《數(shù)字信號(hào)處理》課程考核方法改革解析

李丹萍　王磊　任智源　李勇朝　王軍寧

摘 要：作為一門高等院校理工科相關(guān)專業(yè)的必修課，數(shù)字信號(hào)處理在學(xué)生的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)中起著非常重要的作用。本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對考核內(nèi)容、考核方式、評價(jià)機(jī)制等內(nèi)容對數(shù)字信號(hào)處理課程的考核方式進(jìn)行教學(xué)改革探索研究，使得考核方式能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理；考核方法；教學(xué)改革

近年來，隨著大規(guī)模集成電路以及數(shù)字計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在通信、電子、音頻視頻處理等眾多領(lǐng)域，成為科學(xué)研究和工程實(shí)踐領(lǐng)域中最熱門的技術(shù)之一。因此，《數(shù)字信號(hào)處理》課程成為高等院校理工科相關(guān)專業(yè)的必修課，在學(xué)生的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)中起著非常重要的作用。然而，由于該課程涉及較為廣泛的數(shù)學(xué)理論知識(shí)和較強(qiáng)的專業(yè)性，相對于有限的教學(xué)時(shí)間來說，知識(shí)點(diǎn)多，理論性強(qiáng)，理論聯(lián)系實(shí)踐的要求高等難題都將造成學(xué)生覺得課程難學(xué)難懂，興趣不濃厚等問題。此外，目前的課程考核方式主要是由考勤、課后作業(yè)以及期末考試成績組成的，容易使得很多學(xué)生全盤參考作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)答案，在考試前死記硬背的突擊考試方式，這種不注重平時(shí)的知識(shí)積累的考核方式容易造成學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容不全面的問題，同時(shí)也不利于學(xué)生綜合思維和全面分析能力的培養(yǎng)。很多學(xué)生在考完試以后仍對數(shù)字信號(hào)處理課程缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，對基本概念一知半解，更不要提在有能力將所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于以后工程實(shí)踐中的問題解決中。

傳統(tǒng)的課程考核辦法通常都是教師完成該課程所有知識(shí)點(diǎn)的講授后進(jìn)行統(tǒng)一的期末考試，這種考試成績中主要反映的是學(xué)生對該課程主要重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)的掌握，與此同時(shí)很多課程都采用的“平時(shí)學(xué)習(xí)成績占總成績30%，期末考試占總成績的70%”的綜合成績評估方式忽視了學(xué)生個(gè)性發(fā)展，難以全面評價(jià)學(xué)生的真實(shí)水平。具體來說，該考核方式的不足之處主要在于：1.忽略了數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)多樣性特點(diǎn)，數(shù)字信號(hào)處理過程中包含大量的新概念，新的信號(hào)變換理論以及數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容，僅用一次期末考試難以覆蓋所有知識(shí)點(diǎn)。2.數(shù)字信號(hào)處理課程以時(shí)域離散信號(hào)為主要處理對象，因此雖然該課程中也有少量涉及連續(xù)信號(hào)即信號(hào)與系統(tǒng)課程中的內(nèi)容，但是其理論基礎(chǔ)與處理方式都與學(xué)生之前學(xué)習(xí)到的方法有很大不同，因此在數(shù)字信號(hào)處理的學(xué)習(xí)過程中，現(xiàn)有的考核方式不能有效跟蹤學(xué)生從連續(xù)信號(hào)處理到離散信號(hào)處理的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變過程。

為了解決以上問題，我們結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對考核內(nèi)容、考核方式、評價(jià)機(jī)制等內(nèi)容對數(shù)字信號(hào)處理課程的考核方式進(jìn)行教學(xué)改革嘗試，探討一種能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的考核方式，力求提高學(xué)生對該課程的興趣、提升教學(xué)效率、提高教學(xué)質(zhì)量。其主要內(nèi)容包括：

一、實(shí)行邊授課邊考核制度，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的講授完畢再考核的制度

數(shù)字信號(hào)處理課程包含離散時(shí)間信號(hào)的各種變換，離散系統(tǒng)的性質(zhì)，以及各種濾波器的性質(zhì)與設(shè)計(jì)，其知識(shí)點(diǎn)不僅范圍廣泛，而且內(nèi)容更是層層遞進(jìn)。如果前面的內(nèi)容掌握不好必然會(huì)影響后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。如果能對已經(jīng)講授的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)的考核，而不是都等著期末考試的時(shí)候進(jìn)行考核，可以進(jìn)一步加寬課程考核知識(shí)點(diǎn)的范圍，保證考核內(nèi)容的全面性，一方面可以趁熱打鐵加深學(xué)生對該知識(shí)點(diǎn)的掌握深度；另一方面，教師可以根據(jù)學(xué)生的考核結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整教授重點(diǎn)和教學(xué)方式。在實(shí)際教學(xué)中，有的學(xué)生一旦前面有些章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)沒有很好地學(xué)習(xí)和理解，很容易產(chǎn)生堆積效應(yīng)，增加厭學(xué)情緒，嚴(yán)重的學(xué)生就會(huì)徹底放棄該課程，而邊授課邊考核的制度可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，有針對性地解決問題，最大程度地避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。

二、考核形式注重綜合能力測試，杜絕死記硬背現(xiàn)象

數(shù)字信號(hào)處理教材由大量抽象的數(shù)學(xué)公式和符號(hào)組成，而其中的性質(zhì)、算法、定理都需要嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，其理論性較強(qiáng)，同時(shí)又貼近實(shí)踐技術(shù)的應(yīng)用。學(xué)習(xí)該課程的目的不僅僅是為了掌握知識(shí)概念、推導(dǎo)數(shù)學(xué)公式，更是為了在今后的學(xué)習(xí)和科研中，利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)踐中的問題。因此在課程考核中，必須避免考查對瑣碎知識(shí)的簡單記憶，其考核重點(diǎn)需放在學(xué)生的綜合能力測試上。例如，針對考試中會(huì)用到的特別復(fù)雜的公式，我們的要求是遇到相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，知道如何查閱公式即可，無需死記硬背。因此，在考試中，如果有這種公式，我們會(huì)在試卷中直接附上所需公式，避免學(xué)生將精力分散到不必要的復(fù)雜公式記憶中。在試題形式的選擇上，避免對知識(shí)點(diǎn)簡單記憶的題目，而是選擇可以體現(xiàn)解題思路與過程的題目，同時(shí)會(huì)增加一些具有啟發(fā)性的運(yùn)算題和問答題，可有效遏制在考試前臨時(shí)突擊死記硬背的現(xiàn)象。

三、理論考試與實(shí)踐考核相結(jié)合的考核方式，進(jìn)一步提高學(xué)生的專業(yè)性與積極性

《數(shù)字信號(hào)處理》本身就是一門兼顧理論傳授與實(shí)踐應(yīng)用的課程，不僅傳承過去幾十年來數(shù)字信號(hào)領(lǐng)域中的已有成熟理論，同時(shí)也將服務(wù)于現(xiàn)在以及未來更加先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。因此，課程除了采用講課、課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等手段，更加需要理論考試與實(shí)踐考核相結(jié)合的方式。在理論考試之外，我們要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)到的數(shù)字信號(hào)處理理論知識(shí)，選擇一個(gè)相關(guān)課題，在進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，進(jìn)行理論研究并利用MATLAB/C等平臺(tái)進(jìn)行仿真試驗(yàn)，最后以小論文或者報(bào)告的形式提交，在考核機(jī)制上，制定了分組選題與答辯的制度，避免相互間抄襲，這種考核方式兼顧數(shù)字信號(hào)處理課程的專業(yè)性、綜合性及工程實(shí)踐性。

針對目前《數(shù)字信號(hào)處理》課程考核中存在的一些問題，我們從考核內(nèi)容、考核方式、實(shí)踐體系等幾方面做了一些教學(xué)改革的嘗試與探索，通過實(shí)踐證明該考核制度收到的教學(xué)效果良好，得到了學(xué)生的一致認(rèn)同。從另一方面也證實(shí)了好的考核方式可以提升教師的教學(xué)水平，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合能力。

（作者單位：西安電子科技大學(xué)）