多媒體技術基礎課程的學習產出教育模式

左一帆，方玉明，沈 波

（江西財經大學 信息管理學院，江西 南昌 330032）

0 引 言

多媒體技術基礎課程目前是計算機科學與技術、信號處理等本科熱門專業的重要課程，其課程內容緊跟當前時代背景，相關技術與人們生活息息相關，具有實用性強的特點。多媒體技術基礎課程還與機器學習、機器視覺、人工智能技術基礎等課程有著緊密聯系。

根據文獻[1—4]中對多媒體技術基礎課程的研究發現，該課程的教學內容主要分成圖像處理的概念與應用分類、底層像素級圖像處理技術（圖像增強、圖像去噪、圖像視頻編解碼等）、中級區域級聚類技術（圖像分割、場景視差提取等）和高級語義級理解技術（目標檢測、目標跟蹤、異常檢測等）4 個部分。在長期的教學過程中，該課程的教學存在以下幾個方面的問題：多媒體技術基礎的教學重點放在純技術理論的講解上，忽視本課程的工科本質和應用實踐能力培養。另外，課程在考核過程中，重視結果忽視學習過程的方式使得學生成為應試機器，對于課程基礎能力培養毫無助益。最后，由于當前基于互聯網的多媒體處理技術及其應用領域發展日新月異，傳統課堂教學的內容已呈現陳舊弊端。因此，如何在教學中培養學生運用知識轉化為能力，將最新的技術，如圖像風格轉換、虛擬圖像繪制、目標識別跟蹤等融入課程的教學內容之中，真正做到讓學生喜歡并主動參與課程的學習是該課程教學面臨的一大挑戰。

多媒體技術是當今熱門技術之一，認識和了解多媒體技術的基本理論與方法，靈活運用各種相關技術以解決人們生活生產中的實際問題，已經成為信息時代計算機科學和信號處理專業學生應具備的能力。

1 基于學習產出教育模式的課程教學

1.1 學習產出教育模式

為實現提高學生綜合素質和能力的教學要求，多媒體技術基礎在教學中可以采用類似于學習產出教育模式（Outcomes-based education，OBE）[5]的教學方法，OBE 是以預期學習產出為中心來組織、實施和評價教育的結構模式，即采用“成果導向的”認證標準，將學生表現作為教學成果的評價依據，并以促進專業持續改進作為認證的最終目標[6-8]。多媒體技術基礎課程OBE的施行，對促進教學工作，提高教學質量具有重要作用和意義。

（1）強調實踐能力培養，充分提高學生動手能力。傳統的多媒體技術基礎課程更多地注重理論的教學，學習產出教育模式更多地強調學生的實踐能力培養，注重課程的產出，主要包括代碼編寫、學術競賽、申報課題、學術研究等。

（2）增加外圍知識的講解和前沿學術專題的討論。結合線上和線下的方法擴展同學們的知識面，緊跟最前沿的學術話題。線上采用專家學術視頻的形式，線下采用邀請專家學術報告形式，很好地改進了傳統“教師一言堂”的弊端，實現師生互動，教學相長。

（3）提高學生的創新創業能力。課程采用三名學生一個小組的形式開展，根據制定的考評機制，使各個小組、組內成員都存在競爭關系，提高培養同學們的團隊合作精神和創新創業能力。

（4）培養專業興趣，融洽師生關系。有針對性的教學方式，每個小組都可以選擇不同的產出方式，根據個人的興趣有針對性的培養。選擇參加學術競賽或申報創新創業課題等方式，拉近了老師與學生的距離，真正實現以學生為中心的教學模式。

（5）加強能力和提升素質協同。面向OBE的要求，以學生為中心，將能力加強與素質提升作為開放課堂的產出，采用反向設計思路，重新定義和整合大學生能力和素質培養活動，通過一體化的培養過程實現協同化的培養結果。

1.2 學習產出教育模式的實施

多媒體技術基礎課程屬于本科生計算機科學與技術專業多媒體技術方向的基礎課程。

課程具體實施方案如圖1 所示。為利用多媒體技術基礎課程計算機信息與互聯網技術的優勢，并結合創新創業的背景進行教學，主要將課程學習分為“理論學習”與“實踐學習”兩大部分，以培養學生市場洞察能力、文字表達能力、框架構建能力、人際溝通能力、自我決策能力等綜合素質。課程學習框架如圖2 所示。

2 多媒體技術基礎課程的學習產出教育模式實踐

多媒體技術基礎課程是江西財經大學計算機科學與技術類學生的一門基礎課程。基于上述理論分析，從2018 年9 月開始，該教學模式在多媒體技術基礎課程中進行實踐，累計學生人數90人。以2019 年上半年45 位同學修讀的多媒體技術基礎課程為例，分析如下。

圖1 多媒體技術基礎課程實施方案

圖2 課程學習框架

2.1 課程設計

根據多媒體技術基礎課程教學大綱的要求，任課教師根據課程模塊內容和教學進度安排，對課程知識邏輯關系進行梳理，并結合教學經驗對所有模塊的內容進行切分，將模塊知識分解成若干個知識單元。課程知識單元切分后的結果見表1。

教學資源準備好后，充分利用教學平臺的模板選擇、內容編輯等功能進行課程設計操作。

2.2 教學組織

在該模式的教學應用中，教學活動主要分成4 個階段：課前學生預習階段、課中師生互動的能力培養階段、課后合作解決問題的能力提升階段和終期實踐練習的能力驗證階段。

表1 多媒體技術基礎課程設計

（1）課前學生預習階段。學生主要通過查閱國內外經典紙質、電子教材以及作者提供的教學課件、學術論文等資源根據教學進度進行預習。教師的主要活動是根據課程設計，制作教學課件等資源并進行上傳；學生的主要活動是通過學習這些資源，初步了解課程知識點，對暫時不能理解的地方可在課堂上加以關注，或以提問形式加深理解。

（2）課中師生互動的能力培養階段。課中教學首先對上節課程予以必要回顧，承上啟下。在講授本節課程知識點過程中，以應用實例為引子，以師生互動為主要手段，激起學生的學習熱情。通過類比學習的方法翔實講解技術方法細節，真正做到對知識點“知其然，知其所以然”。在理論知識點講解過程中，穿插其算法具體編程的思維構建，及可能產生的編程錯誤或低效實現。最后，以實際應用為背景，布置本節課的課后編程作業，并抽查上節課學生的代碼，在學生自己的代碼講解過程中，提高對代碼的理解，教師對講解過程提出問題，指導學生予以改進。在這種教學相長的模式下，高效提升學生對知識點的理解與應用能力。

（3）課后合作解決問題的能力提升階段。針對課堂學習內容的鞏固與能力培養，教師在每次課結束時設計需要編程實現的作業，根據作業難度教師可選擇獨立完成或組隊完成。對于可獨立完成的作業，學生可通過分析實際問題，運用課堂學習知識對問題建模并設計合適的算法，最后通過編程實現問題求解。該過程培養學生的問題求解思維，初步實現由知識點到能力的轉變。在需要組隊完成的題目中，還額外培養學生之間的團隊協作、問題分解能力。此外，為了進一步提升學生的能力，教師定期組織學術講座，邀請資深專家以面對面或視頻會議的形式給學生做技術前沿報告，以研究促進教學，以教學帶動研究，形成良性循環。

（4）終期實踐練習的能力驗證階段。課程即將結束階段，教師積極組織學生以小組為單位，申報校級學術課題、參與國家競賽和撰寫學術論文，驗證學生在本課程學習中獲得的能力。在課題申報中，鍛煉學生的研究方案的設計能力、邏輯分析能力等，在各種競賽中，磨礪學生不懼失敗、勇于鉆研、貴在堅持的學習探索品質；在學術論文撰寫中，掌握基本的科技論文寫作技巧。

2.3 教學評價

總體評價采用結合理論學習和實踐學習的混合模式，學生成績分為5 塊：課堂理論學習與練習（20%）、課后作業（40%）、作業講解（10%）、實踐評價（10%）和期末考試（20%）。

（1）課堂理論學習與練習。針對教師在課堂教學中講解的知識點，通過評價學生在課堂上回答教師問題和課堂編程練習的情況，對學生的課堂學習做出相應評價。該過程可提高學生在課堂學習的參與度，提高學生在課堂上的學習效率。

（2）課后作業。課程大致設置8 次左右的課后作業，分別為5 次獨立完成作業和3 次組隊作業。教師根據課后作業的完成情況，即從問題定義的準確性、模型建立的合理性、算法設計的科學性和代碼編寫的高效性4 個方面對課后作業做出評價。該部分評價是培養學生靈活運用所學知識解決實際問題的關鍵。

（3）作業講解。教師在每次新知識點講授完成后，預留半小時檢查學生上次的作業。采用輪流制讓學生上講臺講解自己的代碼，教師通過學生講解代碼的邏輯性和編程的正確性、效率等方面對學生的講解給予評價。學生可通過講解提高對算法的認識和理解，并結合教師給予的修改意見提升個人能力。

（4）實踐評價。結合學生組隊參加各種相關競賽、申報課題和論文投稿收錄情況，從每個隊成員的參與情況、工作量大小以及最終結果、評語、審稿意見等方面對學生的實踐能力給予科學客觀的考評，培養學生正確的學習態度和永不言敗的鉆研精神。

（5）期末考試。期末考試分為兩個部分，即純理論考試部分(占本部分評價的40%)和上機編程考試(占本部分評價的40%)。純理論考試采用閉卷考試形式，檢查學生基本理論掌握情況。上機編程考試主要檢查學生靈活運用所學知識，通過編程技術，解決實際問題的能力，該部分也是本課程的教學重點和目的。

3 結 語

基于學習產出教育模式實施以來，學生課外學習積極性顯著提高，45 位學生的多媒體處理基本理論、問題建模與編程實現能力都得到大幅度提高。同時，這些學生在就業和深造方面的競爭力明顯提升，且多名學生在江西省大學生計算機作品賽、國家大學生挑戰杯等競賽中獲獎，說明提出的教學方法有效實現知識向能力的轉化。然而，該教學模式雖然取得了一定的成效，但是在實施過程中還有許多問題值得深入研究。問題之一是該模式是否適應于其他工程類課程，如機器視覺、機器學習等。此外，如何強化學生小組之間的協作、組內同學工作量的劃分等也是亟須解決的問題。