基于OBE理念的數字信號處理課程混合式教學改革研究

梁瓊瑤　蔣成亮　于丹

［摘 要］文章針對數字信號處理課程理論性較強、公式推導較多、內容較抽象的特點，以及課程授課互動性不強、理論與應用脫節等教學問題，提出了基于OBE理念的線上線下混合式教學模式，分析了線上線下混合式教學模式的優勢，打造學生自主、合作、探究式的學習環境；提出教師應該突破傳統教學思維，革新教學理念，由“教師為中心”向“學生為中心、教師為主導”的教學理念轉變，堅持以教學成果為導向，引導學生主動思考、討論、實踐、探索；改革教學評價方式，重視學生過程性評價，形成全方位、形成性的多元評價方法，有效地激發學生的學習興趣，對培養學生的知識、能力、素養形成積極作用。

［關鍵詞］OBE理念；混合式教學；學生為中心；過程性評價；數字信號處理

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）23-0085-03

在“互聯網+”的時代背景下，信息技術、互聯網技術被廣泛應用，學習資源的獲取較為便捷，知識的傳播方式也發生改變，打破了傳統課堂單一傳授知識的模式。當前，高校傳統的線下課程教學模式正在向線上線下混合式教學模式轉變[1]。

數字信號處理課程作為電子信息和計算機科學等學科的一門重要的專業基礎課程，是學生后續學習專業知識的重要基礎，其理論性強，要求學生能夠使用硬件和軟件處理簡單的信號，是一門理論與實踐相結合的課程。而傳統的教學方式枯燥乏味，部分學生難以理解知識點，無法在實踐中運用[2]。線上線下混合式教學模式和OBE（Outcome?Based Education）理念，可以有效地服務于這一課程教學。

線上線下混合式教學為高校教師提供了廣闊的教學空間和多樣的教學資源。教師可以通過線上學習平臺和工具，為學生提供豐富多樣的學習資源，從而滿足不同學生的學習需求和興趣。通過在線課程、教學視頻以及網絡討論等，可以促進學生自主學習，促進師生互動、交流、合作，培養學生的綜合能力和創新精神，推動教育教學不斷發展創新。

OBE理念是一種以學生為中心，強調學生的學習成果產出和能力培養的教育方法[3]。鼓勵學生積極參與學習過程，通過課堂活動、實踐項目和團隊合作等方式，培養學生的學習能力、創造力和解決問題的能力。OBE理念強調全面的評價體系，不僅關注學生的學習成績，還注重對學生能力和成果的評估[4]。

一、數字信號處理課程的特點及教學過程中存在的問題

（一）課程特點

數字信號處理課程是一門理論性較強的專業基礎課程，包含了很多抽象的概念和原理，一些定理和結論的推導涉及復雜的數學過程，對學生的數學功底要求較高。課程與高等數學、復變函數、信號與系統、數字電路等先修課程緊密聯系。課程內容包含信號的數字表示、采樣定理、離散時間信號的線性系統、數字濾波器設計、頻譜分析、快速傅里葉變換等，需要學生掌握數學工具和技巧，如復數運算、級數展開、拉普拉斯變換等。

（二）教學過程中存在的問題

第一，一些學生對先修課程的掌握不足，學習積極性不高。如一些學生在學完信號與系統課程之后，對信號分解、系統、時域、頻域等概念的理解仍不夠透徹，導致在學習數字信號處理時難以理解離散的內容，容易產生厭學情緒，學習積極性不高。

第二，部分教師授課時，生硬地將知識點進行“滿堂灌”，忽略學生的學習反饋。如數字信號處理課程的名詞和概念、公式的推導較多，一些通過公式推導得出的結論令人難以理解，教師在講授時難度較大。加上課時的限制，教師為了講解更多的知識點，與學生的互動較少，教學效果不佳。

第三，課程偏重理論內容，重視知識傳授，輕視工程實踐能力的培養。一些教師在教學中偏重對算法理論的講解等，對算法的實踐應用、實際工程例子的講解不多，學生對知識的理解仍停留在公式符號的淺層面，對工程應用的理解不夠，難以將所學知識運用到實際中。

第四，課程評價方式單一，重結果輕過程。將期末成績作為結論性評定，且期末試卷的考核以教材理論內容及授課重點為主，注重理論知識點的考核，應用能力的考核較少，沒有反映出學生的真實學習情況。此外，缺少對學生學習過程的考核，學生無法及時了解自己對課堂內容的掌握程度，存在部分學生考前突擊、死記硬背、考完即忘的現象。

二、數字信號處理課程教學改革的舉措

（一）采用線上線下混合式教學模式

充分發揮線上線下混合式教學模式的優勢，將課堂延伸至課外，突破學習時間和空間的限制，讓學生在學習過程中有更大的靈活性和自主性。線上線下混合式教學實施過程如圖1所示。

課前，教師引導學生帶著任務和問題隨時隨地自主學習在線課程的內容、反復觀看在線視頻，參與討論并進行學前測試，在線反饋課前學習情況。課中，教師根據學生線上預習情況，在線下課堂上進行互動式、引導式、參與式、啟發式教學，培養學生的學習能力，幫助學生掌握課程知識。同時，結合工程案例、實際應用等，借助現代化信息技術，加深學生對重點內容的理解。課后，教師根據學生作業、測試、討論等情況，分析學生的學習情況，為學生答疑解惑，幫助學生拓展知識面，并及時進行教學反思和調整。

（二）革新教學理念

教師要轉變教學角色，成為學生學習的引導者和合作伙伴，由“以教師為中心”向“以學生為中心、教師為主導”的教學理念轉變。打造自主式、參與式和合作式的學習課堂，鼓勵學生積極參與，引導學生主動思考、討論、實踐、探索。關注學生的學習需求，設計互動教學環節，如通過課堂討論、分組研討、團隊項目等活動，提高學生的學習主動性和團隊協作能力。關注課堂反饋并及時調整教學策略，注重學生對知識的吸收。

（三）將學術前沿知識、工程案例引入課堂，促進實踐與理論教學相融合

將專業知識與最新技術、工程應用融合，讓學生通過項目實踐、實驗操作等方式，深入地理解和運用所學知識，提高學習動力和熱情，培養解決實際問題的能力，進一步提高課程教學質量。同時，教師可以結合自身的科研經驗，將數字信號處理課程的研究成果融入課堂，反哺教學，及時將最新的科研成果轉化為教學內容。

在教學活動中，教師將概念、原理、方法、應用等方面置于工程實踐背景下，使學生在明確工程實踐背景的前提下，學習課程知識并進行實際應用。如將理論內容教學與MATLAB相結合，直觀展示實際應用中的有趣案例，增加課堂的趣味性，提高學生的創新思維能力和解決復雜問題的能力。又如在講解一些知識點時，可進行互動式、引導式、啟發式教學設計（見表1）。

（四）改革教學評價

要改變單一的考試評價方式，形成全方位、形成性的多元評價方法，不僅要重視對學生基礎知識掌握情況的評價，還要注重對知識以外的學生綜合素質發展情況的評價，尤其是創新能力、合作能力等方面的評價。課程評價內容的占比情況如表2所示。

教師通過對學生學習過程數據的分析，及時給予學生反饋，動態地改進教學策略。利用信息化技術，對學生視頻觀看及討論數據、學習過程數據、交互數據、成績等進行分析，多角度評價學生的學習情況，形成動態化、全方位、形成性的多元評價方法，充分調動學生的積極性。

三、結語

教學改革旨在提高教學質量、培養綜合素質高和創新能力強的社會需求人才，并滿足不斷變化的教育需求。基于OBE理念的數字信號處理課程線上線下混合式教學模式，將學生置于學習的核心，促進教師與學生協同發展，授課方式靈活多樣，使學生更加積極主動地參與學習，為學生的綜合能力培養提供了新的思路和方法。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 薛成龍，郭瀛霞.高校線上教學改革轉向及應對策略[J].華東師范大學學報（教育科學版），2020，38（7）：65-74.

[2] 郝慧艷，李靜怡，郝利華，等.以OBE理念為導向的數字信號處理課程改革與實踐[J].大學教育，2023（5）：27-30.

[3] 胡建波.應用型高校“以學生為中心”范式轉型的案例研究：西安歐亞學院的實踐與思考[J].高等教育研究，2021，42（11）：57-68.

[4] 蔣琳瓊，何登錄.能力導向下應用型本科院校課程考核改革探討[J].教育觀察，2023，12（4）：45-47.

［責任編輯：蘇祎穎］