数字媒体技术在高校实验教学中的应用

2022-09-11

数字媒体作为一门新兴的学科, 近年来受到了社会各界的广大关注。自2004年国家教育部颁布的专业目录中新增“数字媒体艺术专业”以来, 全国陆续有20余所高校增开了该专业, 意在顺应目前社会的发展和需求, 培养数字媒体方面的人才。“数字媒体的研究方向, 主要是研究面向广电行业的数字化改造和视频音频技术, 并研究在其他行业的进一步应用。”[1]目前, 数字媒体的应用已从原来的媒体行业, 逐渐拓宽到各个领域中, 如:教育行业的网络多媒体远程教学;电信传输的数字信号传输;政府机构的视频会议等。笔者认为, 在教育领域, 如能将数字媒体技术应用到教学实践中, 将会对高校教学产生重要影响, 有重要推进作用。

1 什么是数字媒体技术

对于“什么是数字媒体”, 在不同领域有着许多不同的答案。笔者认为比较全面的说法是山东经济学院的韩慧健教授提出的“数字媒体是指以二进制数的形式记录、处理、传播、获取过程的信息载体, 这些载体包括数字化的文字、图形、图像、声音、视频影像和动画等感觉媒体, 和表示这些感觉媒体的表示媒体 (编码) 等, 通称为逻辑媒体, 以及存储、传输、显示逻辑媒体的实物媒体。”本文所讨论的数字媒体技术就是在这以概念范围内的信息载体。数字媒体相关技术涉及范围较广, 包括数字视频处理技术, 数字音频处理技术, 数字图像处理技术等。

数字视频处理技术的核心是数字视频编码/解码技术。数字编码/解码, 其含义是将采集到的视频, 通过编码方法, 将其转化为便于传输的信息, 在需要的时候, 又经过相关的解码发方法将该信息转化成为采集到的视频。

数字音频处理技术, 就是将声音数字化。而声音数字化, 就是将声音, 通过模-数 (A/D) 变换, 转换为数字信号进行传输或存储, 在需要时, 可通过数-模 (D/A) 变换将其还原为模拟的信息。PCM技术在声音数字化的转换的过程当中起到了非常重要的作用, 模拟信号就是通过PCM转换成为可以进行记录和传输的数字信号。下图1表现了声音数字化的过程。

数字图像处理技术是建立在数字图像的获取和处理上的。数字图像的获取途径有两种:一是将实际物体或者照片转换成为数字信号, 即数字化 (一般转换位二进制数) ;二是根据量化公式, 有计算机直接生成矢量图像。根据获取途径的不同, 数字图像可分为位图图像和矢量图像。

2 数字媒体技术在高校实验教学中的应用

2.1 建立联合实验室

高校与高校之间建立的联合实验室就是一种利用数字视频/音频处理技术的成果。建立联合实验室, 不仅可以借助各校的实验条件优势, 达到更好的实验目的, 更重要的是, 对于共同的实验项目可以进行讨论和研究。但是, 以往的联合实验室在进行实验时, 往往是同一个实验项目, 大家分头进行, 然后对于实验的结果, 在实验完成后大家再一起讨论, 至于另一方的实验过程, 是无法看到的。数字视频/音频技术的产生, 让在不同高校的实验人员, 在各自得学校里同时参与同一个实验成为可能。利用数字视频/音频技术建立一个实验视频/音频系统, 就能解决以上问题。一个实验视频/音频系统的建立方法就如图2所示。

另外, 对于缺乏某项实验条件及设备, 或者是达不到某项实验能力的学校, 都可以通过该系统, 使学生可以看到实验的过程, 拓宽学生的视野, 促进学生专业技能的发展。

2.2 建立音频工作站

数字音频处理技术的出现, 大大推动了影音娱乐行业的发展。音频处理技术目前已经成为许多高校音乐、传播、计算机多媒体方向、电子信息专业的必修科目。各大高校都在努力寻找更优的数字音频编码方法。笔者认为, 数字音频处理技术, 不但是相关专业学生必须掌握的基本理论知识和技能, 还可以应用到相关的实验教学中。例如:新闻传播、电视节目制作的相关专业, 可以建立数字音频实验室, 建成一个小型的数字音频工作站。

数字音频工作站 (D i g i t a l A u d i o Workstation, 简称DAW) , 是以计算机硬盘作为信息记录的载体, 以C P U、声卡及各种软硬件作为支持, 进行声音录放、处理、非线性编辑及管理等各项工作, 具有强大的数字音频数据处理能力。

学生通过该工作站, 学会对声音进行采集、处理及管理等各项工作, 制作声音节目。在实验过程中, 学会运用数字音频技术解决问题。数字音频技术会使得原来枯燥寡淡的高深理论知识生动化、简单化, 大大促进学生的学习兴趣, 也提高了他们的动手实践能力。

2.3 应用于微生物研究

由于微生物的体积小, 在实验过程中, 研究起来相对困难, 因此, 微生物研究成为生物教学的一大难题。电子显微图的出现, 就解决了这一难题。“电子显微图是二维图像, 图像处理的任务包括两项:一项是美化图像, 经过处理, 从而提高图像质量另一项是消除显微图像中的过滤效应和电子光学中的‘假象’问题。”[2]有了数字图像处理技术, 从事微生物研究的同学可以在实验中对理论知识进行验证, 为他们在实验中发现新知识提供了基本条件。

2.4 应用于医学图像处理

在医学教学中, 学生需要对生物体体内进行观察。这在以前, 观察生物体内部是不可能的事情。但是, 在数字媒体技术出现后, 这成为一件很容易办到的事情。因为出现了X光透视、B超声波检测、肠镜等医疗设备。这些设备的使用, 意味着大量医用图像的产生。通过对这些图像进行相关处理, 使得图像准确显示出病患所患的疾病, 方便了医生的工作, 减轻了工作量和工作难度。在医学实验中, 学生可以通过对医用图片进行观察, 正确判断出患者的症状或所患病症。因此, 数字图像处理技术也同样被广泛的应用在高校的医学专业实验当中。

3 数字媒体技术在高校实验教学中的作用

随着科学技术的发展, 数字媒体技术的出现, 为实验教学提供了良好的教学条件。数字媒体技术不但具有操作简单、可控性强、覆盖范围广泛等显而易见的优越性, 其运用到教学实践中更有如下几个优点。

3.1 减少实验的危险性

目前, 许多高校面临着许多项目的实验无法进行的问题。其主要的原因是许多的实验存在着一定的危险性。对于校方来说, 保证学生在实验过程中的安全是首要考虑的问题。对于这些有可能危害到学生安全的实验, 宁可选择放弃。数字媒体技术在实验教学中的应用恰恰能够有效地减少实验的危险性。

3.2 用形象灵活的表现手法结合传统的实验操作方法加深了学生对实验原理的理解, 取得了更好的试验效果[4]

在实验过程中, 应根据不同的实验教学要求, 采取不同的数字媒体技术, 科学、合理地运用数字媒体技术的各种系统功能。综合演示, 实验操作, 充分发挥各种功能的特性、优点, 做到媒体优势与效益的有效结合[5]。

3.3 减少仪器设备的维护保养费用, 在一定程度上缓解学校因资金不足而造成的一系列问题

实验仪器设备的维护保养费用, 对于各大高校来说都是一笔很大的开销。各高校几乎每年都必须支付一笔庞大的费用用于实验仪器设备的维护保养。对于那些资金不足的高校来说, 要支付这样一笔费用, 的确需要花费很大气力。实验所需的仪器和设备, 在整个教学过程中起着十分重要作用。它不仅是实验教学得以正常进行的前提条件, 更是培养学生动手能力, 亲手实践, 获得知识技能的保障。因此, 学校不得不动用资金, 首先解决这一问题。这样做的结果往往是学校其他方面的工作受到影响。比如说, 学生生活条件的改善问题, 学校校园环境的改造问题等等。许多学校都在为解决这一问题寻找新的途径和方法。数字媒体技术在实验教学中的合理应用, 大大解决了这一难题。

3.4 扩大了学生的实验范围, 使学生能够参与到更多领域和项目的实验中, 开拓学生视野, 提高学生的自主创新能力

数字媒体技术应用于实验教学中, 扩大了学生的实验范围。让一些学生原本不可能做的实验变成可能, 同时也让学生们看到了这些实验的实验效果。通过完成这些实验, 学生们从中可以掌握更多的知识, 通过对这些已掌握知识的重新理解和重新实验, 有效地培养了学生的创新意识, 从而使学生参与到更多领域的实验当中, 开拓了学生们的视野。

3.5 让学生同过自主实验, 培养学生良好的团队合作意识

实验往往需要多人合作。传统的实验教学, 学生的分组一般由老师完成。实验要求, 实验内容, 实验步骤等都是实现安排好的。学生只要照步就搬就可以了。这样的实验往往让学生感到无趣。数字媒体技术的加入, 让学生能够自主的选择自己感兴趣的实验, 自主选择实验的搭档伙伴进行实验。由于伙伴是自己选择的, 在实验过程中, 就能够更好的对遇到的问题进行讨论, 共同解决问题。良好的团队意识就在这一过程中培养了起来。

4 数字媒体技术应用于实验教学应注意的问题

数字媒体技术在实验教学中的应用, 主要表现在数字媒体技术在实验教学过程中的应用。数字媒体技术的应用要求有相关的硬件, 软件及相关的设备。首先, 各高校在实验教学中应用该技术, 应注意硬件、软件及相关设施的搭配, 要有具体统一的规划和利用。其次, 在实验教学中使用该技术之前, 要仔细考虑到, 该技术是否与实验有关, 是否有利于实验的进行, 切勿盲目使用, 减少不必要的浪费。再次, 由于数字媒体技术能够给学生带来视觉和听觉上的享受, 因此, 在实验过程中, 要防止学生沉迷其中, 督促学生在数字媒体技术的帮助下, 学好实验知识, 掌握实验技能, 为将来贡献社会打好坚实的基础。

摘要：随着全球信息化时代的到来, 数字媒体受到越来越多的关注, 其应用领域也愈来愈广。文章主要探讨了数字媒体及相关技术在高校实验教学中应用。首先对数字媒体的概念及涉及的主要技术进行介绍;接着, 对如何将数字媒体技术应用于高校实验教学及其在操作中的优越性进行了探讨;最后, 对于数字媒体应用于高校实验教学应注意的问题给出一些建议。

关键词：数字媒体,数字媒体技术,实验教学