数字视频原理及应用在课程实验教学的改革与探索

张宝菊 孙友辰 张翠萍 张金

【摘要】数字视频原理及应用课程多集中在理论讲授，概念相对抽象，由于抽象的概念导致学生空有理论，不利于学生的理解和掌握，不能很好地实践，造成了理论与实践之间的空隙。而且教学内容对学生的专业基础知识要求较高，教学效率难以提升。因此，本文以数字视频原理及应用课程为例，从实验教学的角度，结合电子设计大赛的实际案例，将理论教学与实践教学有机结合，提高了教学的效率，激发了学生的学习兴趣，也为实验教学注入了新的活力。

【关键词】数字视频原理及应用;实验教学;理论与实践;电子设计大赛

【基金项目】项目来源：[1]2020年教育部第二批新工科研究与实践项目E-DZYQ20201408;[2]2019年天津师范大学校级重点教改项目JGZD01219013;[3]2019年天津师范大学校级教改项JGYB01218036;[4]2019年天津师范大学校级教改项目JGYB01218035

中图分类号：G223                               文献标识码：A                  DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.019.088

“数字视频原理及应用”是电子信息类专业的一门核心专业基础课程。随着数字技术的不断发展，与数字视频相关的专业知识也在不断的延续和增长，只是理论讲授已经不能适应课程的新变化，我们需要将实验教学与理论教学有机结合，提高学生的学习效率以更好地完成教学任务。课程包含两部分：课堂讲授和课内实验，前者在课堂上讲授数字视频的知识、发展过程以及最新的发展动向等等，将电子设计大赛的实际案例通过多媒体教学技术在教学过程中进行演示，并且通过大量的视频来展示相关的实践内容。后者锻炼学生的实践能力，使学生通过实际操作来加深对课堂讲授知识的理解。通过实验可以实现理论教学与实践教学的闭环，能将在课堂上获得的基础理论知识应用到实践技能中，既能使课堂变得生动，又提高了学生学习兴趣和求知欲，使学生更加容易理解和掌握相关知识。因此，探索实验教学方法成为各高校教学的重要环节。

1. 数字视频原理及应用课程

“数字视频原理与应用”是普通高校通信与电子信息类专业的一门必修课，是一门实践性、应用性很强的专业基础课。在课程中抽象概念的讲解与理解，一直以来就是一门教师难教、学生难学，多年来对该课程的研究主要是在理论教学的基础上进行。本文针对该课程特点提炼课程基础知识，设计客观真实、符合教学特点的数字视频实验案例，每个实验中所涉及的内容，将课堂教学与实验教学紧密结合，帮助学生更深入地理解抽象概念，更好地掌握数字视频原理系统知识。

该课程首先从数字电视技术的发展开始讲起，介绍了数字电视系统的关键技术以及数字电视的标准，通过与家里常用的电视相联系，激发学生的兴趣，使学生对于数字视频原理这门课程产生兴趣，后续课程内容中涉及到了模拟电路，数字电路等相关课程的内容。数字视频原理与应用这门课程与其他课的关联程度很大。总的来说，教材涉及的教学内容非常全面，涵盖了数字电视信号传输过程的大部分技术知识，从发送、传输到接受，以及最后的显示，根据相关的课程内容，学生可以更好地理解许多与数字电视相关的原理和技术。

对于这门课程教学方式如图1所示，一是要根据数字视频课程的课程特点要求，结合电子设计大赛的实际案例，将理论教学与实践教学相结合，科学安排实践课程，以实践教学为指导，采取先理论后实践、边理论边实践和理论教学与实践教学同步进行等方式进行教学。二是要根据教学内容合理安排教学进度，要对教学内容集中精力，深入阐明某些超出学生学习范围的知识点，对这些知识点进行深入讲解，让学生知其然，更知其所以然。對已经学习过的知识内容，比如编码、调制等内容，注重进行知识拓展巩固和知识点的应用分析讲解。最后，我们还应该加强课后巩固练习，鼓励学生通过微信、QQ等社交软件进行答疑，通过社交软件了解学生对于知识的掌握情况，还形成了课上课下互动以及线上和线下学习交流营造氛围。

2. 数字视频原理实验

开设实验教学是由于课程内容较为复杂，概念相对抽象。由于抽象的概念导致学生不能很好的理解和掌握，造成教师难教、学生难学的现象。为了解决以上问题，采用“实际案例+平时教学”的教学模式，具体实验教学模式如图2所示。通过平时教学，学生加强理论基础，拓宽知识层次，增强动手能力，提高创新能力，加强学生对于专业知识的理解与掌握。通过上机操作，为学生提供了一个良好的平台，从软件的安装调试到采集、编码、解码、传输等各个环节的技能培养，使理论知识与实际操作全面结合，丰富课堂形式，增强课堂趣味性，激发学生兴趣。结合全国大学生电子设计大赛的实际案例，将实际案例通过多媒体教学技术在教学过程中进行演示，引导学生发散思维，培养创新意识和创新能力。学生通过对电子大赛的实际案例进行分析，面对遇到的问题，找出自己的不足或对相关专业知识理解不够深刻，查阅相关资料，提高学生的自学能力，进一步加强对专业知识的理解和掌握。电子大赛与社会联系紧密，通过开展实验教学，学生进行实验操作，可以掌握相关的知识与技能，提高实践能力，能够进一步满足企业、社会对于人才的需求。因此，实验课程在制度上既要满足技术上的要求，又要特别注重引进行业先进技术，保证技术领先，提高学生就业竞争力。总的来说，实践教学对学生全面掌握课堂教学理论，培养学生的实践能力、发现和分析问题的能力、理解和解决问题的能力以及创新能力的提升起着重要的作用。

以快速傅里叶变换和图像翻转变化两个实验为例，简述实验教学的重要作用。快速傅里叶变换和图像翻转变化是电子设计大赛实际案例中的常客，经常会使用到这两个实验所涉及到的相关知识。