《數字信號處理》課程中的混合式教學

代喜望 張宇輝 吳昊天 趙巨峰

(杭州電子科技大學 浙江·杭州 310018）

1 混合式教學方法

數字信號處理課程是多數理工科學校都開展教學的一門通信類、電氣類等專業核心課程，主要針對數字系統中處理信號的基本理論和方法。該門課程以數字信號處理的基本理論和分析方法為主，培養學生在確知信號方面的分析方法與處理技能，讓學生能夠應用FFT計算線性卷積和頻譜分析，具有設計和實現FIR和IIR濾波器的基本能力，為日后分析數字系統和探索解決實際數字系統中存在的問題打下基礎[1]。課程基礎要求較高，涉及數字系統、高等數學、復數理論等內容，知識覆蓋面廣，同時需要基礎理論與實際工程應用相結合[2]。然而，僅依靠線下教學方式，無法讓學生深刻體會各種信號處理方法以及相應的工程體驗，從而造成學生理論浮于表面，不能深入理解與思考，無法真正做到對理論知識的消化與吸收。學生解決實際問題能力較差，學習時的理解困難，無法激發學生的學習動力，使其缺乏學習主動性，造成課程教學效果較差[3]。

混合式教學是將傳統面對面線下教學方式與網絡化線上教學方式相結合的一種教學方法[4-6]。它充分利用線下教學中的教學互動和學習氛圍優點，并將現代信息技術應用在教學的各個環節，實現有機融合，充分發揮二者的優勢，優化教學效果，提升教學質量，形成了混合式教學。

混合式教學可以充分發揮教師和學生的自主性，更能充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。因此混合式教學在許多課程中得到應用和推廣[7-11]。它不僅解決了理工科課程授課方式單調的問題，也可以應用到像英語等文科課程之中。

為此本文將混合式教學方法應用在《數字信號處理課程》之中，重構傳統課堂教學，拓展教學的時間和空間，從而改變傳統線下教學因過分使用講授，而導致學生學習主動性不高、認知參與度不足、不同學生的學習結果差異過大等問題。本文首先介紹了混合式教學的具體應用步驟，包括教學分析、教學設計、教學實施和教學評價。最后給出混合式教學在課程中的具體應用方法，對課前、課堂和課后三個階段的不同任務安排給出了詳細的解釋。

2 教學分析與設計

教學分析是教學的準備準備階段，要確定具體的教學內容和教學目標。《數字信號處理》教學目標主要包括對離散時間信號與系統相關科學的基本概念與原理，并應用這些知識，來分析和解決復雜工程問題。而基于這個目標，需要調整具體的教學內容。混合式教學還需要補充一些網絡資源，加深學習的深度和廣度。比如在課程介紹時，可以利用線上授課方式，通過一些視頻展示方式，對課程內容進行概括性介紹，給予學生一個直觀的感受。

混合式教學挖掘與利用互聯網技術提高教學質量：線上基于網絡平臺推送學生課程有關的資料，引導學生進行預習。教師在教師端要對相應知識點進行解釋，合理設置相應問題，并及時掌握學生預習情況；而學生端則要提前通過文字、視頻等資料，了解相應知識點，帶著問題入課堂；圖1給出了課前預習安排的框架圖。

圖1：課前安排框架

混合式教學給《數字信號處理》課程提供了靈活多變的教學形式。對于課程中的基本理論部分可以采用面對面線下教學形式，加深學生對理論知識的理解；而對于輔助教學資源，可以利用線上教學方式，讓學生利用網絡資源，自己合理調配時間進行自主閱讀和學習。同時，也可以利用網絡資源，進行相關復雜問題的設置，讓學生進行分析和解答，從而便于教師掌握學生知識理論掌握情況和實際解決問題的能力。

混合式教學可以將《數字信號處理》課程內容中關鍵的知識點，分別錄制小視頻，讓學生可以在網絡上進行預習、鞏固；便于線下課程中沒有掌握的同學再進行學習；混合式教學也可以提供一些經典的網上授課視頻供學生學習。多種多樣的教學方式，讓《數字信號處理》課程教學過程可以充分利用各種網絡教學資源，選擇最合適的教學方式，從而提高教學活動的效果。

3 教學實施與評價

《數字信號處理》課程中混合式教學的具體教學過程，可以分解為課前、課堂和課后三部分，如圖2所示方式。課前要學生自己安排時間，進行網上預習。重點是接下來的一些基本概念和知識點。教師可以根據學生預習和作答情況，在上課之前了解學生掌握情況，從而在接下來的課堂上進行針對性講解。

圖2：混合式教學的課前、課堂與課后閉環

課堂上，根據學生掌握情況，對重點內容和疑難問題進行重點講授，對基礎知識掌握不好的同學，可以重點關注。同時教師可以融會貫通，梳理知識點的前后脈絡，讓學生對相應知識建立整體概念。

課后通過現代信息技術，發布一定的問題或作業，學生可以線上作答，教師可以線上評閱，并及時反饋給學生。學生可以依據自己作答情況，了解相應知識點的掌握情況。教師可以根據所有學生數據，掌握整體情況，并據此在教學上做針對性的調整，動態調整教學策略。

《數字信號處理》采用混合式教學后，其教學評價可以充分利用網絡平臺資源，對學生的評價更為多元化和全面。線上平臺可以詳細記錄學生的學習情況，包括預習時長、作業成績等。結合線下測試成績，這些課前、課堂和課后綜合學生整體情況，可以對學生進行全面評估，從而更加公平合理地進行評價。

4 結語

在《數字信號處理》課程中引入混合式教學，改變了傳統的教學模式，利用現代信息技術的優勢，充分發揮了教師和學生的主動性，從而有效地調動學生積極性，讓學生可以獲得全方位的知識覆蓋。針對混合式在課程中的具體應用，論文劃分了課前、課堂和課后三個階段，并對每個階段任務和安排進行了總結。通過拓展學生學和教師教的時間、空間，可以提高學生學習主動性、增加其認知參與度，從而提高教學效果和教學質量。