項目教學(xué)法在數(shù)字信號處理課程中的應(yīng)用探索

歐陽鍵+孔令軍+劉軍

摘 要 數(shù)字信號處理是通信專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是一門實踐性要求極高的課程，具有公式多、概念抽象等特點。針對傳統(tǒng)教學(xué)過程中學(xué)生被動學(xué)習(xí)的問題，提出將項目教學(xué)法引入數(shù)字信號處理課程，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，并進一步探討項目教學(xué)法的實施過程和教師在其中的角色定位問題。

關(guān)鍵詞 數(shù)字信號處理；項目教學(xué)法；數(shù)學(xué)公式

中圖分類號：G642.3 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）22-0113-02

Exploration of Project Teaching Method in Digital Signal Pro-cessing Course//OUYANG Jian， KONG Lingjun， LIU Jun

Abstract Digital signal processing （DSP） is a critical professional course for the communication students. DSP has many formulas and

abstract conception， thus it is a high demanding practice course. The

problem in the traditional DSP course is the passive learning of stu-

dents. To overcome it， this paper explores the project teaching me-thod in DSP course to improve the learning initiative of students. Meanwhile， we also discuss the problem of the implementation pro-cess and the role of teachers.

Key words digital signal processing； formula； project teaching method

1 引言

數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing，簡稱DSP）是高等院校通信工程、電子信息工程等專業(yè)必修的核心基礎(chǔ)課程，它以數(shù)字的形式對信號進行采集，利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備對數(shù)字信號進行變換、濾波等處理，以得到符合需要的信號形式[1]。DSP課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生理解和掌握信號以數(shù)字形式處理的基本概念、基本分析方法和處理技術(shù)，其授課內(nèi)容主要包括離散時間信號和系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、信號的采樣與重建、離散傅立葉變換理論、快速傅立葉算法、數(shù)字濾波器的設(shè)計等，課程內(nèi)容的理論性較強，涉及的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)較多，概念比較抽象且不易理解[2]。

傳統(tǒng)DSP教學(xué)采用的是“教師—課程—課堂”三中心的機械式填鴨方法，將知識點作為現(xiàn)成的結(jié)論傳授給學(xué)生。雖然教學(xué)過程可通過詳細(xì)的數(shù)學(xué)分析推導(dǎo)和圖形動畫的形式將抽象的概念和枯燥的理論展示給學(xué)生，但學(xué)生仍處于一種被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，時常會被快速傅立葉算法和數(shù)字濾波等內(nèi)容的繁雜數(shù)學(xué)公式和推導(dǎo)過程所困擾，未能真正理解信號頻域分析思想和原理，存在學(xué)不懂、理不清等現(xiàn)象，進而產(chǎn)生畏難心理，失去對本課程的學(xué)習(xí)興趣。

針對傳統(tǒng)DSP教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)主動性缺乏的問題，在DSP課程教學(xué)改革中嘗試采用項目教學(xué)法，以激發(fā)學(xué)生的求知欲為目標(biāo)，通過引入學(xué)生身邊的實際問題，培養(yǎng)學(xué)生探究問題和解決問題的能力，做到對DSP課程知識點的真正理解與掌握。項目教學(xué)法是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過探索解決預(yù)先設(shè)計的一個或多個教學(xué)實踐項目，達(dá)到完成課程教學(xué)任務(wù)的一種教學(xué)方法。其核心追求不再是將課本中現(xiàn)成的知識教授給學(xué)生，而是以“學(xué)生—實踐—項目”為中心，要求學(xué)生在完成項目的過程中主動尋找解決問題的途徑，進而激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)質(zhì)疑、探究、分析和解決問題的能力[3]。相較于傳統(tǒng)教學(xué)方法，項目教學(xué)法由強調(diào)教師如何“教”轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生如何“學(xué)”，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)主體、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)過程、激勵形式和教學(xué)特色等方面均呈現(xiàn)出不同的特點[4]，具體如表1所示。

2 項目教學(xué)法在數(shù)字信號處理課程中的實踐

項目教學(xué)法的設(shè)計原則 DSP課程知識點具有理論性強、公式推導(dǎo)多、概念抽象難理解等特點，將項目教學(xué)法運用于DSP課程應(yīng)遵循以下幾點設(shè)計原則。

1）以學(xué)生為中心的選題原則。需要考慮學(xué)生現(xiàn)有理論基礎(chǔ)和實踐能力，結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，選擇難度、規(guī)模適中并富有挑戰(zhàn)性、真實性、典型性等特點的項目，以充分調(diào)動學(xué)生的積極性。

2）學(xué)生實踐與教師講解相結(jié)合的原則。學(xué)生在項目實踐過程中很難獨立理解DSP課程知識點的原理并理清所有知識點之間的關(guān)聯(lián)。因此，教師要善于把握理論講解的切入時機，并將課程各知識點銜接起來，以幫助學(xué)生更好地梳理整合課程知識點脈絡(luò)。

3）過程綜合評價原則。不同于傳統(tǒng)教學(xué)方法以作業(yè)和考試為評價方式，項目教學(xué)法需要根據(jù)學(xué)生完成項目的情況及實踐過程中的表現(xiàn)對其進行綜合考評。

項目教學(xué)法的實施過程

1）項目選題。項目選題應(yīng)涵蓋DSP教學(xué)目標(biāo)中離散傅立葉變換理論、快速傅立葉算法、數(shù)字濾波器設(shè)計等核心知識點，并結(jié)合學(xué)生前期基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律，考量項目內(nèi)容的深度和廣度以及學(xué)生是否有能力完成項目，避免選題難度過高，挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2）計劃制訂。選定項目之后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生制訂具體可行的實踐計劃，以便于學(xué)生掌握、調(diào)節(jié)項目學(xué)習(xí)活動的進度。此外，教師還要加強與學(xué)生的討論溝通，有意識地對整個項目實踐過程進行指導(dǎo)、調(diào)節(jié)和評價。

3）項目實施。項目教學(xué)法在實施過程中強調(diào)學(xué)生之間的協(xié)作。教師在項目實施過程中需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、性格特長等因素，對學(xué)生進行小組分工，并分配各小組成員的具體任務(wù)。在學(xué)生遇到問題時，教師應(yīng)組織學(xué)生進行討論，引導(dǎo)學(xué)生通過團隊協(xié)作完成項目。endprint

4）成果展示。在學(xué)生完成項目后，教師要指導(dǎo)學(xué)生展現(xiàn)其項目成果，在成果展示過程中指導(dǎo)學(xué)生進行組內(nèi)討論、組間討論以及師生討論，目的在于通過交流討論，讓學(xué)生彌補自己的不足，學(xué)習(xí)他人的經(jīng)驗，進一步激發(fā)學(xué)習(xí)動力。

5）綜合評價。項目評價主要考查學(xué)生在項目實施過程中的參與程度，學(xué)生解決問題的能力、動手實踐的能力以及綜合運用知識的能力。評價可采用學(xué)生自我評價、小組互評、教師評價相結(jié)合的方式，綜合評估實施項目的過程，避免傳統(tǒng)的以結(jié)果為中心的評價方式。

3 項目教學(xué)法在數(shù)字信號處理課程中的應(yīng)用探討

項目教學(xué)法的實施效果 在將項目教學(xué)法應(yīng)用于DSP課程過程中，對其實施效果進行總結(jié)。

1）激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。以項目研究形式將生活引進課堂，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更激發(fā)其內(nèi)在學(xué)習(xí)動力，使學(xué)生對課程知識點有了更深刻的認(rèn)識與理解。

2）改變了教師與學(xué)生之間的關(guān)系。教師在教學(xué)過程中更多是扮演一個指導(dǎo)者，讓學(xué)生成為完成項目的具體實施者，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

3）提高了學(xué)生的團隊精神。在實施項目過程中，積極引導(dǎo)學(xué)生通過團隊討論解決遇到的項目難題，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生獨自學(xué)習(xí)的模式，培養(yǎng)了學(xué)生的團隊精神。

4）提升了學(xué)生的綜合能力。傳統(tǒng)教學(xué)法注重理論而缺乏實踐。項目教學(xué)法的實施讓學(xué)生在完成項目的過程中不僅學(xué)習(xí)了專業(yè)知識，而且培養(yǎng)了解決問題、與他人溝通等多方面的綜合能力。

項目教學(xué)法實施中應(yīng)注意的問題 由于項目教學(xué)法強調(diào)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，在實施過程中應(yīng)注意以下幾點。

1）避免流于形式。項目實踐過程中，教師要注重DSP課程各知識點的內(nèi)在邏輯，特別針對重點與難點，應(yīng)采用集中授課教學(xué)模式，保證學(xué)生掌握必要的理論知識。此外，在學(xué)生參與項目活動過程中，教師要指導(dǎo)學(xué)生分工明確、各司其職，并注重分享交流，避免部分學(xué)生坐享其成。

2）避免進度失控。由于項目教學(xué)法強調(diào)學(xué)生的自我探究和交流合作，實踐過程存在諸多不確定和不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致學(xué)生無法按照項目進度推進項目的實施。因此，教師要時刻關(guān)注學(xué)生的項目進度，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生遇到的難點并做出相應(yīng)的指導(dǎo)。同時，要針對學(xué)生實際情況對項目進度進行實時動態(tài)調(diào)整。

3）避免模糊評價。教師對于學(xué)生的評價存在一定的主觀特性，容易導(dǎo)致評價結(jié)果量化的模糊。因此，對于學(xué)生的項目檢查評估，教師應(yīng)采用學(xué)生自評與他評相結(jié)合的方式，從學(xué)生解決問題的能力、實施過程中的參與度、知識掌握程度，以及學(xué)生在項目完成后各方面素質(zhì)的提升等多個方面進行綜合評價。

項目教學(xué)法實施中教師角色的重新定位 項目教學(xué)法改變了傳統(tǒng)教學(xué)法中以教師為中心的教學(xué)模式，學(xué)生變?yōu)橹行模處熮D(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)的指導(dǎo)者和組織者。針對這一轉(zhuǎn)變，教師需要在以下幾個方面重新定位：

1）教師作為指導(dǎo)者，需要負(fù)責(zé)設(shè)計難度適宜的項目，并在學(xué)生遇到困難時，引導(dǎo)學(xué)生采用正確的方法解決問題；

2）教師作為組織者，需要為學(xué)生創(chuàng)建學(xué)習(xí)討論的環(huán)境，使學(xué)生在一個輕松和諧的環(huán)境中共同完成項目任務(wù)；

3）教師作為評價者，需要在項目實施過程中有效組織學(xué)生相互討論，并負(fù)責(zé)學(xué)生的整體評價，以激發(fā)學(xué)生探究問題的興趣與學(xué)習(xí)的主動性。

4 結(jié)束語

將項目教學(xué)法運用到DSP課程教學(xué)中，以項目作為課程知識點的載體，克服了該課程傳統(tǒng)教學(xué)法的諸多弊端，極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性。同時，教師也需要從教學(xué)觀念和教學(xué)方法上實現(xiàn)由課程執(zhí)行者到項目指導(dǎo)者與組織者的轉(zhuǎn)變。

參考文獻

[1]吳鎮(zhèn)揚.數(shù)字信號處理[M].2版.北京：高等教育出版社，2010.

[2]王祖林，郭旭靜.數(shù)字信號處理中的通信實例教學(xué)探索[J].中國教育技術(shù)裝備，2010（30）：28-29.

[3]蔣玲萍，趙彥梅，葛慶敏.信息技術(shù)教學(xué)中項目教學(xué)法的應(yīng)用[J].中國教育技術(shù)裝備，2015（14）：118-119.

[4]姚珊珊.項目教學(xué)法促進學(xué)生合作能力培養(yǎng)的應(yīng)用研究：以南召一高信息技術(shù)課程為例[D].河南：河南師范大學(xué)，2015.endprint