基于微信平臺的數字信號處理智慧課堂建設

孫慧霞 楊杰杰 徐孟杰

摘 要：該文基于微信公眾平臺研究了數字信號處理課程的智慧課堂建設方案，首先闡述了應用型本科院校數字信號處理課程改革的必要性；其次分析了數字信號處理課程傳統課堂教學中存在的問題；最后針對這些問題，結合國家“互聯網+”戰略，將微信應用作為“互聯網+教育”的一個載體，給出了數字信號處理智慧課堂建設的具體方法，研究成果具有較好的擴展性。

關鍵詞：數字信號處理 微信平臺 智慧課堂

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（a）-0153-02

目前，幾乎所有的工程技術領域都會涉及到信號處理問題，而數字信號處理由于具有精度高、可靠性強以及便于大規模集成等特點，已成為發展最快、應用最廣泛的學科之一[1]。《數字信號處理》作為通信、電子類專業的一門重要專業課程，目前已廣泛應用于語音、圖像、雷達、通信、控制、聲納、航空航天、故障檢測、遙感遙測、生物醫學、地質勘探、自動化儀表等領域[2]。但是，《數字信號處理》課程目前的教學模式仍側重于理論講授，不能充分體現工程應用性，不利于應用型人才的培養。因此，《數字信號處理》課程的改革與實踐勢在必行。

《數字信號處理》課程以《高等數學》《線性代數》《信號與系統》等課程為基礎，同時又作為《隨機信號處理》《圖像處理》《自適應信號處理》等后續課程的基礎，具有承上啟下的作用[3]。該課程具有較強的理論性，涉及到的公式推導繁多，對學生的數學基礎有一定要求[4]。因此，應結合應用型地方本科院校的特點和需求，對《數字信號處理》課程進行教學改革與實踐。

1 數字信號處理課程傳統教學存在的問題

1.1 傳統課堂缺乏師生間的有效互動，不利于學生自主學習

傳統課堂以教師講、學生聽為主，這種滿堂灌的教學過程缺乏師生間的有效交流和溝通，無法持續激發學生的自主學習動機，亦不能將學生學習過程中存在的問題及時反饋給教師，從而導致教師無法掌握學生對授課知識的理解和應用程度，學生的學習積極性也不高，缺乏自主學習的動力。

1.2 授課偏重理論，缺乏應用性

《數字信號處理》課程的理論性較強，公式推導多，需要具備一定的數學基礎和《信號與系統》課程基礎。目前的教學體系偏重理論知識的講解，而忽視了理論結果的物理意義以及在工程實踐中的應用，導致學生感到抽象和枯燥。部分同學由于前期基礎課程學得不夠好，缺乏自信心，對《數字信號處理》課程產生畏難情緒，從而缺乏學習熱情和學習動力，學習積極性不高。

1.3 目前的教學模式多為自底向上，學生對課程的整體把握不足

當前的教學模式主要采用自底向上的方法授課，即將整門課程的知識點分解細化，分塊講述各部分知識點，此教學模式容易使學生只見樹木、不見森林，即只掌握單獨的知識點，卻不能從整體上把握課程的核心思想。

1.4 授課方式單一，學生理解困難

目前的授課方式要不采用傳統的黑板板書的形式，要不完全采用多媒體課件講授，板書授課方式容易使學生陷入僅重視理論推導而不重視應用的誤區，完全采用多媒體課件授課的方式則忽略了重要結論的理論推導，不利于基礎知識的掌握[5]。

2 基于微信公眾平臺的數字信號處理智慧課堂建設

針對傳統課堂師生間缺乏有效互動的問題，通過開發微信公眾號，以微信公眾平臺為載體，微信用戶可以利用微社區進行互動，并設定固定時間進行教師在線答疑。針對學生反饋的共性問題和重點難點知識點錄制微課視頻，并將錄制好的微課視頻上傳至騰訊視頻，在微信公眾平臺制作關鍵詞回復，通過回復關鍵詞就可以觀看相應的微課視頻，從而使學生隨時隨地打開微信公眾號，即可實現在線答疑解惑。一方面可以增加學生的參與性，從而激發學生的學習熱情，提高學生的學習積極性和自主學習的能力；另一方面教師可以通過后臺數據，掌握學生反饋的問題和學習情況，從而以問題為導向開展課堂教學，實現智慧課堂平臺建設。

針對《數字信號處理》課程理論性較強、不易理解的問題，通過開發MATLAB圖形用戶界面，將典型的數字信號處理算法和實際案例通過MATLAB圖形用戶界面演示給學生，使學生通過工程案例加深對數學概念和物理概念的理解和掌握；并將開發好的MATLAB圖形用戶界面加載到微信平臺，使學生親自參與到數字信號處理算法的驗證和實際工程案例的應用中，從而將理論與工程應用聯系起來，真正做到物理概念、數學概念和工程概念的有機統一。

針對自底向上的教學模式導致學生對課程整體把握不足的問題，在課堂上，結合學科發展的最前沿，以具體工程實例導入，引出所涉及的理論知識，讓學生從整體上把握理論知識。在課后，布置結合前沿科技的思考題，讓學生了解最新研究成果，追蹤學科前沿動態，并對整體內容進行歸納總結，幫助學生對所學知識進行整體把握。在制作配套教材的多媒體課件時，采用自頂向下的設計思路，從實際應用問題出發梳理課程的整體構架和知識體系，將涉及到的知識點以“知識鏈”或“知識樹”的形式進行層層分解演示，將知識點串接起來，使學生對課程有一個整體把握，并將制作好的多媒體課件，加載到微信公眾平臺，供學生參考學習，從而使學生對課程整體構架和知識體系有更好把握。

單一的授課方式要么過于重視理論知識的講解，要么缺乏對重要結論的理論推導，容易陷入極端，不利于學生綜合素質的提高。因此，有必要研究能提升教學效果的多元化授課方式。對于重要公式的推導，采用板書，板書能夠幫助學生跟隨教師的思路領悟具體的推導過程，從而加深對公式的理解和掌握。對于不易理解的內容和具體案例的講解，采用多媒體，通過圖像、動畫的演示，將抽象的概念形象化、具體化，以加深對理論的理解，并啟發學生的思維。同時，將MATLAB軟件應用于教學，淡化理論教學與工程實踐的界限，通過編寫程序可以簡化繁瑣的計算過程，并直觀觀察各種參數對結果的影響，進一步理解工程算法的應用，達到事半功倍的教學效果。

通過搭建微信公眾平臺，將在線輔導答疑、MATLAB圖形用戶界面演示、微課視頻、多媒體課件整合起來，實現數字信號處理移動智慧課堂的建設。基于微信公眾平臺可以實現師生間的實時反饋，不僅有利于教師及時修正完善教學方式和教學內容，而且增加了學生的參與性，提高了學習的積極性，實現了師生教與學的雙贏。

3 結語

通過將現代教育資源整合到微信公眾平臺，實現《數字信號處理》課程的智慧課堂建設，是“互聯網+教育”的一個重要應用。該文的研究成果擴展性強，可以根據教學需要，靈活添加教學資源，使傳統的封閉課堂走向開放，利用開放的互聯網平臺，可以將該文的研究成果更便捷推廣到其他專業的教學中。

參考文獻

[1] 高西全，丁玉美.數字信號處理[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[2] 王恩亮，張麗華.應用型高校“數字信號處理”課程教學改革與實踐[J].科技經濟市場，2012（12）：98-99.

[3] 曹林.通信工程專業數字信號處理課程改革與思考[J].科技創新導報，2014（10）：133-134.

[4] 富爽，索麗敏，孟耀華，等.應用型本科院校《數字信號處理》課程教學改革初探[J].教育教學論壇，2013（25）： 30-31.

[5] 呂曉麗，林海波，倪紅霞.“數字信號處理”課程教學改革探索與實踐[J].長春工程學院學報，2011，12（3）：125-127.