數字信號處理網絡課程教學探索與實踐

向友君

[摘要]文章闡述了數字信號處理網絡課程教學的優勢及可能性，從多方面較詳盡的總結了實施數字信號處理網絡課程教學的具體措施和方法，給出了較為清晰的網絡課程框架，并分析了網絡課程在各方面給學生學習帶來的方便，討論了網絡課程教學存在的問題及思考，對網絡課程的進一步完善做了展望。

[關鍵詞]數字信號處理；網絡課程：教學探索；教學實踐

[中圖分類號]G40—057

[文獻標識碼]A

[論文編號]1009—8097(2009)13—0260—02

數字信號處理在現代信息科學技術教育中所起到的作用是顯而易見的。21世紀信息時代的浪潮席卷而來，帶來了現代信息技術的飛速發展。作為一門基礎的入門課程，數字信號處理是打開信息科學的一把鑰匙。如何更有效的引領學生進入這一科學領域，并初步了解數字信息科學的基礎理論，是數字信號處理課程教學過程一直在孜孜探索的問題。

計算機的普及，網絡技術的快速發展，以及DSP各種軟硬件的廣泛使用，使得我們在數字信號處理課程中的教學手段趨向多元化，以計算機和互聯網為教學手段的網絡課程教學也成為可能。網絡課程教學以其優越的開放性、交互性、共享性、協作性和自主性，已成為教育改革的趨勢和方向。

一課程教學的優勢及可能性

1教學資源豐富，手段多樣

網絡課程集合了各種豐富而有效的資源，以多樣網絡手段提供給老師和學生。學生可以很方便的在線學習數字信號處理各方面的知識。這些資源包括：網絡課件、實驗教學、實踐教學、圖片動畫庫、習題及試題庫、概念檢索等。學生不僅可以在線學習相關的理論和實驗的課程內容，利用習題和圖片動畫加深理解，深化學習，還可以根據自己的實際進行在線測試。在這里學生還可以查閱數字信號處理教學歷年在實踐方面所取得的成果。

2教學更生動、形象

網絡課程豐富的資源和多樣的教學手段，使數字信號處理的教學更生動更形象，因此學生學習起來也更輕松更容易。數字信號處理是一門理論性較強的學科，公式多，概念抽象，推理繁瑣，過程復雜，理解困難。在傳統的課堂教學中，由于缺乏有效形象的手法，單憑老師的講解，學生難以跟上老師的思維和節奏，造成較為普遍的概念不清晰、理解不透徹等現象，最終給學生更深一步的學習帶來困難。而網絡課程利用各種有效輔助手段，將許多較為復雜的問題形象化，以幫助學生加深理解。例如，離散卷積理解和計算都比較復雜，網絡課程通過動畫演示的形式非常形象的演示了離散卷積的整個過程，從而幫助學生在較短的時間內有效的掌握離散卷積的運算。理論課教學難免會感覺有些枯燥，容易使學生陷入思維疲勞，而網絡課程界面友好，層次分明，易于導航定位，人性化設計，非常方便學生開展學習。

3互動開放式教學使學生的學習更主動。

在網絡課程的站點上，學生和老師之間可以進行方便而快捷的互動，學生有任何數字信號處理方面的問題，都可以通過互動平臺向老師和其他學生進行交流探討。網絡課程教學打破了傳統課堂教學刻板的課程設置和時間制度，學生可以隨時隨地根據自己的需要，選擇適合自己的課程進度和學習方式，從而達到更好的學習效果。

4計算機的普及和上網的便利使網絡課程教學的實施成為可能。

實施網絡課程教學的一個重要條件是計算機的普及應用，和上網條件的便利。結合學校的實際情況，條件是成熟的。數字信號處理是大三的必修課程。我校三年級的計算機普及率較高，80％以上的學生擁有自己的電腦，每位學生通過申請都可以擁有自己的網絡端口。這些有利的條件給了網絡課程的實施以強有力的支持。

二網絡課程教學的實施

實施網絡課程教學，其關鍵環節是知識體系的架構和建設。要達到學生在較短時間內高效而牢固的掌握數字信號處理的基本概念和基本理論，除了要提供豐富的資源以外，優化知識架構、采用積極有效的網絡手段也是必不可少的。

1在理論和實驗教學方面，我們以原有的多媒體課件為基礎，加以改進編寫了新的網絡課件。理論教學方面，原有的多媒體課件過于冗長，使用起來不夠方便，針對這一缺點，我們對各個章節加以細化，使其知識脈絡更加清晰明了，更易于學習使用。同時針對各章節的重點難點通過相關的例題和習題進行解析。為了適應不同學生的學習習慣，我們還提供了原有的多媒體課件。同時利用網絡服務器上的數據庫建立一個數字信號處理概念檢索庫，學生可以通過檢索系統對相關概念進行檢索。管理員可以通過后臺管理系統向數據庫中添加新的概念條目，也可以更改或者刪除已有的概念條目。實驗教學方面，鑒于Matlab是本課程主要的實驗工具，而學生使用該軟件的水平又參差不齊，因此除了必要的實驗內容講義外，針對不熟悉Matlab的學生專門編寫了Matlab講義，幫助學生完成實驗。為了規范實驗報告的撰寫格式，我們挑選了一些較優秀學生實驗報告加以展示，供學生參考。

2使用各種計算機輔助手段深化學生學習。網絡課程開辟了專門的圖片、動畫和視頻教學錄像專欄。一些較抽象的基本概念和理論推演通過圖片和動畫(有Java動畫和Flash動畫兩種)的形式得以生動形象的演示出來，使原本較為復雜的問題變得通俗易懂，進而增強學生對概念理論的感知和領悟。對于視頻教學錄像，擔任主講的教師都是數字信號處理這門課程資深的教授，有著豐富的教學經驗，對知識的講解透析明了。建立習題和試題數據庫，學生可以對所學習的知識進行在線的測試和檢驗，以鞏固學習的效果。習題庫按照章節次序提供了各章節的習題解答，輔導學生解決課后疑難。試題庫的一大特色是能夠自定義題型分值，在線生成和預覽整套試題：在后臺方面，管理員可以根據需要添加或者刪除試題以及設置每道試題的分值。

3建立師生互動平臺，學生在學習本課程過程中遇到的所有問題，或者有新的學習方法、心得體會，都可以和老師和其他學生在平臺上交流、探討和分享；學生在這里還可以了解到一些數字信號領域的最新資訊動態，并一起參與討論，激發學生對前沿科技的了解和關注。

4專門開設了實踐成果展示欄目。我們將歷年來學生參與各種競賽、研究項目(例如挑戰杯、電子設計競賽、學校的學生研究計劃、百步梯攀登計劃等)所取得的優異成果加以展示，一方面激勵學生的學習熱情，一方面鼓勵學生積極參與實踐和研究，激發學生的創新精神。

5學生電子版作業在線提交。提供學生將電子版的作業直接提交到服務器文件系統，同時管理數據庫記錄學生以及所提交作業的相關信息。任課教師可集中下載提交的作業進行批改，免去了采用電子郵件提交電子版作業的諸多麻煩。

三存在的問題及思考

1較之傳統的課堂教學，網絡課程教學的一個顯著的特點是沒有老師的現場講解和指導，完全依靠學生自主的學習，由此引發的問題的是老師無法通過網絡課程教學，直接了解到學生實際的學習情況，也無法根據學生不同的實際情況因材施教。學生的知識水平難免有不同程度的差異，再加上數字信號處理本身的特殊性(如公式多，概念抽象，推理繁瑣，過程復雜，理解困難等)，如果完全脫離老師課堂上詳細的講解，可能會給很多學生的學習帶來不少的障礙。因此，網絡課程教學在現階段仍然只能以輔助教學的形式存在，傳統的課堂教學依然主要的教學方式。

2網絡課程畢竟是一種新的教學方式，在內容和形式上都還存在很多亟待改善的地方，還難于滿足學生各方面的學習需求。尤其在內容方面，許多相關材料還需要進一步的整理和補充，而且這是一個長期的過程。

3網絡課程教學是開放式的教學，完全依靠學生自主的學習。于是學生使用這一網絡資源的頻率和效率就成了一個很突出的問題。如何提高學生使用網絡課程的頻率和效率是我們今后探索的一個重要課題。

網絡課程教學是一種全新的教學方式，是一種有效且可行的教學手段，它給學生提供了更多高效的獲取知識的方式，給了學生更多自主的空間。網絡課程所具備的優勢是傳統教學方式無法比擬的，彌補了傳統教學的許多不足，同時也極大的緩解了教師的教學壓力，減少了教師的工作量。在數字信號處理網絡課程教學探索過程中我們遇到的突出問題使我們深刻的感受到，網絡課程教學是一個長期而艱巨的任務，是一個循序漸進的累積過程。在今后網絡課程教學的探索過程中我們還有很多的工作要做，因此我們要發揚銳意創新，勇于進取的精神，積極吸收同行優秀的成果，以優化和完善數字信號處理網絡課程教學體系。

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