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摘要：在讨论研究性教学内涵的基础上，以数据资源开发与利用专业的“多媒体数据处理”课程教学为实践平台，探索了研究性教学的几种教学组织形式。结果表明，研究性教学能够有效激发学生的学习热情，培养学生的创新性思维。
关键词：研究性教学；研讨教学；案例教学；自主选题
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0181-02
在大学本科生的教学实践中，我们不难发现，面对某些专业课题的提出，学生给出的答案更多的是碎片式的知识点，而不是系统性的解决问题的思路。“授之以鱼，未若授之以渔”，不仅让学生学到知识，更应该让学生提高自我学习的能力，进行创新性思维的培养。本文首先讨论了研究性教学的内涵与基本特征，然后以《多媒体数据处理》课程教学为实践平台，将发现教学、研讨教学、案例教学等几种教学组织形式应用于研究性教学中。结果表明，研究性教学能够有效激发学生的学习热情，培养学生的创新性思维。
一、研究性教学在“多媒体数据处理”课程实施中的必要性
研究性教学是培养学生创造能力和创新精神的一种教学活动，是教师通过指导学生从自然、社会和生活中选择与学科相关的专题进行研究，使学生在主动探索、主动思考、主动实践的研究过程中，吸收知识、应用知识、解决问题、获取新的经验和展现个性，从而提高素质，培养创造能力和创新精神的一种实践活动。研究性教学将学生知识、能力和素质培养设为教学目标，不再单纯以增加学生头脑中固定不变的知识为目的，而是将学习知识与研究问题相结合，增强学生以知识为基础的对开放式情境的问题意识，提高学生的自主探索精神、创新意识和研究能力等。
“多媒体数据处理”课程主要针对大学本科层次的“数据资源开发与利用”专业开设，该专业的课程设置主要以数据资源的建设、开发和利用等数据建设生命周期为主线，目标是使学生将来成长为数据资源管理工程师。该类学生已经进行了相关专业的基础课程的学习，具备了一定的知识储备和实践能力，传统的灌输式教学方式已经无法满足其进行拓展性思维训练和创新性实践的需要。而研究性教学是一种以探索和研究为基础的教学组织形式和教学方式，与该类学生的培养目标较为贴合。“多媒体数据处理”课程以多媒体数据为核心，将音频、图像、视频等媒体数据的获取、处理、存储技术有机地整合在一起，揭示其内在联系；对多媒体数据的格式、多媒体数据的传输、多媒体数据的应用等内容进行详细地阐述，同时，还对大数据、数据可视化等新兴技术进行延展学习。结合“多媒体数据处理”课程的特点，本文主要在课堂教学、课堂内外相结合、考核方式三方面进行了研究性教学实践。
二、基于课堂教学的研究性教学实践
与传统教学模式相同，课堂是研究性教学非常重要的教学环境。如何进行科学有效的研究性课堂教学设计，是研究性教学的重要内容之一。本文在课堂教学中开展的研究性教学的教学组织形式主要侧重发现教学法和研讨教学法，下面分别给出一个教学例子。
（一）发现教学法
发现教学法是美國心理学家布鲁纳倡导的，他将科学家发现真理的认识过程引入教学之中，认为学生的学习与科学家的发现之间的差别“仅在程度而不在性质”。他注意调动学生学习的积极性，使自己成为一个发现者。
以“颜色模型”一节的课堂教学为例。在分别给出三基色原理以及颜色模型的基本概念之后，再重新将人眼对三种基色吸收规律曲线以及RGB颜色模型的示意图放在同一张幻灯片上，然后等待1分钟，如果学生没有反应，则进一步提问：“这两种之间是一致的吗？”此时，有一部分学生便会发现其中存在的矛盾点，“RGB颜色模型三个坐标轴所对应的颜色与人眼敏感的颜色并不一致，因为人眼对三种颜色的敏感区间是有一定范围的，而非单一频率”，“这说明什么问题”，“颜色模型是为了便于研究，采用一定的数学方法，人为地对自然界颜色的近似建模，并不能代表自然界中所有的颜色”。由此，学生便从发现问题开始，经过思考问题，再到解决问题，摒弃了传统的死记硬背的学习方式，而重在培养自我更新的能力。
（二）研讨教学法
研讨教学法需要教师做的最主要工作是设置具有一定研讨价值的问题。在课堂上组织学生进行有一定深度、广度的研究、探讨，使学生通过教师引导、独立思考、互相启发、相互讨论等方式，锻炼其富有创造性的学习能力。
以图像增强中的同态滤波这一知识点为例，在传统教学模式中，讲清楚同态滤波的概念和过程就完成教学要求了，但这样，学生便缺少了思考的过程，认识不深，在遇到类似的问题时不能触类旁通。在学习这一知识点之前，学生已经进行了空域和频域增强中基本内容的学习，完全可以利用已掌握的知识解决面临的问题。实施步骤如下：
（1）将学生以3人为单位进行分组（以3组为例）；
（2）给出一张照度不均匀，暗区细节不清楚的样图，请每一小组利用已有知识对其进行增强处理，使得最终获得的图像动态范围扩大，对比度增强；
（3）20分钟讨论时间并给出解决方案；
（4）15分钟总结及拓展时间。
实施过程中，最为重要也是需要教师提前进行设计的是第三个步骤。面对问题，学生很可能在一开始无从下手，这就需要教师给予阶段性的合理的提示和引导。从图像形成的机理开始考虑，对其进行建模，其中较为关键的是如何将自然现象映射为物理量；其次，在出现物理量无法分离的情况下，如何利用数学的方法对其进行变形；最后，针对模型的构建目标，找到合适的滤波器。第四个步骤总结与拓展也是不可或缺的。在小组都提交了自己的解决方案之后，教师要对其进行修正和点评。在完成这一任务的基础上，教师进一步给出一幅加了噪声的、动态范围窄、细节模糊的样图，面对更高难度的任务，由各小组给出答案。这便是内容拓展的部分，是引发学员思考，将零散的“知识碎片”融合为科学性、系统性思维方式的过程。 三、组织学生综合利用课堂内外的时间进行案例式学习
案例式学习是指学生针对教师提前设置的微型研究课题，通过思考、问答、研究和辩论的形式，对问题进行分析研究，做出判断和决策的一种学习活动过程。图1给出了案例式学习的流程。需要提前准备的环节是微型课题的设置和学生分组，这两项工作都离不开教师的参与，特别是课题的选择，如何选取难度及范围都适度的课题是至关重要的一环。需要学生在课下完成的任务主要是对课题的自我学习，学习的深度、广度和学生的理解程度直接影响到课上交流的效果。
在“多媒体数据处理”的教学实践中，选题是针对重要章节进行的，例如在“视频编码标准”一章中，设置了“H.264与AVS的对弈”一题，旨在让学生通过查阅相关资料，了解视频编码标准的中外最新进展，并从比较中找出差距，确定我国在相关技术领域未来的研究热点。通过其中的文献检索、文献阅读、分析总结、小组讨论等环节，能够大大提高学生的自主学习能力。
四、基于自主选题的课程报告
这一环节主要是对课程考核方式进行的改革。传统的理论考核方式通常采用闭卷笔试的形式，优点是学生的成绩可量化，具有可操作性，能够考察学生对一些知识点的掌握程度。但其最大的缺点是理论与实践脱节，容易造成知识的“碎片化”。由于《多媒体数据处理》课程具有理论与实践并重、跨学科、知识覆盖面广等特点，传统的考核方法无法覆盖所有的知识点，更关键的是无法考察学生在面对问题时如何思考、解决，有没有形成良性循环的思维体系。因此，在考核方式上，将笔试、自主选题报告、实验三个部分相结合，每部分成绩的比例根据学生对课程内容的掌握情况而定。如果学生在平时课堂上对知识消化吸收得很好，可以减轻笔试所占的比重，甚至可以取消笔试。
根据实践情況看，学生对自主选题部分表现踊跃，选取自己最擅长的或者最感兴趣的部分进行汇报。比如，有一位非常擅长PHOTOSHOP的学生做了以“色彩与光影”为题的报告。他用软件模拟了几种典型的颜色模型的形成过程，不仅讲清了原理，还更加形象、直观，使大家眼前一亮。
五、结束语
本文是以“多媒体数据处理”课程教学为实践平台，对研究性教学进行的初步探索。相对于传统灌输式的教学方式，研究性教学在一定程度上改善了该课程的教学效果，比如，提高了学生的学习主动性；使教与学形成了一个良性循环；促进了学生对知识的系统化认知等。但还存在一定的问题有待解决，比如，在学生讨论问题时，如何实现机会均等；有些讨论选题不够深入或不够严谨，不能充分调动学生参与讨论的积极性等。因此，一个较为完善的研究性教学模式，需要在后续的教学实践中不断去探索和完善。
参考文献：
[1]李志义.高水平研究性大学本科教学模式的选择[J].中国高等教育，2007，（23）：20-22.
[2]潘懋元，王伟廉.高等学校文理基础学科课程与教学改革研究[M].厦门大学出版社，1996.
[3]刘汉兰，李雪刚.《高等有机化学》研究性教学的实践与思考[J].华中农业大学学报（社会科学版），2011，（5）：132-134.
[4]林健.面向卓越工程师培养的研究性学习[J].高等工程教育研究，2011，（6）：5-15.
[5]路慧.理工类研究型大学开展研究性教学的实践探索与模式构建[D].大连理工大学，2013.
关键词：研究性教学；研讨教学；案例教学；自主选题
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0181-02
在大学本科生的教学实践中，我们不难发现，面对某些专业课题的提出，学生给出的答案更多的是碎片式的知识点，而不是系统性的解决问题的思路。“授之以鱼，未若授之以渔”，不仅让学生学到知识，更应该让学生提高自我学习的能力，进行创新性思维的培养。本文首先讨论了研究性教学的内涵与基本特征，然后以《多媒体数据处理》课程教学为实践平台，将发现教学、研讨教学、案例教学等几种教学组织形式应用于研究性教学中。结果表明，研究性教学能够有效激发学生的学习热情，培养学生的创新性思维。
一、研究性教学在“多媒体数据处理”课程实施中的必要性
研究性教学是培养学生创造能力和创新精神的一种教学活动，是教师通过指导学生从自然、社会和生活中选择与学科相关的专题进行研究，使学生在主动探索、主动思考、主动实践的研究过程中，吸收知识、应用知识、解决问题、获取新的经验和展现个性，从而提高素质，培养创造能力和创新精神的一种实践活动。研究性教学将学生知识、能力和素质培养设为教学目标，不再单纯以增加学生头脑中固定不变的知识为目的，而是将学习知识与研究问题相结合，增强学生以知识为基础的对开放式情境的问题意识，提高学生的自主探索精神、创新意识和研究能力等。
“多媒体数据处理”课程主要针对大学本科层次的“数据资源开发与利用”专业开设，该专业的课程设置主要以数据资源的建设、开发和利用等数据建设生命周期为主线，目标是使学生将来成长为数据资源管理工程师。该类学生已经进行了相关专业的基础课程的学习，具备了一定的知识储备和实践能力，传统的灌输式教学方式已经无法满足其进行拓展性思维训练和创新性实践的需要。而研究性教学是一种以探索和研究为基础的教学组织形式和教学方式，与该类学生的培养目标较为贴合。“多媒体数据处理”课程以多媒体数据为核心，将音频、图像、视频等媒体数据的获取、处理、存储技术有机地整合在一起，揭示其内在联系；对多媒体数据的格式、多媒体数据的传输、多媒体数据的应用等内容进行详细地阐述，同时，还对大数据、数据可视化等新兴技术进行延展学习。结合“多媒体数据处理”课程的特点，本文主要在课堂教学、课堂内外相结合、考核方式三方面进行了研究性教学实践。
二、基于课堂教学的研究性教学实践
与传统教学模式相同，课堂是研究性教学非常重要的教学环境。如何进行科学有效的研究性课堂教学设计，是研究性教学的重要内容之一。本文在课堂教学中开展的研究性教学的教学组织形式主要侧重发现教学法和研讨教学法，下面分别给出一个教学例子。
（一）发现教学法
发现教学法是美國心理学家布鲁纳倡导的，他将科学家发现真理的认识过程引入教学之中，认为学生的学习与科学家的发现之间的差别“仅在程度而不在性质”。他注意调动学生学习的积极性，使自己成为一个发现者。
以“颜色模型”一节的课堂教学为例。在分别给出三基色原理以及颜色模型的基本概念之后，再重新将人眼对三种基色吸收规律曲线以及RGB颜色模型的示意图放在同一张幻灯片上，然后等待1分钟，如果学生没有反应，则进一步提问：“这两种之间是一致的吗？”此时，有一部分学生便会发现其中存在的矛盾点，“RGB颜色模型三个坐标轴所对应的颜色与人眼敏感的颜色并不一致，因为人眼对三种颜色的敏感区间是有一定范围的，而非单一频率”，“这说明什么问题”，“颜色模型是为了便于研究，采用一定的数学方法，人为地对自然界颜色的近似建模，并不能代表自然界中所有的颜色”。由此，学生便从发现问题开始，经过思考问题，再到解决问题，摒弃了传统的死记硬背的学习方式，而重在培养自我更新的能力。
（二）研讨教学法
研讨教学法需要教师做的最主要工作是设置具有一定研讨价值的问题。在课堂上组织学生进行有一定深度、广度的研究、探讨，使学生通过教师引导、独立思考、互相启发、相互讨论等方式，锻炼其富有创造性的学习能力。
以图像增强中的同态滤波这一知识点为例，在传统教学模式中，讲清楚同态滤波的概念和过程就完成教学要求了，但这样，学生便缺少了思考的过程，认识不深，在遇到类似的问题时不能触类旁通。在学习这一知识点之前，学生已经进行了空域和频域增强中基本内容的学习，完全可以利用已掌握的知识解决面临的问题。实施步骤如下：
（1）将学生以3人为单位进行分组（以3组为例）；
（2）给出一张照度不均匀，暗区细节不清楚的样图，请每一小组利用已有知识对其进行增强处理，使得最终获得的图像动态范围扩大，对比度增强；
（3）20分钟讨论时间并给出解决方案；
（4）15分钟总结及拓展时间。
实施过程中，最为重要也是需要教师提前进行设计的是第三个步骤。面对问题，学生很可能在一开始无从下手，这就需要教师给予阶段性的合理的提示和引导。从图像形成的机理开始考虑，对其进行建模，其中较为关键的是如何将自然现象映射为物理量；其次，在出现物理量无法分离的情况下，如何利用数学的方法对其进行变形；最后，针对模型的构建目标，找到合适的滤波器。第四个步骤总结与拓展也是不可或缺的。在小组都提交了自己的解决方案之后，教师要对其进行修正和点评。在完成这一任务的基础上，教师进一步给出一幅加了噪声的、动态范围窄、细节模糊的样图，面对更高难度的任务，由各小组给出答案。这便是内容拓展的部分，是引发学员思考，将零散的“知识碎片”融合为科学性、系统性思维方式的过程。 三、组织学生综合利用课堂内外的时间进行案例式学习
案例式学习是指学生针对教师提前设置的微型研究课题，通过思考、问答、研究和辩论的形式，对问题进行分析研究，做出判断和决策的一种学习活动过程。图1给出了案例式学习的流程。需要提前准备的环节是微型课题的设置和学生分组，这两项工作都离不开教师的参与，特别是课题的选择，如何选取难度及范围都适度的课题是至关重要的一环。需要学生在课下完成的任务主要是对课题的自我学习，学习的深度、广度和学生的理解程度直接影响到课上交流的效果。
在“多媒体数据处理”的教学实践中，选题是针对重要章节进行的，例如在“视频编码标准”一章中，设置了“H.264与AVS的对弈”一题，旨在让学生通过查阅相关资料，了解视频编码标准的中外最新进展，并从比较中找出差距，确定我国在相关技术领域未来的研究热点。通过其中的文献检索、文献阅读、分析总结、小组讨论等环节，能够大大提高学生的自主学习能力。
四、基于自主选题的课程报告
这一环节主要是对课程考核方式进行的改革。传统的理论考核方式通常采用闭卷笔试的形式，优点是学生的成绩可量化，具有可操作性，能够考察学生对一些知识点的掌握程度。但其最大的缺点是理论与实践脱节，容易造成知识的“碎片化”。由于《多媒体数据处理》课程具有理论与实践并重、跨学科、知识覆盖面广等特点，传统的考核方法无法覆盖所有的知识点，更关键的是无法考察学生在面对问题时如何思考、解决，有没有形成良性循环的思维体系。因此，在考核方式上，将笔试、自主选题报告、实验三个部分相结合，每部分成绩的比例根据学生对课程内容的掌握情况而定。如果学生在平时课堂上对知识消化吸收得很好，可以减轻笔试所占的比重，甚至可以取消笔试。
根据实践情況看，学生对自主选题部分表现踊跃，选取自己最擅长的或者最感兴趣的部分进行汇报。比如，有一位非常擅长PHOTOSHOP的学生做了以“色彩与光影”为题的报告。他用软件模拟了几种典型的颜色模型的形成过程，不仅讲清了原理，还更加形象、直观，使大家眼前一亮。
五、结束语
本文是以“多媒体数据处理”课程教学为实践平台，对研究性教学进行的初步探索。相对于传统灌输式的教学方式，研究性教学在一定程度上改善了该课程的教学效果，比如，提高了学生的学习主动性；使教与学形成了一个良性循环；促进了学生对知识的系统化认知等。但还存在一定的问题有待解决，比如，在学生讨论问题时，如何实现机会均等；有些讨论选题不够深入或不够严谨，不能充分调动学生参与讨论的积极性等。因此，一个较为完善的研究性教学模式，需要在后续的教学实践中不断去探索和完善。
参考文献：
[1]李志义.高水平研究性大学本科教学模式的选择[J].中国高等教育，2007，（23）：20-22.
[2]潘懋元，王伟廉.高等学校文理基础学科课程与教学改革研究[M].厦门大学出版社，1996.
[3]刘汉兰，李雪刚.《高等有机化学》研究性教学的实践与思考[J].华中农业大学学报（社会科学版），2011，（5）：132-134.
[4]林健.面向卓越工程师培养的研究性学习[J].高等工程教育研究，2011，（6）：5-15.
[5]路慧.理工类研究型大学开展研究性教学的实践探索与模式构建[D].大连理工大学，2013.