基于CDIO理念的多媒体应用基础课程实践教学改革

摘要:本文将CDIO工程教育理念引入到计算机基础课程的教学过程中,论述了特别是在“多媒体应用基础”课程的实践教学中,通过“做中学”和基于项目的教育和学习,不仅提高了学生的工程开发和团队协作能力,而且学生设计的多媒体作品也拥有一定的商业价值。

关键词:CDIO;工程教育模式;多媒体应用基础;多媒体作品

中图分类号:G642文献标识码:B

1引言

进入21世纪以来,大多数高校的计算机基础教学已步入一个新的发展阶段,建立了能够基本满足信息社会需求的计算机基础课程教学体系。无论是“1+X”课程方案,还是计算机大公共、小公共课程,都包含大学计算机基础、程序设计基础、多媒体应用基础、数据库应用基础、计算机网络技术以及网络编辑、中文信息处理等系列基础课程,形成了相对稳定的能够满足各专业要求的计算机基础课程群。显而易见,这些课程都有一定的工程应用背景,因此借助于CDIO工程教育理念实施教学可以达到事半功倍的教学效果。

近年来,以美国麻省理工学院为首的世界几十所大学展开了CDIO工程教育模式的改革。CDIO倡导“做中学”和“基于项目教育和学习”的新型教学模式,正如总理所说:“只有在做中学才是真正的学,只有在做中教才是真正的教”。CDIO通过每一门课,每一个模块,每一个教学环节来落实产业对能力的要求,以满足产业对工程人才质量的要求。清华大学在“数据结构”和“数据库系统原理”两门课中采用CDIO教学方法,取得了满意的教学效果,同时也增强了学生的自学和解决实际问题的能力以及协调沟通和团队协作的能力。国内外经验表明,CDIO“做中学”的理念和方法是先进可行的,完全适合工科教学过程各个环节的改革。

本文将CDIO工程教育理念引入到计算机基础课程的教学过程中,特别是在“多媒体应用基础”课程的实践教学,通过边讲边练和“做中学”,达到很好的教学效果。通过设计与开发综合性创新性项目,不仅提高了学生的工程开发和团队协作能力,而且学生编制的多媒体产品也拥有一定的商业价值。

2CDIO工程教育模式

CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)四个英文单词的缩写,它以工程项目从研发到运行的生命周期为载体让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。

CDIO理念是充分利用大学学科齐全、学习资源丰富的条件,以接近工程实际涉及技术、经济、企业和社会的团队综合设计项目为主要载体,结合专业课程的教学,使学生在CDIO的全过程中不断地在工程基础知识、个人专业能力、人际团队技能和工程系统能力四个方面得到全面的训练和提高。表1是CDIO提出的能力培养大纲,对工程教育应达到的能力目标做出系统而具体的表述。

表1以能力培养为目标的CDIO大纲

层面能力具体能力层面能力具体能力

1.技术知识与推理1.1 基础科学知识3.团队协作与沟通技能3.1 团队协作

1.2 核心工程基础知识3.2 交流沟通

1.3 高级工程基础知识3.3 外语交流

2.个人专业能力与素质2.1 工程推理和问题解决4.在企业与社会环境下的构思-设计-实现-运作4.1 外部和社会环境

2.2 实验与知识发现4.2 企业及商业环境

2.3 系统思维4.3 构思和工程系统

2.4 个人技能和素质4.4 设计

2.5 专业能力和素质4.5 实现

4.6 运作

CDIO大纲的第1部分是关于工程技术基础知识和分析原理,现代工程学是立足于对工程学基础原理的透彻理解,要想成为一个好的工程师就必须对工程基础知识的核心有深入理解;第2部分是个人专业能力与素质;第3部分是人际技能;第4部分是在企业与社会环境下的构思、设计、实现和运作,它展示了产品或系统开发须经过的四个阶段。构思工作从市场或机会识别到高级或概念设计。设计工作包括设计过程的各方面以及多学科的和多目标的设计。实现工作包括硬件和软件过程,测试和核实以及实现过程的设计与管理。运作工作覆盖范围是从设计与管理运作,到支持产品生命周期与改进以及产品生命终结的规划等。

CDIO大纲以构思、设计、实现、运作为主线,综合地考虑工程基础知识、个人专业能力、团队协作与沟通技能,以及在整个企业和社会环境下进行CDIO的全过程。CDIO注重实践性教学和实际动手能力,主张课程实验教学应该从具体实际出发,然后上升至理论,最后再回到实际操作中来,以创作最终产品为教学目标。

3课程的实践教学环节

“多媒体应用基础”课程的主要教学对象是非计算机专业本科生或计算机专业专科生。其教学目标定位于熟悉多媒体技术的基本概念,学会使用多媒体硬件设备和软件环境,从应用的角度出发能够使用各种多媒体创作工具开发多媒体应用系统或创作多媒体作品。

在传统的黑板加粉笔教室中,本课程难以开展教学。即使将课堂教学移到多媒体教室进行授课,尽管这时课堂教学信息量大,也能提供直观和逼真的表现效果,但还是难以达到CDIO提出的“做中学”工程教育模式。只有将课堂教学安排在学生一人一机的多媒体网络教室中,在讲授各种多媒体创作工具时,可以边讲边练,满足CDIO“做中学”的要求。同时引入任务驱动教学法改变了传统“听中学”的被动教学模式,有利激发学生的学习兴趣,且能够培养学生分析问题、解决问题的能力,提高学生自主学习及团队协作的能力。

“多媒体应用基础”课程是一门实践性很强的计算机基础课程,充分体现了理论教学与实践教学有机结合,因此要研究贯穿整门课程的实验教学体系,以便培养学生的实际动手能力和工程创新意识。表2是多媒体实验室设备清单以及本课程开设的实验项目清单。

表2多媒体技术基础课程实验项目以及设备清单

实验名称实验设备实验内容

1.多媒体演播工具

(验证性)MPC(含声卡和光盘刻录机),ACD See,MediaShow等图片浏览器、音视频播放工具、多媒体电子相册、美术字制作

(设计性)耳麦,音频编辑软件,光盘刻录软件声音录制,音频获取,音频编辑,音效处理,配音制作,刻录音乐CD

3.图像采集与处理

(设计性)扫描仪,数码相机,图像处理软件,光盘刻录软件数字图像获取,图像编辑与变换,滤镜特效,文字特效,相片修饰,绘画艺术

4.计算机动画制作

(设计性)动画制作软件动画设计,软件基本使用,简单动画制作,ActionScript编程,交互式动画

5.视频采集与处理

(设计性、验证性)数字摄像头,摄像机,视频编辑软件,光盘刻录软件数字视频获取,视频编辑,转场效果,视频滤镜,制作字幕,刻录VCD/DVD

6.多媒体著作工具

(设计性、综合性)多媒体创作工具软件,多媒体网页制作工具开发简单的多媒体软件(或课件),或多媒体网站

7.多媒体应用软件

(综合性、创新性)学生自选某一主题的图文声像整合

前6个实验采用CDIO“做中学”教学模式,而第7个实验采用“基于项目的教育和学习”方法。本课程的实践要求学生掌握音频、图像、动画和视频制作和编辑处理,并能够开发或集成多媒体应用系统或多媒体作品。因此,在每种媒体实验中都要布置一些创作任务,以提高学生实际动手能力和工程创新意识。例如,音频采集与编辑实验要求学生创作一段自己朗诵或对白的声音,加上背景音乐,然后再做一些音效处理。若计算机配备了光盘刻录机,那么学生就可以将自己制作的声音刻录到CD光盘上。

4基于项目的教育与学习过程

学生在掌握多媒体基础知识和基本技能后,可以进行综合性应用能力的工程训练。例如,学生根据自己的兴趣

自主选择综合性创新性项目,再进行总体规划和设计,利用以前实验积累的多媒体素材,完成多媒体应用软件的开发。这样,不仅可以激发学生主动学习的积极性,还可以使学生设计富有创意的多媒体作品或多媒体应用软件。

这里通过举例说明这一学习过程。有一组学生选择利用图像处理软件来设计和开发的福牛系列平面作品。他们先制作牛头元素,然后利用牛头元素设计邮票、电话卡、帽子、衣服以及环保袋等系列平面作品,如图1所示。

通过实践项目的开发,一方面可以让学生反思原来在学习过程中所做出的各种结论是否合理,更重要的是可以锻炼学生的个人技能,让学生在整个系统的构思-设计-实现-运作过程中发挥自己的作用,进行有效的工程实践。

图1福牛系列及其平面作品

5结束语

通过在“多媒体应用基础”课程中进行的探索与实践证明,CDIO教育理念的指导作用是可行的。在教学中采用任务驱动教学法可以很好地完成课程的教学目的,而且

可以有效地贯彻CDIO的工程教育理念,提升学生的四大层面能力。本课程培养学生具备独立掌握现代工具并能自信地完成工程项目,做出最终产品走向市场,成为社会接纳其为合格成员的基本标准,CDIO全过程工程化教育推广的意义深远。

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