《數(shù)字信號(hào)處理》的信息化教學(xué)模式研討

徐瑩　葛亞坤　厲力華

摘要：本文主要分析了本學(xué)院研究生《數(shù)字信號(hào)處理》課程在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，可大致分為三個(gè)階段，基礎(chǔ)知識(shí)概念、實(shí)踐應(yīng)用項(xiàng)目和國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)拓展內(nèi)容，使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、工程實(shí)踐、科研立新、文案撰寫(xiě)以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面的能力有了很大提升。同時(shí)，本文針對(duì)信息化和雙語(yǔ)教育兩個(gè)方面進(jìn)行了重點(diǎn)探討，對(duì)本專(zhuān)業(yè)研究生課《數(shù)字信號(hào)處理》利用原版教材的教學(xué)方式和方法進(jìn)行探討，對(duì)教與學(xué)兩個(gè)方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究和討論，在實(shí)踐中不斷摸索使雙語(yǔ)教學(xué)更加有效的途徑和方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理；研究生教育；課程改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）27-0250-02

《數(shù)字信號(hào)處理》這門(mén)課程是工科類(lèi)院校的研究生不可不學(xué)的一門(mén)學(xué)位基礎(chǔ)課，它與多個(gè)研究方向的課程都有緊密的聯(lián)系，如人工智能等[1]在多年的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，本門(mén)課程對(duì)基的要求較高，課程內(nèi)容比較抽象，理論較深且對(duì)應(yīng)用能力要求較高。但是本專(zhuān)業(yè)研究生生源本科期間所學(xué)專(zhuān)業(yè)較雜，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)框架的理解差異較大，研究生課題研究對(duì)本課程有著多元化的要求。我們針對(duì)這些特點(diǎn)，對(duì)課程進(jìn)行了教學(xué)改革。

一、課程教學(xué)實(shí)施中的問(wèn)題

（一）對(duì)教學(xué)工作有很高要求

該課程對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有較高的要求，需要數(shù)學(xué)建模來(lái)分析問(wèn)題，對(duì)所獲得的信息進(jìn)行整理分析。同時(shí)該門(mén)課程又與工程問(wèn)題聯(lián)系緊密，缺少直觀性，與實(shí)踐聯(lián)系緊密都給教學(xué)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。沒(méi)有合適的教學(xué)方法，便很容易出現(xiàn)“講不清，學(xué)不明，用不上”的情況。[2]

（二）生源參差不齊

我院主要生源來(lái)自通信專(zhuān)業(yè)、測(cè)控專(zhuān)業(yè)、光電專(zhuān)業(yè)等。只有極少量的學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理，學(xué)生之間的個(gè)體差異較大，數(shù)字信號(hào)處理的理解水平和實(shí)踐水平參差不齊。

（三）欠缺工程背景

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)有很強(qiáng)的實(shí)踐性，研究生缺乏扎實(shí)的工程實(shí)踐背景，對(duì)Labview、Matlab和DSP等相關(guān)仿真實(shí)踐工具基礎(chǔ)知識(shí)缺乏，導(dǎo)致學(xué)習(xí)過(guò)程和實(shí)踐環(huán)節(jié)非常被動(dòng)。

（四）課程時(shí)間較少但是課程內(nèi)容多且深

《數(shù)字信號(hào)處理》所包含的內(nèi)容較多且理解難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較艱難，但課程所分配學(xué)時(shí)很有限，有限的學(xué)時(shí)和豐富的教學(xué)內(nèi)容構(gòu)成難以解決的矛盾，給教學(xué)增添了不小的難度。

（五）研究生課題研究所需給課程教學(xué)迎來(lái)挑戰(zhàn)

由于我院研究生課題主要是針對(duì)各類(lèi)測(cè)控儀器展開(kāi)研究，各專(zhuān)業(yè)儀器技術(shù)差異大，需針對(duì)具體信號(hào)在處理算法的理論和實(shí)踐上進(jìn)行拓展，以滿(mǎn)足不同方向的研究生的課題需求，如何妥善安排理論和實(shí)踐的內(nèi)容，關(guān)系到課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性和實(shí)際有用性。

二、課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與實(shí)施

本課程的原有問(wèn)題是知識(shí)點(diǎn)多，且課程體系較分散。因此，在新一輪以“信息化”為主題的課程改革中，我們考慮課程特點(diǎn)，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題，將課程內(nèi)容進(jìn)行整合梳理，形成以理論為基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相輔相成的課程教學(xué)體系，分別占總課時(shí)的70%、30%。改革思路主要貫徹為以下幾點(diǎn)。

（一）努力提高課程實(shí)施水平

保證課程安排的科學(xué)性、系統(tǒng)性和合理性；增強(qiáng)課程內(nèi)涵擴(kuò)大應(yīng)用外延。

（二）有效開(kāi)發(fā)課程資源

根據(jù)往屆的教學(xué)資料和學(xué)生的反饋建立相關(guān)的課程資料數(shù)據(jù)庫(kù)，并相應(yīng)補(bǔ)充國(guó)內(nèi)相關(guān)課程數(shù)據(jù)拓寬課程資料及課程成果的共享渠道；利用圖書(shū)館、實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)地資源，用好教材、網(wǎng)絡(luò)等素材性課程資源。

（三）探索課程改革評(píng)價(jià)制度

探索理論和實(shí)踐體系的共同評(píng)價(jià)和操作方法；搭建促進(jìn)教師課程創(chuàng)造力，執(zhí)行力全面升級(jí)的新平臺(tái)。

為貫徹以上三點(diǎn)改革思路，本學(xué)期授課主要包含理論課與實(shí)踐課兩部分，理論課包含講授與研討；實(shí)踐課包括基礎(chǔ)性經(jīng)典案例和應(yīng)用性編程綜合實(shí)驗(yàn)。因此，如何組織課堂形式，增加研究生的互動(dòng)性和授課效果，成為授課過(guò)程的主要內(nèi)容，主要采用了以下一些方法。

1.課內(nèi)實(shí)驗(yàn)展示環(huán)節(jié)，將與數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用密切相關(guān)的小型家用器械帶入課堂，講解芯片原理及應(yīng)用效果，融合在相應(yīng)的導(dǎo)論課部分，讓學(xué)生有直觀感受。

2.以此為例，逐步講解數(shù)字信號(hào)處理的工作原理、設(shè)計(jì)思路等。以具體的實(shí)際運(yùn)用的例子作為課程的線(xiàn)索，最終歸納為一條從信號(hào)采集到系統(tǒng)的最終實(shí)現(xiàn)的體系鏈。

同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)相縮減一部分晦澀難懂的理論推導(dǎo)，而注重在理論數(shù)學(xué)性與物理性的對(duì)應(yīng)關(guān)系上進(jìn)行論述，突出結(jié)論在工程應(yīng)用中的意義。

3.讓學(xué)生分組市場(chǎng)調(diào)研，發(fā)散學(xué)生思維，查找各種最新的數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用實(shí)例，提高學(xué)生總結(jié)和分析能力。

面對(duì)復(fù)雜的實(shí)際工程問(wèn)題，學(xué)生需要的不僅是解決面臨問(wèn)題的方法。能夠在相互交織的工程問(wèn)題中找出主要的矛盾，對(duì)次要的矛盾進(jìn)行簡(jiǎn)化，分析出問(wèn)題的本質(zhì)并建立簡(jiǎn)明有效的數(shù)學(xué)模型是關(guān)鍵所在，并能引導(dǎo)工程后續(xù)進(jìn)行。本課程的教學(xué)中心應(yīng)該由基本理論轉(zhuǎn)向?qū)嶋H工程，突出理論源于理論而又反服務(wù)于理論。

為豐富教學(xué)形式，添加“信息化”互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)，在每一章課程結(jié)束后介紹平臺(tái)上的3—5題典型習(xí)題，并讓學(xué)生課堂答題的形式進(jìn)行，都取得了較好的效果。

為了讓研究生有更好的參與“信息化”教學(xué)體驗(yàn)和互動(dòng)的課堂組織形式，課堂組織形式要求分為“課前—課中—課后”三段式進(jìn)行；即在開(kāi)學(xué)初要求學(xué)生觀看網(wǎng)站課件資料，要求學(xué)生在課前預(yù)習(xí)網(wǎng)站資料、書(shū)本和PPT知識(shí)，帶著問(wèn)題來(lái)上課；課堂上少看書(shū)，多看PPT，記好筆記；課后做重點(diǎn)標(biāo)記及使用網(wǎng)站的習(xí)題資料，為討論課做準(zhǔn)備。

“信息化”教學(xué)模式的引入，使學(xué)生的互動(dòng)程度有大幅度的提高。在原來(lái)的理論考試為主的基礎(chǔ)考核方式上，我們?cè)黾恿恕傲量紟汀钡纫詫W(xué)生自主概況和總結(jié)為主的討論課，完成報(bào)告并上傳網(wǎng)站，積極發(fā)揮學(xué)生的互動(dòng)性和積極性，提升其相關(guān)的科研能力。同時(shí)，信息化教學(xué)模式的開(kāi)展，也為下一步——雙語(yǔ)教學(xué)打好了前瞻儲(chǔ)備知識(shí)。雙語(yǔ)教學(xué)離不開(kāi)信息化教學(xué)的發(fā)展。大量的互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源是現(xiàn)代化教學(xué)資料的一大來(lái)源，信息化教學(xué)體現(xiàn)了一個(gè)學(xué)校的辦學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量豐，使得教學(xué)不僅僅教授課本上有限的知識(shí)，使得學(xué)生接觸到更加豐富的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)課程有更加進(jìn)一步的了解。

對(duì)教師來(lái)說(shuō)，實(shí)施雙語(yǔ)教學(xué)后可以更新和掌握最新的學(xué)科知識(shí)和國(guó)內(nèi)外的課程動(dòng)態(tài)，拓展了外文專(zhuān)業(yè)詞匯庫(kù)，更加深一個(gè)層次來(lái)說(shuō)，課程引入了國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)模式，提升了教學(xué)質(zhì)量，使得本課程的教學(xué)走向國(guó)際化。

三、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)本輪“信息化”的《數(shù)字信號(hào)處理》課程改革形式，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及教學(xué)互動(dòng)性都有了明顯的提高。原來(lái)被動(dòng)的“接受知識(shí)點(diǎn)”，能轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的“搜索知識(shí)點(diǎn)”；并且能將所學(xué)到的傳感知識(shí)與現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用性相結(jié)合，更好地達(dá)到“能動(dòng)式學(xué)習(xí)”的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁高翔.數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展與應(yīng)用思考[J].電子技術(shù)，2017，（8）：81.

[2]王再見(jiàn).信息化環(huán)境下師范院校《數(shù)字信號(hào)處理》教學(xué)方法探索[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2008，（6）：192-193.

[3]鄧立新.數(shù)字信號(hào)處理課程雙語(yǔ)教學(xué)初探[J].中國(guó)電子教育，2006，（6）：38-41.

[4]姜艷玲.運(yùn)用多媒體教學(xué)課件優(yōu)化課堂教學(xué)[J].中國(guó)電化教育，2001，（4）：20-21.