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创意产业的“发动机”
随着世界文化产业的发展,创意产业紧紧依赖数字媒体并结合文化资源,以新的姿态迅猛发展。在发达国家,创意产业已在国民经济中占有重要地位,而数字媒体在创意产业中突显了其作用。以IT技术和CG技术为核心的数字媒体就像是创意产业的发动机,极大地推动了创意产业的发展,其范围涉及影视制作、动画创作、广告制作、多媒体开发与信息服务、游戏研发、建筑设计、工业设计、服装设计、人工智能、系统仿真、图像分析、虚拟现实等领域,并涵盖了科技、艺术、文化、教育、营销、经营管理等诸多层面。就其主要应用领域进行分析后不难看出,基于计算机和网络技术的数字媒体发展对推进创意产业发展起着至关重要的作用。数字媒体必然成为普通高等学校新的热门课程,它是个跨学科的学术领域,是从各门学科中提取相关要素而综合起来的系统学科。数字媒体学科包含美术、音乐、舞蹈、戏剧、雕塑、建筑等艺术基本元素,还包含了出版、影视、网络等大众传播媒介,又用到了计算机和信息等工程技术,这些元素的合理搭配组合构成了数字媒体的学科体系。
多样化的数字媒体教育
世界各地的数字媒体教育呈现多样化,各高等院校都根据自身的办学风格和专业优势来开办这一学科课程。对美国具有代表性的几所大学进行综合分析可以发现,数字媒体教育可以分为以下几类形态:以计算机图形图像为基点的数字技术院系,以创意艺术为目的的数字艺术院系,以及以实用工具为需求的数字应用院系。集中办院系时机不够成熟的学校,大多数都设立大学的数字媒体或数字艺术中心。上世纪末新媒体很热门的时候,美国就成立了由各个大学新媒体中心组成的全美高校新媒体中心协会。各校的新媒体中心提供师生上机接触新媒体的技术设备,满足辅助教学需要,为其他各门类学科建立公共平台。
由于整个数字媒体相关的创意产业都缘起于计算机图形图像,得益于高等学院的科研成果,因此这些有长期科研积累的学院有着得天独厚的优势,新型专业的建立往往是信手拈来,水到渠成。这类学院里最具代表性的是著名的犹他大学的数字运算学院,在计算机图形图像和数字媒体界,几乎每一位有重大影响的人物都出自或在某种方式上与这所学院有特定的联系,如从该院前身走出的Adobe、Netscape、WordPerfect、E&S、Pixar、SGI等十多家工业巨头的创始人。像这一类的学校还有:纽约理工学院的文理和传媒学院计算机图形系,俄亥俄州立大学的艺术与设计尖端运算中心,普度大学的计算机图形技术系。他们的课程一般强调计算机图形图像理论、算法运算原理、人机交互界面和广泛的艺术应用。
俄亥俄州立大学的艺术与设计高端运算中心,为学生开设动画生产、运动表达学、形态直观学、计算机图形史、数字摄影、三维虚拟环境、连续画面情节开发、互动式艺术媒介、手绘动画动感学、音乐多媒体、连续动画、艺术家和设计师编程概要、数字媒体生产与合成等。除了教育及科研外,该校也为动画界输送了大量的骨干人才。
普度大学的计算机图形技术系的培养目标是:将学生培养成为全美最好的电脑图形业界的参与者、管理者和领头人。该系在师资、教辅、学生的多样性、教学、求知和奉献方面都走在全美前列。该系将专业分为四个方向:互动多媒体、动画技术、工业设计和建筑设计,可分别授予理学士和硕士等学位。
哥伦比亚大学(以下简称哥大)的数字媒体中心设在艺术学院,为哥大提供一块艺术创意和知识更新的园地,以展现哥大利用前沿技术获取艺术成就的雄厚实力。数字媒体中心提供的教学内容有:三维建模、电脑图形设计、物理计算、动感图像、编程、音响编辑、视频效果、网络动画和网页设计等。中心建立了五个24小时开放的实验室:一个对所有艺术学院开放的公用电脑机房、两个对视觉艺术学生开放的视觉创意工作室和电脑编写室、两个只对电影专业高年级和研究生开放的高端影视工作室和电影剪辑室。中心还为全校举办不定期的,与数字媒体相关的各种讲座和短训班。除了艺术学院之外,哥大还有其他九个与数字媒体密切相关的中心(所):高新技术与信息管理中心、新媒体教学中心、信息处理研究中心、数字化经济和机构研究中心、远程信息研究所、远程通信研究中心、国际科学信息网络研究会、数字政务研究中心、教师学院教学技术所、艺术史数字媒体中心、虚拟信息研究所等。
耶鲁大学艺术学院本科生不强调专业分工,课程的重头戏在于创意设计,有关数字媒体的课程包含在图形设计、多媒体设计等课程中。学校强调为师生提供科研和实践的机会,因此专门设立了数字媒体中心来为所有的艺术学院师生提供教学和科研服务。中心备有齐全先进的计算机软硬件设备、专用教室、数字和模拟音频视频转换和输出设备。
纽约大学(NYU)电影学院历来在美国高校排名中高居榜首。NYU还有电影学院,包括电影史、影评以及市场运营等科系;有表演学院,包括音乐、舞蹈、戏剧等;另外也有美术学院。它的数字媒体专业,是比较前卫的数字艺术学科,渗透在各个艺术传媒领域里,艺术学院的各个院系都要开设一两门数字媒体的相关课程。纽约大学在电影学院和继续教育学院设立了数字媒体的本科及研究生学位课程。在继续教育学院,数字传媒学士学位的专业方向分为:数字广播和远程通讯、电脑动画和视觉效果、电影和数字视频生产,总学时为130学时。数字影像设计理学硕士也是为了满足数字媒体、数字娱乐和设计专业的广泛需求应运而生的。纽约大学成立了尖端数字应用中心。研究生的课程分三个模块:(1)数字媒体的理论、哲理、历史等基础课;(2)进一步的理论课和与自己兴趣和专业相关的专业课程;(3)毕业论文和演示带。研究生学习两年修满42学分。纽约大学注重培养研究生对技术、创意和审美的深入理解,这些对于数字化生存是绝对必要的。毕业的去向为艺术家、设计师、科学数字影像专家、剧作家、电影人、三维模型建筑设计师、雕塑家、画家和工业设计师、研究艺术科技与文化结合的学者。纽约大学影视艺术学院交互式传媒专业,是研究生水平的前沿科系,它在研究和设计方面,以交互式为主干来探讨新媒体、运算媒体和镶嵌运算。该系强调试验与动手能力,看重创意而不是电脑技术,将注意力集中在交互式的基础上,引导学生去开发新的传媒形式,开拓面向社会应用的物理运算、交互式游戏、多媒体技术、音频、视频等。
在艺术或设计学院中开设数字媒体专业的有:南加州大学的电脑动画系、达拉斯艺术学院、洛杉矶艺术设计中心等。
在设计类学院类别中比较典型的是哈佛大学,哈佛大学设计学院设有数字媒体方向的硕士学位,主要课程有:数字媒体、雕塑动感学、视觉信息学、互动空间、计算机辅助设计、地理信息基础、互联网与建筑、设计技术、整合设计等。在其他专业方向也多多少少要学一些数字媒体的主要课程,如建筑产品设计专业就要求修互动空间、艺术与科技、建筑与数字媒体、设计中的新材料和新技术、计算机辅助设计和工业生产等。进一步深入研究可在博士阶段,从而获取设计学博士或哲学博士。
麻省理工学院的传媒艺术与科学系是其著名的建筑设计学院的一部分,它分博士、硕士和本科公共课三个层次来进行数字艺术教育,强调科研和实践。所有研究生都参与媒体实验室工作和获得资助。蜚声全球的麻省理工学院媒体实验室,以其雄厚的资金实力和人才资源,大胆创新并全方位开放办学理念,为全世界数字媒体领域的精英提供发展平台和学习机会,取得了全球瞩目的研究和应用成果。
总体来看,大部分学校的数字媒体和动画本科的学制为四年,研究生为两年。
数字媒体专业的本科培养方向主要是为学生从事数字媒体专业传授技巧。研究生的分工较细,如属于交互式技术范畴的互动媒体专业,它的教学将呈现给学生一套多媒体的基本框架,包括电脑操作、网络操作系统、音乐音响录制、像带制作以及艺术理论等。
电脑动画专业方向的教学主要传授给学生电脑动画制作中物体建模、人物模拟、动画表演以及特技效果的基本原理。该专业着重于电脑三维图像在娱乐圈的实际应用,传授娱乐圈开发游戏、商业广告、动画短片及故事片的制作过程的全部知识。利用全新的电脑技术,学生将学到当今现代动画制片厂通行软件和硬件的实际操作技巧。指导学生把现实的物体和运动转变并建立为虚拟模型、动画人物以及电脑特技。综合课程将辅以学生创造专业动画短片的能力。其中包含动画制作、加工图像、虚拟模型库等用以展示学生的专业水准。专业的目标是提供学生必备专业基础知识和广泛的技术技巧,使得学生毕业后能顺利进入影视制片、后期制作、游戏设计制作、高艺术水准网页设计制作和多媒体的专业工作岗位。
学科特点
数字媒体这门新兴学科有一个显著特点,就是数字化、交互式、立体三维、视频、声音、图像和文字等多媒体教学内容紧密结合在一起。办学模式既可以是新建院系,也可将课程分布于现有相关学科体系;授予的学位既有文学、艺术学,又有理学、工程学、文科、艺术类的,涉及到影视、设计、创意;办学的层次既可包含本科、硕士和博士研究生学历,也可以是非学历和跨学科学历。
从目前所调查的十几所学校的数字媒体课程的设置来看,无论是数字媒体的哪一个专业,其确定的核心基础课程都是非常相似的。这些核心基础课程是各个数字媒体专业方向都必须掌握的一些入门课程或初级课程,该类课程有助于引导学生进入数字媒体专业领域,同时也为进一步学习后续不同专业方向的高级课程打下良好基础。
各个学校首选的数字媒体核心基础课程虽然在内容等方面有各自的特色与侧重点,但在以下几门核心课程的设定上有高度的一致性,它们分别是:图形技术和动画发展史、图形基本理论、美术和色彩学、三维技术、光影艺术、动感规律、行业法规等。从课程的结构来看,正规大学有核心课程和专业课程,还有选读的课程。各个学校的数字媒体系(专业)的课程设置的门数与课程名称、课程内容等有很大的差异,但基本上都包括以下不同层面的模块式课程:(1)核心课程包括史、论、技、规;(2)专业课程强调精、练、作;(3)选读课程则突出一个泛字。
通过调查和分析,我们可以大致作出如下概括总结:核心课程包括数字媒体相关的发展历史;基本原理、基础理论Introduction课程;本专业所必须掌握的通用原理、技巧、技术和行规。虽然各个学校的数字媒体发展方向与特色不同,但就其给本科生开设的专业方向类的导论性课程来看,还是具有普遍性和共同性的,基本上涵盖了数字媒体研究中的几大主要领域,使学生能够比较全面地了解数字媒体的各个领域的主要内容,为以后选修某一领域的扩展性的高级课程,或在该领域的继续深造打下了基础。
综合来看,各学校都为数字媒体专业的学生提供了本学科几大主要研究领域的引导性课程,学生可以根据自己的兴趣,按照学校的要求进行选择。不同的学校根据自身学科发展的特点,为本校的数字媒体本科生开设了各具特色、内容广泛的较高级的专业方向课程,提供了比较充分的选择余地,也为学生深入了解数字媒体学科进展提供了保证和资源。学生根据学校的要求,自己的兴趣,以及指导教师协助,来选择相应的课程。
就业倾向
美国公司选拔人才非常重视团队协作及团队融合,除了个人品质外,了解和遵守规则、规范也十分重要。从业人员都必须明确自己的位置以及在这个位置上要遵守的团队规则。提高学生的社会适应能力、人际沟通能力是培养学生的重要内容。学生到了社会,站上了岗位,迈入了行业,走进圈子时,已经懂得怎么相互交流和配合。
数字媒体的专业技术课程,是该专业的精华所在,必须要精学多练,创作大量习作,才能适应行业的需求。专业课程要求掌握和精通专业技巧,有大量练习的机会,规定足够的课程量来做一些Project,学期末和毕业要完成大一点的项目。各个学校课程的名称和叫法各有不同,而且有些课程相互涵盖,覆盖的面不一样,目的是培养学生广泛的兴趣和适应的能力。
在选修课程的设置方面,各个学校都结合本学校以及该专业的发展特点,并根据社会需要以及人才培养的规格与要求,为学生提供了大量的可供选择的课程,以满足学生的不同兴趣与需要。在课程的选修顺序方面有一定要求,通常都规定某门课程所必须的先决课程。在课程的选定方面,学生有较大的灵活性与自主性。由于数字媒体是一门具有综合性、边缘性的交叉学科,因此在课程设置方面,各学校非常重视与数字媒体相关的学科知识建构,要求学生完成除学校规定的通识类课程外,还要完成指定的相关必修课程。各个学校数字媒体有不同的发展方向和侧重点,所指定的相关专业的必修课程略有差异,但大体上是从计算机科学系列和艺术创意系列中选择一定数量的课程。
专业的设置面对不同的就业去向,如影视、动画、游戏、广告、网络,使得不同的学校有不同的实践课程安排。很多学校的课程设计,很明显是根据已有的自身条件来偏重某个出路。有的学校建立了一套独立完整的数字化技术系统,甚至是完整的数字化生产线。影视数字化系统可以全部采用数字化手段,从摄录到制作的全过程都采用DV,贯穿影视的前、中、后期。游戏专业同样根据游戏行业的取向来设计专门的游戏制作训练。广告设计专业偏重广告创作的行业取向。
学校也可能按照学生未来不同的职业岗位,按照学生毕业后可能担当的特定职务来定位,如与影视相关的有设计、导、编、演、辅等。他们完成了基础课教学后,根据就业的要求来设计他们的专业课程。在美国的大学中,往往是学生选老师,学生有条件根据自己的设想,选择将来想要从事的职业,并投入更多精力在自己所选的课程中。老师则可以开设个别辅导课,以便学生可以专心学一些按职能划分的专业课程。
总结
通过对美国具有代表性大学办学模式的分析,我们发现如下特点:
首先,重视学业修养和基本功训练。通过开设数字媒体的通识类课程、导论性课程、方法类课程等,加强学生在数字媒体基础知识与基本技能的训练,为学生以后的专业学习打下宽厚的基础。
其次,充分体现以学生为本,服务于学生的人本思想。开设多种可供选择的、有针对性的课程,使本系(专业)和外系(专业)的学生能够灵活、自主、充分地选择适合自己的课程。利用开放实验室和工作室,在不同的时期给学生提供不同类型、不同水平的科研训练,使学生的数字媒体研究能力得到充分的锻炼与培养。
再次,办学具有灵活性和适应性。不同院系之间可以联合设立与数字媒体相关的交叉性专业,并联合授予学位。
[关键词]独立学院 数字信号处理 教学方法 教学手段
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A
一、引言
随着数字化和信息化技术的快速发展,特别是图像处理、语音通信、自动控制、航空航天、国防军事以及家用电器等领域的数字化进程越来越迫切,“数字信号处理”在人才培养中的地位和重要性越来越突出。独立学院作为高等教育的重要组成部分,已成为应用型人才培养的新生力量,其电子信息类专业普遍开设了“数字信号处理”课程。数字信号处理课程理论性强、抽象概念多,而独立学院学生基础相对薄弱,学习缺乏积极性和主动性,学习兴趣不高,甚至出现畏学、厌学心理。怎样提高学生的学习兴趣和学习效果?改进教学方法和手段至关重要。笔者依据独立学院学生的特点,切实改进教学方式和方法,增强教学的吸引力和感染力,在一定程度上提高了教学效率和教学效果。
二、采用丰富多样的教学方法
(一)注重该课程与前后课程的联系
数字信号处理在电子信息类专业课程体系中起着承上启下的作用,其前修课程有信号与系统,后续课程有DSP 技术、通信原理、数字图像处理及识别等。一方面,数字信号处理课程与信号与系统课程之间有着许多交叉重叠的地方,如离散时间信号与系统、Z变换、离散时间傅里叶变换等内容。为了节省课时,突出重点和难点,授课过程中对重复性内容只做简单介绍、复习;强调信号与系统课程的重点应当放在连续时间信号与连续时间系统的分析和处理上, 强调基本概念、基本变换和基本方法的学习, 培养起信号类课程的研究方法与思维模式[1]。而数字信号处理课程则应当立足于离散时间信号和离散时间系统的分析和处理, 强化系统设计、工程应用思想。
另一方面,把握好本课程与后续课程之间的有机联系,有针对性、有目的地开展教学。在平时的课程教学过程中,借助matlab软件,引入数字信号处理在通信系统、数字图像处理、语音信号处理等领域的应用实例。在“DSP技术”课程中,要求学生用软硬件平台实现数字信号处理,如设计一个小型视音频系统。这样既可以激发学生的学习兴趣,又可以帮助学生了解各门课程之间的联系,培养综合运用知识的能力和创新意识,为后续“DSP 技术”、通信原理、数字图像处理及识别等课程的学习打下坚实的基础。
(二)启发式教学法
改变传统的满堂灌的做法,充分调动学生参与课堂教学的积极性。通过课前回顾、设问法、讨论法等方式,使学生弄清楚为什么研究这个新知识、新知识的定义、物理含义是什么,有什么性质和实际用途。精选具有代表性的例题,讲解透彻,注意引导学生总结解题步骤和解题方法,使他们能举一反三、触类旁通。课堂上分配一定的时间供学生练习或讨论,以 加深学生对于基本理论及方法的理解;同时布置课外作业,鼓励学生独立思考,多复习多预习。只有这样,才能使学生对所学知识印象深刻、理解透彻。
(三)总结归纳法
总结归纳法是一种在教学中广泛应用的方法,它利用特殊的前提推导出普遍性结论,是对知识的高度概括。总结归纳法可以帮助学生将复杂的问题简单化、规律化,直接运用结论解决问题,增强学习的信心。例如书上对于“IIR数字滤波器的脉冲响应不变法”,只给出了一阶和二阶模拟系统的数字化公式[2],没有具体介绍设计原理和公式。因此,笔者在给学生讲解时作了适当补充。先以流程图的方式展示脉冲响应不变法的设计过程,然后逐步推导其过程,直至归纳出脉冲响应不变法的一般设计公式。接着指出书上给出的公式只是该设计公式的特例,可以引导学生进行简单的验证。这样学生既学到了基本原理及方法,又掌握了知识的来龙去脉。
(四)兴趣激励法
兴趣教学法就是在保证基本教学内容的基础上,着重于学生学习兴趣的培养,从而提高学生学习的主动性和积极性,使学生在兴趣中学习,在学习中享受乐趣[3]。在本课程课堂教学过程中,采用兴趣激励可以帮助学生轻松愉悦地学习,达到事半功倍的效果。例如在绪论课和开始讲授滤波器的设计时,先举例说明数字滤波器在语音消噪、图像处理、心电滤波、信号调制与解调等方面的应用,使学生亲身感受到数字滤波技术在实际生活中的应用,从而激发起学生浓厚的学习兴趣和强烈的探究欲望,为课程后面新知识的学习做好铺垫和准备。
(五)研究式教学法
研究性教学是指在教师指导下,从网上或图书馆查找资料,选取小课题进行研究,并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的教学活动。如在讲授“数字滤波器的设计”这部分内容时,要求学生完成一个“数字滤波器的设计与应用”方面的研究小报告,其成绩占期末总评成绩的10%。研究小报告以小组为单位,每组4~5人。各组成员团结协作,查找方案,确定设计方案,借助matlab软件编写调试程序,设计出合适的滤波器,并将其应用于实际领域。上课时利用一定时间,分组演示将给其他同学看,要求陈述清晰明了,能够回答老师和其他同学提出的任何疑问。通过这种锻炼,提高了学生学习的针对性和目的性,也调动了他们学习的积极性和主动性,培养了他们的钻研能力和创新意识。当然,教与学的过程也是相互促进、相得益彰的。学生创造性的思维火花又能给予老师极大的启发和灵感,从而可以进一步指导其科研和教学。
(六)将科研成果引入教学
将校级教研项目的成果引入到教学中。如将教研项目研究成果“FIR数字滤波器在VSB调制解调中的应用”[4]引入到教学中,使学生既熟悉了FIR数字滤波器的设计方法和实际应用,还体会到了本课程与其他课程之间的联系,从而培养了学生综合利用知识和理论联系实际的能力。
三、优化教学手段
(一)将多媒体授课和黑板教学有机结合
在授课过程中,采用多媒体教学与黑板教授有机结合的方式。利用多媒体教学手段,一步一步地展示授课内容,辅以图片或动画演示,既帮助学生获得了直观的印象,进一步加深了对抽象概念的理解,又加大了课堂教学的信息量和趣味性。而对于公式的推导计算或教学重点的介绍,采用黑板板书的方式,可以方便学生紧跟老师的讲解思路,理顺知识脉络,加强理解和记忆。
例如在介绍FIR数字滤波器中的“窗函数幅频特性的影响”时,卷积过程给H(w)造成了起伏现象,涉及的公式很抽象,讨论项也较多,直接让学生看书上图或用多媒体放映,学生都很难理解H(w) 曲线图是怎么形成的。笔者经过几轮授课,觉得采用边用多媒体讲解边在黑板上画图的方法,效果更好,也更形象更直观。即先在黑板上,用虚线画出理想低通滤波器的幅度Hd(w)的曲线图来,以方便与FIR滤波器的H(w)作比较。然后针对讨论的每一种情况,用多媒体讲完讨论的结果后,都在黑板上描出对应的幅度归一化值来。最后以w=0为中心,画出另一半对称曲线,便可得到如书上所示的H(w)曲线图来。通过这样一个过程,学生很快地领会了H(w) 图的形成原理,还可以自己总结得到加窗所产生的影响。可见,光采用纯粹的多媒体教学或黑板教学,并不能使学生更好的理解、消化所学知识,只有将多媒体授课与传统的板书教学有机融合,才能真正发挥这两者的优势,进一步提高学生的学习效果。
(二)引入matlab实例教学
由于数字信号处理理论抽象,概念性强,学生很难理解。而Matlab软件作为一款国际公认的最优秀的科技应用软件,具有强大的矩阵计算和图形处理功能,语句简洁直观,符合人们的思维习惯,广泛应于信号处理、自动控制、通信、雷达、生物医学等领域。在课堂教学过程中,根据数字信号处理的算法原理,运用matlab软件编程,现场运行出结果,以图形图像的方式直观地展示抽象的理论。这不仅可以使学生巩固和理解所学知识,还能体会到数字信号处理技术的优势和作用,从而提高学生学习的兴趣及效率。例如在介绍完DFT的理论后,引入一个matlab实例:对下面的连续时间信号进行谱分析
xa(t)=0.15sin(2πt)+ sin(4πt)-0.1 sin(6πt)
该混和信号分别包含了频率分别为1Hz、2Hz的小信号和频率为3Hz的大信号共3个正弦信号,但从图1上半部分的时域波形图来看,似乎只含有一个频率成分的正弦信号,很难看到小信号的存在,这是因为它被大信号掩盖了。这时调用matlab中的fft函数对该信号做谱分析,可得到如图1下半部分所示的幅度特性。由图可以清晰地看到小信号频率成分的存在,而频率为2Hz的大信号幅度比两个小信号大多了。可见在时域中很难辨识的小信号成分在频域中却很容易识别。通过这样一个简单的小信号检测的例子,学生可以充分理解地DFT变换的物理意义,掌握其实际用途。
四、结论
本文针对独立学院“数字信号处理”课程的特点,从教学手段和教学方法两个方面探讨了课程的教学改革。经过几年的探索与实践,这种教学方式、方法取得了较好的教学效果,加强了学生对理论的理解与掌握,学生的学习成绩有较大提升。俗话说“教无定法”,没有最好、只有更好,在今后的教学,笔者将不断改进教学方法和教学手段,多多借鉴其他院校先进的教学理念和教学经验,探索出一套更适合独立学院学生的教学方法,使他们学有所获、学有所成,为独立学院电子信息类专业的发展贡献一份自己的力量。
[参考文献]
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[3]耶晓东.数字信号处理课程兴趣教学法初探[J].高教论坛,2011(1):97
关键词:游戏引擎;数字;媒体技术;专业;课程;建设
在我国科学技术不断发展的今天,计算机网络技术已经深入到人们生产和生活的各个领域,而网络多媒体技术中游戏产业更是迅速的崛起,它作为老少皆宜的一种娱乐项目受到了广大人民的关注,而基于游戏引擎的数字媒体技术专业课程的建设也就成为各大院校的一门必修专业,其课程建设质量的优劣直接关系到大学生们的就业。本文从游戏引擎的角度出发,对数字媒体技术专业课程的建设方案等各个模块进行了深入的分析和研究。
一、基于游戏引擎的数字媒体技术专业的培养目标
随着经济的发展和科技的进步,人们对精神世界的追求也越来越高,开发一款具有娱乐性、知识性和刺激性的游戏项目来满足大家工作之余的生活成为数字媒体技术专业培养的方向,而游戏的创意、画面、故事以及3D效果的呈现,则需要后台技术的支持,而这个强大的后台支持技术就是我们所要探讨的游戏开发核心技术即游戏引擎。因此,在具体的数字媒体技术专业的教学过程当中,专业老师需要加强游戏引擎技术中3D效果、人机交互以及模型处理等等方面的技术内容,让学生们通过掌握游戏引擎的结构形式来达到对游戏引擎设计模式的进一步了解和认识。
二、教学体系的构成分析
要想使游戏达到预期的效果,能够符合大众的口味,在对于教学体系的设计中必须要保证其全面性,不仅要求学生掌握最基本的数据结构、C语言等等专业理论,而且还要学习计算机图形学,诸如程序设计等等。为了增加游戏画面的3D效果,还有必要开设3DMAX,让学生们去学习场景的设计。如果把游戏引擎作为软件的技术部分的话,学习OpenGL渲染管线将会更有助于他们对课程的理解和吸引,更能为其后序课程的学习打下坚实的基础,而且还能使学生们对程序设计的思想认识变得更加成熟。
三、教学内容的设计
因为在信息化、网络化的大形势下,游戏引擎技术应用已经越来越广泛,所涉及的内容和领域更是越来越多,更因为在学校受教育的时间及课程的安排毕竟十分的有限,只有对教学内容进行不断的优化组合和选择,才能让大家学习到更多的计算机方面的知识,并且在数字媒体专业课程建设的过程中还可以融入一些仿真技术,用虚拟现实的情景来进行案例教学。(一)对游戏引擎的选择。要想让学生学习到真正的编程技能,就必须要加强学生的实践操作能力的培养,这也是引擎选择重要性的体现。因为不论什么样的游戏都需要若干能够起到控制作用的代码。当今的游戏引擎已经在不断的发展中变得更加精炼,它是由多个子系统共同构成的,可以说不论是从建模动画直到光影技术、粒子物效,还是从碰撞检测到网络特性,都由十分专业的编辑工具或者插件来完成。另外,引擎还扮演着一个非常重要的角色,那就是游戏世界环境的营造。因此,只有选择适合的游戏引擎才能为数字媒体技术行业做好更加专业化的服务。(二)课堂教学内容的设计。在进行数字媒体技术专业课堂教学的过程中一定要遵循架构理解为基础、算法讲解为辅助,并且还要加强实践环节的融入,只有这样才能达到游戏引擎数字媒体技术教学的实效性。首先,每一款游戏都会有自己的主体思想,而引擎也是一样,每一款引擎也必然有自己的设计思想和意图,只有让学生们明白了教学内容的架构,才能使课程的讲解变得更具有易懂性。在进行具体模块的讲解时,老师一定要引入例程,可以以例程为引子来绘制场景关系图,达到对各个对象关系及各类之间关系等等的理解,从而更好的掌握数字媒体的新技能。其次,只有不断的提高学生们的自主探究能力,才能调动起他们的学习积极性和主动性,而且在游戏引擎学习及运用的过程中还会遇到各种计算机图形学的算法,比如说:环境纹理映射、四元数理论等等,这些算法非常的复杂,可以用来开发更为高级的程序。老师在具体的算法讲解中可以引导学生去进行源代码的剖析,实现与封装接口的设计,为实现底层图形的开发打下坚实的基础。最后的环节也就是最近来可好的实践环节,因为游戏引擎本身就属于一种实践性非常强的课程,而学生也只有把理论融入到实践中,才能更好的去理解和掌握,也才能将游戏引擎技术与基础知识相结合,并达到进一步的升华。而具体的实践环节不但包括最基础的实践,要针对游戏引擎的各个模块去进行设计和理解,让学生能够通过核心代码去实现各种具体的渲染效果。而且还必须要进行实训项目的实践,只有进行了真正的实训,才能达到理论与实践的融合。因此,在具体的实践过程中,老师必须要注重学生思维能力的培养,要让他们从项目的调研及开发过程中去发现问题、分析问题并且能够运用他们自己所学到的知识去解决问题,也只有通过这样一个自主开发、自主探究的过程总结与分析之后,更能让学生更进一步的加深对游戏引擎设计的认识,达到数字媒体技术专业课程质的飞跃。
四、结语
总而言之,基于游戏引擎的数字媒体技术专业课程是一门内容广泛、实践性强的课程,要想让学生们学到真正的专业技能,就必须要在加强专业教学的同时,将实践性环节渗透其中,并能跟随时代的发展与时俱进,这样才能培养出更加优秀的综合性高端人才。
参考文献:
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【关键词】数字媒体;动态网站设计与开发;学习方法
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【论文编号】1009-8097(2012)09-0079-05
一 引言
随着知识经济时代的来临,以互联网、无线通信为传播载体,以数字化多媒体内容为核心的数字媒体产业在全球范围内快速成长。我国文化创意产业产值在GDP中的比重日益攀升,逐步进入繁荣时期P。由此,社会急需兼具数字媒体技术和艺术素养的复合型人才。多媒体设计与制作、动态网站设计与开发、移动互联网技术与应用等数字媒体技术类课程的教与学是培养和提高学生技术素养和实践能力的重要环节。这些课程具有实践性强、更新快、技术与艺术相结合等诸多特点,因此如何教好该类课程以增强学生设计与开发能力已成为当前师生共同关心的教学问题。
本文在分析该类课程特点的基础上,以动态网站设计与开发课程为案例进行了教学实践,探究并总结了基于项目的技术类课程学习方法,并分析其优势与局限性以及改进策略,以期抛砖引玉。
二 数字媒体技术类课程的特点
1、技术类课程具有较强的实践性
数字媒体技术专业学生需要掌握多种数字媒体开发和制作软件,用数字媒体技术手段设计、制作数字视音频节目和多媒体作品是基本要求。而根据知识的分类,技术的理论知识属于陈述性知识,而技术的实践知识大多属于程序性知识,或者说是隐性知识,需要在实际操作过程中进行意义建构。因此,数字媒体技术人才培养导向和技术类知识本身的性质决定了它具有较强的实践性。
此外,我们不难发现,高校数字媒体技术类课程一般包含理论与实验两个部分,其中实验课程的比例往往占到一半以上,甚至更多。这也从一个侧面反映出,技术类课程在注重理论与应用相结合的同时,更加倾向于实践。
2、技术类课程更新速度较快
计算机技术的日新月异和互联网的飞速发展,带来了知识大爆炸,带来了资源的整合与共享,也出现了层出不穷的新软件、新技术。因此,技术类课程教学中可能的情况是,前后两个年级的学生学习的是同样的课程,却是不同的软件,比如用于制作网站的软件可以是Microsoft Visual Studio或Macromedia Dreamweaver。
对于教师来说,在教学过程中需要保持课程内容的动态更新,也需要形成对新技术的敏感性和终身学习的心态。对于学生来说,某一类技术课的学习更大意义上是作为一类技术的入门课。学生通过理论与实践的学习,能够快速掌握类似软件,或者同一系列的软件。也就是说,具备举一反三的技术学习能力。
3、技术类课程注重艺术与技术相结合
国内学者杨成指出数字媒体技术专业的人才具有一定的艺术修养,并具备技术与艺术结合的数字媒体创作能力。由此,我们不妨用下图(图1)表示技术类课程中艺术与技术的融合。学生的艺术修养在技术理论与实践的过程中不断的沉淀积累,内化为一种技术素养,并能够在学生的作品中展现出来。学生需要艺术知识便利行业交流,增强自身的技术优势。而艺术的更深层次学习需要学生实际参加工作自身的领会。因此,技术类课程秉承一种以技术为先导、艺术为提升,注重两者相结合的基本理念。
三 项目学习在动态网站设计与开发课程教学中的应用探究
基于项目的学习是以学科的概念和原理为中心,以制作作品,并将作品推销给客户为目的,在真实世界中借助多种资源开展探究活动,并在一定时间内解决一系列相互关联着的问题的一种新型的探究性学习模式。动态网站设计与开发课程由理论与实践两部分内容组成,要求学生能够运用所学软件知识,借助丰富的网络资源,合作完成一个优秀的网站作品。这样的一种学习需求决定了基于项目的学习方法的适宜性,同时我们将教学过程概括为整体感知、异质分组、选定项目、制订计划、作品创作、成果交流、项目评价七个环节(见图2)。
(1)整体感知
教师在指导学生正式开始作项目之前,需要让学生获得对课程的整体感知。
动态网站设计与开发是数字媒体技术专业的核心课程之一,学生经过了专业基础课程的修读,已经具备了一定的平面设计能力、审美能力、软件学习能力等基础。但是,学生对于动态网站的相关基础知识,如编程语言、数据库、开发软件等概念还是模糊不清的,需要教师在课程开始的一段时间里进行基础知识和概要框架的讲解,尤其是需要结合开发实例进行分析。如老师常常借用上一届学生的优秀作品,使得学生对动态网站的设计与开发有一个整体的认知,明晰自己要做什么,会用到哪些知识,需要学习哪些内容,同时使学生产生自我效能感。
(2)异质分组与选定项目
在学生获得对课程的整体感知后,需要进行分组和选项目两个过程,并选出一个小组长。在实际操作过程中,这两个方面是并行的,学生可以在选定项目的同时寻找兴趣相投的同伴结为一组。
在分组方面,教师既要尊重学生的自由组合意愿,又要适时地给予建议,以保证兴趣与异质的共存性。异质分组指的是一个小组中既有擅长代码编写的程序员,又有设计能力较好的美工师,这样可以为后续的分工合作奠定基础。此外,可能的情况是,教师在跟进某个小组创作的过程中,及时监督小组成员的合作情况,并针对分组不适合现象,采取一定的补救措施。
在选定项目方面,我们以浙江省多媒体大赛和全国文科计算机大赛等学生竞赛为依托,引导学生选定其中某个主题,形成项目。这样就避免了学生选择的盲目性,也更能激发和维持学生的学习动机。
关键词 数字电子技术;教学改革;CDIO;教学模式
中图分类号:G642.0 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)06-0081-02
Teaching Reform of Digital Electronic Technology based on CDIO Teaching Model//Tang Min
Abstract Digital electronic technology is one of the major foundational courses for electronics and electrics engineering. According to the teaching model of CDIO, several teaching reform measures of digital electronic technology are carried out, including combining multimedia approach with traditional teaching method; query, induction and comparison within measure; and digesting points in the whole curriculum or intersectional disciplines. The author’s rich practical experiences demonstrate that these teaching reform measures can foster the students’ abilities, inspire their interests and therefore improve the teaching effect greatly.
Key words digital electronic technology; teaching reform; CDIO; teaching model
Author’s address School of Electronics and Information, Nantong University, Nantong, Jiangsu, China 226007
数字电子技术是针对电类专业学习数字逻辑设计的知识要求而开设的重要专业基础课之一。它是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的重要学科,是一门理论与实际紧密联系的课程,具有发展速度快、理论抽象、实践性强等特点。该课程教学效果的好坏直接影响后续一些专业课程的教学。
随着时代的前进,数字电子技术的发展突飞猛进,传统的教学方法已经明显单调和落后,严重束缚了学生学习的积极性,也使这门课程的教学质量难以提高。为实现培养高质量人才的目标,必须对目前的教学现状实施改革。本文介绍笔者基于CDIO模式的数字电子技术课程教学改革方面的一些经验。
1 CDIO教学模式
CDIO教学模式是近年来国外工程教育改革的最新成果,其中C代表构思(Conceive),D代表设计(Design),I代表实现(Implement),O代表运作(Operate)。CDIO模式是以产品研发到产品运行的生命周期为载体,强调让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式来学习工程,并以综合培养的方式使学生在多方面达到工程师的预定目标。实践证明,CDIO教学模式比传统教学模式适应面更宽,更有助于提高教学质量,尤为重要的是CDIO模式中的新评测标准,为工程教育的系统化发展奠定基础[1]。
2 数字电子技术教改措施
2.1 将多媒体教学和传统教学手段有机结合
目前高校授课中普遍存在两种极端:一种是只板书授课,形式单调,内容枯燥,课堂时间无法有效利用,知识容量小;另一种则完全采用多媒体授课,课堂教学变成单纯地播放幻灯片,缺乏学生参与互动的空间和可能。
笔者强调打造“多媒体+板书”的高质量精品课堂。一方面,优秀的教学课件能提升和精炼教材内容,通过利用图像、声音和动画等多媒体技术将教材中相关概念、定律及应用转化成形象逼真的影像展示给学生,介绍前沿知识和电路原理,有利于扩大学生知识面,有效利用课堂时间。另一方面,将板书穿插于多媒体教学中,对关键步骤进行推导和典型例题的讲解,目的在于展示教学进度、层次和重点,有利于学生对重要知识点的系统把握,有效避免知识讲授过程中的“碎片化”现象[2-3]。
2.2 适度质疑、归纳和比较,培养学生的学习技能
质疑是思维的导火线,也是学习的内驱力,它可以促使学生的求知欲由潜伏状态转入激活状态。因此,教师在教学中适当设疑,设计符合学生认知水平且富有启发性的问题,激发学生对新知识学习的积极性。例如,在讲授OC门时提问:“为什么要引入OC门?”通过讲解一般TTL门输出并联的问题,进一步让学生思考并掌握OC门及其特点和作用[4]。
课程讲授过程中,引导学生触类旁通,理解知识点之间的相互关联,从而举一反三。例如,在讲授触发器逻辑功能时,首先详细介绍JK触发器的特性表、特性方程和状态图,推导三者之间的转换关系;然后引导学生采用相同的方法学习和掌握D、T和T′触发器的相关原理,推导相应的逻辑功能;最后引导学生总结得出“触发器的电路形式和逻辑功能是两个不同的概念,具有某种功能的触发器可以用不同的电路结构实现,而同一电路结构的触发器也可构成不同的逻辑功能”这一结论。
对相关知识点进行比较,帮助学生了解知识点之间的异同,有助于知识的灵活掌握和应用。例如,讲解锁存器和触发器的具体工作原理之前,引导学生掌握两者的共同点,即均可存储并自行保持0和1两个稳定状态;同时也应使学生充分认识上述两种器件的不同点,即锁存器对脉冲电平敏感,而触发器对脉冲边沿敏感。又如,讲解集成计数器74LVC161的应用时,引导学生比较反馈清零法、反馈置数法中置0和置最小数这两类三种接线方式上的差异,从而便于学生灵活应用该芯片构成任意数制计数器。
2.3 加强课程整体以及课程之间的融会贯通
学习是一种认知活动,通过对课程整体内容的联系和比较,有助于学生对重要知识点的理解和掌握。例如,在讲解十-二进制转换的基础上,引导学生总结出对整数除权取余和对小数乘权取整的数制转换的一般方法。又如,集成译码器74HC138和集成数据选择器74HC151都可用作逻辑函数产生器,此时引导学生比较这两种芯片在接线方式上的差异。
此外,由于数字电子技术和模拟电子技术以及电路课程密不可分,因此不能将它们孤立对待,而应在授课期间不断提醒学生将这三门课程内容融会贯通。例如,将电路分析中的三要素法应用于典型脉冲电路输出波形的参数计算中来,同时也可适当布置一些数字电路和模拟电路相结合的实例设计分析题,这样既强调了电子技术这门课程的整体性,又增强了学生的实践动手能力。
3 结论
本文结合笔者多年来的教学经验,在简要介绍CDIO教学模式的基础上,针对数字电子技术理论教学方面提出一些改革措施,今后还将围绕实践教学环节的改革开展一些有益的探索。
参考文献
[1]杨雪,王玫.CDIO在数字电子技术教学模式改革中的应用[J].南京工程学院学报:社会科学版,2010,10(1):65-68.
[2]马晓娜,刘春梅,皮红梅,等.《数字电子技术》教学改革与实践[J].世纪桥,2010,200(9):140-141.