工程教育背景下數字信號處理實施多元化教學方法的研究與實踐

陳立偉，趙宇寧，朱海峰

（哈爾濱工程大學 信通學院，黑龍江 哈爾濱 150001）

【探索與實踐】

工程教育背景下數字信號處理實施多元化教學方法的研究與實踐

陳立偉，趙宇寧，朱海峰

（哈爾濱工程大學 信通學院，黑龍江 哈爾濱 150001）

面對工程教育背景，對數字信號處理課程的教學方法進行改革和實踐，針對不同的教學內容和要求，采用多元化的教學方法來完成數字信號處理課程的教學任務。從教學目標、課程理念、教學手段、教學方法等方面進行課程的改革實踐，以達到提高學生的工程實踐水平和創新能力，培養學生分析和解決問題能力的目的。

工程教育；數字信號處理；多元化教學

字信號處理是一門基礎性很強的課程，信號與系統是它的先修課程，通信原理是它的拓展課程，該課程集數學、計算機和電子學為一體，是一門交叉學科。在數字信號處理課程中，既涉及基礎理論和算法，還涉及硬件電路，覆蓋面很廣。對該課程的講授也不能僅僅采用理論教學的方法，尤其是在工程教育的背景下，對學生的要求越來越高。基于工程教育背景，本論文以創新人才培養為目標，探索數字信號處理有效的教學方法和教學手段，培養學生分析問題和解決問題的能力。通過對教學方法的改革，將教學的指導思想變為以學生為主，改變學生傳統的學習方式，充分調動學生學習的積極性，激發學生的學習興趣，提高工程設計能力，為數字信號處理及其相關課程的改革提供參考和借鑒。

1.調整課程教學目標，強調工程素養及創新精神和實踐能力的培養。根據學校本科生培目標的要求，在教學中要以加強基礎、重視實踐、增強能力、提高素質為目標，課程體系要分層次、多模塊，即涉及基本技能培養有包含創新能力的培養。

2.調整教學理念。數字信號處理課程的教學理念應該是針對不同的教學內容，采用多種教學方式相結合，通過啟發的方式，調動學生學習的積極性和主動性，激發學生學習的興趣和能力，逐步提高學生獨立分析、解決問題的能力，為今后的學習和工作打下基礎。

3.改革教學方法。多種教學手段相融合，構建多元化、立體化教學模式。因為數字信號處理課程內容很抽象，理論性很強，傳統的教學方式是教師的講授式教學，學生往往處于被動接受的地位，這樣就抑制了學生的學習主動性。為了改變這一現狀，需要針對不同的教學內容，采用多種教學方式相結合的多元式教學模式，引導學生參與教學活動，變學生的被動學習為主動學習。①講授式教學，對于課程中那些基礎性較強，理論性較強的內容，學生難以理解，需要老師進行透徹的分析和細致的講解。在教學過程中，教師要注意啟發和引導學生，而不是全盤灌輸，要注意教學的生動性，用生動的案例來吸引學生。②研討式教學，采用研討式教學方法，教師需要針對不同的教學內容和教學目標要求，精心思考，提出難度適中符合邏輯的問題，使學生能和同伴之間通過積極的討論交流，達到自主學習的目的。研討的內容以教材為主，輔以周圍的生活實際，教學環境輕松自由，充分調動學生的學習積極性，鼓勵他們自由表達，提出問題，對問題進行探討，讓學生通過這種研討式的方式將所學的知識應用于解決實際的問題。③啟發式教學，在教師主持下，為學生創設一個良好的學習氛圍，調動其學習知識的積極性、主動性和創造性，引導學生對學習能夠舉一反三，激勵學生的學習興趣，促進學生的自學能力、分析和解決問題的能力、創新和組織能力的發展。④網絡環境下的自主學習與協作學習，充分利用網絡的信息開放性，構建多媒體化的協作、自主學習情境。數字信號處理課程網站主要有下面幾個特點：一是較為豐富的教學資源，選編和收集國內外與課程內容有關的多媒體素材等，向學習者提供豐富的學習資源。二是相對靈活的網絡交流，網站不僅實現了本課程的各個方面資源的表達共享，還通過服務器端程序的編制，實現一個的交流平臺BBS。通過在線交流，學生老師實現遠程交互，反饋信息。三是靈活的信息呈現，網站綜合運用圖片、多格式文本FTP系統等各種技術，把課程的資料以豐富多彩的形式呈現給學生。

4.完善教學文件。在教材建設方面，密切聯系本學科和交叉學科的國內外最新發展動態，在參考國內外優秀教材的基礎上編寫適合本專業培養方案的《數字信號處理》教材，輔之以MIT大學等一些在數字信號處理教學中有重要影響的高校教材，并在現代信號處理、MATLAB輔助信號處理、DSP原理與應用等方面配合指定了大量教學參考書，使學生學習目的和發展方向明確化。同時提供相應的CAI課件、網絡課程，以逐步形成立體化多媒體化的教材體系。

5.教學手段改革。教學手段上改變傳統的粉筆式教學，逐步輔以圖片、幻燈、錄像、投影、CAI課件等多媒體信息，讓抽象的原理能夠以形象實用的方式高效地展現。

6.考試改革。啟發式、探究式、討論式、參與式等多元化教學的同時，也要改革考試方式。考試方法從某種意義上來說，是引導學生學習的指揮棒，這根指揮棒的運用是否得當，對學生學習能力的培養將產生很大的影響。在考核方式上，可以采用開卷、閉卷等多種形式。注重學生的日常知識積累、檢測學生的綜合設計能力。在考核內容上，注重學生的分析和綜合能力，在強調考核知識的綜合應用、基本概念以及基本內容的同時加大分析與綜合型試題的比重，并有10%的拓展、創新題。這樣，可以在保證試卷適用于大部分學生的同時，也拉開了成績的分布，能夠較為客觀地考核學生的學習狀況。評價形式多元化，既有分數，也有評語；既有課內，也有課外。可以讓學生參與課程考核的評價方案，讓他們及時了解自己在自我構建知識體系的過程中取得的成績和進展，使考核評價成為一個繼續學習的過程，充分體現學生在自主學習中的主題地位。

7.提高教師素質，打造教學和科研團隊。多元化教學方法的改革需要教師有充足的知識儲備，以應對學生可能提出的很多問題，所以教師要加強理論知識學習，增加理論知識儲備與應用能力，不斷完善自己的知識結構與智力結構。需要建立一支在素質上具備良好的職業道德和高尚的思想境界、具備現代教育理念、掌握現代教育技術、具備較強創新精神的教學科研能力的教師隊伍。

通過工程教育背景下實施數字信號處理多元化教學方法的改革與實踐，構建了新的課程體系，從整體上對“數字信號處理”課程內容進行了整合和優化，初步建立信號處理多元化教學新模式，將多種教學手段和方式相結合，取得良好的教學效果。

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G642.0

A

1674-9324（2014）22-0212-02

黑龍江省教改項目（JGZ201201074）；哈爾濱工程大學教改項目。