基于“卓越計劃”的數(shù)字水印技術教學改革研究

朱福珍

摘 要：根據(jù)“卓越計劃”的培養(yǎng)目標與社會對數(shù)字作品版權(quán)保護工程師人才的需求，針對信號與信息處理專業(yè)課程數(shù)字水印技術教學存在的問題，通過從課程設置、教學內(nèi)容、教學方法和考核方式等方面提出改進該門課程教學效果的策略。

關鍵詞：“卓越計劃”；數(shù)字水印技術；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2014）01-0045-02

數(shù)字水印技術是信號與信息處理類專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，是實現(xiàn)數(shù)字作品版權(quán)保護的重要方法，也是科學研究和社會需求的熱門方向。該課程的主要任務是通過對數(shù)字水印基礎知識及基本算法的學習，培養(yǎng)學生實現(xiàn)數(shù)字水印算法的編程能力和創(chuàng)新能力，為學生從事信息加密等軟件工程師工作奠定基礎。課程內(nèi)容涉及面廣，工程實踐性強，學科科研活動活躍，算法更新快，如何教好這門課，使學生真正掌握并熟練運用水印算法一直是專業(yè)課教師討論的熱點問題。另外，近年來社會對高校畢業(yè)生的總體評價是：實踐動手能力差，缺乏實踐經(jīng)驗和創(chuàng)新能力。面對這些情況，2009年，教育部推出一項重大教育改革項目——“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），將培養(yǎng)在企業(yè)中能切實發(fā)揮作用的優(yōu)秀工程技術人才作為“卓越計劃”的人才培養(yǎng)目標[1]。鑒于數(shù)字水印課程與當今社會需求的密切聯(lián)系以及目前授課中存在嚴重與實際脫節(jié)的問題，數(shù)字水印課程教學改革迫在眉睫，希望乘“卓越計劃”的東風，提高該課程的教學效果。筆者結(jié)合講授該課程中遇到的問題，對照“卓越計劃”中的相關要求，提出對本課程教學改革的一些看法和建議。

一、“卓越計劃”對教學的要求

“卓越計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》而提出的高等教育重大改革項目，旨在培養(yǎng)造就適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術人才，促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量?！白吭接媱潯本哂腥齻€特點[2]：即強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力、學校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才、行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程。

上述特點決定了高校課程在教育和行業(yè)、學校和企業(yè)密切合作的前提下，在有限的教學課時中，注重理論知識的工程背景和應用，著重培養(yǎng)學生的工程意識、實踐能力和創(chuàng)新精神，努力為企業(yè)造就適應能力強的優(yōu)秀工程師[3]。數(shù)字水印技術課程改革也應圍繞這個要求進行。

二、數(shù)字水印技術課程特點與教學存在的問題

目前數(shù)字水印技術課程教學多以教師課堂講授為主，學生課后練習為輔，呈現(xiàn)以下弊端。

（一）課程設置不合理，學生基礎薄弱

1.課程設置不夠合理。數(shù)字水印是一門面向大四高年級學生開設的專業(yè)課程，要求具有一定的數(shù)字圖像處理、信號與信息處理方面基礎知識，需要至少熟練掌握一門編程語言。若沒有這些基礎就選修此課程，學習起來會很吃力。但是，目前黑龍江大學的選課機制是任何年級、不管基礎如何，只要對此課感興趣就可以選聽此課程。很明顯這是不科學的，會造成學生基礎差異大、教師授課進度難掌握、學習效果不理想等問題。

2.學時有限，基礎知識沒時間補充。上面提到數(shù)字水印的學習要具備一定基礎，但是，目前選修此課學生的基礎參差不齊，零基礎的大一、大二學生也不少。本課程僅為34學時，教師授課時根本沒有時間補充或溫習相關必備基礎知識，開門見山直接進入水印算法的學習，對有一定基礎的大四學生尚有一定困難，更不用說對零基礎的低年級學生了。

（二）課程內(nèi)容重理論、輕實踐，更新速度慢

1.內(nèi)容重理論輕實踐。數(shù)字水印技術是一門專業(yè)

性、實踐性都很強的課程，真正掌握相關算法或?qū)ζ溥M

行創(chuàng)新，必須輔以大量的課后實踐練習。雖然在有限的

學時中給學生布置了作業(yè)等內(nèi)容，但都偏于基本算法、基本理論，很多更有意義、稍有難度的算法已被束之高閣，算法的進一步創(chuàng)新沒有得到充分挖掘。這一點與“卓越計劃”培養(yǎng)實踐型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標不相符。

2.前沿算法補充不及時。數(shù)字水印技術屬于一門發(fā)展迅速的前沿學科，算法不斷推陳出新。教師授課過程中依據(jù)教學大綱，采用的教材是2007年的版本，更多地側(cè)重于基本算法、基本理論的介紹和實現(xiàn)，而對最新文獻上的算法并沒有及時補充。這與“卓越計劃”中培養(yǎng)適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的人才培養(yǎng)目標不符。

（三）教學方法與手段單一，缺少實踐

目前教師對本課程的教學以課堂講授為主，理論上有一定難度，因此容易使學生感覺枯燥乏味。同時，學生自主學習性差，缺少及時的課后練習和編程實踐過程，不能對課堂內(nèi)容及時消化和吸收。此外，教學手段多以PPT講授為主，雖然這種信息化教學方式能夠增加課堂信息量，但也造成了學生對重點難點的模糊，影響了學生的學習效果。

三、數(shù)字水印技術課程教學改革策略

針對以上數(shù)字水印課程教學過程中發(fā)現(xiàn)的問題，為適應“卓越計劃”中培養(yǎng)企業(yè)需要的實踐型、創(chuàng)新型人才的要求，對黑龍江大學數(shù)字水印技術課程改革的建議如下。

（一）調(diào)整課程設置，增加授課學時

數(shù)字水印課程是信號與信息處理專業(yè)的模塊選修專業(yè)課，目前只有34學時，在有限的課時內(nèi)想讓學生從入門到真正掌握多種算法的確有一定難度。同時，按照現(xiàn)有選課機制，低年級（大一、大二）選修此課的學生占學生人數(shù)的一半左右，為了使這部分低年級學生也達到預期的教學目標，應該適當增加授課學時，由34學時調(diào)整為54學時，以便教師能夠有時間溫習補充一些必要、相關的基礎知識，全面均衡學生的學習基礎。

（二）與時俱進更新教學內(nèi)容

當今社會對數(shù)字作品版權(quán)保護有著迫切的需求，因此，推動了數(shù)字水印算法不斷推陳出新。但目前教材上內(nèi)容僅適合學生掌握基本概念、基本算法，這些算法已經(jīng)遠遠跟不上實際需要。因此，按照“卓越計劃”培養(yǎng)在企業(yè)中能切實發(fā)揮作用的工程師型人才的要求，教師應該以教材為基礎，同時參閱大量最新文獻，并將最新研究算法及時補充到課堂教學中。教學內(nèi)容與時俱進才能使學生學習的知識緊跟實際需要，進入企業(yè)單位才能適應快、競爭力強。endprint

當然，這對教師提出了更高的要求，教師不僅應該具有緊跟學術前沿、刻苦鉆研的科研精神，更應該講究教學方法，合理組織教學內(nèi)容，提煉出與學生接受程度相符的新算法進行詳細講解，而對較難的新算法可以概括介紹，使學生掌握其發(fā)展趨勢。

（三）運用靈活多樣的教學方法

教師采用的教學方法直接影響學生的學習興趣和學習效果。目前，此課程以PPT講課為主，PPT授課的優(yōu)點是直觀、生動，節(jié)省書寫板書時間，但也有不足，例如，PPT課件容易使學生產(chǎn)生視覺疲勞，據(jù)統(tǒng)計，若教師只是泛泛地講解已經(jīng)準備好的PPT課件，學生集中注意力的時間僅為15分鐘[4]。這就要求教師以改善教學方法為切入點，提高教學質(zhì)量，可從以下幾方面加以改進。

1.增加課件制作的元素，加強動態(tài)課件的展示。平時課件大多是靜態(tài)文本配以相應的圖示，若根據(jù)教學內(nèi)容，適當?shù)孛扛?0分鐘插入一些動態(tài)視頻，就可以起到緩解學生視疲勞、吸引學生注意力的作用，從而，對學生更好地掌握學習內(nèi)容大有幫助。如講解LSB水印算法時，隨著水印嵌入圖像位平面次序的不同，嵌入水印后的效果迥異，按照以往的講解方法，學生很難深刻體會到這種變化，如果我們做成動態(tài)課件，實時地演示出水印分別嵌入8個位平面導致的效果變化，自然會增強學生對算法的直觀理解。當然，這需要教師下工夫掌握動態(tài)課件制作的本領和技能，成功地制作出高質(zhì)量的動態(tài)課件。

2.實時演示算法的實現(xiàn)過程。數(shù)字水印課程教學過程中，教師要始終以培養(yǎng)學生真正掌握水印算法原理及程序?qū)崿F(xiàn)為目的。在講水印算法時，講解完算法原理后，可在計算機上直接演示算法的實現(xiàn)程序，并對算法實現(xiàn)的關鍵加以解釋。這樣就可以提高學生對算法的理解，強化算法實現(xiàn)過程，同時，學生可以模仿教師的程序?qū)崿F(xiàn)思路，進一步提高編程能力。

（四）改革考核方式

目前，數(shù)字水印課程的考核方式是閉卷考試。本課程是為學生將來從事數(shù)字媒體保護方面的工作奠定基礎，最終目的是希望學生具備水印算法的實現(xiàn)能力，而不是僅僅以獲取學分為目的。因此，考核方式應該更側(cè)重于學生實踐能力的考核，而閉卷考核方式遠遠達不到實踐能力測評的要求。全面考慮學生的具體情況，可以采取“平時成績（30%）+期末上機考核（70%）=總成績”的方式，這種成績比例的分配，可使學生更加重視平時的教學環(huán)節(jié)；期末上機考核是指根據(jù)教學內(nèi)容制定學生必須掌握的算法程序庫及詳細的評分程序，學生在學校機房的計算機上進行考試，考試時以電腦隨機抽取的兩種算法作為考察內(nèi)容，當場給出學生上機考試成績。這種“平時成績+帶試題庫的上機考試”方式就兼顧了大多數(shù)學生的實際情況，學生不論基礎如何，只要平時肯努力，掌握試題庫要求算法就一定能取得好成績，同時也達到了希望學生掌握多種水印算法的目的，提高了學生的實踐編程能力。

數(shù)字水印技術作為一門實踐性較強的課程，在知識產(chǎn)權(quán)保護、票據(jù)防偽、內(nèi)容認證等方面已有廣泛的應用。為了更好適應“卓越計劃”對工程師人才培養(yǎng)的要求，數(shù)字水印課程的講授應該更加重視實踐能力的培養(yǎng)，提高學生的實際動手能力和創(chuàng)新能力，切實提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)數(shù)字作品版權(quán)保護所需的優(yōu)秀工程型人才。

參考文獻：

[1]林健.構(gòu)建工程實踐教育體系 培養(yǎng)造就卓越工程師

[J].中國高等教育，2012，（13）.

[2]司徒瑩，劉美.基于“卓越計劃”的自動控制原理教學改

革探索[J].中國電力教育，2012，（16）.

[3]陳東.基于卓越工程師計劃的鋼結(jié)構(gòu)課程教學改革研究

[J].重慶科技學院學報：社會科學版，2011，（6）.

[4]朱昌平，徐杉，朱陳松等.“卓越計劃”課堂有效教學實踐

探索[J].實驗室研究與探索，2012，（9）.endprint