基于微課的數字信號處理教學方法的探討

歐陽玉梅　陳英

【摘 要】基于目前數字信號處理課程在教學方法及教學手段上的不足，本文提出了基于“微課”的教學方法，通過對該課程重點難點內容做成微課視頻的形式，供學生課前或課后學習，以提高學生的學習興趣及自主學習能力，再結合雙向互動式研究型教學方法及教學實踐力度的加大，從而改善教學效果，使獨立院校學生能更好的掌握這門課程。

【關鍵詞】數字信號處理；微課；教學改革；實踐教學

0 引言

數字信號處理作為通信、電子信息類專業的一門專業基礎課程，要求學生有微積分、信號與系統分析等課程的基礎，另外數字信號處理是一門理論性非常強的課程，抽象概念較多，涉及的數學知識也較多，而獨立學院學生數學基礎、信號與系統分析基礎都相對比較薄弱，所以學習本課程有一定的難度，易出現學生學習興趣低、怕學以及厭學等現象。針對該問題，本文提出了一種基于微課的教學方式，將課程內容制作成微課，分享給學生，以提高學生的學習興趣。

“微課”采用了精細化管理的教學模式，把“慕課”平臺上的“高級軟件工程”課程加以優化及改編之后得到“微課”平臺，加州大學伯克利分校的 Armando Fox 教授將“微課”平臺引入了校園，并取得了意想不到的好效果。2013 年，哈佛大學也開始嘗試“微課”平臺的教學，效果很好，且學術委員會主席Robert Lue 教授對“微課”給出了極高的評價，認為相對于“慕課”教學方式而言，“微課”體現了“幾乎不可避免的進化”?？屏_拉多大學全球分校最初采用“慕課”大班教學，經過調研，對學生的需求進行分析，最終也將所有課程都改成采用“微課”的在線授課模式。

從人的認知規律出發，人在學習的時候前十分鐘注意力最集中，所以“微課”長度一般設置在5-15分鐘的?！拔⒄n”在闡述問題的方式上除了教師講解外，還結合動畫、視頻等各種信息技術，使得對知識的講解過程更為直觀。且由于一個微課視頻時間較短，可以突破傳統課堂對時間和地點的限制，學生可以隨時隨地學習，也可以根據個人學習情況調整學習進度，使得學生真正成為學習的主角。

1 數字信號處理教學中出現的問題

近幾年來，數字信號處理課程多媒體與黑板板書相結合的教學方式，再結合Matlab軟件實驗，教學效果有一定的改善，但仍存在不足之處，主要體現為一下幾個方面：

1.1 教學內容方面

公式推導比較多，概念比較抽象，內容枯燥，學生無法將所學的內容與工程實踐相結合，再者獨立學院學生基礎較差，所以易出現“太難，聽不懂”等不學、厭學現象。

1.2 教學方法方面

傳統教學多采用“灌輸式”的方法進行授課，教師作為課堂主體，單向地向學生灌輸知識，教學的方式過于單調，不足以吸引學生的注意力，和學習興趣的提高。

1.3 實踐教學方面

實驗目前僅局限于理論仿真，而沒有硬件的實踐操作，學生很難把所學的理論知識和理論仿真同實際應用聯系起來，而獨立學院學生更應該把學習的重心往實踐方向傾斜。

2 數字信號處理教學改革措施

針對數字信號處理教學過程中出現的3個問題，我們可以從以下3個方面進行改進。

2.1 教學內容的改革

數字信號處理課程的知識結構可分為變換域和數字濾波器兩部分。對于變換域部分的知識，如離散時間信號的時域頻域分析部分與信號與系統分析Z變換部分是重復的，所以在實際教學中，可以對這部分內容進行精簡和提煉，并且刪除一些復雜的公式推導。關于時域與變換域之間的關系、波形變化以及濾波器的原理等抽象的內容，設計原理的講解可以精簡，而應側重如何通過Matlab實現具體濾波器的設計，另外，在課堂中增加數字信號應用實例的MALTAB程序講解，演示仿真波形，通過多波形的分析，使學生理解時域信號好頻域信號的特性，從而進一步加深學生對理論知識的理解。

2.2 教學方法和教學手段的改革

2.2.1 引入微課形式的教學方法

在傳統“灌輸式”、PPT講解的基礎上，借助視頻學習、慕課、微課豐富教學手段，將課程重要內容制作成微課，在課堂上播放，吸引學生注意力，提高學生學習興趣；也可放到網絡平臺上，供學生學習，充分利用學生的碎片化時間提供在線學習的機會。甚至能夠翻轉課堂，學生可在課前通過微課自主完成課堂學習，而在課堂上對重點難點進行討論，使學生在討論的過程中深化對知識點的理解，同時可以活躍課堂氣氛，讓學生成為課堂的主體。

2.2.2 雙向互動式研究型學習

針對課程部分重點難點教學內容，提取出合適的討論課題，進行定期或不定期的專題討論。首先，通過課堂或是其他網絡平臺向學生發布題目，讓學生提前做好討論或者報告準備，采用多媒體上講臺進行專題討論或報告。學生通過對課題的準備及討論過程可對該課程內容有更深入的理解，且能培養學生的辯證思考的能力，另外教師對課題討論的主要參與人做相應的獎勵，比如加平時分，來誘導學生自主學習。

2.3 實踐教學的改革

部分獨立學院目前已經開展了數字信號處理的軟件實驗課程，即基于Matlab軟件，通過編程實現對信號的仿真，可一定程度上加深學生對信號時域頻域的形象理解，可提高學生的編程能力，但畢竟Matlab軟件實驗只是做信號建模及仿真，所以很多學生仍然存在“學了這門課，卻不知道怎么在實際中應用”的疑問，因此，增加DSP硬件實驗是必要的。然而增加DSP硬件實驗需要校方新建DSP實驗室，該問題不是朝夕之間能解決的問題。所以針對此問題，可先進行探索性實驗，即通過收集整理其他院校的DSP硬件實現演示視頻，使學生對理論的仿真到實際的硬件實現有一個形象全面的了解，比如較抽象的知識點像卷積運算、FIR/IIR數字濾波器以及快速傅里葉變換FFT的DSP實現，通過實驗課使學生把抽象的知識與實際應用相結合。

3 總結

實踐證明，基于微課及雙向互動式的教學方法能充分調動學生的學習積極性，提高學生的自學能力。另外，引入DSP實踐教學，使學生更能將理論知識與工程實踐相結合。

【參考文獻】

[1]曾偉梁，劉穎，鮑曼，徐宏艷，趙沛豐.用 MATLAB 實踐數字信號處理課程的輔助教學[J].黑龍江生態工程職業學院學報，2014（1）.

[2]高靜，王鳳文，舒冬梅.《數字信號處理》課程教學實踐與探索[J].科技創新導報，2011（4）：153-154.

[3]曾偉梁，劉穎，鮑曼，徐宏艷，趙沛豐.用MATLAB 實踐數字信號處理課程的輔助教學[J].黑龍江生態工程職業學院學報，2014（1）.

[4]劉伯紅，閻英，方義秋.高校計算機實踐教學質量保障體系改革探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，31（12）：121-123，150.

[責任編輯：楊玉潔]