多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育模式

左一帆，方玉明，沈 波

（江西財(cái)經(jīng)大學(xué) 信息管理學(xué)院，江西 南昌 330032）

0 引 言

多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程目前是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信號處理等本科熱門專業(yè)的重要課程，其課程內(nèi)容緊跟當(dāng)前時(shí)代背景，相關(guān)技術(shù)與人們生活息息相關(guān)，具有實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程還與機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺、人工智能技術(shù)基礎(chǔ)等課程有著緊密聯(lián)系。

根據(jù)文獻(xiàn)[1—4]中對多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程的研究發(fā)現(xiàn)，該課程的教學(xué)內(nèi)容主要分成圖像處理的概念與應(yīng)用分類、底層像素級圖像處理技術(shù)（圖像增強(qiáng)、圖像去噪、圖像視頻編解碼等）、中級區(qū)域級聚類技術(shù)（圖像分割、場景視差提取等）和高級語義級理解技術(shù)（目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤、異常檢測等）4 個(gè)部分。在長期的教學(xué)過程中，該課程的教學(xué)存在以下幾個(gè)方面的問題：多媒體技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)重點(diǎn)放在純技術(shù)理論的講解上，忽視本課程的工科本質(zhì)和應(yīng)用實(shí)踐能力培養(yǎng)。另外，課程在考核過程中，重視結(jié)果忽視學(xué)習(xí)過程的方式使得學(xué)生成為應(yīng)試機(jī)器，對于課程基礎(chǔ)能力培養(yǎng)毫無助益。最后，由于當(dāng)前基于互聯(lián)網(wǎng)的多媒體處理技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)課堂教學(xué)的內(nèi)容已呈現(xiàn)陳舊弊端。因此，如何在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識轉(zhuǎn)化為能力，將最新的技術(shù)，如圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換、虛擬圖像繪制、目標(biāo)識別跟蹤等融入課程的教學(xué)內(nèi)容之中，真正做到讓學(xué)生喜歡并主動參與課程的學(xué)習(xí)是該課程教學(xué)面臨的一大挑戰(zhàn)。

多媒體技術(shù)是當(dāng)今熱門技術(shù)之一，認(rèn)識和了解多媒體技術(shù)的基本理論與方法，靈活運(yùn)用各種相關(guān)技術(shù)以解決人們生活生產(chǎn)中的實(shí)際問題，已經(jīng)成為信息時(shí)代計(jì)算機(jī)科學(xué)和信號處理專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備的能力。

1 基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育模式的課程教學(xué)

1.1 學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育模式

為實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的教學(xué)要求，多媒體技術(shù)基礎(chǔ)在教學(xué)中可以采用類似于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育模式（Outcomes-based education，OBE）[5]的教學(xué)方法，OBE 是以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心來組織、實(shí)施和評價(jià)教育的結(jié)構(gòu)模式，即采用“成果導(dǎo)向的”認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，將學(xué)生表現(xiàn)作為教學(xué)成果的評價(jià)依據(jù)，并以促進(jìn)專業(yè)持續(xù)改進(jìn)作為認(rèn)證的最終目標(biāo)[6-8]。多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程OBE的施行，對促進(jìn)教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量具有重要作用和意義。

（1）強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力培養(yǎng)，充分提高學(xué)生動手能力。傳統(tǒng)的多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程更多地注重理論的教學(xué)，學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育模式更多地強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)，注重課程的產(chǎn)出，主要包括代碼編寫、學(xué)術(shù)競賽、申報(bào)課題、學(xué)術(shù)研究等。

（2）增加外圍知識的講解和前沿學(xué)術(shù)專題的討論。結(jié)合線上和線下的方法擴(kuò)展同學(xué)們的知識面，緊跟最前沿的學(xué)術(shù)話題。線上采用專家學(xué)術(shù)視頻的形式，線下采用邀請專家學(xué)術(shù)報(bào)告形式，很好地改進(jìn)了傳統(tǒng)“教師一言堂”的弊端，實(shí)現(xiàn)師生互動，教學(xué)相長。

（3）提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。課程采用三名學(xué)生一個(gè)小組的形式開展，根據(jù)制定的考評機(jī)制，使各個(gè)小組、組內(nèi)成員都存在競爭關(guān)系，提高培養(yǎng)同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

（4）培養(yǎng)專業(yè)興趣，融洽師生關(guān)系。有針對性的教學(xué)方式，每個(gè)小組都可以選擇不同的產(chǎn)出方式，根據(jù)個(gè)人的興趣有針對性的培養(yǎng)。選擇參加學(xué)術(shù)競賽或申報(bào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題等方式，拉近了老師與學(xué)生的距離，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。

（5）加強(qiáng)能力和提升素質(zhì)協(xié)同。面向OBE的要求，以學(xué)生為中心，將能力加強(qiáng)與素質(zhì)提升作為開放課堂的產(chǎn)出，采用反向設(shè)計(jì)思路，重新定義和整合大學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)活動，通過一體化的培養(yǎng)過程實(shí)現(xiàn)協(xié)同化的培養(yǎng)結(jié)果。

1.2 學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育模式的實(shí)施

多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程屬于本科生計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)多媒體技術(shù)方向的基礎(chǔ)課程。

課程具體實(shí)施方案如圖1 所示。為利用多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程計(jì)算機(jī)信息與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，并結(jié)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的背景進(jìn)行教學(xué)，主要將課程學(xué)習(xí)分為“理論學(xué)習(xí)”與“實(shí)踐學(xué)習(xí)”兩大部分，以培養(yǎng)學(xué)生市場洞察能力、文字表達(dá)能力、框架構(gòu)建能力、人際溝通能力、自我決策能力等綜合素質(zhì)。課程學(xué)習(xí)框架如圖2 所示。

2 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育模式實(shí)踐

多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程是江西財(cái)經(jīng)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)類學(xué)生的一門基礎(chǔ)課程。基于上述理論分析，從2018 年9 月開始，該教學(xué)模式在多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程中進(jìn)行實(shí)踐，累計(jì)學(xué)生人數(shù)90人。以2019 年上半年45 位同學(xué)修讀的多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程為例，分析如下。

圖1 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程實(shí)施方案

圖2 課程學(xué)習(xí)框架

2.1 課程設(shè)計(jì)

根據(jù)多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)大綱的要求，任課教師根據(jù)課程模塊內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度安排，對課程知識邏輯關(guān)系進(jìn)行梳理，并結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對所有模塊的內(nèi)容進(jìn)行切分，將模塊知識分解成若干個(gè)知識單元。課程知識單元切分后的結(jié)果見表1。

教學(xué)資源準(zhǔn)備好后，充分利用教學(xué)平臺的模板選擇、內(nèi)容編輯等功能進(jìn)行課程設(shè)計(jì)操作。

2.2 教學(xué)組織

在該模式的教學(xué)應(yīng)用中，教學(xué)活動主要分成4 個(gè)階段：課前學(xué)生預(yù)習(xí)階段、課中師生互動的能力培養(yǎng)階段、課后合作解決問題的能力提升階段和終期實(shí)踐練習(xí)的能力驗(yàn)證階段。

表1 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

（1）課前學(xué)生預(yù)習(xí)階段。學(xué)生主要通過查閱國內(nèi)外經(jīng)典紙質(zhì)、電子教材以及作者提供的教學(xué)課件、學(xué)術(shù)論文等資源根據(jù)教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行預(yù)習(xí)。教師的主要活動是根據(jù)課程設(shè)計(jì)，制作教學(xué)課件等資源并進(jìn)行上傳；學(xué)生的主要活動是通過學(xué)習(xí)這些資源，初步了解課程知識點(diǎn)，對暫時(shí)不能理解的地方可在課堂上加以關(guān)注，或以提問形式加深理解。

（2）課中師生互動的能力培養(yǎng)階段。課中教學(xué)首先對上節(jié)課程予以必要回顧，承上啟下。在講授本節(jié)課程知識點(diǎn)過程中，以應(yīng)用實(shí)例為引子，以師生互動為主要手段，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。通過類比學(xué)習(xí)的方法翔實(shí)講解技術(shù)方法細(xì)節(jié)，真正做到對知識點(diǎn)“知其然，知其所以然”。在理論知識點(diǎn)講解過程中，穿插其算法具體編程的思維構(gòu)建，及可能產(chǎn)生的編程錯(cuò)誤或低效實(shí)現(xiàn)。最后，以實(shí)際應(yīng)用為背景，布置本節(jié)課的課后編程作業(yè)，并抽查上節(jié)課學(xué)生的代碼，在學(xué)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(dǎo)學(xué)生予以改進(jìn)。在這種教學(xué)相長的模式下，高效提升學(xué)生對知識點(diǎn)的理解與應(yīng)用能力。

（3）課后合作解決問題的能力提升階段。針對課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的鞏固與能力培養(yǎng)，教師在每次課結(jié)束時(shí)設(shè)計(jì)需要編程實(shí)現(xiàn)的作業(yè)，根據(jù)作業(yè)難度教師可選擇獨(dú)立完成或組隊(duì)完成。對于可獨(dú)立完成的作業(yè)，學(xué)生可通過分析實(shí)際問題，運(yùn)用課堂學(xué)習(xí)知識對問題建模并設(shè)計(jì)合適的算法，最后通過編程實(shí)現(xiàn)問題求解。該過程培養(yǎng)學(xué)生的問題求解思維，初步實(shí)現(xiàn)由知識點(diǎn)到能力的轉(zhuǎn)變。在需要組隊(duì)完成的題目中，還額外培養(yǎng)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、問題分解能力。此外，為了進(jìn)一步提升學(xué)生的能力，教師定期組織學(xué)術(shù)講座，邀請資深專家以面對面或視頻會議的形式給學(xué)生做技術(shù)前沿報(bào)告，以研究促進(jìn)教學(xué)，以教學(xué)帶動研究，形成良性循環(huán)。

（4）終期實(shí)踐練習(xí)的能力驗(yàn)證階段。課程即將結(jié)束階段，教師積極組織學(xué)生以小組為單位，申報(bào)校級學(xué)術(shù)課題、參與國家競賽和撰寫學(xué)術(shù)論文，驗(yàn)證學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)中獲得的能力。在課題申報(bào)中，鍛煉學(xué)生的研究方案的設(shè)計(jì)能力、邏輯分析能力等，在各種競賽中，磨礪學(xué)生不懼失敗、勇于鉆研、貴在堅(jiān)持的學(xué)習(xí)探索品質(zhì)；在學(xué)術(shù)論文撰寫中，掌握基本的科技論文寫作技巧。

2.3 教學(xué)評價(jià)

總體評價(jià)采用結(jié)合理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)的混合模式，學(xué)生成績分為5 塊：課堂理論學(xué)習(xí)與練習(xí)（20%）、課后作業(yè)（40%）、作業(yè)講解（10%）、實(shí)踐評價(jià)（10%）和期末考試（20%）。

（1）課堂理論學(xué)習(xí)與練習(xí)。針對教師在課堂教學(xué)中講解的知識點(diǎn)，通過評價(jià)學(xué)生在課堂上回答教師問題和課堂編程練習(xí)的情況，對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)做出相應(yīng)評價(jià)。該過程可提高學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的參與度，提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率。

（2）課后作業(yè)。課程大致設(shè)置8 次左右的課后作業(yè)，分別為5 次獨(dú)立完成作業(yè)和3 次組隊(duì)作業(yè)。教師根據(jù)課后作業(yè)的完成情況，即從問題定義的準(zhǔn)確性、模型建立的合理性、算法設(shè)計(jì)的科學(xué)性和代碼編寫的高效性4 個(gè)方面對課后作業(yè)做出評價(jià)。該部分評價(jià)是培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的關(guān)鍵。

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

（4）實(shí)踐評價(jià)。結(jié)合學(xué)生組隊(duì)參加各種相關(guān)競賽、申報(bào)課題和論文投稿收錄情況，從每個(gè)隊(duì)成員的參與情況、工作量大小以及最終結(jié)果、評語、審稿意見等方面對學(xué)生的實(shí)踐能力給予科學(xué)客觀的考評，培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習(xí)態(tài)度和永不言敗的鉆研精神。

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

3 結(jié) 語

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出教育模式實(shí)施以來，學(xué)生課外學(xué)習(xí)積極性顯著提高，45 位學(xué)生的多媒體處理基本理論、問題建模與編程實(shí)現(xiàn)能力都得到大幅度提高。同時(shí)，這些學(xué)生在就業(yè)和深造方面的競爭力明顯提升，且多名學(xué)生在江西省大學(xué)生計(jì)算機(jī)作品賽、國家大學(xué)生挑戰(zhàn)杯等競賽中獲獎(jiǎng)，說明提出的教學(xué)方法有效實(shí)現(xiàn)知識向能力的轉(zhuǎn)化。然而，該教學(xué)模式雖然取得了一定的成效，但是在實(shí)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(yīng)于其他工程類課程，如機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)等。此外，如何強(qiáng)化學(xué)生小組之間的協(xié)作、組內(nèi)同學(xué)工作量的劃分等也是亟須解決的問題。