“数字音视频”课程的教学改革与实践

□贾海蓉　张雪英　李鸿燕　白　静



“数字音视频”课程的教学改革与实践

□贾海蓉张雪英李鸿燕白静

【摘要】“数字音视频”课程是电子信息类专业的主要选修课程，对于培养信息产业科技创新型人才起着关键作用。本文针对目前“数字音视频”课程存在的问题，以拓展学生参与性为目标，从教学思路、教学内容、教学方法和手段以及考核等方面进行了教学改革和实践的探讨。

【关键词】教学改革；人才培养；数字音视频；学生参与；网络学习群

音视频技术是信息通信领域的重要分支。“数字音视频”是一门电子与通信类专业课，是集电路、数字信号处理、语音信号处理、声学原理、数字电视、图像技术和视听觉感知等学科于一体的新型交叉课程，“新的AVS中国标准”也呼唤我国音视频技术专业要适应市场需求，改革现行的课程体系、教学内容和教学方式，高起点地培养从事音视频技术的科技创新型专业人才，以满足数字音视频技术发展对人才的需求，也符合党的十八大对我国高等教育改革提出的培养具有创新精神和创造能力的高素质人才的明确要求，所以拓展学生对课程的参与性就势在必行。

一、课程的教学现状及存在的问题

1.课程内容缺乏直观性

目前教学内容主要包括音视频信号的数字化、编解码方式、信道编解码理论、音视频设备及调试，以及音视频软件的编辑与使用等。课程内容涉及语言学、心理学和图像理论等，范围较广泛，理论知识较深，没有配套的图形去解释原理，缺乏对理论的直观性，使本科生不能在有限的时间内全部掌握，且影响学生对数字音视频技术进一步探讨的热情。

2.学生参与较少

课程教学方式以教师讲授、学生被动接受为主，学生的潜力没有被挖掘出来，缺乏学习的主动性，课程教学效果就会下降。

3.实践环节部分缺乏现代数字音视频制作的力度

目前实际的音视频设备的实验条件使学生只能动手去拆卸、操作音视频的器件，对于快速发展的数字音视频传媒的制作应用理解较少，与市场发展的最新形势有些脱节。且没有自主设计实验，学生的应用创新型潜能得不到充分发挥，不能满足音视频技术发展对科技创新型人才的需求。

4.考核方式单一

考核方式主要以理论知识为主来评定成绩，不能客观评价学生的能力。

二、课程教学改革的思路

“数字音视频”课程具有较强的实践性，教师必须摒弃传统教学中存在的重理论轻实践的教学方法，打破学生习惯于被动式分析接受学习的思维模式，坚持以理论教学为基础，以实践教学为手段，以提高学生参与性、培养科技创新型数字音视频技术人才为目标的教学思路。在教学过程中，根据音视频技术的最新发展，与现代教育技术充分结合，从发展的角度更新课程内容体系，了解数字音视频技术的基础知识，对编解码原理和设备有一定的理论认知，在此基础上利用Mat1ab程序实现人耳心理声学模型等的仿真，提高学生对课程直观性的理解；提高实验教学在专业教育中的分量，使学生有更多的机会进入开放式管理的实验室参与动手实践，即对部分的音视频设备进行拆卸，对编解码芯片进行分析、实验，尝试自己的设计创意，培养学生的科学思辨能力和从事电子技术研究设计的能力，充分挖掘学生创新思维的潜力；通过加入QQ网络课程学习群使学生参与互动，提出问题并且解决问题，起到拓展思维和提高学习主动性的作用；最后制定新的考核制度，融合理论、时间与参与方面进行考核，真正起到提高学习水平的目的，以适应音视频技术的“创新发展，智能互联”的主题。

三、课程改革与实践措施

1.在课程内容体系中引入Matlab仿真，提高对内容理解的直观性

课程体系建设是专业建设的根本，“数字音视频”课程内容存在交叉多、较复杂、不容易理解的问题，课程内容体系更新主要从学习的直观性方面来进行。除了需要在有限的学时内使学生获得音视频技术的基本理论、熟悉音视频设备的内部结构和工作原理、掌握音视频制作的基本方法和技巧之外，新修订的课程内容体系更加注重理论教学与实践的结合，内容深入浅出，在保证经典理论的基础上重点讲授MPEG音视频编解码原理、数字音视频的制作和常用音视频设备的内部结构和工作原理，并延伸到最新音视频设备的结构和应用等内容；另外，对于课程中不容易理解的原理部分，将加入Mat1ab仿真，使学生对其一目了然，具体如下例所述：

本实验对掩蔽阈值进行Mat1ab仿真，仿真所选的纯净语音取自863语音库，英文男声噪声为NOISEX.92数据库的高斯白噪声，在纯净语音中加入0dB高斯白噪声作为带噪语音。语音信号的采样率为8kHz，帧长K为160个采样点，帧叠为50%，且选用第20帧带噪语音作为研究对象。图1（P24）为纯净语音、带噪语音的掩蔽阈值图。

从图1中可以看出，在1000Hz的频率附近，因为噪声的影响，掩蔽阈值也提高了约8dB，在2300～2700Hz的掩蔽阈值从5dB提高到18dB，说明噪声的掩蔽效应比纯音的掩蔽效应强，由于噪声的影响，18dB以下的语音可以认为听觉感受不到，不用对它进行编码；另外，语音信号的功率大时，掩蔽阈值也大，说明这时候可以容许更多的噪声存在，就不用一味地追求高的量化信噪比，起到降低比特数的作用。

图1第20帧纯净、带噪语音的掩蔽阈值相关图

2.改进课程教学方法与教学手段

（1）加入网络学习群，使教学模式互动化。建立一个数字新视频技术课程QQ网络学习互动群。课前，学生对教学内容进行预习并至少提出一个相应的问题，并对其他学生问的问题进行讨论和回答，课后，学生对此节课的教学内容进行总结，并对自己不明白的进行提问，其他学生可以回答。教师随时关注学生的学习动态和提出的问题，对于个性问题和学生已回答的问题，给出正确答案，对于共性问题，除了在网络上解答外，在课堂上用5～10分钟的时间对这些问题进行详细分析，以达到学生巩固理解的目的。在此环节中，一方面靠的是学生的学习主观能动性，培养的是学生学习的兴趣和热情，提高学生的学习效果和解决问题、思考问题的能力；另一方面教师与学生进行了很好的沟通，并从学生的创新性问题中深入学习。这种方式摒弃了传统的课堂教学以教师为中心、学生只是被动接收的授课方式，强调学生的参与性和合作性，加强对学生创新思维的启迪。

（2）优化教学内容，突出理论与实践相结合的方法。

教师通过与相关企业一线的工程师和技术管理人员的交流，增强对设备的操作性能的认识，并进行课堂演示。让部分学生现场进行操作，加强互动。只要把握好理论与实践结合的目标，就会使这门课带给学生强烈的兴趣和欢乐。教师搜集相关的数字音视频技术的最新文献资料，了解发展趋势及产品动态，更新课堂内容。课堂教学内容尽可能与现实的音视频设备相一致。

（3）改革实践教学的手段，提倡学生自主设计综合性和设计性的实验。根据系统指标要求，让学生自主选择一定的器件，设计出音视频的软件和硬件。最后进行产品的测试和评比，并在班上进行展示，激发学生的科技创新能力，实现自主设计，以培养出推动音视频产业发展的科技创新性人才。

总之，通过教学改革建立一个完整的、科学的、有特色的数字音视频人才培养的教学体系。要体现“培养创新型人才”的目标，以拓展学生参与为中心，以理论联系实际为手段，使学生具备较强的专业能力、动手能力和创新能力，在以后的工作和生活中能够很快适应社会、家庭和企业的需要，具有良好的可持续发展能力。

3.构建多元化考核评价体系

在考核方式上，实行传统和创新相结合的多元化考核评价体系，全面改革“一张试卷”定成绩的传统考核方法。学生的最终成绩由平时成绩、实践成绩和期末成绩三部分组成，其中平时成绩包括QQ网络群上的提问及解答情况、课后作业（包括学生制作的视频）、课堂表现；实践成绩包括实验课上完成表现、个人创新产品制作构成，主要考查学生应用书本知识解决实际问题的能力，为培养创新型人才提供了基础；理论成绩主要是期末的笔试成绩，包括基础知识和实践中碰到的解决问题的方法。每部分的评价都由自评、同学评和教师评价组成，其中自评是学生对自己在这个环节中表现出的积极性、主动性和效果的评价；同学评包括团队协作和工作完成情况等，教师评分包括学生的参与性、正确性和创新性。通过这种全方位的考核，可以较客观地对学生进行考评，并且此考核体系有利于促进学生参与的积极性。

本文结合“数字音视频”课程特点和自身教学体会，通过教学思路、课程内容、QQ网络群教学方法和手段的改革，使学生的学习积极性和主动主动性有了较明显的提升，提高了课堂的教学效率，培养了学生的创新能力，增强了学生的团队协作意识，促进了该课程的发展，并为数字音视频产业培养出科技创新型人才。

参考文献：

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[2]张雅丽,罗万杰,李锦涛.公安视听技术专业建设及创新性人才培养模式研究[J].中国人民公安大学学报（自然科学版）,2014,(3)：83-86.

[3]郑君里,谷源涛.试谈“信号与系统”课程理论与实践之结合[J].电气电子教学学报，2014,36(3)：1-5.

（编辑：秦俊嫄）

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中图分类号：G642.0

文献标识码：A

文章编号：1671-0568（2016）05-0024-03

【基金项目】本文系2013年太原理工大学教育教学改革项目“基于科技创新型人才培养的数字音视频技术课程的改革与实践”（编号：2013019）和山西省高等学校教学改革项目“电子信息类专业课程群的建设模式探索与实践”（编号：J2014018）、“面向应用型人才培养的信号处理类课程群建设与教学实践改革”（编号：J2015015）的研究成果。

作者简介：贾海蓉，博士，太原理工大学信息工程学院副教授。研究方向：语音信号处理；张雪英，博士，太原理工大学信息工程学院教授。研究方向：语音信号处理；李鸿燕，博士，太原理工大学信息工程学院教授。研究方向：语音信号处理；白静，博士，太原理工大学信息工程学院教授。研究方向：语音信号处理。