信號處理系列課程新形態教材建設

陶丹 胡健 李艷鳳 薛健 黃琳琳 陳后金

摘要：當下高校新形態教材建設方興未艾。這種以紙質教材為核心、以互聯網為載體、以信息技術為手段，將傳統紙質教材與數字化資源有機融合的新形態教材，以其特有優勢引領了教材建設的新趨勢。結合教學團隊實踐經驗，文章以信號處理系列課程為例，對新形態教材建設進行探討。

關鍵詞：新形態教材;信號處理;慕課;信號與系統;數字信號處理

中圖分類號：G642.41? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）49-0001-02

一、引言

隨著信息技術的發展，以MOOC為代表的大規模在線開放課程在為高校提供豐富的數字化教學資源的同時，也在加快信息技術和教育教學的深度融合[1]。作為一種新型的教學方式，信息化教學對教學的重要載體——教材的建設提出更高的要求。

信號處理系列課程包括“信號與系統”和“數字信號處理”，它是電子信息類的專業核心課程，具有較強的理論性和實踐性，承載著培養學生專業能力和綜合素質的重任。信息技術的發展，使得傳統信號處理系列課程紙質教材存在的不足日益凸顯。其一，教材形式單一，內容偏重理論推導和復雜計算，物理概念和工程概念相對缺乏;其二，教材內容陳舊，對領域新知識、新技術、新成果涉及甚少。另外，在教育部對數字化教學資源建設的鼓勵政策下，雖然建設積累了一系列優質的數字化教學資源，但仍存在紙質教材與配套數字化資源相脫節的情況，導致數字化教學資源的作用和優勢尚未得到充分發揮。由此，新形態教材應運而生。新形態教材有機地銜接紙質教材和數字化資源，讓紙質教材發揮知識體系的完整性，數字資源則呈現出多樣性和服務個性，通過各類網絡技術（二維碼、AR等）以及新穎的內容編排和版式設計，形成相互支撐、相互配合的知識體系，支持學習者使用移動終端學習，從而提高教材的適用性和服務課程教學的能力[2]，如圖1所示。

二、我校信號處理系列課程建設現狀

我校在國內較早開設“信號與系統”和“數字信號處理”課程，并先后編著出版相關教材10余本。我校信號處理教學團隊繼承前輩的研究成果，于2003年開始陸續編著“信號與系統”和“數字信號處理”課程教材，先后獲得“北京市高等教育精品教材”、國家“十五”規劃教材、國家“十一五”規劃教材、國家“十二五”規劃教材等稱號，已發行20多萬冊，被100多所高校采用。“信號與系統”和“數字信號處理”的教材建設、課程建設得到國內同行的高度認可，多次應邀在全國性教學研討會上介紹信號處理教材與課程建設的經驗。另外，“信號與系統”課程先后被評為國家級精品課程、國家級精品資源共享課程，“數字信號處理”課程被評為教育部英語授課品牌課程。需要特別指出的是，我校教學團隊建設了“信號與系統”和“數字信號處理”MOOC課程，已在中國大學MOOC網開播，分別于2017年和2018年獲批國家精品在線開放課程，累計選課人數近15萬人次，居同類課程之首。

新形態教材兼而有紙質教材和數字化資源的優勢，有利于現代教育理念在信號處理系列教材中的體現和學科的及時反饋。以上建設成果也為我校信號處理系列課程新形態教材的建設提供豐富的教學資源和寶貴的教學經驗。

三、我校信號處理系列課程新形態教材建設

教學團隊面向信號處理系列課程群，以“成果導向教育”理念為指導，整合教材內容，優化教材設計，豐富教材資源，開展新形態教材建設，如圖2所示。目前，教學團隊已出版《數字信號處理（第3版）》[3]紙質教材，并建設發布包括電子課件、文本、圖表、動畫、音視頻及學習平臺等全面豐富的配套數字化教學資源。

（一）整合教材內容

我們在創新教育理念的指導下對信號處理系列教材內容進行整合，優化信號處理系列課程體系。“信號與系統”突出基本原理與概念，“數字信號處理”突出數字化方法與技術，加之MATLAB仿真驗證的引入和貫穿，較好地體現原理、技術和應用的有機結合。

（二）優化教材設計

在新形態教材建設中，教材的形態創新通過新穎的內容編排和設計版式來實現。內容編排方面，注重以問題為導向，按照“為什么”、“是什么”、“做什么”進行教材設計。利用紙質教材正文的左右側留白進行標注，相關知識點嵌入數字化資源，將信號處理系列課程涉及的抽象晦澀的概念、原理和方法以文本、圖表、動畫、音視頻等形式，通過深入淺出、簡單明晰的風格，生動形象地呈現出來，降低課程學習難度。如圖3所示，在《數字信號處理（第3版）》新形態教材中，在講解“有限長序列傅里葉分析”時，讀者可通過點擊左側留白處的二維碼跳轉至動畫演示資源，直觀感受有限長序列補零效果，加深對知識點的感性認識和理解。

（三）豐富教材資源

依托教學成果，教學團隊豐富了信號處理系列教材素材，累計錄制100余個微視頻，并制作了配套電子課件，涵蓋“信號與系統”和“數字信號處理”課程的全部核心知識點。

四、結論

目前，國內新形態教材建設正處于發展階段，整體規模和質量均有待提高，尚未被廣泛地建設和應用。教學團隊開展的一系列實踐活動，為信號處理系列課程新形態教材建設積累了寶貴的經驗。

參考文獻：

[1]李曉鵬.新形態教材出版的實踐與思考[M].現代出版，2017：51-54.

[2]李洪群.電子專業課程新形態一體化教材的建設與研究[J].山西青年，2017，（01）：170.

[3]陳后金，薛建，胡健，李艷鳳.數字信號處理[M].第3版.高等教育出版社，2018.