龔聲蓉　王朝暉

摘要:本文結(jié)合國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材《多媒體技術(shù)應(yīng)用》,在分析計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)要求的基礎(chǔ)上,探討了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生開設(shè)“多媒體技術(shù)”課程的目的,介紹了該課程應(yīng)講授的主要內(nèi)容。同時(shí),結(jié)合本人的教學(xué)實(shí)際,從啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等方面對(duì)該課程的教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞:多媒體技術(shù);啟發(fā)式教學(xué);案例教學(xué)

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1 “多媒體技術(shù)”課程的教學(xué)目的

多媒體技術(shù)是計(jì)算機(jī)綜合處理文本、圖形、圖像、音頻、視頻等多種媒體信息,使多種信息建立邏輯連接,集成為一個(gè)系統(tǒng)并具有交互性和實(shí)時(shí)性的嶄新技術(shù)。從概念可以看出,它是一門處理文本、圖形、圖像、音頻、視頻等媒體的技術(shù)。因此,和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)圖像、計(jì)算機(jī)圖像處理、語音信號(hào)處理、數(shù)字視頻處理以及動(dòng)漫處理有著必然的聯(lián)系,同時(shí),又和它們有較大區(qū)別。多媒體技術(shù)是一種迅速發(fā)展的綜合性電子信息技術(shù),已滲透到相關(guān)領(lǐng)域的方方面面,給人們的工作、生活和娛樂帶來了深刻的變革。作為一種新的信息處理技術(shù),多媒體技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展,如遠(yuǎn)程教育、視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播等,并滲透到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域,發(fā)揮著重要作用。許多高校計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)以及通信工程等專業(yè)也相繼開設(shè)了“多媒體技術(shù)”課程。

對(duì)一般高校而言,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科培養(yǎng)在業(yè)務(wù)知識(shí)和能力方面的基本要求是較扎實(shí)地掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論,掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟、硬件設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用等必須的基本技能;了解本專業(yè)范圍內(nèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),具有較強(qiáng)的獲取知識(shí)的能力和一定的分析問題、解決問題的能力。因此,計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)專業(yè)開設(shè)多媒體技術(shù)既要區(qū)別于高職高專院校,又要有別于電子通信類專業(yè)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)專業(yè)開設(shè)多媒體技術(shù)首先要區(qū)別于高職高專院校。

本人在主講“多媒體技術(shù)”課程的同時(shí),也從事圖像處理和多媒體技術(shù)方面的研究,如圖像、視頻編碼與傳輸,視頻監(jiān)控,圖像識(shí)別等。不少高校學(xué)生在報(bào)考我院碩士研究生時(shí),往往選擇多媒體技術(shù)方向。學(xué)生在與我提前聯(lián)系及面試時(shí),我經(jīng)常問他們?yōu)槭裁催x報(bào)該方向。有些同學(xué)回答:他們經(jīng)常使用Photoshop或Flash軟件進(jìn)行圖像處理或二維動(dòng)漫處理。盡管這也是多媒體技術(shù)的應(yīng)用,但顯然與計(jì)算機(jī)本科對(duì)多媒體技術(shù)的要求不同。

計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)專業(yè)開設(shè)多媒體技術(shù)也要區(qū)別于電子通信類專業(yè)。

電子通信類專業(yè)更多地講授多媒體電路與芯片的設(shè)計(jì)原理,如壓縮芯片、多媒體計(jì)算機(jī)的主芯片等。

此外,計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)專業(yè)多媒體技術(shù)的教學(xué)既不能對(duì)每種媒體處理技術(shù)講得太具體,又不能僅僅介紹一些枯燥的概念。

因此,多媒體技術(shù)在內(nèi)容的選取上,應(yīng)遵循原理與技術(shù)、應(yīng)用相結(jié)合的原則,既注重理論、方法和標(biāo)準(zhǔn)的介紹,又兼顧案例分析和具體技術(shù)討論。讓學(xué)生掌握多媒體技術(shù)的核心內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù),為將來進(jìn)一步深入研究打下基礎(chǔ)。鑒于此,以國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材《多媒體技術(shù)應(yīng)用》為基礎(chǔ),將多媒體技術(shù)的內(nèi)容分成了三個(gè)部分。

基礎(chǔ)部分。系統(tǒng)介紹多媒體技術(shù)相關(guān)的概念、應(yīng)用背景、主要內(nèi)容與核心技術(shù)。如視覺媒體和聽覺媒體的獲取、存儲(chǔ)及處理的基本方法;多媒體數(shù)據(jù)壓縮與編碼技術(shù)、多媒體數(shù)據(jù)處理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);多媒體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)多媒體系統(tǒng)時(shí)涉及的主要軟硬件。

應(yīng)用部分。為加深學(xué)生的理解,該部分結(jié)合案例,從文本、圖形、流媒體和信息安全角度介紹了多媒體技術(shù)應(yīng)用及開發(fā)實(shí)例。包括超文本與超媒體技術(shù)、多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),流媒體技術(shù)以及多媒體信息安全技術(shù)等。

多媒體應(yīng)用開發(fā)環(huán)境及實(shí)例部分。具體介紹如何使用Visual Basic進(jìn)行多媒體應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。

通過上述教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生不僅掌握了多媒體技術(shù)相關(guān)的概念、主要內(nèi)容與核心技術(shù),還通過案例分析,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)多媒體技術(shù)的興趣,提高學(xué)生開發(fā)多媒體相關(guān)軟件的能力。

2教學(xué)手段與方法

2.1啟發(fā)式教學(xué)

目前,高校十分注重本科生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。因此,本科教學(xué)中切忌以考試為目的,照本宣科,更不能漫無邊際,讓學(xué)生抓不住重點(diǎn)。多媒體技術(shù)盡管范圍廣,內(nèi)容更新快,但是,多媒體技術(shù)中的主要媒體,如圖形、圖像、語音、視頻、動(dòng)畫等并沒有發(fā)生變化,獲取、存儲(chǔ)這些信息的基本原理也沒有根本變化,只是處理這些媒體的技術(shù)在不斷進(jìn)步。因此,在多媒體技術(shù)的教學(xué)過程中,可以以《多媒體技術(shù)應(yīng)用》為主線全面展開教學(xué),做到內(nèi)容明晰。但同時(shí)要做到內(nèi)容新穎,有一定的深度,對(duì)學(xué)生有所啟發(fā)。為此,可廣泛采用啟發(fā)式教學(xué)。如可先拋出問題,讓同學(xué)們思考,然后由老師逐步解決。在講授“多媒體數(shù)據(jù)壓縮和編碼技術(shù)”一章時(shí),可首先拋出三個(gè)問題:為什么“要”對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼?為什么“能”對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼?“怎樣”對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼?然后通過提示讓學(xué)生先思考,再逐步解釋謎團(tuán)。我在某次講授該章時(shí),正值神州飛船飛天成功,傳回了清晰的月球表面照片。為此,我結(jié)合這一熱點(diǎn),在拋出上述三個(gè)問題的同時(shí)問學(xué)生:“一顆衛(wèi)星圖片大約有多少字節(jié)?”同學(xué)們開始了熱烈的議論,我適時(shí)地給出了一個(gè)小的例子讓大家計(jì)算:某陸地衛(wèi)星拍攝的圖像分辨率為2340×3240,共4個(gè)波段,采樣精度為7位,按每天30幅計(jì),計(jì)算每天的數(shù)據(jù)量。同學(xué)們計(jì)算完畢,其實(shí)為什么要進(jìn)行多媒體數(shù)據(jù)壓縮已經(jīng)沒必要細(xì)講了。接著,我又拋出另一個(gè)問題:給一個(gè)同樣大小的紙箱,裝同等大小的香皂和洗碗用的海綿,在不損壞的情況下,裝哪種物品多?同學(xué)幾乎異口同聲地回答:“海綿。”我進(jìn)一步引導(dǎo):“為什么呢?”同學(xué)們也很配合地回答:“海綿空隙大”。我接著同學(xué)們的話:“對(duì),因?yàn)橛腥哂唷?。“多媒體數(shù)據(jù)為什么能壓縮呢,也是因?yàn)槿哂唷?。剩下的問題只有“怎樣壓縮”了。然后,接著前面的提示,介紹了多種數(shù)據(jù)冗余,如空間冗余、時(shí)間冗余、結(jié)構(gòu)冗余、知識(shí)冗余、視覺冗余等,并進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)壓縮的原理:實(shí)際就是利用各種冗余特性,設(shè)計(jì)出能盡可能少的冗余的方法。這其實(shí)也是本章的重點(diǎn)。這樣一來,本來枯燥且有一定深度的編碼壓縮原理和方法,學(xué)生聽起來就很輕松了。

2.2案例教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容要深入淺出。因此,應(yīng)加強(qiáng)案例教學(xué),加強(qiáng)案例教學(xué),激發(fā)學(xué)生興趣。在多媒體技術(shù)教學(xué)中,一方面在基礎(chǔ)部分增加了“VC++播放聲音的實(shí)現(xiàn)”、“BMP文件解析”、“YUV格式的顯示和存儲(chǔ)”等基礎(chǔ)案例,讓學(xué)生掌握聲音、圖像和視頻的基本文件格式,會(huì)親手實(shí)際程序播放這些媒體文件。同時(shí),結(jié)合多媒體技術(shù)的各個(gè)方向,分別增加了“多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)”、“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”、“流媒體技術(shù)”等章節(jié),其實(shí)都是具體案例,此外,通過貼近生活的實(shí)例,加深學(xué)生對(duì)一些難點(diǎn)問題的理解。如在講解音頻編碼部分的子帶編碼時(shí),結(jié)合啟發(fā)式教學(xué),舉了這樣一個(gè)例子:一個(gè)可容納三輛車并排行駛(三車道)的高速公路,為什么會(huì)分快車道、小型車道、大型車道?同學(xué)們進(jìn)行了認(rèn)真的思考,并給出了答案:盡可能避免堵車。接著同學(xué)們的回答,將音頻傳輸中的通信信道看成是車道,在傳輸?shù)囊纛l信息看成是車,再進(jìn)行子帶劃分和編碼,同學(xué)們很快就理解了子帶編碼的基本原理,并且印象深刻。

在與不少老師交流時(shí),談起案例教學(xué)要盡可能貼近生活,讓學(xué)生易于理解。許多老師認(rèn)為多媒體技術(shù)是專業(yè)課,更容易舉出貼近生活的案例,但對(duì)于專業(yè)基礎(chǔ)課,就難于舉出類似的例子。事實(shí)上,只要我們認(rèn)真觀察生活,善于思考教學(xué)問題,這樣的例子比比皆是。如我曾講授過操作系統(tǒng),在虛擬存儲(chǔ)器一章中,有一個(gè)概念swap(交換),我就舉到了學(xué)生到食堂就餐這樣一件身邊的例子:在一個(gè)能容納100人的餐廳,能容納數(shù)百人就餐,就好比物理存儲(chǔ)器是100,并沒有得到擴(kuò)展,但虛擬存儲(chǔ)器卻為數(shù)百,其實(shí)就是用到了交換的概念。

2.3結(jié)合科研,穿插本學(xué)科動(dòng)態(tài)

多媒體技術(shù)內(nèi)容多、技術(shù)新。要吸引學(xué)生的注意力,必須結(jié)合教師的科研實(shí)際和本學(xué)學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀,引入學(xué)生感興趣的話題,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。因此,在教學(xué)過程中,結(jié)合筆者的科研方向,介紹了我在北京航空航天大學(xué)攻讀博士期間所在的課題組開發(fā)的多個(gè)多媒體項(xiàng)目以及現(xiàn)在正負(fù)責(zé)的多個(gè)項(xiàng)目等,如采用語音識(shí)別技術(shù)開發(fā)的語音跟讀系統(tǒng),采用語音合成技術(shù)開發(fā)的機(jī)場(chǎng)航班播報(bào)系統(tǒng)合成技術(shù)以及采用視頻處理技術(shù)的香港邊防視頻監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí),結(jié)合本學(xué)學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了嫦娥1號(hào)傳輸衛(wèi)星圖片的基本原理。既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又拉近了學(xué)生與多媒體技術(shù)的距離,使學(xué)生不再感到多媒體技術(shù)僅僅是新穎的概念介紹和原理的闡述。

2.4實(shí)踐教學(xué)

由于多媒體技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,因此,實(shí)驗(yàn)是課程設(shè)計(jì)必不可少的。針對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象,可將實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)層次。第一層次主要側(cè)重驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),可以音頻、視頻、圖像、動(dòng)畫等媒體制作工具軟件(如Photoshop、CoolEdit、Premiere、3DMAX等)應(yīng)用為主,目的是通過這些軟件的運(yùn)用加深學(xué)生對(duì)多媒體技術(shù)的概念的理解。第二層次主要側(cè)重于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),以Visual C++和Visual Basic等語言及開發(fā)包為主,目的在于掌握?qǐng)D形、圖像、音頻、視頻、動(dòng)畫等的簡(jiǎn)單處理方法,為進(jìn)一步開發(fā)多媒體應(yīng)用打下基礎(chǔ)。第三層次主要側(cè)重于綜合性實(shí)驗(yàn),也以Visual C++和Visual Basic等語言及開發(fā)包為主,但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可提升至簡(jiǎn)易視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議的設(shè)計(jì),甚至可擴(kuò)展至畢業(yè)設(shè)計(jì)。目的是希望學(xué)生除了了解多媒體技術(shù)的基本概念,掌握各種技術(shù)原理外,還將具備初步的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力,能夠直接將所學(xué)知識(shí)用于工程實(shí)踐。此外,實(shí)驗(yàn)不能僅限于學(xué)生被動(dòng)接受,還應(yīng)盡可能讓學(xué)生主動(dòng)參與。為此,可充分利用課外科技課題,讓學(xué)生主動(dòng)參與到老師的實(shí)際課題中。如蘇州大學(xué)配合國(guó)家大學(xué)生課外科技創(chuàng)新計(jì)劃、江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃,廣泛開展了蘇州大學(xué)課外科技項(xiàng)目、莙政學(xué)者基金等課外科技項(xiàng)目立項(xiàng)。同時(shí),成立了學(xué)生開發(fā)實(shí)驗(yàn)室,與企業(yè)廣泛建立了校外實(shí)習(xí)基地和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,讓學(xué)生開展相關(guān)課外科技項(xiàng)目開發(fā),理論聯(lián)系實(shí)際,強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力,拓展學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。如由筆者指導(dǎo)的“道路交通異常檢測(cè)與跟蹤”、多媒體技術(shù)課程建設(shè)小組劉純平老師指導(dǎo)的“基于視頻的汽車車牌自動(dòng)識(shí)別管理系統(tǒng)”分獲國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃立項(xiàng)資助,所指導(dǎo)的大學(xué)生在三年級(jí)選修多媒體技術(shù)課程時(shí),參與到這些課外科技項(xiàng)目中,并在大學(xué)四年級(jí)上學(xué)期就有論文“基于局部熵的CMOS攝像頭疵點(diǎn)檢測(cè)”、“基于一次排序的改進(jìn)Huffman編碼算法”被《計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用》和《計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件》錄用。

2.5作業(yè)與考核

多媒體技術(shù)涉及內(nèi)容廣、技術(shù)新,作為專業(yè)課,對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)不能僅僅是了解相關(guān)概念。因此,在作業(yè)布置和考試方式上都要有所改變。結(jié)合這門課程的特點(diǎn),在作業(yè)布置時(shí),不能僅僅是書后習(xí)題,而應(yīng)開拓學(xué)生的視野。為此,對(duì)應(yīng)每章內(nèi)容,布置一道大的思考題,要求學(xué)生自主查閱數(shù)字期刊,以學(xué)術(shù)論文的形式提交。如針對(duì)第一章,可以布置“多媒體技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)”,針對(duì)數(shù)字音頻處理,可以布置“數(shù)字音頻壓縮技術(shù)進(jìn)展”等。同時(shí),將平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和期末考試計(jì)入考試成績(jī)。在考試要求中,制定了“想得高分不易,想不及格更不容易”的策略,目的是激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。讓學(xué)生清楚:只要課堂認(rèn)真聽講、課后認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)和作業(yè),及格是理所當(dāng)然的了。但是,要想得高分就要主動(dòng)學(xué)習(xí),下一番真功夫。從歷年的教學(xué)活動(dòng)來看,效果不錯(cuò)。

3結(jié)束語

本文結(jié)合筆者多年講授多媒體技術(shù)的實(shí)際,以筆者主編的國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材為基礎(chǔ),拋磚引玉,探討了多媒體基礎(chǔ)應(yīng)用的教學(xué)方法。事實(shí)上,教學(xué)過程中很難做到千篇一律。因此,應(yīng)結(jié)合教師的科研實(shí)際和學(xué)生的現(xiàn)狀,有針對(duì)性地安排多媒體課程的教學(xué)任務(wù)。

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