基于微課的數(shù)字信號處理教學(xué)方法的探討

歐陽玉梅　陳英

【摘 要】基于目前數(shù)字信號處理課程在教學(xué)方法及教學(xué)手段上的不足，本文提出了基于“微課”的教學(xué)方法，通過對該課程重點難點內(nèi)容做成微課視頻的形式，供學(xué)生課前或課后學(xué)習(xí)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及自主學(xué)習(xí)能力，再結(jié)合雙向互動式研究型教學(xué)方法及教學(xué)實踐力度的加大，從而改善教學(xué)效果，使獨立院校學(xué)生能更好的掌握這門課程。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字信號處理；微課；教學(xué)改革；實踐教學(xué)

0 引言

數(shù)字信號處理作為通信、電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，要求學(xué)生有微積分、信號與系統(tǒng)分析等課程的基礎(chǔ)，另外數(shù)字信號處理是一門理論性非常強的課程，抽象概念較多，涉及的數(shù)學(xué)知識也較多，而獨立學(xué)院學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、信號與系統(tǒng)分析基礎(chǔ)都相對比較薄弱，所以學(xué)習(xí)本課程有一定的難度，易出現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、怕學(xué)以及厭學(xué)等現(xiàn)象。針對該問題，本文提出了一種基于微課的教學(xué)方式，將課程內(nèi)容制作成微課，分享給學(xué)生，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

“微課”采用了精細化管理的教學(xué)模式，把“慕課”平臺上的“高級軟件工程”課程加以優(yōu)化及改編之后得到“微課”平臺，加州大學(xué)伯克利分校的 Armando Fox 教授將“微課”平臺引入了校園，并取得了意想不到的好效果。2013 年，哈佛大學(xué)也開始嘗試“微課”平臺的教學(xué)，效果很好，且學(xué)術(shù)委員會主席Robert Lue 教授對“微課”給出了極高的評價，認為相對于“慕課”教學(xué)方式而言，“微課”體現(xiàn)了“幾乎不可避免的進化”。科羅拉多大學(xué)全球分校最初采用“慕課”大班教學(xué)，經(jīng)過調(diào)研，對學(xué)生的需求進行分析，最終也將所有課程都改成采用“微課”的在線授課模式。

從人的認知規(guī)律出發(fā)，人在學(xué)習(xí)的時候前十分鐘注意力最集中，所以“微課”長度一般設(shè)置在5-15分鐘的?！拔⒄n”在闡述問題的方式上除了教師講解外，還結(jié)合動畫、視頻等各種信息技術(shù)，使得對知識的講解過程更為直觀。且由于一個微課視頻時間較短，可以突破傳統(tǒng)課堂對時間和地點的限制，學(xué)生可以隨時隨地學(xué)習(xí)，也可以根據(jù)個人學(xué)習(xí)情況調(diào)整學(xué)習(xí)進度，使得學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主角。

1 數(shù)字信號處理教學(xué)中出現(xiàn)的問題

近幾年來，數(shù)字信號處理課程多媒體與黑板板書相結(jié)合的教學(xué)方式，再結(jié)合Matlab軟件實驗，教學(xué)效果有一定的改善，但仍存在不足之處，主要體現(xiàn)為一下幾個方面：

1.1 教學(xué)內(nèi)容方面

公式推導(dǎo)比較多，概念比較抽象，內(nèi)容枯燥，學(xué)生無法將所學(xué)的內(nèi)容與工程實踐相結(jié)合，再者獨立學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)較差，所以易出現(xiàn)“太難，聽不懂”等不學(xué)、厭學(xué)現(xiàn)象。

1.2 教學(xué)方法方面

傳統(tǒng)教學(xué)多采用“灌輸式”的方法進行授課，教師作為課堂主體，單向地向?qū)W生灌輸知識，教學(xué)的方式過于單調(diào)，不足以吸引學(xué)生的注意力，和學(xué)習(xí)興趣的提高。

1.3 實踐教學(xué)方面

實驗?zāi)壳皟H局限于理論仿真，而沒有硬件的實踐操作，學(xué)生很難把所學(xué)的理論知識和理論仿真同實際應(yīng)用聯(lián)系起來，而獨立學(xué)院學(xué)生更應(yīng)該把學(xué)習(xí)的重心往實踐方向傾斜。

2 數(shù)字信號處理教學(xué)改革措施

針對數(shù)字信號處理教學(xué)過程中出現(xiàn)的3個問題，我們可以從以下3個方面進行改進。

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

數(shù)字信號處理課程的知識結(jié)構(gòu)可分為變換域和數(shù)字濾波器兩部分。對于變換域部分的知識，如離散時間信號的時域頻域分析部分與信號與系統(tǒng)分析Z變換部分是重復(fù)的，所以在實際教學(xué)中，可以對這部分內(nèi)容進行精簡和提煉，并且刪除一些復(fù)雜的公式推導(dǎo)。關(guān)于時域與變換域之間的關(guān)系、波形變化以及濾波器的原理等抽象的內(nèi)容，設(shè)計原理的講解可以精簡，而應(yīng)側(cè)重如何通過Matlab實現(xiàn)具體濾波器的設(shè)計，另外，在課堂中增加數(shù)字信號應(yīng)用實例的MALTAB程序講解，演示仿真波形，通過多波形的分析，使學(xué)生理解時域信號好頻域信號的特性，從而進一步加深學(xué)生對理論知識的理解。

2.2 教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

2.2.1 引入微課形式的教學(xué)方法

在傳統(tǒng)“灌輸式”、PPT講解的基礎(chǔ)上，借助視頻學(xué)習(xí)、慕課、微課豐富教學(xué)手段，將課程重要內(nèi)容制作成微課，在課堂上播放，吸引學(xué)生注意力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；也可放到網(wǎng)絡(luò)平臺上，供學(xué)生學(xué)習(xí)，充分利用學(xué)生的碎片化時間提供在線學(xué)習(xí)的機會。甚至能夠翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生可在課前通過微課自主完成課堂學(xué)習(xí)，而在課堂上對重點難點進行討論，使學(xué)生在討論的過程中深化對知識點的理解，同時可以活躍課堂氣氛，讓學(xué)生成為課堂的主體。

2.2.2 雙向互動式研究型學(xué)習(xí)

針對課程部分重點難點教學(xué)內(nèi)容，提取出合適的討論課題，進行定期或不定期的專題討論。首先，通過課堂或是其他網(wǎng)絡(luò)平臺向?qū)W生發(fā)布題目，讓學(xué)生提前做好討論或者報告準備，采用多媒體上講臺進行專題討論或報告。學(xué)生通過對課題的準備及討論過程可對該課程內(nèi)容有更深入的理解，且能培養(yǎng)學(xué)生的辯證思考的能力，另外教師對課題討論的主要參與人做相應(yīng)的獎勵，比如加平時分，來誘導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2.3 實踐教學(xué)的改革

部分獨立學(xué)院目前已經(jīng)開展了數(shù)字信號處理的軟件實驗課程，即基于Matlab軟件，通過編程實現(xiàn)對信號的仿真，可一定程度上加深學(xué)生對信號時域頻域的形象理解，可提高學(xué)生的編程能力，但畢竟Matlab軟件實驗只是做信號建模及仿真，所以很多學(xué)生仍然存在“學(xué)了這門課，卻不知道怎么在實際中應(yīng)用”的疑問，因此，增加DSP硬件實驗是必要的。然而增加DSP硬件實驗需要校方新建DSP實驗室，該問題不是朝夕之間能解決的問題。所以針對此問題，可先進行探索性實驗，即通過收集整理其他院校的DSP硬件實現(xiàn)演示視頻，使學(xué)生對理論的仿真到實際的硬件實現(xiàn)有一個形象全面的了解，比如較抽象的知識點像卷積運算、FIR/IIR數(shù)字濾波器以及快速傅里葉變換FFT的DSP實現(xiàn)，通過實驗課使學(xué)生把抽象的知識與實際應(yīng)用相結(jié)合。

3 總結(jié)

實踐證明，基于微課及雙向互動式的教學(xué)方法能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的自學(xué)能力。另外，引入DSP實踐教學(xué)，使學(xué)生更能將理論知識與工程實踐相結(jié)合。

【參考文獻】

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]