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摘要:本文对“电视原理”课程的内容设置、理论教学与实践教学的关系、教学方法等方面进行了研究,结合实际对现行教学过程中出现的问题,提出可行的改革方案,使其达到教学与社会需求相适应的目的。
关键词:电视原理;实践教学;电视新技术;课程改革
作者简介:黄会营(1978-),女,河南洛阳人,洛阳理工学院电气工程与自动化系,讲师,工学硕士,主要研究方向:电子信息等。
(河南 洛阳 471003)
从1925年贝尔德发明机械电视至今,仅历时84年电视技术就经历了从黑白到彩色再到高清晰度电视的三代发展;[1,5]其信号处理技术也经历了从模拟电视到数字信号电视再到真正的数字电视的发展阶段;其电路工艺更是从电子管到晶体管再到大规模集成电路,实现了大的飞跃。
“电视原理”是本科电子信息专业开设的一门重要课程,开设该课程的目的是通过对彩色电视原理的学习,加深对前面所学的专业基础课的认识,如“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“数字信号处理”、“通信原理”及“信息论”等课程。并通过分析数字电视及电视发展的新技术,加强对数字信号处理全流程的理解;通过实践教学,进行全面的综合训练,提高学生电子技术的综合应用能力。为了与电视技术的高速发展相同步,电视原理教材必须不断更新、与时俱进。如何对“电视原理”的教学进行改革,更好地培养电视技术综合应用型人才,是摆在教育工作者面前一个亟待解决的教学创新问题。文章结合教学实践,从教材内容配置、理论教学与实践教学关系、实验设备更新、教学方法及手段等方面进行了探索并提出改革方案。
一、教材内容安排
随着电视技术的飞速发展,模拟电视系统将逐步被数字电视系统所取代,所以应在教材中融入数字电视的相关知识。传统教材内容已严重滞后于应用技术的进步,几乎停滞在用分立元件和中小规模集成电路来讲解原理电路的阶段,而这些电路几乎在现有的电视机中已不采用或较少采用,学生学到的知识陈旧过时,学生兴趣不高。而现有的电视新技术如遥控控制电路及I2C总线控制技术、新型的Y/C分离电路等在现有教材中没有或只作简单介绍,[1]尤其对数字电视、高清晰度电视及电视机顶盒等新技术几乎不涉及,不能与新时期电视技术的发展方向相适应,阻碍了现代电视技术人才的培养,切断了学生就业的渠道。所以,加大数字电视与高清晰度电视在本门课中的分量是非常必要的。
解决上述问题的方法是剖析、筛选现有教材。增加新的知识,将新器件、新技术、新应用电路、数字电视原理、高清晰电视技术、立体电视等内容在教材中加大分量,作为课程讲授的重点,拓展学生的视野,使学生掌握现代的、先进的彩色电视技术。另外将实用的测量、检测以及故障的排除方法、电视常规保养等知识纳入教材,使学生学以致用,提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、课程定位
“电视原理”课程在教学体系中的定位,对于课程的教学及整个教学体系的有效运转都具有重要的意义。“电视原理”应该定位为高等学校电子信息类的专业必修课,它是一个多学科综合的、在电子信息领域极具代表性的系统学科典范。目前对于“电视原理”课程的定位还存在一些模糊认识。例如,有人认为电视是落后的传统技术,把它降格为专业选修课;有人认为“电视原理”就是电视机原理,把它放在专业基础课之前或平行设置,授课内容限制于极狭小的应用层面;还有人认为“电视原理”只是一般的专业课,随便派哪个老师都可以讲授等。所有这些认识对“电视原理”课的教学都是极为不利的。
需要指出,“电视原理”不是电视机原理,它是一门综合性极强的先进的专业技术课程。其特点和定位对授课教师提出了极高的要求,对学校实验实训设备的最新化提出了新的要求。作为这门主力专业课程的授课教师应该具有电子信息专业深厚的基础知识和广博的专业知识,具有一定的电视技术研究经历,具有不断进行知识更新的意识,否则是难以胜任这门课程的教学任务的。要求学校加大对实验实训设备的投入和更新,确保学生在校期间能掌握最新的电视技术,与当今彩色电视新技术发展同步。
三、理论与实践相结合
传统的教学计划中,理论教学占比例较大,占总课时的80%～85%,而实践教学环节只占总课时的15%～20%。过多强调理论的重要性,而忽视了本课程的特点。由于“电视原理”课程是一门实用性、应用性较强的技术专业课程,注重的是实践动手能力和在实际中分析问题、解决问题的能力,所以,应加强实践动手能力的培养,增加实验课的学时。同时应及时引进先进的实验设备,使实验有针对性并能与先进的理论相匹配。定期对学生开放电视技术实验室,鼓励学生探讨电视的前沿技术,提高学生对该领域的学习兴趣。通过实践使学生对电视机的整体结构、单元电路的功能及调试、元器件的检测以及故障的排除方法有足够的认识,在实践中检验理论的正确性,同时提高对理论的认识,真正提高学生运用新技术的能力。
四、优化教学手段
“电视原理”含较多的元器件、信号波形图和电路图,如果任课教师单纯通过语言、黑板板书的传统教学方式,会使板书占用较多时间,从而导致有效上课时间减少,造成课堂信息量偏低、效率下降。比如在分析电视机电路时,上课画图需花费很多时间,如果采用挂图,也有许多不便,因为电路图元器件太多太密,很难看清楚,而且不能按需要修改,不能随意标信号方向。如采用多媒体技术,不仅节省时间、而且生动直观、图像可以任意放大,教学效果就会很好。同时,不少技术较难用传统教学方法表述清楚,如扫描技术、信号编码技术等,如果使用多媒体课件,就能达到直观、清晰、高效的目的。比如在分析电子扫描时,将扫描过程做成多媒体课件,使电子束从左到右、自上而下地缓慢扫描,这样不仅能看到亮点变换的次序、亮线行数,最后还能看到全屏都亮的光栅。这样学生对电子束扫描形成光栅的理解就更为直观和深刻。再比如,行场不同步现象,用多媒体课件再现上下滚动画面,使学生能把实际问题与课程理论紧密地结合起来,有更深的理解。另外,可以补充与课程内容相关的前沿技术,使学生了解每段课程内容的最新技术,做到有目的地学习,提高学习兴趣。利用多媒体课件,一方面可以使学生对原理和概念的理解变难为易、变虚为实,另一方面又可以使学生将理论与实际更好地结合起来,增加学习兴趣,改善学习效果,真正地提高学生的理论水平和读图能力,开阔视野。
此外,可采用一些现在流行的优秀数字电视实验开发软件(如FPGA的教学套件及软件开发环境)对信源/信道编解码、视频处理等一些关键技术进行实验。[2-4]实验平台的核心部分为FPGA教学套件,如DE2平台就是其中一款FPGA多媒体开发平台。此平台综合性强,可以实现模拟电视信号数字化处理的几个关键技术,在FPGA片内进行的每一步信号处理过程均可通过软件仿真或嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ进行观察,使学生对芯片内部实现的过程有直观体会。例如,此平台可以实现电视盒的功能。输入的FBAS信号,经内部芯片转换为接口数字信号输入FPGA,在FPGA内部进行隔行变逐行处理、YUV信号格式从4∶2∶2到4∶4∶4的插值转换,再经过YCbCr到RGB的转换之后,转换为VGA输出。
五、课堂教学的有益补充
课堂教学应考虑大多数学生的需求,主要强调“基本”——基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。但这对一些有兴趣深入钻研的学生来讲就显得远远不够。为了充分调动部分学生的积极性,组织这部分学生参加电子协会,为学生提供实验场所、电子器件等,帮助他们在实践中探索电视技术的应用,使他们能够更多地了解当今电视发展的新技术、新动向。积极倡导和鼓励学生参与社会实践,参加社会举办的各类电子竞赛,使学生们了解所学知识在实际中的具体应用,同时学到许多比较先进的技术,掌握一些实用的技能,提高学生的实际动手能力、解决问题能力和创新意识等,为今后从事科研工作打下坚实的基础。
六、结论
电视新技术的飞速发展,要求我们对现行的教材内容、教学方法、实验配备等进行有效的改革。相信通过改革,学生会扭转学习态度,提高学习兴趣和学习的主动性,学生分析问题的能力将得到极大提高。毫无疑问,只有通过教学改革,才能做到教学与电视技术的发展相适应,才能保证所培养的学生与社会的需求相适应,真正做到学有所用。
参考文献:
[1]俞斯乐,等.电视原理(第6版)[M].北京:国防出版社,2005.
[2]张志刚.FPGA与SOPC设计教程——DE2实践[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.
[3]郎东革.《彩色电视原理》教学改革的探索[J].中国电力教育,2008,(4):60-61.
[4]Altera Corporation.DE2 Development and Education Board User Manual[EB/OL].2006.
[5]冯跃跃.电视原理与数字电视[M].北京:北京理工大学出版社,2008.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:电视原理;实践教学;电视新技术;课程改革
作者简介:黄会营(1978-),女,河南洛阳人,洛阳理工学院电气工程与自动化系,讲师,工学硕士,主要研究方向:电子信息等。
(河南 洛阳 471003)
从1925年贝尔德发明机械电视至今,仅历时84年电视技术就经历了从黑白到彩色再到高清晰度电视的三代发展;[1,5]其信号处理技术也经历了从模拟电视到数字信号电视再到真正的数字电视的发展阶段;其电路工艺更是从电子管到晶体管再到大规模集成电路,实现了大的飞跃。
“电视原理”是本科电子信息专业开设的一门重要课程,开设该课程的目的是通过对彩色电视原理的学习,加深对前面所学的专业基础课的认识,如“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“数字信号处理”、“通信原理”及“信息论”等课程。并通过分析数字电视及电视发展的新技术,加强对数字信号处理全流程的理解;通过实践教学,进行全面的综合训练,提高学生电子技术的综合应用能力。为了与电视技术的高速发展相同步,电视原理教材必须不断更新、与时俱进。如何对“电视原理”的教学进行改革,更好地培养电视技术综合应用型人才,是摆在教育工作者面前一个亟待解决的教学创新问题。文章结合教学实践,从教材内容配置、理论教学与实践教学关系、实验设备更新、教学方法及手段等方面进行了探索并提出改革方案。
一、教材内容安排
随着电视技术的飞速发展,模拟电视系统将逐步被数字电视系统所取代,所以应在教材中融入数字电视的相关知识。传统教材内容已严重滞后于应用技术的进步,几乎停滞在用分立元件和中小规模集成电路来讲解原理电路的阶段,而这些电路几乎在现有的电视机中已不采用或较少采用,学生学到的知识陈旧过时,学生兴趣不高。而现有的电视新技术如遥控控制电路及I2C总线控制技术、新型的Y/C分离电路等在现有教材中没有或只作简单介绍,[1]尤其对数字电视、高清晰度电视及电视机顶盒等新技术几乎不涉及,不能与新时期电视技术的发展方向相适应,阻碍了现代电视技术人才的培养,切断了学生就业的渠道。所以,加大数字电视与高清晰度电视在本门课中的分量是非常必要的。
解决上述问题的方法是剖析、筛选现有教材。增加新的知识,将新器件、新技术、新应用电路、数字电视原理、高清晰电视技术、立体电视等内容在教材中加大分量,作为课程讲授的重点,拓展学生的视野,使学生掌握现代的、先进的彩色电视技术。另外将实用的测量、检测以及故障的排除方法、电视常规保养等知识纳入教材,使学生学以致用,提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、课程定位
“电视原理”课程在教学体系中的定位,对于课程的教学及整个教学体系的有效运转都具有重要的意义。“电视原理”应该定位为高等学校电子信息类的专业必修课,它是一个多学科综合的、在电子信息领域极具代表性的系统学科典范。目前对于“电视原理”课程的定位还存在一些模糊认识。例如,有人认为电视是落后的传统技术,把它降格为专业选修课;有人认为“电视原理”就是电视机原理,把它放在专业基础课之前或平行设置,授课内容限制于极狭小的应用层面;还有人认为“电视原理”只是一般的专业课,随便派哪个老师都可以讲授等。所有这些认识对“电视原理”课的教学都是极为不利的。
需要指出,“电视原理”不是电视机原理,它是一门综合性极强的先进的专业技术课程。其特点和定位对授课教师提出了极高的要求,对学校实验实训设备的最新化提出了新的要求。作为这门主力专业课程的授课教师应该具有电子信息专业深厚的基础知识和广博的专业知识,具有一定的电视技术研究经历,具有不断进行知识更新的意识,否则是难以胜任这门课程的教学任务的。要求学校加大对实验实训设备的投入和更新,确保学生在校期间能掌握最新的电视技术,与当今彩色电视新技术发展同步。
三、理论与实践相结合
传统的教学计划中,理论教学占比例较大,占总课时的80%～85%,而实践教学环节只占总课时的15%～20%。过多强调理论的重要性,而忽视了本课程的特点。由于“电视原理”课程是一门实用性、应用性较强的技术专业课程,注重的是实践动手能力和在实际中分析问题、解决问题的能力,所以,应加强实践动手能力的培养,增加实验课的学时。同时应及时引进先进的实验设备,使实验有针对性并能与先进的理论相匹配。定期对学生开放电视技术实验室,鼓励学生探讨电视的前沿技术,提高学生对该领域的学习兴趣。通过实践使学生对电视机的整体结构、单元电路的功能及调试、元器件的检测以及故障的排除方法有足够的认识,在实践中检验理论的正确性,同时提高对理论的认识,真正提高学生运用新技术的能力。
四、优化教学手段
“电视原理”含较多的元器件、信号波形图和电路图,如果任课教师单纯通过语言、黑板板书的传统教学方式,会使板书占用较多时间,从而导致有效上课时间减少,造成课堂信息量偏低、效率下降。比如在分析电视机电路时,上课画图需花费很多时间,如果采用挂图,也有许多不便,因为电路图元器件太多太密,很难看清楚,而且不能按需要修改,不能随意标信号方向。如采用多媒体技术,不仅节省时间、而且生动直观、图像可以任意放大,教学效果就会很好。同时,不少技术较难用传统教学方法表述清楚,如扫描技术、信号编码技术等,如果使用多媒体课件,就能达到直观、清晰、高效的目的。比如在分析电子扫描时,将扫描过程做成多媒体课件,使电子束从左到右、自上而下地缓慢扫描,这样不仅能看到亮点变换的次序、亮线行数,最后还能看到全屏都亮的光栅。这样学生对电子束扫描形成光栅的理解就更为直观和深刻。再比如,行场不同步现象,用多媒体课件再现上下滚动画面,使学生能把实际问题与课程理论紧密地结合起来,有更深的理解。另外,可以补充与课程内容相关的前沿技术,使学生了解每段课程内容的最新技术,做到有目的地学习,提高学习兴趣。利用多媒体课件,一方面可以使学生对原理和概念的理解变难为易、变虚为实,另一方面又可以使学生将理论与实际更好地结合起来,增加学习兴趣,改善学习效果,真正地提高学生的理论水平和读图能力,开阔视野。
此外,可采用一些现在流行的优秀数字电视实验开发软件(如FPGA的教学套件及软件开发环境)对信源/信道编解码、视频处理等一些关键技术进行实验。[2-4]实验平台的核心部分为FPGA教学套件,如DE2平台就是其中一款FPGA多媒体开发平台。此平台综合性强,可以实现模拟电视信号数字化处理的几个关键技术,在FPGA片内进行的每一步信号处理过程均可通过软件仿真或嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ进行观察,使学生对芯片内部实现的过程有直观体会。例如,此平台可以实现电视盒的功能。输入的FBAS信号,经内部芯片转换为接口数字信号输入FPGA,在FPGA内部进行隔行变逐行处理、YUV信号格式从4∶2∶2到4∶4∶4的插值转换,再经过YCbCr到RGB的转换之后,转换为VGA输出。
五、课堂教学的有益补充
课堂教学应考虑大多数学生的需求,主要强调“基本”——基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。但这对一些有兴趣深入钻研的学生来讲就显得远远不够。为了充分调动部分学生的积极性,组织这部分学生参加电子协会,为学生提供实验场所、电子器件等,帮助他们在实践中探索电视技术的应用,使他们能够更多地了解当今电视发展的新技术、新动向。积极倡导和鼓励学生参与社会实践,参加社会举办的各类电子竞赛,使学生们了解所学知识在实际中的具体应用,同时学到许多比较先进的技术,掌握一些实用的技能,提高学生的实际动手能力、解决问题能力和创新意识等,为今后从事科研工作打下坚实的基础。
六、结论
电视新技术的飞速发展,要求我们对现行的教材内容、教学方法、实验配备等进行有效的改革。相信通过改革,学生会扭转学习态度,提高学习兴趣和学习的主动性,学生分析问题的能力将得到极大提高。毫无疑问,只有通过教学改革,才能做到教学与电视技术的发展相适应,才能保证所培养的学生与社会的需求相适应,真正做到学有所用。
参考文献:
[1]俞斯乐,等.电视原理(第6版)[M].北京:国防出版社,2005.
[2]张志刚.FPGA与SOPC设计教程——DE2实践[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.
[3]郎东革.《彩色电视原理》教学改革的探索[J].中国电力教育,2008,(4):60-61.
[4]Altera Corporation.DE2 Development and Education Board User Manual[EB/OL].2006.
[5]冯跃跃.电视原理与数字电视[M].北京:北京理工大学出版社,2008.
(责任编辑:麻剑飞)