數字信號處理雙語課程教學改革的探索與研究

馮 姣 李 鵬

（南京信息工程大學電子與信息工程學院，江蘇 南京 210044）

數字信號處理雙語課程教學改革的探索與研究

馮 姣 李 鵬

（南京信息工程大學電子與信息工程學院，江蘇 南京 210044）

根據科技國際化的需求、數字信號處理課程的特點以及國內本科學生的知識體系結構，本文從教學內容、教學方法以及考核方式等方面對數字信號處理雙語課程的教學改革進行探討和研究。

教學改革；數字信號處理；雙語教學

1 引言

隨著計算機和電子信息技術的迅猛發展，數字信號處理技術已被廣泛地應用到通信、雷達、遙感、控制、生物醫學、人工智能、電力電子等需要借助計算機或微處理器對信號進行采集、處理、分析、傳輸、展示等操作的各個領域。因此，國內諸多高等院校將數字信號處理課程列為通信、電子信息類專業的必修課程，加強了該課程的建設和改革[1-2]。此外，全球范圍內知識、技術創新的快速發展也促進了科技創新與合作發展的國際化。科技創新國際化要求一個國家或研究機構能夠積極參與全球科技合作與競爭、共同應對國際科技創新中出現的問題與挑戰。

實現科技創新國際化需要培養大量的具有較高專業水準和外語水平的國際化科技創新人才。但是，在國內傳統的數字信號處理課堂教學過程中，教師常采用純中文教學，缺失了對專業外語水平的培養。因此，近幾年，國內部分高等院校通過鼓勵開設數字信號處理雙語課程，加強了對專業和外語水平的培養。本文將從教學內容、教學方法以及考核方式等方面對數字信號處理雙語課程的教學改革進行探討和研究。

2 數字信號處理雙語課程的教學內容

2.1 選擇合適的教材和參考文獻

為了在傳授數字信號處理技術的相關知識的同時加強專業英語水平的培養，雙語課程的教材尤為重要。被大學教師廣泛使用的中文經典的數字信號處理技術教材[3]和外文經典教材[4]在章節構架和知識點的介紹方式等多個方面上存在較大差異。因此，很難找到一本能夠與中文經典的數字信號處理技術教材內容一一對應的外文教材。雖然國內已經有學者已經對經典數字信號處理技術教材進行翻譯[5]，但是此類教材涵蓋了許多超出國內教學大綱的擴展知識，重點和難點不夠突出，不適合作為教材直接使用。

雙語教學的教材需要授課教師根據國內教學大綱，結合國內外經典的數字信號處理技術教材、相關書籍，精心挑選中英文教學內容，編排章節結構，從而使每個章節中的主要內容實現中英文對照，并包含國內教學大綱所提及的所有知識點，突出重點、難點。此外，為了能夠使學生了解數字信號處理技術在國內外前沿科技中的重要地位，教師在講解知識點時，可以將與該知識點相關的英文文獻（如會議論文、期刊論文、新聞報道等）打印并分發給學生閱讀，并且可以借助多媒體技術播放技術相關的英文視頻，通過上述多樣化的英文教學內容加強學生對專業英文的了解，提高學生專業英語聽說讀寫的能力，同時增加學生對本學科涉及技術的理解和興趣。

2.2 合理分配中英文教學內容

數字信號處理課程涵蓋了較多的抽象概念和數學推導，理論性比較強。由于英語并不是國內大學生的母語，用英語解釋晦澀抽象的理論知識將增加學生的學習理解難度，降低學習熱情。因此，數字信號處理雙語課程需要合理分配中英文授課的比例和結構。數字信號處理課程主要包含離散信號與系統的時域和頻域分析，以及數字濾波器的結構與設計方法。為了提高學生的專業英語水平，其中部分較容易理解的知識點可以采用全程英語講授，如離散時域信號、常見序列、序列運算、線性時不變系統的特點、濾波器的表示方法和基本結構等。上述知識點不包含復雜的數學推導，并且能夠通過動畫和程序等多媒體方式進行演示，加深學生對這些知識點的理解。全程英文授課不僅能夠擴展學生的專業英文詞匯，而且能夠避免學生對大量中文內容的依賴。但是，部分重點和難點內容仍需要結合中英文進行講解，例如Z變換與連續信號的拉普拉斯變換、離散傅里葉變換和離散時間傅里葉變換的關系，各種變換的物理意義、抽樣定理與連續信號的恢復、有限長單位沖激響應濾波器和無限長單位沖激響應濾波器的設計方法等。上述重點與難點涵蓋了大量的數學推導和抽象概念，學生需要理解其物理意義。因此，教師可以先利用英文板書或英文課件將這些知識點呈現給學生，數學公式推導過程可結合英文講解，常用專業英文單詞需要重點強調。但是重要公式的物理意義和相關技術的實際應用需要采用英文主導、中文輔助的方式，結合舉例、對比、動畫等多種手段進行講解，從而使學生能夠全面掌握課程中的重點和難點內容。

為了在鞏固所學知識點的同時加強專業英語的培養，課堂練習和課后作業應該用英文完成。老師在講解習題時，根據學生的掌握情況有針對性地運用不同的語言進行講解。對于學生熟練掌握的習題全程用英文講解。但是，對于多數學生無法正確理解的習題和知識點，教師需要結合中文和英文幫助學生理解。

實驗是培養學生實際動手能力和創新能力，將理論聯系實際的重要途徑。通過驗證性實驗，學生能夠加深對理論知識的理解。設計性和綜合性實驗能夠提高學生對所學知識的運用能力和解決實際問題的能力。由于驗證性實驗是驗證理論課所講解的知識點，所以教師可以全程用英文講解驗證性實驗，學生需要用英文編程和完成實驗結果。但是，設計性和綜合性實驗需要綜合運用所學的多個知識點來解決實際問題，中英文結合講解有利于學生理解問題，積極找出解決方案。對于有能力的同學應鼓勵其使用英文完成實驗報告，從而提高專業英語的書寫能力。

3 數字信號處理雙語課程的教學方法

3.1 外文主從教學模式

主從教學模式中教師占主導地位，負責用英文主導、中文輔助的方式，利用動畫、舉例、對比、實驗、板書、課件、視頻等多種教學方法講解知識點。學生通過聆聽和記筆記的方式學習相關知識、常用的專業英文詞匯以及相關技術的英文描述方法。該方式著重鍛煉學生專業英語的聽力、閱讀和書寫能力，同時擴充學生的專業英語詞匯量。教師應對學生專業詞匯量大小進行定期考察。

3.2 外文互動教學模式

專業英語的口語表達能力也是數字信號處理雙語課程的培養目標之一。因此，數字信號處理雙語課程需要設計外文互動環節，如教師在課堂上用英語提問，并鼓勵學生用英語回答簡單問題。重點培養學生對公式、名詞定義、關鍵技術、簡單數字信號處理系統的英語描述能力。教師通過用英文耐心引導，培養學生的專業英語思維，鼓勵學生敢于用英文描述所學的數字信號處理相關技術。

3.3 外文小組討論教學模式

用英文進行小組討論，闡述意見，團隊合作，纂寫英文報告。英文工作匯報演講是進行國際科技交流與合作必備的技能與素質。因此，數字信號處理雙語課程可以通過采用外文小組討論教學模式培養學生的上述技能。為了進一步加深學生對知識點的理解，教師可以提出若干個能夠運用相關知識點解決的實際問題，將學生分成多個討論組。學生以小組為單位討論解決問題的方法，對小組成員進行分工，并且用英文纂寫解決方案文檔，編輯英文幻燈片。最終，小組成員需要結合幻燈片用英文口述小組的解決方案。一個學期需要確保小組中的每個成員都有機會用英語闡述專業技術，從而鍛煉專業英語的口語表達能力、寫作能力、團隊合作能力等。

4 數字信號處理雙語課程的考核方式

為了同時考查學生專業知識的掌握程度和專業英語水平，數字信號處理雙語課程的考核總成績不僅包含考試卷面成績，還應該包含小組協作成績、外文互動成績以及實驗成績。其中小組協作成績和外文互動成績可列為平時成績。數字信號處理雙語課程的考試試題中除了包括能夠考查專業知識相關的數學計算和推導技巧的題目外，還需要增設考查專業英語能力和實際運用能力的簡答題和論述題等主觀題型。英語試題和英語作答不僅能夠考查學生對所學數字信號處理知識的掌握程度以及運用能力，而且能夠考查學生的專業英語的閱讀與寫作能力。此外，增加小組協作成績、外文互動成績以及實驗成績占總成績的比例，從而加強對專業英語能力、實際動手和運用能力以及解決問題能力的考查，同時提高學生對專業英語的重視，增加學生對數字信號處理課程的興趣。

5 總結

本文根據數字信號處理課程的特點，探討了數字信號處理雙語課程的教學內容、教學方法和考核方式。本文旨在通過上述改革方法，培養學生對數字信號處理雙語課程的學習興趣，使學生在掌握數字信號處理課程的重點與難點的同時，擴展專業英文詞匯量，提高專業英語聽說讀寫能力，加強團隊合作和實際運用能力，從而培養出符合科技創新國際化所需的專業人才。

[1]張麗麗，賈亮．“數字信號處理”課程教學的改革與實踐[J]．中國電力教育，2012(34)：70-76．

[2]翟懿奎，馬慧，曾軍英．數字信號處理課程教學改革研究[J]．計算機教育，2017(1)：70-72．

[3]程佩青．數字信號處理教程（第四版）[M]．北京：清華大學出版社，2015．

[4]Richard G． Lyons． Understanding Digital Signal Processing．Prentice Hall,2010．

[5]John G．Proakis，Dimitris G．Manolakis．數字信號處理――原理、算法與應用（第四版）[M]．方艷梅，劉永清，等譯．北京：電子工業出版社，2014．

Exploration and Research on Teaching Reform of Bilingual Teaching in Digital Signal Processing

Feng Jiao Li Peng
(Nanjing University of Information Science&Technology,Nanjing 210044,Jiangsu)

According to the requirement of internationalization of science and technology,the characteristics of digital signal processing courses as well as the knowledge structure of the undergraduate students in China,this paper discusses on the educational reform of bilingual courses in digital signal processing in terms of the teaching contents,the teaching methods and assessment methods.

educational reform;digital signal processing;bilingual education

G642；TN911.72-4

A

1008-6609(2017)08-0006-03

馮姣（1984-），女，吉林延吉人，博士，講師，研究方向為無線通信網絡、計算機網絡與數字信號處理。

國家自然科學基金青年基金，項目批準號：61501245和61501244，江蘇省自然科學基金青年基金，項目批準號：BK20150932；江蘇高校優勢學科Ⅱ期建設工程資助項目。