“DSP原理及應用”課程改革與創新實踐

閆保雙 嚴太山 鄧惟滔 伍建輝 陳 松 楊宣兵

(湖南理工學院 信息科學與工程學院,岳陽 414006)

在新工科建設和工程教育專業認證背景下,要求高等教育為建設創新型國家培養具有中國特色、符合社會需求的高素質工程技術人才[1]。DSP技術廣泛應用于社會生活的各個領域,為了滿足用人單位對DSP技術人才的需求,培養具有地方特色的畢業生,服務于湖南“三高四新”戰略發展,必須進行課程教學的改革創新。

1 教學現狀分析

1.1 課程特點及教學目標

“DSP原理及應用”課程是廣大高校電氣工程、電子信息、自動化和通信工程等專業的專業課程,課程軟硬件相結合、內容更新快、綜合性強,學習難度系數比較大。湖南理工學院作為首批國家產教融合發展工程應用型本科規劃高校,課程的教學目標為[2]:

知識目標:掌握F2833x DSP的基本結構原理,系統設計及軟硬件開發調試方法;

能力目標:加強學生的自主學習、綜合應用能力及創新意識的培養;

素質目標:提升其行業認知、溝通協作、踏實誠信的職業素養,踐行社會主義核心價值觀。

1.2 傳統課堂教學“痛點”問題

(1)DSP是一門工程應用型課程,實踐非常重要,但課程只有36學時,內容多課時少。

(2)課程的授課對象為不同專業的畢業班學生,各專業的相關課程設置及就業方向不同,且畢業班學生成績分化明顯,導致學生學習基礎和對課程的接受度差別大。

(3)學生開始面臨就業選擇,近幾年越來越多的學生選擇考研、考公、考國網,湖南理工學院2022屆電氣專業61名學生的就業意向調查如圖1所示。

圖1 畢業生就業意向調查

這些情況導致學生沒有更多的心思和時間花在課程的學習上,在以“教師講-學生聽-課后實驗”的傳統模式教學課堂中,學生的主動參與度較低。如何提高不同層次學生的學習主動性,讓其積極參與到課堂中是亟需解決的關鍵問題。

2 教學改革整體設計

基于上述教學問題和教學改革目標,結合OBE教學理念,從課程教學內容、方法、環境、考核、思政等方面進行了全面的改革重建,總體思路如圖2所示。將內部驅動和外部約束相結合,實現以學生為主體[3],把理論學習、實踐能力和素質培養融為一體的課堂教學模式。

圖2 教學改革措施

對教學內容進行重構,打亂以往的章節推進方式,實行項目化遞進式教學。不同項目知識點相互融合,教學項目安排如圖3所示。教學項目的設計考慮學生知識水平、學習目標、專業課時情況,充分考慮不同專業接口。每個項目設置基本任務和擴展任務,前者旨在鍛煉學生對基本知識和技能的掌握,由學生個體獨立完成;后者加強學生綜合應用能力和創新能力培養,可以分組合作完成。工程實例層層推進,讓不同基礎的學生都能夠學有所得。每個項目安排4個課時,課前安排知識點預習,課堂上講解和練習重難點,完成基本任務和部分擴展任務,課后完成實踐擴展部分。

圖3 教學項目整體設計

3 項目實施案例

以ADC模塊應用項目為例,教學內容的遞進式安排及相應的培養目標如圖4所示。

圖4 AD模塊以問題為導向的遞進式教學設計

(1)教學內容以問題為導向,逐步深入。擴展內容的設計從橫向和縱向擴展進階,橫向考慮課程內部不同知識模塊間的綜合應用,縱向考慮不同課程間的知識融合,還可以更進一步結合行業發展做一些創新性研究。

(2)學習過程以學生為主體,通過課堂練習推進。為了實現理論與實驗教學的相互促進,把理論教學課堂從教室轉移到實驗室,兩者穿插進行,從形式到內容都實現統一。課堂上充分發揮學生的主體地位,如可以選擇學生上臺講解AD模塊基本原理、分組討論并分享自己編程遇到的問題及解決方法、展示優秀的設計結果等方式調動學生的學習積極性。整個過程,以學生的學和練為主,學生在實踐中發現問題、解決問題。有效地將教、學、做結合起來,學生可以更好地消化吸收每次課的知識點。

(3)結合實踐,將課程思政融于日常學習?？紤]到教學對象為畢業班的學生,已經接受過多門課程的思政教育,為了避免重復,引起學生反感,課程思政的融入除了要自然合理之外,更注重“少說多做”。教學過中程,主要結合教學環境、就業需求、行業發展等方面進行思政引導,將思政元素無聲地融于日常行動中。

4 加強實踐,實行教學全過程考核

改變過去以理論考試為主的考核方式,加強學習過程和實踐環節的考查,通過考核有效地促進學生的自主學習。每次課完成一個項目的設計,記錄一次操作成績;每個知識模塊進行一次課堂測驗;期末考核采取綜合課程設計的形式,各項成績構成如圖5所示。

圖5 成績構成

5 實施成效

從近三年學生的成績分布圖6可以看出,平均成績逐年增加,基礎越好優秀率越高。學生對改革后的教學形式和考評方式的滿意度達到86%以上。

圖6 近三年成績分布

新的教學模式提高了各層次學生的參與度,激發了其學習興趣,學生的自主學習能力、應用能力和創新能力得以加強,涌現出越來越多優秀的課程設計和畢業設計作品,學院學生多次在電子設計競賽、創新創業大賽中獲得多項國家級和省級獎項。

6 結語

以OBE教學理念為指導,以培養“新工科”人才為目標,DSP課程以學生為中心,開展遞進式的項目化教學,構建全過程的綜合考核體系,形成了理實一體的閉環教學方式,課程教學效果大幅提升。這些改革為電氣電子工程應用類課程教學提供了實踐參考,為學生后續畢業設計和工作實踐奠定了良好基礎。