟件和硬件。最后進(jìn)行產(chǎn)品的測試和評比，并在班上進(jìn)行展示，激發(fā)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)，以培養(yǎng)出推動(dòng)音視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科技創(chuàng)新性人才。

總之，通過教學(xué)改革建立一個(gè)完整的、科學(xué)的、有特色的數(shù)字音視頻人才培養(yǎng)的教學(xué)體系。要體現(xiàn)“培養(yǎng)創(chuàng)新型人才”的目標(biāo)，以拓展學(xué)生參與為中心，以理論聯(lián)系實(shí)際為手段，使學(xué)生具備較強(qiáng)的專業(yè)能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，在以后的工作和生活中能夠很快適應(yīng)社會、家庭和企業(yè)的需要，具有良好的可持續(xù)發(fā)展能力。

3.構(gòu)建多元化考核評價(jià)體系

在考核方式上，實(shí)行傳統(tǒng)和創(chuàng)新相結(jié)合的多元化考核評價(jià)體系，全面改革“一張?jiān)嚲怼倍ǔ煽兊膫鹘y(tǒng)考核方法。學(xué)生的最終成績由平時(shí)成績、實(shí)踐成績和期末成績?nèi)糠纸M成，其中平時(shí)成績包括QQ網(wǎng)絡(luò)群上的提問及解答情況、課后作業(yè)（包括學(xué)生制作的視頻）、課堂表現(xiàn)；實(shí)踐成績包括實(shí)驗(yàn)課上完成表現(xiàn)、個(gè)人創(chuàng)新產(chǎn)品制作構(gòu)成，主要考查學(xué)生應(yīng)用書本知識解決實(shí)際問題的能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供了基礎(chǔ)；理論成績主要是期末的筆試成績，包括基礎(chǔ)知識和實(shí)踐中碰到的解決問題的方法。每部分的評價(jià)都由自評、同學(xué)評和教師評價(jià)組成，其中自評是學(xué)生對自己在這個(gè)環(huán)節(jié)中表現(xiàn)出的積極性、主動(dòng)性和效果的評價(jià)；同學(xué)評包括團(tuán)隊(duì)協(xié)作和工作完成情況等，教師評分包括學(xué)生的參與性、正確性和創(chuàng)新性。通過這種全方位的考核，可以較客觀地對學(xué)生進(jìn)行考評，并且此考核體系有利于促進(jìn)學(xué)生參與的積極性。

本文結(jié)合“數(shù)字音視頻”課程特點(diǎn)和自身教學(xué)體會，通過教學(xué)思路、課程內(nèi)容、QQ網(wǎng)絡(luò)群教學(xué)方法和手段的改革，使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)主動(dòng)性有了較明顯的提升，提高了課堂的教學(xué)效率，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，促進(jìn)了該課程的發(fā)展，并為數(shù)字音視頻產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)出科技創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：秦俊嫄）

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中圖分類號：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-0568（2016）05-0024-03

【基金項(xiàng)目】本文系2013年太原理工大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目“基于科技創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的數(shù)字音視頻技術(shù)課程的改革與實(shí)踐”（編號：2013019）和山西省高等學(xué)校教學(xué)改革項(xiàng)目“電子信息類專業(yè)課程群的建設(shè)模式探索與實(shí)踐”（編號：J2014018）、“面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的信號處理類課程群建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐改革”（編號：J2015015）的研究成果。

作者簡介：賈海蓉，博士，太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院副教授。研究方向：語音信號處理；張雪英，博士，太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院教授。研究方向：語音信號處理；李鴻燕，博士，太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院教授。研究方向：語音信號處理；白靜，博士，太原理工大學(xué)信息工程學(xué)院教授。研究方向：語音信號處理。