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数字媒体技术平台建设研究

摘要:研究型的课堂教学能够极大地提高学生的出勤率、主动性和学习能力。借助MOOC平台对研究型课堂教学模式和创新技术平台的建设进行了研究。首先通过教师提出涵盖知识点和基本技术的应用问题,并借助MOOC平台将教师从基本知识点的讲授中解放出来,将更多的时间和精力投入在帮助学生掌握如何利用所学解决问题。从而使学生在知识的运用过程中加深理解,培养学生运用科学方法解决问题的能力。最终形成解决典型问题所需的基本技术算法库,构建学生进一步创新的技术平台,为学生工程实践及创新创业服务。

关键词:研究型课堂;数字媒体技术;MOOC;创新技术平台

1研究意义及研究现状

2010到2020年国家中长期教育改革和发展规划纲要明确提出,把更加注重提高质量作为教育改革发展的核心任务,鼓励学校办出特色,鼓励创新。将科学研究实质性地纳入教学过程,实现优势科研成果、科研资源向教学的转化,达到高等学校教学与科研的完美有机结合,实现创新型人才培养,乃是当前研究型大学高等教育面临的共性课题[1]。2011年发表在美国《科学》杂志上的成果表明,研究型的课堂教学能够极大地提高学生的出勤率、主动性和学习能力[2]。而美国研究型大学中广泛采用的基于问题的教学(学习)模式,也激发和推动了学生的创新能力[3]。科学研究的核心在于运用创新思维解决问题,从这个意义上说问题驱动的研究型课堂可能达到教学科研有机结合。而数字媒体技术专业是一个宽口径,以技术为主、艺术为辅,技术与艺术相结合的新兴专业。如何在这个新兴专业课堂的教学中,融合科学、技术甚至艺术,培养具有创新技术能力的卓越工程人员,是一个尚未解决的极具挑战性的特色课题。自2012年以来,大型开放式网络课程(massiveopenonlinecourses,简称MOOC)备受瞩目,人们为此将2012年称为大型开放式网络课程之年。网络教育可充分发挥网络优势,激发学生学习兴趣,提高学生自主学习能动性。从教学内容、决策、方法、步骤等多方面改变传统教学被动灌输局面,提倡交互式、多样式、选择式等主观学习模式。在现有课程教学中,往往通过“翻转课堂”的模式结合MOOC课程的内容[4]。从而,教师在传统课堂(非网络教学/开课)上的角色从“讲授者”转换为“解惑者”。千百年来的实践表明,合格的师者应该兼具“传道、授业、解惑”的角色。在风起云涌的MOOC新时代,研究如何在高校教育的课堂中师者同时做到传科学之道,授技术之业、解学者之惑,实现创新型人才培养,无疑具有重要的意义。本文的研究,即是在此方面做一探索。当前国内研究型课程(体系)的建设,一般强调研究生教育与本科生教育的衔接与一体化[5]。从宏观层面,国内诸多高校建立从本科生入学伊始就进入特色班,实施“本科-研究生”贯通培养体系以及"TMTE"四位一体创新创业教学体系,比如上海交通大学的“钱学森”班、西南交通大学的“茅以升”班以及我校的“钱令希”班等[6]。从微观层面,南京航空航天大学尝试建立适合于推免生的本科-研究生教育衔接课程[7],在我院亦有个别课程尝试;东华大学建立本硕一体的实验教学平台,推进本科生与研究生的实验教学一体化[8]。以上研究型教学模式的创新与改革,在培养高层次的研究人才方面,取得了较为显著的效果。然而,这些教学模式往往是针对培养高水平研究人员,中心在于研究生教育教学的改革[9]。面向应用型具有创新思维的卓越工程师的培养,如何在课程中结合科学研究的思维与方法,并形成支持创新的技术平台,尚未有很好的探索与研究。数字媒体专业培养方面,早在上世纪末国外高校将其列为一个专业开设,并取得了突出成果。基于案例的教学模式也是国外数字媒体教育的主要成功因素之一,卡内基梅隆大学的数字媒体实验室,不断以较大项目作为科研学习的推动[10]。国内各高校,如浙江大学、北京交通大学和山东大学等,对数字媒体专业的培养模式、课程设置等进行了有益的探索,并逐步形成各自特色的体系[11]。大连理工大学在2010年设立、2013年正式获批数字媒体技术专业以来,我们在课程体系建设方面也做了相应的探索,目前正形成技术开发与艺术创意相融的培养模式与体系[12-13]。无论国内国外,相关课程的设置和教学一般都面向网络游戏、数字媒体创意等,着重强调开发技术或者工具的培养。然而,面向研究型大学的创新人才培养任务,在课堂教学中需要结合更多科学素养的培养,加强运用科学方法解决数字媒体产业实际工程应用问题能力的塑造,仍需要进行深入研究。自2012年以来,美国的顶尖大学陆续设立网络学习平台在网上提供免费课程,Coursera、Udacity、EDX三大MOOC课程提供商的兴起,给更多学生提供了系统学习的可能。以由美国哈佛大学和麻省理工学院(MIT)成立的EDX为例,目前已经拥有超过90万的注册者,拥有近30所教育机构,包括清华、北大、香港大学、香港科技大学、日本京都大学和韩国首尔大学等6所亚洲高校在内的15所全球名校。借助在线教育平台这一契机,清华大学和北京大学等将全面推动课程教学改革,作为混合式教学模式的试点,进一步拓展在线教育模式,大力推动优质教育资源的开放和共享[14]。大量开放的在线网络课程是远程教育取得的最新发展成果,这些课程所提供的教育资源可以被任何人所接触使用。现有的实体课程,面临MOOC在线课程带来的挑战和机遇,也做出了相应的改革与创新。目前尝试主要集中在利用MOOC课程进行“翻转课堂”[15]。学生通过在线课程学习基本知识点,完成课程作业,而教师主要承担作业辅导、答疑以及组织小组讨论等。此外,也有基于MOOC平台的微课程建设实践,教师将知识点打散,制作短时间的学习视频进行分享[4]。值得注意的是,这些有益的尝试能够利用MOOC平台提供的资源优势,然而教师角色在一定程度上被边缘化,研究型大学具有的丰富研究积累和解决问题经验的教师资源,无法在这种模式下得以体现。本文借助MOOC平台讲授数字媒体技术相关课程的基本知识,教师提出涵盖知识点和基本技术的应用问题,在带领学生利用所学解决问题的过程中进一步巩固知识,并培养学生运用科学的方法解决问题的能力,最终形成解决典型问题所需的基本技术算法库,构建学生进一步创新的技术平台。从而,师者真正做到“传科学之道、授技术之业,解学者之惑”。

2研究内容

2.1基于MOOC平台的数字媒体技术课程建设。当前在线教育的蓬勃发展,数字媒体技术专业的一些主干课程,如多媒体技术、交互设计以及计算机视觉等,均可以在网络的在线平台上找到知名大学和知名教授的在线课程。在本文中,主要研究以MOOC平台为基础的在线授课模式,以便提高学生学习效率,加强自主学习能力。通过提供多元化学习工具,能够让学生掌握数字媒体技术设计的基本理论和技术。同时,将网络学习与传统学习方式相结合,充分发挥MOOC平台的重要作用。遵循混合授课思想,尝试翻转课堂模式,发挥网络教学的特性以及结合传统教学方法的优点,从选课到结课为周期载体,重点为学生讲授必要的实践、理论课程之间有机知识关联的教学情景、鼓励学生以主动的方式学习,为后续的工程应用问题的解决打下基础。2.2数字媒体技术基本应用问题(案例)库建设。数字媒体技术的基础课程和应用型课程是前导和后续关系,而应用型课程间也存在前导或后续关系。而且,这些课程又可分成一些重叠的课程群,如图像处理基础、多媒体技术导论和计算机视觉等,这些课程群间的知识点相互重叠、互补而且有序,需要统一进行协调。本文的一个重要创新点是,我们还将立足于多年来在数字媒体技术应用领域的研究积累,建立数字媒体技术工程基本应用问题(案例)库,涵盖数字媒体技术相互关联的课程知识点,并从解决问题的科学方法角度对课程内容优化和协作。通过各课程间的知识点协作,让学生完成一系列的基本应用问题,最终使每位学生在毕业时都能完成一个自己满意的成型系统或作品。因此,每一课程群的应用问题(案例),以及这些案例需要哪些知识点,这些知识点分别由哪些课程来讲授,达到何种程度等,均由各授课教师联合讨论来确定,是本文的主要研究内容之一。2.3数字媒体技术创新技术平台建设。在学校和学院的支持下,经过几年努力,在硬件上数字媒体技术系已经组建2个本科生专业实验室:数字媒体专业基础实验室和创新实验室。基础实验室将主要用于数字媒体制作,以及素描、速写、色彩等设计方面的基础训练。创新实验室是数字媒体课程中解决基本应用问题的重要硬件支撑平台。在硬件平台支持下,数字媒体技术专业学生近三年来获得各类奖项12项,其中包括苹果公司2012年度全球设计大奖。然而,在不同课程中尽管低于基本技术和算法都进行了讲授,学生也进行了一定的实践,却没有形成进行科技创新所需的共有的算法(软件)平台。本文的研究,就是整合MOOC课程提供的在线资源、教师以前的科研积累、学生在解决案例时开发的优秀算法,形成数字媒体技术创新所需的公共算法(技术)共享平台。在软硬创新平台支持下,针对主要的科技竞赛(如微软ImaginCup,ACMSiggraph创新比赛)、教师的科研项目(团队每位成员都有国家项目支持)、以及企业商业平台(AppleStore,Win-dowsStore)等,鼓励学生应用在解决基本案例学习得到的科学方法,结合基本的技术提出创新的思想和方法,形成创新成果。

3结语

研究型的课堂教学为夯实基础知识教育,积极开展科技竞赛活动,努力培养学生参加科技创新活动的兴趣和能力,搭建科技创新的新平台提供了有力保障。本文借助MOOC平台对研究型课堂教学模式和创新技术平台的建设进行了研究。首先通过教师提出涵盖知识点和基本技术的应用问题,并借助MOOC平台将教师从基本知识点的讲授中解放出来,将更多的时间和精力投入在帮助学生掌握如何利用所学解决问题。从而使学生在知识的运用过程中加深理解,培养学生运用科学的方法解决问题的能力。最终形成解决典型问题所需的基本技术算法库,构建学生进一步创新的技术平台,为学生工程实践及创新创业服务,为今后创新型软件人才的培养方法提供了宝贵经验。

作者:樊鑫 贾棋 刘日升 王祎 范佳丽 单位:大连理工大学软件学院

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