充分利用多媒体教学手段提高教学效果

充分利用多媒体教学手段提高教学效果

杨　磊

【摘　要】本文首先指出了当前多媒体教学的误区，并归纳了多媒体教学的特点，然后以本科生及研究生《数字图像处理》课程的教学实践为例，对多媒体教学可能采用的技术手段、教学方法、教学过程进行了详细说明。实践证明，只要充分利用多媒体教学设备的技术优势并进行精心策划与准备，就一定能够提高教学效率与教学效果。

【关键词】多媒体教学　教学改革　教学效果　图像处理

引　言

近年来，我校多媒体教学设备的普及程度越来越高，利用多媒体教学设备进行课堂教学也已屡见不鲜。但是，根据学生的反馈意见看，使用多媒体教学设备并不意味着一定都会取得好的教学效果，在某些情况下可能还会起到副作用。为此，笔者对多媒体教学方式作了有益的研究及探索，取得了一定的经验，供同仁参考。

多媒体教学的误区

多媒体是指图形、图像、视频(活动图像)、动画、音乐、语音、文本(文字)等多种媒体，因而所谓多媒体教学，就是充分利用上述多种媒体进行教学。具体来说，就是借助计算机、录像机、VCD/DVD机、实物展示台(实物投影仪)及投影机等多媒体教学设备进行课堂教学，并在适当的时候辅以一定的传统粉笔加黑板式的教学手段。

事实上，在具体实施多媒体教学的过程中也存在着这样的误区:多媒体教学就是将传统教学手法中拟在黑板上书写的板书内容，事先用美国微软公司的PowerPoint软件制成幻灯片，然后在上课时通过投影机投射到挂幕上，这样可以节省大量的板书时间，版面文字多，字迹也工整清晰，还免去了飞扬的粉笔末对师生身体的危害及对环境的污染。但是比较起来，这种“多媒体教学”方式其实就是传统粉笔加黑板式教学方式的翻版(电子版)，它并没有充分体现出多媒体教学的特色。相反，由于每版幻灯片上的文字内容较多，且幻灯片的翻页速度较快，学生几乎没有时间去思考及记忆，(在传统粉笔加黑板的教学方式下，学生可以利用教师在书写及擦黑板的短暂时间来思考和记忆!)结果，很多学生不能将笔记记完全，以至于有些学生干脆不记笔记，还有一些学生甚至连课都不听，而是课后把教师的PowerPoint文档拷贝过来，考试前再去突击。显然，这种简单的“多媒体教学”方式没有真正发挥多媒体教学的特色，难以有好的教学效果。

多媒体教学的特点

简单地说，多媒体教学的特点就是能够充分发挥多媒体设备生动、直观、实时、交互的特点，将用传统粉笔加黑板式教学方式无法或不易解释、表达的教学内容，以新颖的多媒体表现形式进行解释说明，并进行有意的扩充，但决不是用PowerPoint幻灯片实现的黑板内容的“复制”。而充分利用PowerPoint自带的指针选项工具(如圆珠笔、毡尖笔、荧光笔)及动画播放工具还可以使教学内容的幻灯片播放更具生动性、直观性和趣味性。因此，真正的多媒体教学可以加深学生对教学内容的直观印象及理解程度，避免了教师在台上用大量的语言对某段授课内容作抽象描述而同学仍难以理解的情况的发生。例如，在数学课教学中，通过应用程序或自编的一段小程序实时地输入一些参数，就可以即时得到某些函数的计算结果，并可以图示方式将数学函数的像(轨迹)、域等直观地显示出来;在物理课教学中，以多媒体动画形式(如Flash动画或用3DSMAX生成的AVI动画)把四冲程汽油发动机的工作过程完整地表现出来，并同时展示实物幻灯片或活动图像;在计算机语言课教学中，由PowerPoint界面切换到高级语言编程界面，把一段程序的调试、编译运行过程及其中间结果、最终结果等实时地显示出来，等等。在广播电视专业课程的教学过程中，利用多媒体教学设备就更有直观、便捷的优势，可有效地吸引学生的视、听觉注意力，使教学效果得到显著改善。

结合授课内容真正发挥多媒体教学的优势

下面结合笔者承担的本科生和研究生《数字图像处理》课程的多媒体教学内容，简要说明多媒体教学对提高教学效果的作用(其中研究生课程的教学在增加课程内容理论深度的基础上进一步增加模式识别等内容)。

以《数字图像处理》课程中“直方图”一章的教学为例，在用PowerPoint幻灯片介绍了直方图的定义(文字表述及公式)后，首先启发式地向学生提问，并在黑板上随手画出几幅简单的规则图像，由学生去猜测其直方图应该是什么样，并根据学生的回答，由教师或学生本人在黑板上画出这几幅简单图像的直方图。随后，将计算机屏幕切换到著名的图像处理软件Photoshop的界面(通常大多数同学都知道该软件，其中有些人还会进行一些简单的操作)，并在该界面上重新画出刚刚在黑板上画的某一幅简单图像，再在Photoshop的菜单栏中调用直方图工具(Image/Histogram……)，显示出该图像的直方图，使学生对自己刚刚推测的结果有即时、直观的验证。紧接着，教师即可随意调出一幅普通图像来显示，引导学生一起对该图像的属性进行先行分析，再用直方图工具显示出该图像的直方图，如图1所示(该截图取自Photoshop V6.0)。通过这种交互式的教学过程，可以使学生对图像及其对应的直方图留下深深的视觉印象，并加深对该部分的理解。

在随后的“点运算”一章的教学过程中，仍然是先用PowerPoint幻灯片介绍点运算的基本概念、定义以及线性灰度级变换(GST，Gray Scale Transformation)和几种非线性灰度级变换的公式，解释各种GST中各参数的取值范围及意义。然后切换到Photoshop软件的界面，调出图1所示的图像，再在菜单栏中分别调用线性GST及非线性GST工具(Image/Adjust/Brightness/Contrast……和Image/Adjust/Curves……)，演示各种GST参数变化时对图像的亮/暗程度和对比度强/弱的变换效果以及对应的直方图变化情况。图2给出的即是将GST曲线调整为负斜率时图像相应变为负像的效果，学生看到这一过程后当即明白了扫描仪能将彩色照相底片经扫描处理后变为正片的原理。这种直观的演示使学生对各种灰度级变换函数有了深入理解，并充分掌握了各参数变化对图像造成的影响。

图1　图像及其直方图

图2　负斜率GST使图像变为负像

《数字图像处理》课程的“几何运算”一章主要介绍对于空间图像的各种几何变换，因此在这一章的教学过程中，仍然是先用PowerPoint幻灯片介绍图像几何运算的基本概念、定义以及图像的空间变换和双线性灰度级插值的算法。然后切换到Photoshop软件的界面，再次调出图1所示的图像，再在菜单栏中调用画布旋转工具(Image/Rotate Canvas/180^o、90^o CW、90^o CCW、Arbitrary……)或图像变换工具(Edit/Transform/Scale、Rotate、Skew、Distort、Perspective……)对图像实施各种不同形式的空间变换，使学生对此部分内容有一直观的感性认识。还可以再打开一个窗口，运行专门用于图像内插放大的小程序，直接演示分别采用最邻近插值、双线性插值和三次卷积插值等不同算法放大图像时图像的显示效果。通过PowerPoint、Photoshop和自编程序的交替说明和演示，加深了学生对于矩阵变换、插值映射内容的理解。

在“几何运算”这一章的最后一个小节的内容是“变形(Morph)”，但变形是一个动态的过程，只有通过投影屏幕真正演示变形动画的过程，才会使学生对这部分内容留下深刻印象。因此在用PowerPoint幻灯片介绍了变形的定义及变形始、终两幅图像的像素映射变换原理及算法后，笔者还用简单的变形软件Morpheus直接演示了变形特征点的设定(参见图3)，实时生成并即时播放了这段变形动画的片段(GIF动画文件或AVI动画文件)，有效地调动了学生对此部分内容的学习兴趣，加深了学生对此部分内容的理解。图4为笔者课堂演示用的“猫变老虎”的一段变形动画片段的各帧图像。

图3　变形特征点的设定

图4　变形动画的各帧图像

事实上，只要用心准备，几乎各门课程都可以借助多媒体教学设备，以不同的形式演示或解释部分或全部教学内容。例如，《计算机图形学》课程的教学就可以通过最为流行的3DSMAX动画软件来演示根据直线、圆、样条曲线及基本几何体生成各种模型的界面，对模型进行移动、缩放、旋转、弯曲、扭曲等各种编辑过程，对已编辑的模型进行着色渲染的效果等等;然后用Power-Point幻灯片对上述各内容的算法进行说明讲解;最后再切换到高级语言编程界面(如VB、VC⁺⁺等)，对相关的程序段即时编译运行，直接得到各种图形生成算法的显示效果。类似的方法当然也适用于《电脑动画原理与制作》等课程的多媒体教学。而《广播电视技术概论》、《广播电视技术系统》之类的课程则需要播放一些广播、电视节目从采集、编辑制作直至播出的全流程的影片片段，并且，对理论部分可以简单的动画方式进行演示，如电视的扫描过程、逐行扫描与隔行扫描、全电视信号的形成等(笔者用Paintbrush软件将一幅720×576的静止图像分成了奇、偶两场扫描的栅状隔行扫描图像，在PowerPoint中播放时引起学生极大的兴趣，学生也因此对隔行扫描原理以及运动模糊现象有了深入理解);对设备部分则可以播放一些实景照片，配合PowerPoint幻灯片的课程内容进行充分深入的讲解。

根据学生的反映，利用多媒体手段的灵活多样的教学方式，大大激发了学生的学习兴趣，听课时的注意力比较集中，达到了提高教学效率和教学效果的目的。

结　论

多媒体教学设施的配置，使现代化的教学过程有了无限扩充的空间。因此，只要精心策划、认真准备，多多实践，并充分利用多媒体设备的技术特点进行生动、直观的交互式教学，就一定能够提高教学效率和教学效果，进而有效提高教学质量。