張小燕，鐘圣華

（深圳大學(xué) 計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院，廣東 深圳 518060）

0 引 言

多媒體技術(shù)創(chuàng)造了新的人與人、人與計(jì)算機(jī)、人與世界的互動(dòng)方式。由于多媒體數(shù)據(jù)種類多樣、數(shù)據(jù)量巨大、內(nèi)容復(fù)雜等特點(diǎn)，對(duì)其數(shù)據(jù)的分析、處理、傳播、理解提出了極高的需求，需要更高效、智能地存儲(chǔ)、計(jì)算、傳遞、理解信息，也需要高校全面提高人才培養(yǎng)能力[1-2]。目前，我國(guó)多媒體領(lǐng)域相關(guān)人才的缺口非常大[3]。如何針對(duì)產(chǎn)業(yè)需求進(jìn)行人才培養(yǎng)？如何從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向？如何從適應(yīng)服務(wù)轉(zhuǎn)向支撐引領(lǐng)？這些都是新時(shí)期對(duì)多媒體學(xué)科的教育工作者提出的新挑戰(zhàn)。

多媒體技術(shù)與系統(tǒng)是一門具備科學(xué)前沿性、深度融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展和學(xué)科交叉融合特點(diǎn)的新工科課程。課程內(nèi)容不僅涵蓋傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與軟件工程相關(guān)課程的基礎(chǔ)知識(shí)，還與人工智能等新興交叉學(xué)科有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。雖然目前許多高校都開設(shè)了多媒體的相關(guān)課程，但是在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面，和國(guó)際一流大學(xué)相比，仍然存在不小的差距，無(wú)法滿足適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新工科建設(shè)要求。

1 多媒體技術(shù)與系統(tǒng)本科課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程設(shè)置

人工智能技術(shù)突飛猛進(jìn)使得多媒體數(shù)據(jù)上應(yīng)用的新技術(shù)與方法快速更新、迭代。構(gòu)建一個(gè)成功的多媒體系統(tǒng)需要了解多媒體數(shù)據(jù)本身的高維度、大規(guī)模等特點(diǎn)，需要掌握最新的多媒體技術(shù)。存儲(chǔ)多媒體數(shù)據(jù)需要更大的存儲(chǔ)空間；傳輸多媒體數(shù)據(jù)需要更高的信道帶寬。和普通文本信息相比，對(duì)圖像、音頻、視頻等多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析、索引、組織，更為復(fù)雜，對(duì)算法和硬件平臺(tái)的要求都更高。不僅如此，構(gòu)建一個(gè)成功的多媒體系統(tǒng)還需要滿足實(shí)時(shí)性的要求。因此，多媒體技術(shù)與系統(tǒng)的課程要求也必將提高，需要課程設(shè)置與內(nèi)容能夠與學(xué)科發(fā)展及市場(chǎng)需求相匹配。同國(guó)外高水平大學(xué)相比，國(guó)內(nèi)高校在多媒體技術(shù)與系統(tǒng)課程體系設(shè)置等方面存在一定的滯后性，如課程體系不連貫、不完備，課程內(nèi)容滯后于技術(shù)發(fā)展、實(shí)踐課時(shí)少、內(nèi)容簡(jiǎn)單、缺少系統(tǒng)性等問(wèn)題。

1.2 教學(xué)方法與手段

目前課程在教學(xué)上注重對(duì)理論知識(shí)的講授，雖然也配置了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，但多用于練習(xí)常用的多媒體處理軟件（如Photoshop、Premiere、Flash等）。這些實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容雖然可以提高學(xué)生對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的處理能力，但無(wú)法讓學(xué)生構(gòu)建“多媒體數(shù)據(jù)—多媒體技術(shù)—多媒體系統(tǒng)”的完整框架，也不能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中理解多媒體技術(shù)與多媒體系統(tǒng)涉及的理論知識(shí)和算法過(guò)程，更無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

1.3 能力培養(yǎng)方向

2016年6 月我國(guó)正式成為《華盛頓協(xié)議》的簽約國(guó)，為了促進(jìn)高等教育與國(guó)際接軌，全面提高工程類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，各大高校積極申報(bào)工程專業(yè)認(rèn)證。工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工程類本科畢業(yè)生提出了通用標(biāo)準(zhǔn)的12條畢業(yè)要求，包括工程知識(shí)、問(wèn)題分析、設(shè)計(jì)開發(fā)、研究、使用工具、工程社會(huì)、環(huán)境發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個(gè)人團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理、終身學(xué)習(xí)。這些畢業(yè)要求也應(yīng)該成為多媒體技術(shù)與系統(tǒng)課程對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)方向，但現(xiàn)行的課程教育模式關(guān)注的是知識(shí)的輸入與輸出，即教師對(duì)教科書內(nèi)容的講授和學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，以考試為主的評(píng)估方式也無(wú)法全面、有效地衡量學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中究竟取得了哪些學(xué)習(xí)成果、培養(yǎng)了哪些能力。

2 多媒體技術(shù)與系統(tǒng)教學(xué)模式改革措施

針對(duì)當(dāng)前多媒體技術(shù)與系統(tǒng)教學(xué)中存在的不足，結(jié)合課程組的教學(xué)實(shí)踐，我們歸納總結(jié)出如圖1所示的4個(gè)方向的改進(jìn)內(nèi)容。

2.1 優(yōu)化課程設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容

在多媒體技術(shù)與系統(tǒng)的課堂教學(xué)中，我們抓住教學(xué)內(nèi)容的差異化，在大二第二學(xué)期和大三第一學(xué)期開設(shè)了重點(diǎn)不同的兩門多媒體課程：①多媒體技術(shù)與系統(tǒng)導(dǎo)論課程主要講述多媒體的基本原理與技術(shù)、媒體與媒體技術(shù)、多媒體圖像、音頻、視頻的數(shù)據(jù)壓縮方法、多媒體硬件設(shè)備和軟件環(huán)境。通過(guò)這門課程培養(yǎng)學(xué)生對(duì)多媒體的認(rèn)識(shí)和多媒體在各個(gè)領(lǐng)域中的制作和應(yīng)用的知識(shí)及技能。這門課程的重點(diǎn)是圖像、音頻、視頻信息的獲取與處理，以及多媒體數(shù)據(jù)壓縮、編碼技術(shù)，也會(huì)簡(jiǎn)單介紹多媒體計(jì)算機(jī)硬件及軟件系統(tǒng)以及多媒體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。②多媒體系統(tǒng)是承接多媒體技術(shù)與系統(tǒng)導(dǎo)論的延伸課程，主要講述多媒體系統(tǒng)的基本概念、多媒體特征的提取與檢測(cè)方法、多媒體數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)、多媒體內(nèi)容分析系統(tǒng)以及多媒體系統(tǒng)的前沿技術(shù)，包括從特征檢測(cè)、提取，到內(nèi)容分析、識(shí)別這一完整的多媒體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)過(guò)程，著重培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)多媒體領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的能力。這兩門相關(guān)課程各有偏重，同時(shí)又有理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容的傳承，兼顧了不同層次學(xué)生的需求。

課程組建立多媒體技術(shù)與系統(tǒng)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，將培養(yǎng)目標(biāo)分解為具體指標(biāo)點(diǎn)，并設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)支撐這些指標(biāo)點(diǎn)，圍繞課程的培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)施教學(xué)活動(dòng)。對(duì)重要指標(biāo)點(diǎn)除了上課講授之外，還結(jié)合了課堂測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)課題等多種考核方式。在考核中改變了以記憶性與驗(yàn)證性為主的教學(xué)與考核方式，重點(diǎn)考核學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的系統(tǒng)能力。

2.2 重視實(shí)踐能力的培養(yǎng)

多媒體技術(shù)與系統(tǒng)課程的目標(biāo)是培養(yǎng)具有一定的工程實(shí)踐能力，能夠針對(duì)多媒體領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的人才。在課程實(shí)踐中，我們深化學(xué)生的分析、權(quán)衡能力，引入、強(qiáng)化學(xué)生的能力訓(xùn)練，通過(guò)加大實(shí)踐練習(xí)的深度來(lái)提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

圖1 多媒體技術(shù)與系統(tǒng)教學(xué)模式改進(jìn)措施示意圖

具體來(lái)說(shuō)，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)課程中引入對(duì)常用的科學(xué)計(jì)算與算法開發(fā)平臺(tái)Matlab的功能介紹，特別是其與多媒體計(jì)算相關(guān)的幾個(gè)常用工具箱，加深學(xué)生對(duì)多媒體數(shù)據(jù)和多媒體相關(guān)算法的理解。我們?yōu)閷W(xué)生提供了云計(jì)算平臺(tái)和高性能服務(wù)器資源，使得學(xué)生能夠自己動(dòng)手搭建復(fù)雜系統(tǒng)，進(jìn)行復(fù)雜工程實(shí)踐。我們打破以往多媒體課程的實(shí)驗(yàn)課主要介紹Photoshop、Premiere、Flash等軟件使用方法的慣例，從易到難地設(shè)計(jì)了多媒體特征的表示、檢測(cè)、匹配，圖像壓縮、解壓縮算法實(shí)踐，基于特征的多媒體檢索系統(tǒng)，多媒體內(nèi)容分析系統(tǒng)，基于深度學(xué)習(xí)的多媒體數(shù)據(jù)風(fēng)格轉(zhuǎn)換等多個(gè)大實(shí)驗(yàn)。課程的重要知識(shí)點(diǎn)都在實(shí)驗(yàn)中有所體現(xiàn)，學(xué)生不再被動(dòng)地死記硬背，必須融會(huì)貫通從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜的多媒體系統(tǒng)的搭建。在實(shí)驗(yàn)開展中，采用了分組展示、實(shí)驗(yàn)互評(píng)、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)手段。在一系列實(shí)踐能力的訓(xùn)練中，大多數(shù)同學(xué)都達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力，不少同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段選擇了與多媒體相關(guān)的課題進(jìn)行深入研究。

2.3 實(shí)施以學(xué)生為中心的教學(xué)理念

以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，即學(xué)生負(fù)責(zé)自己的學(xué)習(xí)，關(guān)注學(xué)生成長(zhǎng)和專業(yè)能力的提升。學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力不再僅僅來(lái)自于教師的督促，更多地來(lái)自于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的反饋和積極的自我價(jià)值感。具體來(lái)說(shuō)，課程設(shè)置了多元化的考核方式，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。留出一定的課堂時(shí)間給學(xué)生，讓學(xué)生自主選擇多媒體技術(shù)與系統(tǒng)的一個(gè)具體前沿方法進(jìn)行展示、匯報(bào)，作為考核的參考指標(biāo)之一。在課堂實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中不限制學(xué)生的編程語(yǔ)言、編程平臺(tái)，并開放一次實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自主命題，以小組展示、討論、教師點(diǎn)評(píng)、學(xué)生互評(píng)的方法，得到學(xué)生的實(shí)驗(yàn)評(píng)分。

在課程開展的過(guò)程中，任課教師還積極組織學(xué)生以課程相關(guān)內(nèi)容參加深圳大學(xué)開展的“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目”，包括“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生科技作品競(jìng)賽、中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、美國(guó)數(shù)學(xué)模型競(jìng)賽（MCM）等多項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽。從而提升學(xué)生的理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，使之在實(shí)際任務(wù)中理解教學(xué)內(nèi)容，并接受科學(xué)研究基本訓(xùn)練，為優(yōu)秀的本科學(xué)生脫穎而出創(chuàng)造更為有利的條件。對(duì)教師來(lái)說(shuō)，在具體的師生交流中，能夠發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題并提高自己的教學(xué)能力，也可以增加在研究領(lǐng)域的探索。在短短兩年的實(shí)踐過(guò)程中，多媒體技術(shù)與系統(tǒng)課程的學(xué)生中就有12人獲得“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目”，10人在學(xué)科競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。

2.4 建立符合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制

工程教育認(rèn)證的一大重要特點(diǎn)就是要求建立持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量文化。認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求必須有明確可行的改進(jìn)機(jī)制和措施，能持續(xù)跟蹤改進(jìn)效果并收集信息用于下一步改進(jìn)，形成“評(píng)價(jià)－改進(jìn)－再評(píng)價(jià)”的閉環(huán)管理（圖2），從而達(dá)到質(zhì)量持續(xù)提高的循環(huán)式上升的目標(biāo)。因此，在深圳大學(xué)計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院在多媒體技術(shù)與系統(tǒng)課程中，采用了如下的管理機(jī)制。

（1）建立課程內(nèi)容的更新機(jī)制，關(guān)注學(xué)科重要學(xué)術(shù)會(huì)議的最新成果，了解業(yè)界有影響力的新技術(shù)與新產(chǎn)品，保證課程內(nèi)容既覆蓋多媒體技術(shù)與系統(tǒng)的基礎(chǔ)、核心問(wèn)題，又兼顧學(xué)科及業(yè)界最新的發(fā)展。

（2）建立多媒體技術(shù)與系統(tǒng)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，并且將培養(yǎng)目標(biāo)分解成具體指標(biāo)點(diǎn)。

（3）設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)支撐這些指標(biāo)點(diǎn)，圍繞課程的培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)施教學(xué)活動(dòng)。

（4）制訂培養(yǎng)目標(biāo)的評(píng)估計(jì)劃，實(shí)施評(píng)估并收集評(píng)估數(shù)據(jù)。

（5）通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得出評(píng)估結(jié)果，將評(píng)估結(jié)果用于持續(xù)改進(jìn)。

除此以外，深圳大學(xué)計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院還建立了畢業(yè)生跟蹤反饋機(jī)制以及高等教育系統(tǒng)以外的社會(huì)評(píng)價(jià)機(jī)制。在學(xué)生、課程體系、師資隊(duì)伍、支持條件等多方面開展持續(xù)改進(jìn)。

圖2 持續(xù)改進(jìn)機(jī)制示意圖

3 多媒體技術(shù)與系統(tǒng)教學(xué)改革的未來(lái)展望

從內(nèi)容上看，多媒體數(shù)據(jù)中包括圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)，與其相關(guān)的課程包括圖像處理、音頻與視頻處理等。從方法上看，多媒體技術(shù)中包括傅立葉變換、小波變換等信號(hào)處理的相關(guān)內(nèi)容，也包括采樣、量化、載波等通信原理的相關(guān)知識(shí)。最近又有包括機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺、人工智能等方法成功應(yīng)用在多媒體內(nèi)容分析的任務(wù)上。這一方面提高了對(duì)多媒體技術(shù)與系統(tǒng)的任課教師的知識(shí)儲(chǔ)備要求，也提醒我們：多媒體技術(shù)與系統(tǒng)的教學(xué)改革不僅應(yīng)該停留在這一課程上，還需要與其他課程建立緊密的關(guān)系，做好知識(shí)的鋪墊與銜接。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的高校積極投入MOOC課程的建設(shè)中[4]，為教學(xué)提供了更加豐富的素材與資源。多媒體技術(shù)與系統(tǒng)的任課教師，應(yīng)該主動(dòng)利用這些資源，使得多媒體教育同國(guó)際一流水平接軌。除此以外，國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)組織和工業(yè)界在這兩年也舉辦了很多以多媒體數(shù)據(jù)為核心的國(guó)內(nèi)、國(guó)際賽事，如ImageNet、 Kaggle、 AI Challenger[5]等，國(guó)內(nèi)外一流的高校已經(jīng)有不少本科學(xué)生組隊(duì)參加，并獲得不俗的成績(jī)。通過(guò)這些比賽，可以檢閱學(xué)生的專業(yè)知識(shí)與能力，促進(jìn)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提高和持續(xù)改進(jìn)。這也告訴我們，多媒體技術(shù)與系統(tǒng)的教學(xué)改革不僅僅體現(xiàn)在課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，還可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的資源、素材，并結(jié)合項(xiàng)目與競(jìng)賽進(jìn)行。

4 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前多媒體技術(shù)與系統(tǒng)的教學(xué)改革還只是小規(guī)模的探索，并且依賴于任課教師的經(jīng)驗(yàn)與學(xué)生的反饋。我們將在之后的教學(xué)實(shí)踐中積極探索，引入多方面、多維度的評(píng)價(jià)，建立符合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，提高多媒體技術(shù)與系統(tǒng)課程的教學(xué)水平，培養(yǎng)出能夠勝任多媒體復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用等工作的工程技術(shù)人才，使之成為具有終身學(xué)習(xí)和自我工程技術(shù)持續(xù)改善能力、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和行業(yè)發(fā)展、具有創(chuàng)新意識(shí)的人才。