應(yīng)用型高校OBE模式下數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)方法探索

■ 齊齊哈爾大學(xué)通信與電子工程學(xué)院 于泓博 朱恒軍 夏 穎 李 會(huì) 劉文禮

0 引言

為了更好地培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的人才，通過(guò)校地、校企、校校和國(guó)際合作，了解需求，提高供給水平，促進(jìn)供需協(xié)調(diào)。為社會(huì)服務(wù)；形成辦學(xué)特色，提升辦學(xué)水平。在國(guó)內(nèi)外的大學(xué)課堂中，數(shù)字信號(hào)處理作為電子信息類大學(xué)生重要的專業(yè)必修課，很多公式的推導(dǎo)用到大量的高等數(shù)學(xué)概念，對(duì)于本科生掌握和應(yīng)用起來(lái)有相當(dāng)大的困難。國(guó)內(nèi)外大學(xué)目前的教學(xué)方式是老師講解知識(shí)點(diǎn)，將知識(shí)填鴨式的形式教給學(xué)生，學(xué)生一直處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，缺少自主思索探究的過(guò)程。目前課程教學(xué)中加入多媒體課件和動(dòng)畫等形式，但是大部分學(xué)生還是經(jīng)常會(huì)被復(fù)雜的三大變換、模擬以及各種濾波器設(shè)計(jì)等理論推導(dǎo)、計(jì)算步驟弄的迷茫。引入OBE(Outcome based education)這個(gè)能力導(dǎo)向教育方法，以大學(xué)生專業(yè)口徑為出發(fā)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和畢業(yè)指標(biāo)的為終極目標(biāo)，對(duì)課堂教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方法進(jìn)行改革，采用先進(jìn)的OBE思想在平時(shí)的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中?？梢詮牟煌嵌裙膭?lì)和加大學(xué)生的索取知識(shí)能動(dòng)性和創(chuàng)新思想，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量和學(xué)生自主創(chuàng)新思維的有效提升。

1 能力導(dǎo)向的教學(xué)理念

緊密聯(lián)系新工科對(duì)本科人才的能力需求，堅(jiān)持以出口為目的的工程能力教育的思想，OBE注重以下幾點(diǎn):首先是大學(xué)生課后最后獲得什么樣的學(xué)習(xí)效果；其次是如何要讓大學(xué)生取得如此的學(xué)習(xí)效果；再次是如何輔助大學(xué)生獲得得相應(yīng)的學(xué)習(xí)效果；最后在得知學(xué)生已經(jīng)獲得了對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)效果后，有步驟地細(xì)化課程內(nèi)容和課程環(huán)節(jié)的相關(guān)矩陣圖，從而實(shí)現(xiàn)不斷改進(jìn)教學(xué)效果。導(dǎo)向教育大學(xué)本科學(xué)生培養(yǎng)模式規(guī)定了大四畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)具備基本的能力，第一步要擬定相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生要求。以中國(guó)權(quán)威工程認(rèn)證部門的指導(dǎo)建議，工科專業(yè)畢業(yè)生要具有多項(xiàng)工作技能要求，包括工程實(shí)踐相關(guān)問(wèn)題的分析、規(guī)劃和研發(fā)計(jì)劃方法、較難工程技術(shù)問(wèn)題探索、使用先進(jìn)儀器、工程實(shí)踐與社會(huì)影響評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)條件的不斷發(fā)展理解評(píng)估、工作規(guī)劃、學(xué)生和集體角色位置擔(dān)任、交流和課題規(guī)劃。其次制定符合本專業(yè)的各項(xiàng)能力指標(biāo)點(diǎn)。充分融合本行業(yè)的實(shí)際確定電子信息類專業(yè)多項(xiàng)畢業(yè)能力指標(biāo)點(diǎn)，然后擬定各個(gè)子項(xiàng)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)接理論教學(xué)。將各子項(xiàng)畢業(yè)能力相關(guān)指標(biāo)點(diǎn)和目前正在執(zhí)行的人才培養(yǎng)計(jì)劃表中的所有科目和上課環(huán)節(jié)完成無(wú)縫銜接。導(dǎo)向教育方法的的實(shí)行，可以幫助我們有效地促進(jìn)上課環(huán)節(jié)和老師完成本科教育。應(yīng)用型人才需求為中心，從教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)方式等不同角度進(jìn)行研究。如圖1所示。

圖1 OBE教學(xué)方法分析圖

2 案例教學(xué)的引入

在數(shù)字信號(hào)處理這門課程中主要講述了有限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器和有限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)濾波器(IIR)濾波器的主要區(qū)別的知識(shí)點(diǎn)，首先FIR濾波器本身具備線性相位結(jié)構(gòu)，而IIR濾波器采用非線性相位結(jié)構(gòu)，而非線性相位結(jié)構(gòu)可以對(duì)濾波器性能指標(biāo)上產(chǎn)生影響。將上述理論聯(lián)系工程實(shí)踐和OBE教學(xué)理論，可以總結(jié)為:在濾波器輸入端的輸入不同頻率分量信號(hào)，使得信號(hào)在處理過(guò)程中相位差與頻率分量不成線性比例，使得在輸出端不同頻率分量的相疊加的相位和輸入端信號(hào)不成比例，造成通帶內(nèi)傳播的信號(hào)出現(xiàn)大幅度失真現(xiàn)象。掌握FIR線性相位的濾波器結(jié)構(gòu)有重要意義。函數(shù)表達(dá)公式為

其中:Hg(ω)稱為幅值特性，θ(ω)稱為相位特性。在編寫程序的過(guò)程中，要考慮教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)目標(biāo)，得出程序的運(yùn)行結(jié)果如圖2所示。

圖2 線性相位的脈沖響應(yīng)、振幅響應(yīng)、系數(shù)及零點(diǎn)位置圖形

3 總結(jié)

在“數(shù)字信號(hào)處理”這門課程中采用OBE理念進(jìn)行教學(xué)，就需要對(duì)授課方式、培養(yǎng)目標(biāo)、授課手段以及授課內(nèi)容等多方面進(jìn)行課程改革，能夠全面的促進(jìn)本科生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和創(chuàng)新思想，有利于提高教學(xué)課程水平的提高和本科生創(chuàng)新技能的提升，完成相應(yīng)的課程目標(biāo)和畢業(yè)目標(biāo)。