微信公眾平臺智慧課堂建設的設計與實踐

趙杰+王剛+孫慧霞+劉洋

摘 要：隨著移動互聯網和移動設備的飛速發展，借助移動通訊設備豐富教學、建設智慧課堂逐漸成為新型教學模式研究的關注點。該文結合智慧課堂的基本特征和微信公眾平臺的功能特點，針對數字信號處理課程開展了微信公眾平臺智慧課堂的建設。首先分析了數字信號處理傳統課堂的現狀及其局限性。其次通過對比分析傳統課堂與智慧課堂，得出智慧課堂建設的優勢。最后針對數字信號處理課程，設計了基于微信公眾平臺的智慧課堂，研究成果具有較好的擴展性。

關鍵詞：數字信號處理 微信公眾平臺 智慧課堂

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0242-03

數字信號處理問題無處不在，其基本概念和基本方法已經滲透到了信息與通信工程、集成電路工程、電氣工程、航空工程、環境工程、水生工程、電路與系統、導航、制導與控制、生物醫學工程等領域。《數字信號處理》作為通信、電子類專業的一門重要專業課程，其理論性與應用性均很強，目前已廣泛應用于圖像、語音、通信、雷達、控制、聲納、故障檢測、航空航天、遙感遙測、地質勘探、生物醫學、自動化儀表等領域。但是，《數字信號處理》課程大多仍采用側重于理論講授的教學模式，不能充分體現其工程應用性，不利于應用型人才的培養。

《數字信號處理》課程一方面以《高等數學》《信號與系統》等課程為基礎，另一方面又作為《隨機信號處理》《自適應信號處理》《圖像處理》等后續課程的基礎，在教學環節上起到承上啟下的作用，其教學效果的好壞直接影響到后續課程的教學質量。該課程理論性較強，概念抽象，公式推導繁多，學習效果普遍不好。對于應用型地方本科院校的學生來說，由于其數學基礎相對薄弱，對數字信號處理課程的基本原理及物理意義往往不能很好地掌握和領悟，更難進行實際的應用。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。

微信公眾平臺于2012年正式上線，通過該平臺可以群發文字、圖片、語音、視頻以及多圖文等信息，實現即時交互功能，為基于微信公眾平臺的智慧課堂建設提供了可能[5]。因此，本文嘗試將微信應用作為“互聯網+教育”的一個載體，探索微信公眾平臺在《數字信號處理》智慧課堂建設中的應用，將枯燥的理論知識以聲音、圖像和視頻等方式加載到微信公眾號的運營中，充分激發學生的學習興趣，加深學生對重點難點知識的理解，在互動中提升學生的應用能力。

1 數字信號處理傳統課堂的現狀及局限性

1.1 傳統課堂采用滿堂灌的教學過程，缺乏師生互動

傳統課堂滿堂灌的教學過程缺乏師生間的有效交流和溝通，教師無法實時地掌握學生對所學知識的理解程度，學生亦無法將學習過程中遇到的問題及時反饋給教師，從而導致教與學的效果均不佳。

1.2 教學偏重理論講授，缺乏實踐應用

由于《數字信號處理》課程具有較強的理論性，目前的教學過程多偏重理論知識的講授和公式的推導，而忽視了所涉及知識的實際物理意義及其工程應用，必然使學生失去學習興趣，學習效果不佳。

1.3 傳統的教學模式多為碎片化知識的講解，學生缺乏對課程的整體把握

傳統的自底向上的教學模式容易使學生僅掌握知識碎片，不能對課程進行整體把握，此教學模式導致學生僅為了應付考試死記硬背知識點，而對知識的掌握不夠牢固，在考完試后基本忘光，實際效果不理想。

1.4 授課方式單一，學生學習興趣不高

由于《數字信號處理》課程的理論性較強，傳統的授課方式主要采用板書的形式，容易使學生陷入僅重視理論推導而不重視應用的誤區。另一部分教師為了避免繁瑣的理論推導而采用多媒體課件講授的授課方式，這又導致重要結論的理論推導被忽視，不利于基礎知識的掌握。

2 傳統課堂與智慧課堂的對比分析

智慧課堂是相對于傳統的知識課堂而言的，指利用先進的信息技術手段實現課堂教學的信息化、智能化，將傳統課堂的知識傳授過程轉化為開發學生的智慧、實現學生綜合素質提升的過程。

針對傳統課堂師生間缺乏有效互動的問題，基于微信公眾平臺的智慧課堂能夠實現師生的實時互動，通過在線輔導答疑可以及時解決學生在學習過程中遇到的難點問題，通過增加學生的參與性激發學生持續的學習積極性，教師亦可及時掌握學生對于所學知識的理解程度，并及時修正教學進度，實現教師的教與學生的學之間的有效閉環反饋，從而改善教學效果。

針對傳統課堂偏重理論講授，缺乏實踐應用的問題，結合《數字信號處理》課程的特點，開發MATLAB圖形用戶界面，實現典型的數字信號處理算法和實際案例的演示，并將開發好的MATLAB圖形用戶界面通過云端加載到微信公眾平臺，使學生能夠通過在線平臺實現典型數字信號處理算法的驗證及實際工程案例的仿真，從而將理論教學與實踐教學統一起來。

針對傳統的自底向上的教學模式導致學生對課程的整體把握不足的問題，采用自頂向下的教學模式，先對課程的整體構架、知識體系進行梳理，形成“知識樹”或“知識鏈”，并在課前及時通過微信公眾平臺推送給學生，使得學生對課程有一個整體把握。

針對傳統課堂授課方式單一，導致學生學習興趣不高的問題，通過錄制重點難點問題的微課視頻，制作系統的多媒體課件，將抽象的理論知識具體化、形象化，并加載到微信公眾平臺，實現微課視頻、多媒體課件、MATLAB圖形用戶界面仿真平臺、在線輔導答疑以及課堂講授的多位一體化的授課方式，充分調動學生的學習積極性，提升學生自主學習的能力[8]。

3 基于微信公眾平臺的數字信號處理智慧課堂建設

基于微信公眾平臺的數字信號處理智慧課堂能夠突破時空限制，學生可以隨時隨地學習，并對學習過程中遇到的難點問題進行在線提問，教師通過監測微信后臺數據，可以及時掌握學生的學習進度，并對學生提出的問題進行在線答疑，極大地方便了師生間的交流與互動，并形成了教師的教與學生的學之間的有效閉環反饋，切實做到因材施教，提升教學質量。endprint

《數字信號處理》智慧課堂微信公眾平臺的自定義菜單包括三個模塊：課程教學、課程資料和實驗實踐，可以通過關鍵詞回復進行在線答疑，如圖1所示。課程教學包括課程介紹和課程大綱，如圖2所示，其中，課程介紹包括本課程使用的教材、本課程的特點以及應用領域。課程大綱包括課程基本信息、課程性質與任務、課程教學基本要求（理論教學內容、基本要求和重點難點）、有關教學環節的要求及學時分配。課程資料包括參考習題，多媒體課件和電子教案，如圖3所示，其中，參考習題包括歷年考研真題及自測題，多媒體課件和電子教案是針對高西全、丁玉美編著的《數字信號處理》（第三版）制作的。實驗實踐包括課程實驗和實踐拓展，如圖4所示，其中課程實驗是針對該門課程的配套實驗，實踐拓展則是數字信號處理的典型算法及工程應用實例的MATLAB GUI演示。

4 結語

本文將現代教育資源整合到微信公眾平臺，實現了《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。通過該微信公眾平臺，學生可以隨時隨地學習本課程，了解本課程的具體安排，并實現在線答疑解惑，實驗實踐的MATLAB仿真以及自測習題練習等，教師亦可根據微信公眾平臺的統計數據了解學生的學習進展，學習過程中的難點問題，并及時解答疑問，針對學生個性化的需求進行因材施教，實現學生的學與教師的教雙贏。本文的研究成果具有較強的靈活性和擴展性，一方面可以根據實際教學需求，靈活添加教學資源，從而使傳統的封閉課堂走向開放；另一方面，利用開放的互聯網平臺，也可以將本文的研究成果更便捷地推廣到其他專業課程的教學中。

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?！稊底中盘柼幚怼氛n程教學改革初探[J].教育教學論壇，2013（25）： 30-31.

[5] 曹瓊.基于微信公眾平臺的翻轉課堂教學模式研究[D].武漢：華中師范大學，2016.

[6] 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.

[7] 房婷玲，曹菡，王長纓.基于微信公眾平臺的智慧課堂教學模式初探[J].工業和信息化教育，2017（3）：77-83.

[8] 孫慧霞，楊杰杰，徐孟杰.基于微信平臺的數字信號處理智慧課堂建設[J].科技創新導報，2016（19）：153-154.endprint