混合式教學(xué)在數(shù)字信號(hào)處理課程中的應(yīng)用

劉倩

摘要：針對數(shù)字信號(hào)處理課程在教學(xué)過程中存在的問題，在教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)置、考核方式和信息化建設(shè)等方面對課程進(jìn)行改革。首先，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，繪制課程知識(shí)體系，明確課程中重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)，其次，完成實(shí)驗(yàn)層次化的改革，通過項(xiàng)目化實(shí)驗(yàn)，提高對知識(shí)的掌握程度，最后，通過改革考核方式和信息化建設(shè)，完成傳統(tǒng)教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合，既發(fā)揮了教師的指導(dǎo)作用，又提高學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

關(guān)鍵詞：混合式教學(xué);數(shù)字信號(hào)處理;信息化建設(shè)

中圖分類號(hào)：G434? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）26-0147-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： Aiming at the problems encountered in the course of digital signal processing， the reform in term of teaching content， experiment setting， and assessment method and information construction is carried out. Firstly， the key and difficult knowledge of the course is proposed by optimizing the teaching content and drawing the curriculum knowledge system. Secondly， the reform of the experimental hierarchy is completed and it improves the mastery of knowledge through project experiments. Finally， through the reform of assessment methods and information construction， the combination of traditional teaching and network teaching is completed， which not only plays a guiding role for teachers， but also enhances students' enthusiasm and creativity.

Key words： Blending Teaching ;digital signal processing; information construction

傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教師是教學(xué)的主體，學(xué)生是被動(dòng)的學(xué)習(xí)者和接收者。傳統(tǒng)的教學(xué)模式忽視了學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，損害了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。隨著信息化技術(shù)的高速發(fā)展，國內(nèi)外教育工作者努力尋求新的教學(xué)模式，混合式教學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。混合式教學(xué)模式將傳統(tǒng)教學(xué)模式和信息化教學(xué)模式結(jié)合，既能發(fā)揮教師的啟發(fā)，引導(dǎo)，監(jiān)督作用，也能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)積極地學(xué)習(xí)。

《數(shù)字信號(hào)處理》[1-3]作為通信與電子信息類的專業(yè)核心課程，需要前期課程的知識(shí)儲(chǔ)備，如高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)、概率論、信號(hào)與系統(tǒng)等，而且是后續(xù)課程如圖像處理的基礎(chǔ)課程，所以在通信類專業(yè)中具有重要地位。但是《數(shù)字信號(hào)處理》是以算法為基礎(chǔ)，導(dǎo)致其概念抽象、公式推導(dǎo)復(fù)雜、內(nèi)容枯燥難理解、可視化差，使學(xué)生在課程的理解和應(yīng)用上具有一定的難度。針對上述問題，自2016年起，本學(xué)院通信工程專業(yè)開始實(shí)施課程綜合改革，改革結(jié)合該門課程的特點(diǎn)及學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，對該門課程分別從教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、考核方式、信息化建設(shè)等方面進(jìn)行改革。

1 課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

1）概念晦澀難懂

通信類專業(yè)開設(shè)該門課程，需要學(xué)生掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本概念及原理，但是課程中的很多概念學(xué)生都很難掌握和透徹理解，如頻譜、采樣、FFT、濾波器的設(shè)計(jì)等等，晦澀難懂的概念導(dǎo)致學(xué)生不能積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)該門課程。

2）教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐脫節(jié)

該門課程的主要內(nèi)容有頻譜變換、濾波器設(shè)計(jì)等，但課本知識(shí)大多是以公式推導(dǎo)為主，涉及與工程實(shí)踐結(jié)合的內(nèi)容很少，導(dǎo)致學(xué)生對該門課程的理解停留在數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)上，而不能真正地理解如何將課程內(nèi)容應(yīng)用在生活實(shí)踐中。

3）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要以MATLAB仿真為主，涉及Z變換、零極點(diǎn)分析、FFT、濾波器設(shè)計(jì)等數(shù)字信號(hào)處理的關(guān)鍵內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，而且對MATLAB軟件的使用需要一定的基礎(chǔ)，導(dǎo)致學(xué)生不主動(dòng)思考，易照搬課本或同學(xué)程序;還有，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以圖片形式出現(xiàn)，學(xué)生并不能很好的用理論解釋結(jié)果，不能感受到與實(shí)踐工程的聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生無法學(xué)以致用。

4）考核方式重結(jié)果輕過程

傳統(tǒng)考核方式過于單一，通常通過卷面考核的方式完成對學(xué)生的考核任務(wù)，而卷面內(nèi)容局限于教材中的理論知識(shí)，缺乏對學(xué)生工程實(shí)踐能力、分析解決實(shí)際能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)能力等綜合職業(yè)素質(zhì)的考察[4]，造成學(xué)生對課程過程和實(shí)踐環(huán)節(jié)關(guān)注度不夠，無法督促學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)。

5）信息化建設(shè)程度不高

課程以傳統(tǒng)教學(xué)方式為主，教學(xué)活動(dòng)集中在課堂教師的“教”上，不能體現(xiàn)學(xué)生在“學(xué)”上的成果[5]，并且在課堂過程中對學(xué)生提供的教學(xué)資源有限，導(dǎo)致學(xué)生對所學(xué)知識(shí)掌握不夠深入，課堂的互動(dòng)不夠，不能將遇到的問題隨時(shí)反饋和解決，勢必影響到學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和信心。

2 課程模式教學(xué)內(nèi)容及措施

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

本學(xué)院選取的是西安電子科技大學(xué)出版社高西全的《數(shù)字信號(hào)處理》，課本內(nèi)容基礎(chǔ)，講解簡單且思路清晰，但很多學(xué)生往往抓不住重點(diǎn)，習(xí)慣性的去記憶一些變換的性質(zhì)及推導(dǎo)過程，導(dǎo)致面對具體問題，采用哪些方面的知識(shí)來解決時(shí)，束手無策。筆者針對這一問題，再依據(jù)通信專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)《數(shù)字信號(hào)處理》課程知識(shí)，繪制課程的知識(shí)體系圖，如圖1。

在課堂講授過程中，依據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖中的重點(diǎn)難點(diǎn)詳細(xì)介紹，并通過討論的方式，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生針對某一特定的信號(hào)處理或其他通信問題，結(jié)合自己的知識(shí)發(fā)表看法或見解。例如，在介紹濾波器時(shí)，讓學(xué)生結(jié)合其他課程所學(xué)，分析濾波在DTMF中的應(yīng)用。通過互動(dòng)式教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并調(diào)動(dòng)了課堂的氣氛，大大提高了教學(xué)效率，使學(xué)生在自己探索問題的過程中，實(shí)現(xiàn)學(xué)與用的結(jié)合。

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革

為了解決實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，教學(xué)、實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐脫節(jié)的問題，根據(jù)課本內(nèi)容，實(shí)施分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)分為三大模塊，基礎(chǔ)模塊，其中包括數(shù)字信號(hào)處理的基本運(yùn)算、卷積運(yùn)算、零極點(diǎn)分析等;提高模塊，包括FFT、FIR、IIR濾波器的設(shè)計(jì)等;綜合項(xiàng)目模塊，包括圖像信號(hào)的處理、語音信號(hào)的處理、醫(yī)學(xué)信號(hào)處理等。其中，在卷積運(yùn)算中，并非只用MATLAB的自帶函數(shù)完成結(jié)果，而是需要設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程演示整個(gè)卷積運(yùn)算，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性;而要完成綜合設(shè)計(jì)模塊的實(shí)驗(yàn)，需要具備綜合的信號(hào)處理知識(shí)，并適合團(tuán)隊(duì)合作，具有一定的挑戰(zhàn)性。實(shí)驗(yàn)的分層次設(shè)計(jì)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)過程中，完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，加深課本知識(shí)的理解，并培養(yǎng)學(xué)生對問題的探索能力，提高學(xué)生的組織能力和加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

2.3 考核方式改革

課程考核內(nèi)容、方式需多樣化。課程的考核評價(jià)體系包括平時(shí)成績和過程性考核成績中，并適當(dāng)增加過程性考核的比重。平時(shí)成績由課堂出勤率、課堂回答問題情況及課堂項(xiàng)目參與情況等方面進(jìn)行評定，而過程性考核成績由課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成情況、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目合作完成情況及階段性課堂在線測試成績等綜合評定。通過逐步將考核側(cè)重點(diǎn)向過程性考核轉(zhuǎn)變，督促學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)。團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目任務(wù)分配至各小組后，各小組人員自主分解任務(wù)，考核時(shí)需綜合考察整個(gè)小組的任務(wù)完成情況、各個(gè)學(xué)生對待任務(wù)的態(tài)度及其表現(xiàn)、各個(gè)學(xué)生在任務(wù)中發(fā)揮的作用等方面，并加入小組互評環(huán)節(jié)，增加學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和集體榮譽(yù)感。

2.4 加強(qiáng)課程信息化建設(shè)

充分利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，共享教學(xué)資源，將教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容、自學(xué)任務(wù)和課后作業(yè)等及時(shí)發(fā)布，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。教師主動(dòng)與學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建立答疑討論區(qū)，并利用QQ、微信等信息化交流工具，及時(shí)了解、解答學(xué)生在學(xué)習(xí)工程中遇到的問題，隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，根據(jù)課堂在線測試結(jié)果，及時(shí)調(diào)節(jié)課程內(nèi)容，重點(diǎn)介紹大多學(xué)生不能理解掌握的部分，調(diào)整課程的授課進(jìn)度，幫助學(xué)生更好地完成課程知識(shí)。教師也需要在授課的同時(shí)，不定期對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行維護(hù)，不斷更新課程拓展知識(shí)，保證知識(shí)新穎、先進(jìn)，內(nèi)容翔實(shí)、完備，實(shí)現(xiàn)教學(xué)平臺(tái)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)化。

3 結(jié)語

數(shù)字信號(hào)處理的混合式教學(xué)模式在實(shí)際教學(xué)過程中取得了良好的效果，學(xué)生能夠理解課程中復(fù)雜煩瑣的公式在實(shí)際中如何應(yīng)用，能夠從解決問題的角度來學(xué)習(xí)課本知識(shí)，并能夠積極主動(dòng)將所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。如何增加創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，更好的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，是后續(xù)需要解決的問題。

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【通聯(lián)編輯：王力】