《电视原理》课程教学内容革新和教学方法研究

秦雷 卢官明 张晖

摘 要：高校课堂教学对于高质量人才培养起着基础性作用。随着数字视频产业的高速发展，现有《电视原理》课程知识体系和教学方法已不能满足创新型人才培养需求。在教学实践中，依据知识路径原则，采用“以大见小，以小见大”方法革新教学内容、改进教学方法，将教学内容组织和教学方法实施完美融合，使学生系统掌握课程知识体系，形成对知识的“直觉”，灵活应用所学知识于工程实践，培养了学生的思维能力。教学实践表明，该教改措施效果显著。

关键词：电视原理；数字视频；教学内容；教学方法

DOI：10.11907/rjdk.173145

中圖分类号：G434

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2018）005-0211-03

Abstract：Effective teaching is fundamental for educating qualified students. With the rapid development of digital video industry， the course “fundamentals of television” is inadequate for well-qualified education of creative students. In practice， according to the principle of knowledge path， teaching content is updated by the view of “from global to local” while teaching methodology is improved by the view of “from local to global”. The implementation of teaching methodology is well matched for organization of knowledge. Following the principle above， students master knowledge hierarchy of the course deeply， further get the intuition to knowledge， which help the students apply what they learned to engineering straightforward while creative thinking is developed. The teaching practice shows that it is notably effective and approved by students and experts.

Key Words：fundamentals of televisions； digital video； update of teaching content； research of teaching methodologies

0 引言

随着4G无线宽带网络的快速普及，无线视频流量以每年60%的速度增长。有关机构预测，到2020年，互联网上80%的数据将是图像、视频等多媒体数据，特别是随着超高清视频的日益普及，这种趋势更为明显。在国家自然科学基金委资助项目中，图像、视频研究主题是电子信息和计算机应用方向的重点资助领域。如F01.电子学与信息系统中的F0108.多媒体通信、F0115图像处理、F0116图像理解与识别和F0117多媒体信息处理、F0205计算机应用技术中的F020501计算机图形学、F020502计算机图像与视频处理和多媒体与虚拟现实等。

《电视原理》是一门讲授图像、视频信号产生、表示、传输和显示的课程，是后续相关课程如数字电视原理、图像处理和图像通信等学习的基础，是一门非常重要的专业基础课。笔者学校除电子信息类（通信工程、电子信息工程、信息工程、电子信息科学与技术）学生选修该课程外，计算机类（信息安全、计算机科学与技术）学生选修该课程也日益增多。然而，现有《电视原理》课程的知识体系已不能满足人才培养需求。因此，有必要对《电视原理》课程进行改革，研究教学内容革新和教学方法改进，助力高质量工程人才培养。

1 教学内容革新

1.1 课程内涵

《电视原理》知识体系建立于模拟电视时代，而国内模拟电视信号将于2020年关闭，目前数字电视已经基本普及，年轻一代更喜欢用手机看视频，因此部分师生对于本课程的继续开设表示疑惑，实际上这是一个认识误区。以手机视频通信和巴西里约奥运会现场直播为例，这两个应用场景原理上是完全一致的，都包括摄像（光到电的转换）、通信（视频信号的传送）和显示（电到光的转换），不同的只是终端形态。因此可以对电视的内涵重新定义：任何有摄像、显示的地方都是电视。从这个意义上说，电视在日常生活中几乎无处不在，各个行业都有广泛应用，如教育、公安、医疗、娱乐等。电视的目的就是打破时间和空间对于人眼的约束，让使用者感觉如临现场（Reality of being there）， 黑白电视、彩色电视、高清晰度数字电视、超高清电视以及虚拟现实等技术的发展就是不断逼近“如临现场”感觉的过程。

1.2 课程内容优化

高质量课堂教学的首要任务就是选择合适的教材，南京邮电大学历年以天津大学俞斯乐教授[1]主编的《电视原理》为课堂教材，这本教材是经典之作，被国内很多院校采用。然而，随着数字视频技术的飞速发展，这本教材已不能完全满足需求，因此有必要对教学内容进行革新。教学实践中采用“顶天立地”原则进行：“顶天”是指教学内容要呈现本领域研究与产业的最新进展，“立地”是指教学要从最基础的内容开始。通过“以大见小”原则建立起“顶天”和“立地”之间的知识路径，即任课教师要站在学生的角度考虑，深刻理解本领域最新进展需要哪些内容支撑？这部分支撑内容又是如何由更基础的内容支撑？依次分解直到最基本的概念、定理为学生已经掌握的知识为止。用知识路径原则度量教材内容可从以下3方面操作：①如果教材的某一知识点不在这条知识路径上，在教学中可省略；②如果教材的某一知识点在知识路径上，根据最新技术原则决定是否进一步优化；③如果知识路径上的某一知识点不在教材上，就要把它补充到教学内容中。通过这种方式组织教学内容，每个知识点都不是孤立的，以有机的方式建立系统知识体系，这样才能做到立足于一本教材而又不唯该教材。

下面以知识路径原则审核教材内容。教材中的视觉特性与三基色原理包括光的特性、人眼的视觉特性、三基色原理和彩色的重现，这部分内容是所有电视系统的基础，必须保留且优化。对于教材中的电视系统组成原理、电视扫描原理、电视图像的基本参量、视频图像信号和视频图像信号的数字化与分量编码，根据为超高清电视服务的原则加以优化[2-3]。精讲相关基本概念，删除与模拟电视有关的知识点。由于模拟电视制式基本淘汰，所以教学中只保留与超高清电视有关的内容，以保持概念延续性。教材中的数字彩色电视制式视频压缩标准是MPEG-2，而实际上H.264已广泛应用[4-5]，更高压缩效率的H.265也日益普及[6-7]，所以要加入这部分内容。为了更高效压缩超高清视频、3D视频、屏幕编码等，国际标准化组织正在制定H.266标准[8]， 2020年将正式颁布，可以简要介绍以拓展学生视野。教材中的传输部分主要是ATSC、DVB和ISDB-T[9]，而产业已经发展到ATSC3.0、DVB2.0（DVB-C2、DVB-S2和DVB-T2）[10-11]，且国内数字电视地面广播标准也将颁布[12]，这些内容都需要补充进来。

2 教学方法改进

本课程教学内容涉及视觉科学、信号处理、通信理论等多个学科，知识跨度大，概念理解抽象，学生普遍感觉难学。如何采用合适的教学方法有效调动学生的学习积极性，使学生切实掌握所学课程的基础知识、基本理论和学科思想，有效提高学生运用所学知识的能力，以“学”为载体培养学生的创新思维，是任课教师需要解决的问题[13-16]。

改变传统课堂教学方式，让学生参与进来，才能活跃课堂气氛，让学生积极思考。例如，在讲解光源和照明体概念时，先列举照明体A、C、D55、D65、D75和E，并讲述各种照明体应用。然后给学生观看一组实验：比较在暗光环境下，一个闪光灯、两个一样色温的闪光灯和两个不同色温闪光灯拍照实例，很显然两个不同色温的闪光灯下拍出来的照片色彩更自然，更符合人眼的认知。如何解释这种现象呢？老师没有直接回答，而是让学生掏出手机看看手机上有几个闪光灯，这样课堂气氛一下子活跃起来。然后，再解释人眼在长期进化过程中养成了在太阳光下看物体的颜色最自然的习惯，而两个闪光灯比一个闪光灯更容易逼近太阳光谱的效果，所以手机拍照从一个闪光灯发展到两个闪光灯。通过把课堂理论和日常应用联系起来，学生一下子对所学的概念有了很直观的认识，觉得学习很有趣。

课堂教学从基本知识点开始，随着教学进程的推进，还要注重知识点之间的联系，帮助学生系统掌握所学知识。在教学中采用知识路径方法训练学生，启发学生思考新学的知识点是什么？是在哪些以前的知识点基础上发展而来？它们之间的互为关系是什么？层层推進直到课程结束，最终学生获得课程知识体系的系统认识。这个过程就像在迷宫中寻找宝藏，教师采用假设、质疑、验证的方法促使学生主动思考。当学生获得课程的系统认识后，再看知识体系中的每个知识点，就会理解它们是怎样互相协作构成一个系统的。也只有在系统理解的基础上，才能形成对于所学知识的直觉，即所谓“触手可及”，这种直觉能有效地帮助学生应用所学，在知识应用过程中发现不足并加以改进，这就是创新思维的培养。这种教学方法称之为“以小见大”，和教学内容组织的“以大见小”相呼应。通过自己的思考建立课程知识体系，这本身就是一种能力训练。

3 教学管理

有效的教学管理是保障教学质量的必要手段。在南京邮电大学考评体系中，教学成绩由平时分的30%和期末考试成绩的70%组成。通过课堂出席、作业完成质量、课堂提问等环节衡量学生平时分。期末考试复习时老师不会给重点提示，但会随时答疑，督促学生深入复习。试卷分析进一步帮助任课教师深入了解学生掌握知识的程度，为开展有针对性的教学奠定基础。

4 教改效果

本文提出的教改措施已付诸于课堂教学实践。在2016年教育部对南京邮电大学本科教学审核性评估中，评估专家在随机听课后评价非常高。学生将课堂学到的内容应用到课外科技活动中获得奖励。因为该门课程的学习，学生对图像、视频研究产生了浓厚兴趣，希望毕业设计或读研也选择该方向。这充分表明本课程教学改革的有效性，也鼓励任课教师进一步深入研究教学内容和教学方法，努力培养高素质的工程人才。

5 结语

为应对数字视频产业发展趋势和人才培养需求，本文从教学内容、教学方法和教学管理3个方面对《电视原理》课程加以改进，实践证明改进措施取得显著效果。下一阶段将更加注重教学和研究相结合、课内（教学）和课外（科技创新）相结合，以“学”为起点，“研”为创新，“产”为应用，培养真正具有创新思维、创新能力的工程人才。

参考文献：

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（责任编辑：杜能钢）