對(duì)分課堂下的數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)改革研究

張 剛，董江濤

(重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065)

高校教學(xué)體系經(jīng)歷了從線下向線上再向兩者相結(jié)合的教學(xué)轉(zhuǎn)變。要加強(qiáng)線上線下教育融合，讓這種融合型教育轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)期性、常態(tài)化、正規(guī)化的教學(xué)模式是高校教學(xué)改革中的研究重點(diǎn)之一。同時(shí)，積極響應(yīng)《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》提出的應(yīng)探索新型教育服務(wù)供給方式[1]。

線上和線下教育都有各自的優(yōu)勢(shì)，線下教育交流更緊密，組織更加穩(wěn)定清晰，線上教育時(shí)間和空間更靈活，教學(xué)主體更加多元。如今，國(guó)內(nèi)外多種新型教學(xué)形式紛紛涌現(xiàn)，由傳統(tǒng)的課堂教學(xué)已發(fā)展到對(duì)分課堂、翻轉(zhuǎn)課堂、雨課堂[2]、騰訊課堂[3]等多種形式。對(duì)分易作為對(duì)分課堂(the Presentation-Assimilation-Discussion Class，PAD Class)官方教學(xué)平臺(tái)，得到了廣泛應(yīng)用，真正做到以學(xué)生為中心，教師回歸到引導(dǎo)者和幫助者的角色上，為學(xué)生留出自主學(xué)習(xí)的空間，減少學(xué)生機(jī)械性接受知識(shí)的情況，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，避免學(xué)生出現(xiàn)高分低能的現(xiàn)象。

數(shù)字信號(hào)處理作為本科通信專業(yè)學(xué)生的核心課程之一，是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字通信理論的必修基礎(chǔ)。如今，數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)面臨著諸多挑戰(zhàn)，同時(shí)也是傳統(tǒng)教學(xué)模式所面臨的主要挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是在移動(dòng)設(shè)備流行的時(shí)代，學(xué)生對(duì)手機(jī)嚴(yán)重依賴；二是授課教師基本采用的是傳統(tǒng)講授式教學(xué)模式，影響了學(xué)生的思維發(fā)散與創(chuàng)造能力。本研究將對(duì)分易平臺(tái)與數(shù)字信號(hào)處理課程相融合，對(duì)課程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)線上與線下相結(jié)合的新型教學(xué)模式，充分借助對(duì)分易平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)提高教學(xué)過程中學(xué)生的參與程度和學(xué)習(xí)積極性。

1 對(duì)分課堂

對(duì)分課堂是由復(fù)旦大學(xué)心理系的張學(xué)新教授[4]以國(guó)內(nèi)外高校的教學(xué)現(xiàn)狀并結(jié)合心理學(xué)所提出的一種新型教學(xué)模式。該模式下的教學(xué)理念結(jié)合傳統(tǒng)的教師傳授和西方模式的課堂討論等優(yōu)勢(shì)對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行有效劃分，一部分時(shí)間是教師遵循傳統(tǒng)課堂教學(xué)重點(diǎn)，引領(lǐng)學(xué)生初步了解所學(xué)知識(shí)；另一部分時(shí)間是引入西方課堂模式中的討論環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)教師和學(xué)生之間進(jìn)行學(xué)術(shù)互動(dòng)。

該模式的創(chuàng)新之處是將講授知識(shí)的時(shí)間和互動(dòng)討論的時(shí)間有序錯(cuò)開，例如，將討論時(shí)間延遲一周，學(xué)生可在課下根據(jù)教師布置的任務(wù)自主安排學(xué)習(xí)時(shí)間，這樣可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使其自主吸收知識(shí)。學(xué)業(yè)考核中，這種模式更看重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、對(duì)知識(shí)的吸收和學(xué)生自身的學(xué)習(xí)需求。對(duì)分課堂有三個(gè)主要過程，分別是講授知識(shí)、內(nèi)化吸收和互動(dòng)討論[5]。這三個(gè)主要過程對(duì)應(yīng)的英文分別為Presentation、Assimilation、Discussion，對(duì)分課堂也簡(jiǎn)稱為PAD課堂。

2 對(duì)分課堂在數(shù)字信號(hào)處理課程中的應(yīng)用

對(duì)分易教學(xué)平臺(tái)是在對(duì)分課堂教學(xué)模式下搭建的教學(xué)平臺(tái)，支持電腦客戶端與移動(dòng)設(shè)備APP同步使用。課堂上結(jié)合該平臺(tái)可有效完成對(duì)分課堂教學(xué)模式的核心思想環(huán)節(jié)，即講授知識(shí)-內(nèi)化吸收-互動(dòng)討論的學(xué)習(xí)過程，使學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行多次學(xué)習(xí)，提高對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解程度，實(shí)現(xiàn)線上線下互動(dòng)式教學(xué)，為師生提供統(tǒng)計(jì)考勤、無紙化作業(yè)提交、成績(jī)單、討論區(qū)、課程資源分享等諸多功能。

2.1 課前準(zhǔn)備

與以往傳統(tǒng)教學(xué)不同，課程開始之前，教師可以利用對(duì)分易平臺(tái)創(chuàng)建班級(jí)并設(shè)置課程信息，將創(chuàng)建好的班級(jí)通過二維碼的方式分享給學(xué)生，每個(gè)學(xué)生通過掃描二維碼即可加入班級(jí)。在課程開始之初，學(xué)生可通過平臺(tái)看到教師提供的一些課程相關(guān)資料及分組情況，大致了解數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)，有利于學(xué)生提前規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)進(jìn)程。教師可以提前發(fā)布課程的主要教學(xué)目標(biāo)。例如，要求學(xué)生掌握離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的基本理論；學(xué)會(huì)離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析；熟練運(yùn)用Z域變換、離散傅里葉變換和快速傅里葉變換的理論計(jì)算方法；能夠?qū)W會(huì)無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器和有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)并可獨(dú)立設(shè)計(jì)。學(xué)生通過教師提前發(fā)布的內(nèi)容，可提前了解一些課程基礎(chǔ)知識(shí)，課堂中可以更好地參與其中，同時(shí)也能夠在后期課程有一些針對(duì)性學(xué)習(xí)。

2.2 課堂教學(xué)

在課堂教學(xué)中，根據(jù)對(duì)分易平臺(tái)中的各項(xiàng)功能，教師可在原定教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上更靈活地展開教學(xué)活動(dòng)。通過課前準(zhǔn)備中學(xué)生的反饋，教師通過對(duì)教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。

針對(duì)教學(xué)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)分易平臺(tái)都提供了專項(xiàng)功能：(1)高效考勤。考勤一直是課堂中耗時(shí)費(fèi)力的一環(huán)，尤其是大型公共課，而對(duì)分易平臺(tái)提供的考勤功能只需要學(xué)生在平臺(tái)上輸入教師提供的考勤碼即可參與堂上考勤，并且該平臺(tái)會(huì)自動(dòng)記錄每個(gè)學(xué)生的考勤記錄，對(duì)缺勤人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；(2)課堂提問。教師根據(jù)課堂上學(xué)生的積極性自行設(shè)置提問方式，如隨機(jī)抽簽、搶答等，通過全新的提問方式優(yōu)化課堂氛圍，推動(dòng)教學(xué)進(jìn)程。教師還可以將每位學(xué)生課堂回答問題的記錄作為日常成績(jī)的參考；(3)隨堂練習(xí)。當(dāng)遇到重難點(diǎn)問題時(shí)，為了檢測(cè)學(xué)生是否掌握，就可以采用隨堂練習(xí)功能。例如，在講解到快速傅里葉變換的求解問題時(shí)，將事先準(zhǔn)備好的小題上傳至系統(tǒng)，讓學(xué)生隨堂完成，將所學(xué)知識(shí)立刻運(yùn)用到實(shí)際的題目當(dāng)中，提升學(xué)生對(duì)快速傅里葉變換求解的理解程度。

2.3 課后提升

適量的課后作業(yè)是鞏固課堂所學(xué)知識(shí)的必備途徑之一，教師在對(duì)分易平臺(tái)中發(fā)布的作業(yè)可以支持各種格式提交，不只局限于書面，還可以是視頻材料、音頻材料等。學(xué)生在截止時(shí)間前提交作業(yè)，教師可以選擇自己批改還是學(xué)生互評(píng)，批改后的分?jǐn)?shù)均會(huì)記錄在系統(tǒng)中，學(xué)生可自行查詢。課后提升時(shí)的思辨討論也必不可少，例如，運(yùn)用所學(xué)數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)對(duì)一些普通系統(tǒng)中信號(hào)的采集、傳送和處理等相關(guān)問題進(jìn)行分析。理論結(jié)合實(shí)際也是必不可少的學(xué)習(xí)過程。例如，利用所學(xué)知識(shí)對(duì)一些實(shí)際問題進(jìn)行建模描述，求得該問題的離散解等。以上的課后提升問題，教師只需在對(duì)分易平臺(tái)的討論區(qū)發(fā)布即可，之后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)推送到班級(jí)中每個(gè)學(xué)生的微信。學(xué)生們可通過討論區(qū)對(duì)問題進(jìn)行討論，深化復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)，學(xué)以致用。

2.4 考核方式

傳統(tǒng)的考核方式存在某些同學(xué)臨時(shí)抱佛腳的情況，應(yīng)當(dāng)對(duì)考核模式進(jìn)行改革，要重過程、重能力、輕分?jǐn)?shù)，將考核過程分布在學(xué)習(xí)的各個(gè)階段，更加注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，從而達(dá)到創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理進(jìn)行分布式考核，考核公式如下：總成績(jī)=平時(shí)成績(jī)×10%+期中成績(jī)×10%+期末成績(jī)×30%+匯報(bào)成績(jī)×30%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)×20%。其中，平時(shí)成績(jī)包括課堂表現(xiàn)和平時(shí)作業(yè)，期中考試和期末考試根據(jù)不同階段題目設(shè)計(jì)靈活，重知識(shí)點(diǎn)的分析與應(yīng)用，真正做到融會(huì)貫通，匯報(bào)成績(jī)由學(xué)生和教師共同得出，實(shí)驗(yàn)成績(jī)則根據(jù)仿真效果給出。這種分布式考核方式將總成績(jī)分散在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，既保證知識(shí)的講授，又鍛煉學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生全方面發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才。

3 對(duì)分課堂應(yīng)用在數(shù)字信號(hào)處理課程中的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的教學(xué)方式雖然也有完備的體系，但是教師只能顧及學(xué)生在課堂上的時(shí)間，對(duì)于其他時(shí)間的課前準(zhǔn)備及課后提升無法實(shí)時(shí)了解，只能依靠學(xué)生的自覺性。相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，對(duì)分易平臺(tái)針對(duì)課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課后提升已有相當(dāng)完備的教學(xué)體系。幾乎可以做到學(xué)生在講授知識(shí)-內(nèi)化吸收-互動(dòng)討論的學(xué)習(xí)過程中與教師、其他同學(xué)隨時(shí)進(jìn)行交流互動(dòng)。同時(shí)，移動(dòng)設(shè)備教學(xué)中也充分發(fā)揮了正向作用，減少了移動(dòng)設(shè)備對(duì)學(xué)生的負(fù)面影響，提升了學(xué)生的課堂參與度。

傳統(tǒng)教學(xué)中師生課后聯(lián)系溝通不足，教師無法掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，學(xué)生在作業(yè)中存在的困惑無法得到及時(shí)解決，而平臺(tái)中提供的即時(shí)互動(dòng)功能有效解決了這一問題。學(xué)生在加入課程時(shí)會(huì)填寫自己的姓名、學(xué)號(hào)并上傳頭像，課后溝通可以讓教師及時(shí)了解每個(gè)學(xué)生的課程進(jìn)度，對(duì)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)，在一定程度上提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

4 結(jié)語

對(duì)分課堂的新型教學(xué)模式致力于課堂時(shí)間的有效劃分，貫穿以學(xué)生為中心的教育理念。通過講授知識(shí)-內(nèi)化吸收-互動(dòng)討論的過程讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行充分吸收消化，雖然減少了教師講授知識(shí)的時(shí)間，但并不影響知識(shí)的有效傳遞。教師可通過對(duì)分易平臺(tái)將線上線下教學(xué)充分融合，建立從課前準(zhǔn)備到課堂教學(xué)再到課后提升的完備體系，彌補(bǔ)以往教學(xué)的諸多不足。該模式能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在學(xué)生與教師之間均獲得了良好的反饋。