數(shù)字信號處理精品課程建設(shè)的探索

黃永平

精品課程建設(shè)是高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的重要組成部分，是從根本上提高教育教學(xué)質(zhì)量的重要舉措，對提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量發(fā)揮著重要的示范作用和輻射推廣作用。其實質(zhì)是將最新的科學(xué)技術(shù)特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入教學(xué)中，打造一批運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)、方法與手段，體現(xiàn)現(xiàn)代教育思想，符合科學(xué)性、先進(jìn)性的精品課程。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理的地位和作用變得越來越重要，已成為電氣信息類的一門重要的專業(yè)必修課。但該課程是理論性和抽象性都很強(qiáng)的學(xué)科，長期以來學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果不太理想。在教育部大力推進(jìn)精品課程建設(shè)的背景下，河北大學(xué)（以下簡稱“我?！保┬＜壘氛n探索如何幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)積極性、主動性，提高綜合運(yùn)用知識的能力，提高教學(xué)效果。

一、改革教學(xué)內(nèi)容

1.優(yōu)化、整合課程內(nèi)容。目前，國內(nèi)大學(xué)電子信息類相關(guān)專業(yè)本科都開設(shè)了數(shù)字信號處理課程，所用的教材雖然各不相同，但都比較注重理論體系的完整性，內(nèi)容涵蓋較多。我校根據(jù)教學(xué)計劃依次開設(shè)的信號與線性系統(tǒng)、數(shù)字信號處理和DSP原理及應(yīng)用三門課程存在部分內(nèi)容重復(fù)的現(xiàn)象，在教學(xué)環(huán)節(jié)中數(shù)字信號處理課程起著承上啟下的作用，為避免重復(fù)教學(xué)、減少學(xué)時，突出課程重點、保持本課程的完整性和連續(xù)性，緊緊圍繞課程的重點與核心，精選課程內(nèi)容，講授課程最根本的內(nèi)容及其精華思想；對學(xué)過的內(nèi)容中密切聯(lián)系數(shù)字信號處理的內(nèi)容進(jìn)行具體討論和重點講解，其他內(nèi)容進(jìn)行壓縮，以回顧方式進(jìn)行簡單復(fù)習(xí)；對與后續(xù)課程相關(guān)的章節(jié)進(jìn)行簡單介紹，針對課程內(nèi)容多、知識點分散的特點，重點講解基本概念、理論方法，淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)公式所包含的物理意義。

2.引入MATLAB軟件工具。近幾年，國內(nèi)外眾多高校將MATLAB軟件廣泛應(yīng)用于教學(xué)活動，提高了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在教學(xué)中的比例。針對數(shù)字信號處理課程理論性強(qiáng)、概念抽象、算法復(fù)雜等特點，為了適應(yīng)并結(jié)合當(dāng)前計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢，把MATLAB軟件工具融入數(shù)字信號處理教學(xué)，將理論分析與軟件仿真相結(jié)合來提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。MATLAB是由美國MathWorks公司推出的軟件產(chǎn)品，是一種功能強(qiáng)、效率高、可視化，便于進(jìn)行科學(xué)和工程計算、數(shù)據(jù)分析以及算法開發(fā)的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，具有強(qiáng)大的數(shù)值計算和圖形、圖像顯示能力。其中的數(shù)字信號處理工具箱包含的各種函數(shù)可以為數(shù)字信號處理的各項內(nèi)容快速、方便地提供正確的答案和直觀的圖形顯示，為數(shù)字信號處理提供廣泛的支持。通過調(diào)用數(shù)字信號處理工具箱中的相關(guān)函數(shù)將課程中深奧的理論知識轉(zhuǎn)化成準(zhǔn)確的數(shù)值答案和直觀的圖形顯示，擺脫手工計算的繁瑣，方便快捷、化繁為簡、化抽象為具體，加深了學(xué)生對理論知識的理解和掌握，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量。

二、改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法與教學(xué)手段

教學(xué)方法和教學(xué)手段在很大程度上影響著學(xué)生的聽課效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量，傳統(tǒng)的教學(xué)方法通常是填鴨式教學(xué)，教師單向給學(xué)生灌輸知識，學(xué)生被動地接受知識。學(xué)生的思維容易受到限制，缺少與實際應(yīng)用的聯(lián)系、缺乏創(chuàng)新性，遏制了獨立思考問題的能力和主動學(xué)習(xí)的能力。針對數(shù)字信號處理的課程特點，除了運(yùn)用課堂板書、多媒體教學(xué)外，還可利用MATLAB軟件工具功能強(qiáng)、可視化的優(yōu)勢，在課堂中引入啟發(fā)式教學(xué)和交互式教學(xué)方法，使教學(xué)形象生動，易于理解，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，開闊思維空間。

啟發(fā)式教學(xué)以教師啟發(fā)為主，學(xué)生分析思考，主動接收信息，尋找解決問題的方法，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣。具體做法是針對具體內(nèi)容，在講授理論知識前，先給學(xué)生一個具體的應(yīng)用實例，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生積極開動腦筋，主動分析實例中出現(xiàn)的問題，啟發(fā)學(xué)生思考如何應(yīng)用課程中的理論知識解決實際問題。學(xué)生帶著疑問和解決問題的目的聽講，注意力集中，學(xué)習(xí)興趣濃厚，在提高聽課效果的同時也可以提高學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力。

交互式教學(xué)是以學(xué)生為中心，開放思維，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、主動學(xué)習(xí)的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，更好地理解和掌握知識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用知識的能力?？梢越?shù)字信號處理網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為學(xué)生提供課本以外的其他課程資源；利用MAT?LAB GUI功能設(shè)計制作具有交互功能的界面，利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢進(jìn)行互動教學(xué)，形象直觀；建立專門的學(xué)習(xí)群，針對遇到的問題進(jìn)行討論學(xué)習(xí)。通過師生交互、人機(jī)界面交互提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，使其更好地理解相關(guān)理論知識。

三、建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

為充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)教育資源共享的優(yōu)勢，教育部倡導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，我們基于學(xué)校提供的Blackboard網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了數(shù)字信號處理課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，即Blackboard（BB）平臺，引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。Blackboard在線教學(xué)管理系統(tǒng)被廣泛認(rèn)為是教育界領(lǐng)先的課程主導(dǎo)型管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)以課程為中心，集成“教”與“學(xué)”的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，簡單易學(xué)。在平臺上，教師可以方便地創(chuàng)建、發(fā)布和管理課程，組織教學(xué)內(nèi)容；具有在線交流功能，根據(jù)“教”與“學(xué)”的需要，師生之間針對課程進(jìn)行交流討論，形成專門針對所教所學(xué)課程的學(xué)術(shù)環(huán)境，為師生之間建立了更方便的溝通平臺，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與性，提高學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果。在平臺上，任課教師上傳教學(xué)課件、教學(xué)視頻等教學(xué)資源，回答學(xué)生的問題或與學(xué)生針對某個知識點展開討論與交流，提供來自網(wǎng)絡(luò)上其他學(xué)校較好的電子參考書等課外資料，鏈接全國重點院校的數(shù)字信號處理精品課網(wǎng)站和數(shù)字信號處理新技術(shù)等，將網(wǎng)絡(luò)資源引入課程，輔助課堂教學(xué)。學(xué)生能隨時下載課程資源方便課后自主復(fù)習(xí)，通過網(wǎng)址鏈接獲得課程的校外優(yōu)質(zhì)資源，很好地彌補(bǔ)了課堂教學(xué)的不足。教師和學(xué)生在討論區(qū)創(chuàng)建主題發(fā)布信息，針對課內(nèi)外相關(guān)研究內(nèi)容進(jìn)行交流討論，真正實現(xiàn)師生間交互式學(xué)習(xí)，發(fā)揮開放互動的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的優(yōu)勢。

四、加強(qiáng)教師隊伍建設(shè)

教師既是教學(xué)方法的設(shè)計者，又是教學(xué)方法的實施者，一流的教師隊伍是建設(shè)精品課程的前提。一流的教師既要熱愛教學(xué)工作，熱愛學(xué)生，又要學(xué)術(shù)造詣高，教學(xué)能力強(qiáng)，教學(xué)經(jīng)驗豐富。為了提升青年教師的教學(xué)水平，應(yīng)鼓勵和支持青年教師積極參加學(xué)校和學(xué)院組織的各種針對青年教師的教學(xué)短期培訓(xùn)、青年教師授課競賽，參加教育部全國高校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)，參加國內(nèi)各種與課程相關(guān)的重要學(xué)術(shù)會議、骨干教師研修班、在職攻讀學(xué)位、出國進(jìn)修等，不斷更新教育理念、教學(xué)方法、教學(xué)形式。同時，為了秉承年長教師的教學(xué)經(jīng)驗，發(fā)揮其示范帶頭作用，學(xué)校和學(xué)院積極開展教學(xué)工作例會、教學(xué)觀摩活動等，對青年教師進(jìn)行指導(dǎo)和示范。此外，高素質(zhì)的教師還要有較強(qiáng)的科學(xué)研究能力。科教相濟(jì)可以在學(xué)科建設(shè)中提升教學(xué)團(tuán)隊和課程建設(shè)的整體水平，在建設(shè)校級精品課程的過程中，要始終堅持以科研帶動教學(xué)、以教學(xué)引領(lǐng)科研的思想，提升教師科研能力，提升教師隊伍整體素質(zhì)，提高課程建設(shè)的整體水平，提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。