基于“卓越计划”的数字水印技术教学改革研究

朱福珍

摘 要：根据“卓越计划”的培养目标与社会对数字作品版权保护工程师人才的需求，针对信号与信息处理专业课程数字水印技术教学存在的问题，通过从课程设置、教学内容、教学方法和考核方式等方面提出改进该门课程教学效果的策略。

关键词：“卓越计划”；数字水印技术；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2014）01-0045-02

数字水印技术是信号与信息处理类专业一门重要的专业课程，是实现数字作品版权保护的重要方法，也是科学研究和社会需求的热门方向。该课程的主要任务是通过对数字水印基础知识及基本算法的学习，培养学生实现数字水印算法的编程能力和创新能力，为学生从事信息加密等软件工程师工作奠定基础。课程内容涉及面广，工程实践性强，学科科研活动活跃，算法更新快，如何教好这门课，使学生真正掌握并熟练运用水印算法一直是专业课教师讨论的热点问题。另外，近年来社会对高校毕业生的总体评价是：实践动手能力差，缺乏实践经验和创新能力。面对这些情况，2009年，教育部推出一项重大教育改革项目——“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”），将培养在企业中能切实发挥作用的优秀工程技术人才作为“卓越计划”的人才培养目标[1]。鉴于数字水印课程与当今社会需求的密切联系以及目前授课中存在严重与实际脱节的问题，数字水印课程教学改革迫在眉睫，希望乘“卓越计划”的东风，提高该课程的教学效果。笔者结合讲授该课程中遇到的问题，对照“卓越计划”中的相关要求，提出对本课程教学改革的一些看法和建议。

一、“卓越计划”对教学的要求

“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》而提出的高等教育重大改革项目，旨在培养造就适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才，促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量。“卓越计划”具有三个特点[2]：即强化培养学生的工程能力和创新能力、学校按通用标准和行业标准培养工程人才、行业企业深度参与培养过程。

上述特点决定了高校课程在教育和行业、学校和企业密切合作的前提下，在有限的教学课时中，注重理论知识的工程背景和应用，着重培养学生的工程意识、实践能力和创新精神，努力为企业造就适应能力强的优秀工程师[3]。数字水印技术课程改革也应围绕这个要求进行。

二、数字水印技术课程特点与教学存在的问题

目前数字水印技术课程教学多以教师课堂讲授为主，学生课后练习为辅，呈现以下弊端。

（一）课程设置不合理，学生基础薄弱

1.课程设置不够合理。数字水印是一门面向大四高年级学生开设的专业课程，要求具有一定的数字图像处理、信号与信息处理方面基础知识，需要至少熟练掌握一门编程语言。若没有这些基础就选修此课程，学习起来会很吃力。但是，目前黑龙江大学的选课机制是任何年级、不管基础如何，只要对此课感兴趣就可以选听此课程。很明显这是不科学的，会造成学生基础差异大、教师授课进度难掌握、学习效果不理想等问题。

2.学时有限，基础知识没时间补充。上面提到数字水印的学习要具备一定基础，但是，目前选修此课学生的基础参差不齐，零基础的大一、大二学生也不少。本课程仅为34学时，教师授课时根本没有时间补充或温习相关必备基础知识，开门见山直接进入水印算法的学习，对有一定基础的大四学生尚有一定困难，更不用说对零基础的低年级学生了。

（二）课程内容重理论、轻实践，更新速度慢

1.内容重理论轻实践。数字水印技术是一门专业

性、实践性都很强的课程，真正掌握相关算法或对其进

行创新，必须辅以大量的课后实践练习。虽然在有限的

学时中给学生布置了作业等内容，但都偏于基本算法、基本理论，很多更有意义、稍有难度的算法已被束之高阁，算法的进一步创新没有得到充分挖掘。这一点与“卓越计划”培养实践型、创新型人才的培养目标不相符。

2.前沿算法补充不及时。数字水印技术属于一门发展迅速的前沿学科，算法不断推陈出新。教师授课过程中依据教学大纲，采用的教材是2007年的版本，更多地侧重于基本算法、基本理论的介绍和实现，而对最新文献上的算法并没有及时补充。这与“卓越计划”中培养适应经济社会发展需要的人才培养目标不符。

（三）教学方法与手段单一，缺少实践

目前教师对本课程的教学以课堂讲授为主，理论上有一定难度，因此容易使学生感觉枯燥乏味。同时，学生自主学习性差，缺少及时的课后练习和编程实践过程，不能对课堂内容及时消化和吸收。此外，教学手段多以PPT讲授为主，虽然这种信息化教学方式能够增加课堂信息量，但也造成了学生对重点难点的模糊，影响了学生的学习效果。

三、数字水印技术课程教学改革策略

针对以上数字水印课程教学过程中发现的问题，为适应“卓越计划”中培养企业需要的实践型、创新型人才的要求，对黑龙江大学数字水印技术课程改革的建议如下。

（一）调整课程设置，增加授课学时

数字水印课程是信号与信息处理专业的模块选修专业课，目前只有34学时，在有限的课时内想让学生从入门到真正掌握多种算法的确有一定难度。同时，按照现有选课机制，低年级（大一、大二）选修此课的学生占学生人数的一半左右，为了使这部分低年级学生也达到预期的教学目标，应该适当增加授课学时，由34学时调整为54学时，以便教师能够有时间温习补充一些必要、相关的基础知识，全面均衡学生的学习基础。

（二）与时俱进更新教学内容

当今社会对数字作品版权保护有着迫切的需求，因此，推动了数字水印算法不断推陈出新。但目前教材上内容仅适合学生掌握基本概念、基本算法，这些算法已经远远跟不上实际需要。因此，按照“卓越计划”培养在企业中能切实发挥作用的工程师型人才的要求，教师应该以教材为基础，同时参阅大量最新文献，并将最新研究算法及时补充到课堂教学中。教学内容与时俱进才能使学生学习的知识紧跟实际需要，进入企业单位才能适应快、竞争力强。endprint

当然，这对教师提出了更高的要求，教师不仅应该具有紧跟学术前沿、刻苦钻研的科研精神，更应该讲究教学方法，合理组织教学内容，提炼出与学生接受程度相符的新算法进行详细讲解，而对较难的新算法可以概括介绍，使学生掌握其发展趋势。

（三）运用灵活多样的教学方法

教师采用的教学方法直接影响学生的学习兴趣和学习效果。目前，此课程以PPT讲课为主，PPT授课的优点是直观、生动，节省书写板书时间，但也有不足，例如，PPT课件容易使学生产生视觉疲劳，据统计，若教师只是泛泛地讲解已经准备好的PPT课件，学生集中注意力的时间仅为15分钟[4]。这就要求教师以改善教学方法为切入点，提高教学质量，可从以下几方面加以改进。

1.增加课件制作的元素，加强动态课件的展示。平时课件大多是静态文本配以相应的图示，若根据教学内容，适当地每隔20分钟插入一些动态视频，就可以起到缓解学生视疲劳、吸引学生注意力的作用，从而，对学生更好地掌握学习内容大有帮助。如讲解LSB水印算法时，随着水印嵌入图像位平面次序的不同，嵌入水印后的效果迥异，按照以往的讲解方法，学生很难深刻体会到这种变化，如果我们做成动态课件，实时地演示出水印分别嵌入8个位平面导致的效果变化，自然会增强学生对算法的直观理解。当然，这需要教师下工夫掌握动态课件制作的本领和技能，成功地制作出高质量的动态课件。

2.实时演示算法的实现过程。数字水印课程教学过程中，教师要始终以培养学生真正掌握水印算法原理及程序实现为目的。在讲水印算法时，讲解完算法原理后，可在计算机上直接演示算法的实现程序，并对算法实现的关键加以解释。这样就可以提高学生对算法的理解，强化算法实现过程，同时，学生可以模仿教师的程序实现思路，进一步提高编程能力。

（四）改革考核方式

目前，数字水印课程的考核方式是闭卷考试。本课程是为学生将来从事数字媒体保护方面的工作奠定基础，最终目的是希望学生具备水印算法的实现能力，而不是仅仅以获取学分为目的。因此，考核方式应该更侧重于学生实践能力的考核，而闭卷考核方式远远达不到实践能力测评的要求。全面考虑学生的具体情况，可以采取“平时成绩（30%）+期末上机考核（70%）=总成绩”的方式，这种成绩比例的分配，可使学生更加重视平时的教学环节；期末上机考核是指根据教学内容制定学生必须掌握的算法程序库及详细的评分程序，学生在学校机房的计算机上进行考试，考试时以电脑随机抽取的两种算法作为考察内容，当场给出学生上机考试成绩。这种“平时成绩+带试题库的上机考试”方式就兼顾了大多数学生的实际情况，学生不论基础如何，只要平时肯努力，掌握试题库要求算法就一定能取得好成绩，同时也达到了希望学生掌握多种水印算法的目的，提高了学生的实践编程能力。

数字水印技术作为一门实践性较强的课程，在知识产权保护、票据防伪、内容认证等方面已有广泛的应用。为了更好适应“卓越计划”对工程师人才培养的要求，数字水印课程的讲授应该更加重视实践能力的培养，提高学生的实际动手能力和创新能力，切实提高教学质量，培养数字作品版权保护所需的优秀工程型人才。

参考文献：

[1]林健.构建工程实践教育体系 培养造就卓越工程师

[J].中国高等教育，2012，（13）.

[2]司徒莹，刘美.基于“卓越计划”的自动控制原理教学改

革探索[J].中国电力教育，2012，（16）.

[3]陈东.基于卓越工程师计划的钢结构课程教学改革研究

[J].重庆科技学院学报：社会科学版，2011，（6）.

[4]朱昌平，徐杉，朱陈松等.“卓越计划”课堂有效教学实践

探索[J].实验室研究与探索，2012，（9）.endprint