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摘要：“数字电视技术”是通信工程专业的主干专业课，其理论性强、涵盖的知识面广泛。通过对“数字电视技术”教学现状的分析，提出了一些亟需解决的问题，并从教学内容、教学方法和实践教学等方面论述了教学改革措施，以期进一步提高学生分析、解决问题的能力，不断完善知识结构，改善教学质量。
关键词：数字电视技术；教学方法；实践教学
作者简介：王爱丽（1979-），女，天津人，哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，副教授；杨明极（1971-），男，辽宁开原人，哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150080）
基金项目：本文系哈尔滨理工大学教学研究课题（项目编号：P20110020）、黑龙江省教育厅面上项目（项目编号：12511117）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0148-02
自1948年提出视频数字化概念至今，视频数据压缩编码技术已经历了整整60年的发展。在这60年里，视频数据压缩编码方法层出不穷。目前，电视正迅速地走向“数字时代”，数字电视的飞速发展远远超出了人们的预期。数字电视是数字信息技术的产物，以数字化、交互性为特色，把电视传播方式与信息技术集于一身，大大提高了画面的清晰度和伴音效果。
开设“数字电视技术”课程的目的是让学生了解数字电视机器相关技术以及相关产业的发展动向，并将专业知识运用到具体的工程实践中去，以提高学生理论联系实际的水平。
一、“数字电视技术”课程简介
与模拟电视相比，数字电视在技术上具有以下优势和特点：清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强；数字频道数成倍增加、数字业务功能极大拓展；数字电视信号容易加密，保密性好，便于采用现代数字信号处理。[1]世界发达国家的广播电视从模拟向数字的过渡已全面展开，我国也在大力推广数字电视技术应用，从部分（单机设备）数字化向全系统（节目制作、信号传输、发射和接收）数字化方向发展。DVD、数字电视接收机、数字摄像机、数字录像机、数字点播电视（VOD）、数字交互电视（ITV）、网络电视（IPTV）、移动车载数字电视、全数字高清晰度电视等数字电视设备层出不穷，逐步成为整个电子行业潮流的主导。随着第三代移动通信技术的实现，移动通信将进入宽带、多业务共存时代，除了传统的通话以外，借助于数字电视技术和移动通信技术的有机结合，还将实现移动手机电视、电视电话、高速数据下载等信息传输，大大改善了人类社会活动的质量。[2]
数字电视技术系统地介绍了数字电视的基本概念、视频信号的数字化、图像数据压缩编码、视频压缩编码标准、数字电视传输、数字电视调制和解调及数字音响技术等内容，有助于学生对数字电视原理的全面认识和了解。本文主要对数字电视教学中存在的问题和教学方法进行研究。
二、“数字电视技术”教学中存在的问题
1.理论内容较多，学生吸收率不高
“数字电视技术”课程内容广泛，蕴含着较深的理论基础。教学大纲设计的理论学时是34课时，如何在有限的课时内通过采用生动的教学方式和手段让学生获得尽可能多的理论知识，提高知识的吸收率成为摆在任课教师面前的一个实际问题。
2.理论教学和实践教学脱节
实践教学过程就是学生对所学的理论知识进一步理解和巩固的过程。由模拟电视向数字电视进行过渡，理论知识更新的同时也需要对实践教学的内容进行更新。
三、“数字电视技术”教学改革探讨
主要从教学内容、教学方法和教学实验三个方面进行教学改革的探讨。
1.教学内容
（1）强调基本概念和基本理论，突出重点。“数字电视”是指电视信号的处理、传输、发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。其具体传输过程为：由电视台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号，经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送，由数字电视接收后，通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。[3]
数字电视在模拟电视基础上发展起来，所以教学中仍需要保留少量传统模拟电视教学内容。教学内容具体包括以下三个方面：
1）电视基础内容包括：电视原理概念和电视的发展历史；光的特性与光源、光的度量、色度学基础、人眼视觉特性及三基色原理等。该部分内容为后续内容的学习起到了奠定理论基础的作用。
2）模拟电视内容包括：电视信号的产生、彩色电视制式、模拟音视频基带信号接口标准和彩条信号、模式电视信号广播的调制方式及模拟电视信号的接收等。
3）数字电视内容包括：数字电视概述和音视频信号的数字化、数字电视信源编码技术及音视频编码国际标准；数字电视信道编码及调制、数字电视传输标准和传输技术；数字电视信息存储及显示技术、数字电视组网技术以及数字交互式电视等。课堂教学中，需要对基本概念和基本理论进行深入、透彻的讲解，同时突出各部分的学习重点，以便学生更好地掌握知识点。
（2）补充新技术，突出实用性。教学内容的及时更新有利于提高教学效率，改善教学效果，更好地适应形势发展的需要。数字电视不但是一个由标准、设备和节目源生产等多个部分相互支持和匹配的技术系统，而且将对相关行业产生影响并促进其发展。数字电视的发展方向为支持多种数字电视标准、大屏幕、高清化、互联网DTV、DTV+PVR，支持更丰富的互联接口。[4]
例如互联网DTV，未来的消费者不必为了检查邮箱、发送电子邮件、在线玩网络游戏、下载和播放网络视频、甚至收看流媒体视频，而必须跑到书房去独自呆在PC或笔记本电脑前，可以直接在客厅舒适的沙发上用无线鼠标或无线键盘体验上述PC的所有功能。从技术上讲，设计人员可以考虑Wi-Fi、WiMAX、百兆/千兆以太网、xDSL、EPON/GPON等无线或有线技术实现数字电视与互联网的连接，同时也需要在数字电视中增加一块应用处理器或多媒体处理器。[5] 实际上，真正的未来数字电视产品很可能是上述几个技术发展方向的组合和融合。因而，在教学中需要把握数字电视的发展方向，不断融入新技术，突出该课程的实用性。
2.教学方法
教学方法包括教师教的方法（教授法）和学生学的方法（学习方法）两大方面，是教授方法与学习方法的统一。教授法必须依据学习法，否则便会因缺乏针对性和可行性而不能有效地达到预期的目的。但由于教师在教学过程中处于主导地位，所以在教法与学法中，教法处于主导地位。
（1）多种教学手段相结合提高学习兴趣。改变以往板书授课的单一方式，合理利用现代计算机发展的优势，采用多媒体、网络教学相结合的多种信息传播方式。根据教学目标和教学对象的特点，通过多媒体教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。[6]将教学内容配套的课件Powerpoint、Flash动画、视频压缩演示软件等多种辅助资料上传到教务在线的网络平台，方便学生多种渠道获取与授课内容相关的知识，在课余时间有选择的学习。同时，利用网络平台，学生可留下各种疑问或提出建议，以便授课教师进行及时的解答并改进教学方式和内容。
（2）全方位考核提高学习效率。对学生的考核不单单集中于期末考试一种形式，更多的注重于平时课堂上的反馈。具体实施起来，对学生学习成绩的评价包括两个方面，平时和期末成绩各占40%和60%。平时成绩中课堂提问、随堂测验和课后作业共占20%，实验成绩占20%。通过课堂提问和随堂测验的形式可以实时掌握学生对所学知识的理解与吸收程度，以便任课教师及时调整教学方式和授课进度，同时对前面学习中学生掌握较薄弱的环节再次强调和讲解，形成一个良性循环的反馈系统。期末考试以闭卷形式进行，考核学生对数字电视技术的基本概念、原理的理解和应用。教师需要认真做好试卷分析，了解本届学生得分和丢分情况，总结教学中存在的不足，为后续教学方案的调整提供可参考的数据和资料。
3.教学实验
实验教学是增加学生的感性认识、激发学生的创造力、提高动手能力以及提高数字电视理论课的教学质量不可或缺的关键环节。以往的“数字电视技术”课程往往以理论学习为主，缺乏必要和必须的设备来进行相应的实践课程，很难对教学内容生动化、形象化。学生在学习过程中缺乏直观的认识，感觉枯燥难懂。实验的设计需要从学生角度出发，提供足够的系统工作仿真点，并注重原理仿真，突出学习过程中需要掌握的关键点。
数字电视实验教学方案结合实验教学时数，无须面面俱到，主要侧重于受益面最大的应用端，以静止图像和视频编解码为核心内容。利用MATLAB、VC++软件实现JPEG和JPEG2000的静止图像压缩，视频处理实现基于多媒体DSP处理器DM642处理器的监控系统。集体实现需要以下硬件：DM642、摄像头、Philips公司的视频解码芯片SAA7115、Intel公司的LXT971ALC芯片（PHY）以及外围的RJ45接口、SDRAM和Flash存储器。由摄像头采集的模拟视频信号经SAA7115模数转换后，形成YUV4∶2∶0格式的数字视频信号，从DM642视频端口输入；由基于DM642的软件编码器编码压缩处理（本次实验使用H.264视频编码标准），编码压缩生成的视频码流数据，打包后通过RJ45口经以太网传送到远端目的地，完成网络视频通信和监控。经DM642的MAC接口，在网络传输的同时，视频信号可由视频端口经视频编码芯片数模转换后输出模拟视频信号到监视器进行本地回显。
教学实验系统采用模块化设计，要求学生能够完成原理验证的实验，同时满足学生及教师的二次开发设计需要。鼓励学生利用课外时间完成自己感兴趣的项目。这样不但提高了学生的动手能力，同时深化了对理论知识的理解，反过来促进了听课的主动性，提高了课堂内容的吸收效率，促进了理论和实践的结合。
四、 结束语
为了培养面向21世纪合格的教育人才和应用型人才，结合“数字电视技术”课程的理论教学和实验教学，认真总结经验教训，不断地改革教学内容、教学方法和训练措施，注重能力的培养是教学的核心，努力提高学生的分析能力、逻辑思维能力、创新能力、综合能力等多种能力，使学生不断运用所学知识和方法去获得新知识、掌握新技能，适应就业与社会发展的新需要。
参考文献：
[1]吴宗泽，张勰.“数字电视与数字视频”课程的教学改革探索[J].电气电子教学学报，2009，31（4）：106-107.
[2]李春秀.数字电视接收机系统及业务数据功能研究与实现[D].天津：天津大学，2007.
[3]孙玉霞.试论电视原理课程的理论教学与实践教学[J].青岛大学学报（自然科学版），2001，（2）：98-101.
[4]陈英俊，黄伟.浅谈电视原理课程的教学方法[J].咸宁学院学报，2003，（3）：65-67.
[5]武明虎.数字电视教学实验系统的设计[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2010，12（1）：147-149.
[6]陈时东，卢成健，杨福初.《电视原理和电视接收机》课程的教改和实践[J].玉林师范学院学报（自然科学），2004，25（5）：49-52.
（责任编辑：孙晴）
关键词：数字电视技术；教学方法；实践教学
作者简介：王爱丽（1979-），女，天津人，哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，副教授；杨明极（1971-），男，辽宁开原人，哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150080）
基金项目：本文系哈尔滨理工大学教学研究课题（项目编号：P20110020）、黑龙江省教育厅面上项目（项目编号：12511117）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0148-02
自1948年提出视频数字化概念至今，视频数据压缩编码技术已经历了整整60年的发展。在这60年里，视频数据压缩编码方法层出不穷。目前，电视正迅速地走向“数字时代”，数字电视的飞速发展远远超出了人们的预期。数字电视是数字信息技术的产物，以数字化、交互性为特色，把电视传播方式与信息技术集于一身，大大提高了画面的清晰度和伴音效果。
开设“数字电视技术”课程的目的是让学生了解数字电视机器相关技术以及相关产业的发展动向，并将专业知识运用到具体的工程实践中去，以提高学生理论联系实际的水平。
一、“数字电视技术”课程简介
与模拟电视相比，数字电视在技术上具有以下优势和特点：清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强；数字频道数成倍增加、数字业务功能极大拓展；数字电视信号容易加密，保密性好，便于采用现代数字信号处理。[1]世界发达国家的广播电视从模拟向数字的过渡已全面展开，我国也在大力推广数字电视技术应用，从部分（单机设备）数字化向全系统（节目制作、信号传输、发射和接收）数字化方向发展。DVD、数字电视接收机、数字摄像机、数字录像机、数字点播电视（VOD）、数字交互电视（ITV）、网络电视（IPTV）、移动车载数字电视、全数字高清晰度电视等数字电视设备层出不穷，逐步成为整个电子行业潮流的主导。随着第三代移动通信技术的实现，移动通信将进入宽带、多业务共存时代，除了传统的通话以外，借助于数字电视技术和移动通信技术的有机结合，还将实现移动手机电视、电视电话、高速数据下载等信息传输，大大改善了人类社会活动的质量。[2]
数字电视技术系统地介绍了数字电视的基本概念、视频信号的数字化、图像数据压缩编码、视频压缩编码标准、数字电视传输、数字电视调制和解调及数字音响技术等内容，有助于学生对数字电视原理的全面认识和了解。本文主要对数字电视教学中存在的问题和教学方法进行研究。
二、“数字电视技术”教学中存在的问题
1.理论内容较多，学生吸收率不高
“数字电视技术”课程内容广泛，蕴含着较深的理论基础。教学大纲设计的理论学时是34课时，如何在有限的课时内通过采用生动的教学方式和手段让学生获得尽可能多的理论知识，提高知识的吸收率成为摆在任课教师面前的一个实际问题。
2.理论教学和实践教学脱节
实践教学过程就是学生对所学的理论知识进一步理解和巩固的过程。由模拟电视向数字电视进行过渡，理论知识更新的同时也需要对实践教学的内容进行更新。
三、“数字电视技术”教学改革探讨
主要从教学内容、教学方法和教学实验三个方面进行教学改革的探讨。
1.教学内容
（1）强调基本概念和基本理论，突出重点。“数字电视”是指电视信号的处理、传输、发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。其具体传输过程为：由电视台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号，经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送，由数字电视接收后，通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。[3]
数字电视在模拟电视基础上发展起来，所以教学中仍需要保留少量传统模拟电视教学内容。教学内容具体包括以下三个方面：
1）电视基础内容包括：电视原理概念和电视的发展历史；光的特性与光源、光的度量、色度学基础、人眼视觉特性及三基色原理等。该部分内容为后续内容的学习起到了奠定理论基础的作用。
2）模拟电视内容包括：电视信号的产生、彩色电视制式、模拟音视频基带信号接口标准和彩条信号、模式电视信号广播的调制方式及模拟电视信号的接收等。
3）数字电视内容包括：数字电视概述和音视频信号的数字化、数字电视信源编码技术及音视频编码国际标准；数字电视信道编码及调制、数字电视传输标准和传输技术；数字电视信息存储及显示技术、数字电视组网技术以及数字交互式电视等。课堂教学中，需要对基本概念和基本理论进行深入、透彻的讲解，同时突出各部分的学习重点，以便学生更好地掌握知识点。
（2）补充新技术，突出实用性。教学内容的及时更新有利于提高教学效率，改善教学效果，更好地适应形势发展的需要。数字电视不但是一个由标准、设备和节目源生产等多个部分相互支持和匹配的技术系统，而且将对相关行业产生影响并促进其发展。数字电视的发展方向为支持多种数字电视标准、大屏幕、高清化、互联网DTV、DTV+PVR，支持更丰富的互联接口。[4]
例如互联网DTV，未来的消费者不必为了检查邮箱、发送电子邮件、在线玩网络游戏、下载和播放网络视频、甚至收看流媒体视频，而必须跑到书房去独自呆在PC或笔记本电脑前，可以直接在客厅舒适的沙发上用无线鼠标或无线键盘体验上述PC的所有功能。从技术上讲，设计人员可以考虑Wi-Fi、WiMAX、百兆/千兆以太网、xDSL、EPON/GPON等无线或有线技术实现数字电视与互联网的连接，同时也需要在数字电视中增加一块应用处理器或多媒体处理器。[5] 实际上，真正的未来数字电视产品很可能是上述几个技术发展方向的组合和融合。因而，在教学中需要把握数字电视的发展方向，不断融入新技术，突出该课程的实用性。
2.教学方法
教学方法包括教师教的方法（教授法）和学生学的方法（学习方法）两大方面，是教授方法与学习方法的统一。教授法必须依据学习法，否则便会因缺乏针对性和可行性而不能有效地达到预期的目的。但由于教师在教学过程中处于主导地位，所以在教法与学法中，教法处于主导地位。
（1）多种教学手段相结合提高学习兴趣。改变以往板书授课的单一方式，合理利用现代计算机发展的优势，采用多媒体、网络教学相结合的多种信息传播方式。根据教学目标和教学对象的特点，通过多媒体教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。[6]将教学内容配套的课件Powerpoint、Flash动画、视频压缩演示软件等多种辅助资料上传到教务在线的网络平台，方便学生多种渠道获取与授课内容相关的知识，在课余时间有选择的学习。同时，利用网络平台，学生可留下各种疑问或提出建议，以便授课教师进行及时的解答并改进教学方式和内容。
（2）全方位考核提高学习效率。对学生的考核不单单集中于期末考试一种形式，更多的注重于平时课堂上的反馈。具体实施起来，对学生学习成绩的评价包括两个方面，平时和期末成绩各占40%和60%。平时成绩中课堂提问、随堂测验和课后作业共占20%，实验成绩占20%。通过课堂提问和随堂测验的形式可以实时掌握学生对所学知识的理解与吸收程度，以便任课教师及时调整教学方式和授课进度，同时对前面学习中学生掌握较薄弱的环节再次强调和讲解，形成一个良性循环的反馈系统。期末考试以闭卷形式进行，考核学生对数字电视技术的基本概念、原理的理解和应用。教师需要认真做好试卷分析，了解本届学生得分和丢分情况，总结教学中存在的不足，为后续教学方案的调整提供可参考的数据和资料。
3.教学实验
实验教学是增加学生的感性认识、激发学生的创造力、提高动手能力以及提高数字电视理论课的教学质量不可或缺的关键环节。以往的“数字电视技术”课程往往以理论学习为主，缺乏必要和必须的设备来进行相应的实践课程，很难对教学内容生动化、形象化。学生在学习过程中缺乏直观的认识，感觉枯燥难懂。实验的设计需要从学生角度出发，提供足够的系统工作仿真点，并注重原理仿真，突出学习过程中需要掌握的关键点。
数字电视实验教学方案结合实验教学时数，无须面面俱到，主要侧重于受益面最大的应用端，以静止图像和视频编解码为核心内容。利用MATLAB、VC++软件实现JPEG和JPEG2000的静止图像压缩，视频处理实现基于多媒体DSP处理器DM642处理器的监控系统。集体实现需要以下硬件：DM642、摄像头、Philips公司的视频解码芯片SAA7115、Intel公司的LXT971ALC芯片（PHY）以及外围的RJ45接口、SDRAM和Flash存储器。由摄像头采集的模拟视频信号经SAA7115模数转换后，形成YUV4∶2∶0格式的数字视频信号，从DM642视频端口输入；由基于DM642的软件编码器编码压缩处理（本次实验使用H.264视频编码标准），编码压缩生成的视频码流数据，打包后通过RJ45口经以太网传送到远端目的地，完成网络视频通信和监控。经DM642的MAC接口，在网络传输的同时，视频信号可由视频端口经视频编码芯片数模转换后输出模拟视频信号到监视器进行本地回显。
教学实验系统采用模块化设计，要求学生能够完成原理验证的实验，同时满足学生及教师的二次开发设计需要。鼓励学生利用课外时间完成自己感兴趣的项目。这样不但提高了学生的动手能力，同时深化了对理论知识的理解，反过来促进了听课的主动性，提高了课堂内容的吸收效率，促进了理论和实践的结合。
四、 结束语
为了培养面向21世纪合格的教育人才和应用型人才，结合“数字电视技术”课程的理论教学和实验教学，认真总结经验教训，不断地改革教学内容、教学方法和训练措施，注重能力的培养是教学的核心，努力提高学生的分析能力、逻辑思维能力、创新能力、综合能力等多种能力，使学生不断运用所学知识和方法去获得新知识、掌握新技能，适应就业与社会发展的新需要。
参考文献：
[1]吴宗泽，张勰.“数字电视与数字视频”课程的教学改革探索[J].电气电子教学学报，2009，31（4）：106-107.
[2]李春秀.数字电视接收机系统及业务数据功能研究与实现[D].天津：天津大学，2007.
[3]孙玉霞.试论电视原理课程的理论教学与实践教学[J].青岛大学学报（自然科学版），2001，（2）：98-101.
[4]陈英俊，黄伟.浅谈电视原理课程的教学方法[J].咸宁学院学报，2003，（3）：65-67.
[5]武明虎.数字电视教学实验系统的设计[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2010，12（1）：147-149.
[6]陈时东，卢成健，杨福初.《电视原理和电视接收机》课程的教改和实践[J].玉林师范学院学报（自然科学），2004，25（5）：49-52.
（责任编辑：孙晴）