“多媒體數(shù)據(jù)處理”課程的研究性教學(xué)實(shí)踐

李莉

摘要：在討論研究性教學(xué)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)資源開(kāi)發(fā)與利用專(zhuān)業(yè)的“多媒體數(shù)據(jù)處理”課程教學(xué)為實(shí)踐平臺(tái)，探索了研究性教學(xué)的幾種教學(xué)組織形式。結(jié)果表明，研究性教學(xué)能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)；研討教學(xué)；案例教學(xué)；自主選題

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）37-0181-02

在大學(xué)本科生的教學(xué)實(shí)踐中，我們不難發(fā)現(xiàn)，面對(duì)某些專(zhuān)業(yè)課題的提出，學(xué)生給出的答案更多的是碎片式的知識(shí)點(diǎn)，而不是系統(tǒng)性的解決問(wèn)題的思路?！笆谥贼~(yú)，未若授之以漁”，不僅讓學(xué)生學(xué)到知識(shí)，更應(yīng)該讓學(xué)生提高自我學(xué)習(xí)的能力，進(jìn)行創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。本文首先討論了研究性教學(xué)的內(nèi)涵與基本特征，然后以《多媒體數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)為實(shí)踐平臺(tái)，將發(fā)現(xiàn)教學(xué)、研討教學(xué)、案例教學(xué)等幾種教學(xué)組織形式應(yīng)用于研究性教學(xué)中。結(jié)果表明，研究性教學(xué)能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

一、研究性教學(xué)在“多媒體數(shù)據(jù)處理”課程實(shí)施中的必要性

研究性教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神的一種教學(xué)活動(dòng)，是教師通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生從自然、社會(huì)和生活中選擇與學(xué)科相關(guān)的專(zhuān)題進(jìn)行研究，使學(xué)生在主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐的研究過(guò)程中，吸收知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問(wèn)題、獲取新的經(jīng)驗(yàn)和展現(xiàn)個(gè)性，從而提高素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)造能力和創(chuàng)新精神的一種實(shí)踐活動(dòng)。研究性教學(xué)將學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)設(shè)為教學(xué)目標(biāo)，不再單純以增加學(xué)生頭腦中固定不變的知識(shí)為目的，而是將學(xué)習(xí)知識(shí)與研究問(wèn)題相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生以知識(shí)為基礎(chǔ)的對(duì)開(kāi)放式情境的問(wèn)題意識(shí)，提高學(xué)生的自主探索精神、創(chuàng)新意識(shí)和研究能力等。

“多媒體數(shù)據(jù)處理”課程主要針對(duì)大學(xué)本科層次的“數(shù)據(jù)資源開(kāi)發(fā)與利用”專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)，該專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置主要以數(shù)據(jù)資源的建設(shè)、開(kāi)發(fā)和利用等數(shù)據(jù)建設(shè)生命周期為主線，目標(biāo)是使學(xué)生將來(lái)成長(zhǎng)為數(shù)據(jù)資源管理工程師。該類(lèi)學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，具備了一定的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐能力，傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式已經(jīng)無(wú)法滿足其進(jìn)行拓展性思維訓(xùn)練和創(chuàng)新性實(shí)踐的需要。而研究性教學(xué)是一種以探索和研究為基礎(chǔ)的教學(xué)組織形式和教學(xué)方式，與該類(lèi)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)較為貼合?！岸嗝襟w數(shù)據(jù)處理”課程以多媒體數(shù)據(jù)為核心，將音頻、圖像、視頻等媒體數(shù)據(jù)的獲取、處理、存儲(chǔ)技術(shù)有機(jī)地整合在一起，揭示其內(nèi)在聯(lián)系；對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的格式、多媒體數(shù)據(jù)的傳輸、多媒體數(shù)據(jù)的應(yīng)用等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)地闡述，同時(shí)，還對(duì)大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)可視化等新興技術(shù)進(jìn)行延展學(xué)習(xí)。結(jié)合“多媒體數(shù)據(jù)處理”課程的特點(diǎn)，本文主要在課堂教學(xué)、課堂內(nèi)外相結(jié)合、考核方式三方面進(jìn)行了研究性教學(xué)實(shí)踐。

二、基于課堂教學(xué)的研究性教學(xué)實(shí)踐

與傳統(tǒng)教學(xué)模式相同，課堂是研究性教學(xué)非常重要的教學(xué)環(huán)境。如何進(jìn)行科學(xué)有效的研究性課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，是研究性教學(xué)的重要內(nèi)容之一。本文在課堂教學(xué)中開(kāi)展的研究性教學(xué)的教學(xué)組織形式主要側(cè)重發(fā)現(xiàn)教學(xué)法和研討教學(xué)法，下面分別給出一個(gè)教學(xué)例子。

（一）發(fā)現(xiàn)教學(xué)法

發(fā)現(xiàn)教學(xué)法是美國(guó)心理學(xué)家布魯納倡導(dǎo)的，他將科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理的認(rèn)識(shí)過(guò)程引入教學(xué)之中，認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)與科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)之間的差別“僅在程度而不在性質(zhì)”。他注意調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使自己成為一個(gè)發(fā)現(xiàn)者。

以“顏色模型”一節(jié)的課堂教學(xué)為例。在分別給出三基色原理以及顏色模型的基本概念之后，再重新將人眼對(duì)三種基色吸收規(guī)律曲線以及RGB顏色模型的示意圖放在同一張幻燈片上，然后等待1分鐘，如果學(xué)生沒(méi)有反應(yīng)，則進(jìn)一步提問(wèn)：“這兩種之間是一致的嗎？”此時(shí)，有一部分學(xué)生便會(huì)發(fā)現(xiàn)其中存在的矛盾點(diǎn)，“RGB顏色模型三個(gè)坐標(biāo)軸所對(duì)應(yīng)的顏色與人眼敏感的顏色并不一致，因?yàn)槿搜蹖?duì)三種顏色的敏感區(qū)間是有一定范圍的，而非單一頻率”，“這說(shuō)明什么問(wèn)題”，“顏色模型是為了便于研究，采用一定的數(shù)學(xué)方法，人為地對(duì)自然界顏色的近似建模，并不能代表自然界中所有的顏色”。由此，學(xué)生便從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題開(kāi)始，經(jīng)過(guò)思考問(wèn)題，再到解決問(wèn)題，摒棄了傳統(tǒng)的死記硬背的學(xué)習(xí)方式，而重在培養(yǎng)自我更新的能力。

（二）研討教學(xué)法

研討教學(xué)法需要教師做的最主要工作是設(shè)置具有一定研討價(jià)值的問(wèn)題。在課堂上組織學(xué)生進(jìn)行有一定深度、廣度的研究、探討，使學(xué)生通過(guò)教師引導(dǎo)、獨(dú)立思考、互相啟發(fā)、相互討論等方式，鍛煉其富有創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)能力。

以圖像增強(qiáng)中的同態(tài)濾波這一知識(shí)點(diǎn)為例，在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，講清楚同態(tài)濾波的概念和過(guò)程就完成教學(xué)要求了，但這樣，學(xué)生便缺少了思考的過(guò)程，認(rèn)識(shí)不深，在遇到類(lèi)似的問(wèn)題時(shí)不能觸類(lèi)旁通。在學(xué)習(xí)這一知識(shí)點(diǎn)之前，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行了空域和頻域增強(qiáng)中基本內(nèi)容的學(xué)習(xí)，完全可以利用已掌握的知識(shí)解決面臨的問(wèn)題。實(shí)施步驟如下：

（1）將學(xué)生以3人為單位進(jìn)行分組（以3組為例）；

（2）給出一張照度不均勻，暗區(qū)細(xì)節(jié)不清楚的樣圖，請(qǐng)每一小組利用已有知識(shí)對(duì)其進(jìn)行增強(qiáng)處理，使得最終獲得的圖像動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大，對(duì)比度增強(qiáng)；

（3）20分鐘討論時(shí)間并給出解決方案；

（4）15分鐘總結(jié)及拓展時(shí)間。

實(shí)施過(guò)程中，最為重要也是需要教師提前進(jìn)行設(shè)計(jì)的是第三個(gè)步驟。面對(duì)問(wèn)題，學(xué)生很可能在一開(kāi)始無(wú)從下手，這就需要教師給予階段性的合理的提示和引導(dǎo)。從圖像形成的機(jī)理開(kāi)始考慮，對(duì)其進(jìn)行建模，其中較為關(guān)鍵的是如何將自然現(xiàn)象映射為物理量；其次，在出現(xiàn)物理量無(wú)法分離的情況下，如何利用數(shù)學(xué)的方法對(duì)其進(jìn)行變形；最后，針對(duì)模型的構(gòu)建目標(biāo)，找到合適的濾波器。第四個(gè)步驟總結(jié)與拓展也是不可或缺的。在小組都提交了自己的解決方案之后，教師要對(duì)其進(jìn)行修正和點(diǎn)評(píng)。在完成這一任務(wù)的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步給出一幅加了噪聲的、動(dòng)態(tài)范圍窄、細(xì)節(jié)模糊的樣圖，面對(duì)更高難度的任務(wù)，由各小組給出答案。這便是內(nèi)容拓展的部分，是引發(fā)學(xué)員思考，將零散的“知識(shí)碎片”融合為科學(xué)性、系統(tǒng)性思維方式的過(guò)程。

三、組織學(xué)生綜合利用課堂內(nèi)外的時(shí)間進(jìn)行案例式學(xué)習(xí)

案例式學(xué)習(xí)是指學(xué)生針對(duì)教師提前設(shè)置的微型研究課題，通過(guò)思考、問(wèn)答、研究和辯論的形式，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析研究，做出判斷和決策的一種學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程。圖1給出了案例式學(xué)習(xí)的流程。需要提前準(zhǔn)備的環(huán)節(jié)是微型課題的設(shè)置和學(xué)生分組，這兩項(xiàng)工作都離不開(kāi)教師的參與，特別是課題的選擇，如何選取難度及范圍都適度的課題是至關(guān)重要的一環(huán)。需要學(xué)生在課下完成的任務(wù)主要是對(duì)課題的自我學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的深度、廣度和學(xué)生的理解程度直接影響到課上交流的效果。

在“多媒體數(shù)據(jù)處理”的教學(xué)實(shí)踐中，選題是針對(duì)重要章節(jié)進(jìn)行的，例如在“視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)”一章中，設(shè)置了“H.264與AVS的對(duì)弈”一題，旨在讓學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)資料，了解視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的中外最新進(jìn)展，并從比較中找出差距，確定我國(guó)在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域未來(lái)的研究熱點(diǎn)。通過(guò)其中的文獻(xiàn)檢索、文獻(xiàn)閱讀、分析總結(jié)、小組討論等環(huán)節(jié)，能夠大大提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

四、基于自主選題的課程報(bào)告

這一環(huán)節(jié)主要是對(duì)課程考核方式進(jìn)行的改革。傳統(tǒng)的理論考核方式通常采用閉卷筆試的形式，優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生的成績(jī)可量化，具有可操作性，能夠考察學(xué)生對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。但其最大的缺點(diǎn)是理論與實(shí)踐脫節(jié)，容易造成知識(shí)的“碎片化”。由于《多媒體數(shù)據(jù)處理》課程具有理論與實(shí)踐并重、跨學(xué)科、知識(shí)覆蓋面廣等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的考核方法無(wú)法覆蓋所有的知識(shí)點(diǎn)，更關(guān)鍵的是無(wú)法考察學(xué)生在面對(duì)問(wèn)題時(shí)如何思考、解決，有沒(méi)有形成良性循環(huán)的思維體系。因此，在考核方式上，將筆試、自主選題報(bào)告、實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分相結(jié)合，每部分成績(jī)的比例根據(jù)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握情況而定。如果學(xué)生在平時(shí)課堂上對(duì)知識(shí)消化吸收得很好，可以減輕筆試所占的比重，甚至可以取消筆試。

根據(jù)實(shí)踐情況看，學(xué)生對(duì)自主選題部分表現(xiàn)踴躍，選取自己最擅長(zhǎng)的或者最感興趣的部分進(jìn)行匯報(bào)。比如，有一位非常擅長(zhǎng)PHOTOSHOP的學(xué)生做了以“色彩與光影”為題的報(bào)告。他用軟件模擬了幾種典型的顏色模型的形成過(guò)程，不僅講清了原理，還更加形象、直觀，使大家眼前一亮。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文是以“多媒體數(shù)據(jù)處理”課程教學(xué)為實(shí)踐平臺(tái)，對(duì)研究性教學(xué)進(jìn)行的初步探索。相對(duì)于傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)方式，研究性教學(xué)在一定程度上改善了該課程的教學(xué)效果，比如，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性；使教與學(xué)形成了一個(gè)良性循環(huán)；促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)化認(rèn)知等。但還存在一定的問(wèn)題有待解決，比如，在學(xué)生討論問(wèn)題時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)機(jī)會(huì)均等；有些討論選題不夠深入或不夠嚴(yán)謹(jǐn)，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與討論的積極性等。因此，一個(gè)較為完善的研究性教學(xué)模式，需要在后續(xù)的教學(xué)實(shí)踐中不斷去探索和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志義.高水平研究性大學(xué)本科教學(xué)模式的選擇[J].中國(guó)高等教育，2007，（23）：20-22.

[2]潘懋元，王偉廉.高等學(xué)校文理基礎(chǔ)學(xué)科課程與教學(xué)改革研究[M].廈門(mén)大學(xué)出版社，1996.

[3]劉漢蘭，李雪剛.《高等有機(jī)化學(xué)》研究性教學(xué)的實(shí)踐與思考[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2011，（5）：132-134.

[4]林健.面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學(xué)習(xí)[J].高等工程教育研究，2011，（6）：5-15.

[5]路慧.理工類(lèi)研究型大學(xué)開(kāi)展研究性教學(xué)的實(shí)踐探索與模式構(gòu)建[D].大連理工大學(xué)，2013.