基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的DSP課程的教學(xué)方法改革

何金?！●樤亠w　諸葛霞

基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的DSP課程的教學(xué)方法改革

何金保駱再飛諸葛霞

（寧波工程學(xué)院，浙江 寧波 315016）

針對(duì)DSP課程難度大、涉及知識(shí)面廣的特點(diǎn)，文章提出基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的DSP課程的教學(xué)改革方法。從DSP課程特點(diǎn)出發(fā)，討論了“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐以及效果評(píng)價(jià)方法。教學(xué)效果表明，“翻轉(zhuǎn)課堂”能，增強(qiáng)了學(xué)生的課堂參與度，有效地提升了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

“翻轉(zhuǎn)課堂”；DSP課程

1　引言

“翻轉(zhuǎn)課堂”最早來源于莫林拉赫等在2000年發(fā)表的一篇學(xué)名為《顛倒課堂：建立一個(gè)包容性學(xué)習(xí)環(huán)境途徑》的論文，文中提到使用翻轉(zhuǎn)教學(xué)以適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格，采取個(gè)性化教學(xué)。之后，J.韋斯利等學(xué)者對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)行了較為深入的研究。“翻轉(zhuǎn)課堂”被《環(huán)球郵報(bào)》列為2011年影響課堂教學(xué)的重大技術(shù)變革。2012年，可汗學(xué)院利用微課程進(jìn)行教學(xué)的“翻轉(zhuǎn)課堂”模式開始受到全球教育研究者的關(guān)注［1-3］。

傳統(tǒng)課堂教學(xué)有教學(xué)效率高、受眾廣、教師方便管理等優(yōu)勢(shì)，但是隨著社會(huì)的進(jìn)步，重視學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展與綜合素質(zhì)的提高成為共識(shí)?！胺D(zhuǎn)課堂”作為一種人性化的課堂策略，打破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的局限，讓學(xué)生有更多的主動(dòng)學(xué)習(xí)時(shí)間，可以促進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解，學(xué)生的解決問題能力和學(xué)習(xí)興趣得到加強(qiáng)，教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量顯著增強(qiáng)，利于學(xué)生綜合能力的提升［4-7］。

2　DSP課程教學(xué)現(xiàn)狀

第一種提法DSP（Digital Signal Processing）就是我們常說的數(shù)字信號(hào)處理方法、算法，第二種提法DSP（Digital Signal Processor）就是一種適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，針對(duì)電氣類專業(yè)DSP往往指第二種。DSP課程特點(diǎn)綜合性強(qiáng)、涉及知識(shí)面寬，既涉及強(qiáng)弱電、軟硬件，又包括元件與系統(tǒng)，要求學(xué)生既掌握電氣工程方面的專業(yè)知識(shí)技能，又掌握自動(dòng)化和信息技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識(shí)技能。通過DSP課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生可以接觸到電工電子、計(jì)算機(jī)及信息控制技術(shù)方面的知識(shí)。傳統(tǒng)DSP課程教學(xué)都是以教師課堂教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)為輔。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，很多實(shí)驗(yàn)往往都是教師設(shè)計(jì)好，學(xué)生簡(jiǎn)單的重復(fù)驗(yàn)證，這樣難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣。到學(xué)生真正走上工作崗位，自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)束手無策。然而企業(yè)大量需要的是實(shí)踐能力強(qiáng)、具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)的人才。因此，傳統(tǒng)教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生理論與實(shí)踐脫節(jié)，與社會(huì)需求嚴(yán)重脫節(jié)。

3　“翻轉(zhuǎn)課堂”與傳統(tǒng)課堂的比較

“翻轉(zhuǎn)課堂”是一種學(xué)習(xí)形式的顛覆，通常學(xué)習(xí)包括兩個(gè)階段，即知識(shí)的傳授和內(nèi)化。傳統(tǒng)課堂與“翻轉(zhuǎn)課堂”的區(qū)別也主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)的這兩個(gè)階段，它們之間的比較見表1。

表1　“翻轉(zhuǎn)課堂”與傳統(tǒng)課堂的比較

知識(shí)的傳授過程在傳統(tǒng)課堂是以教師為中心的，在“翻轉(zhuǎn)課堂”中教師只是作為一個(gè)引導(dǎo)者，事先以簡(jiǎn)短的視頻形式，把知識(shí)點(diǎn)傳授給學(xué)生，學(xué)生在學(xué)習(xí)視頻的過程中，可以利用網(wǎng)絡(luò)掌握知識(shí)點(diǎn)。而在課堂上主要完成知識(shí)的內(nèi)化，這個(gè)階段教師只是作為引導(dǎo)者，在課堂上解決學(xué)生的疑難點(diǎn)，這樣在課堂有限的時(shí)間內(nèi)可以把學(xué)習(xí)知識(shí)的最重要階段----知識(shí)內(nèi)化完成。在整個(gè)過程中，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，回歸學(xué)習(xí)的本質(zhì)。

另外，傳統(tǒng)的課堂基本上都是以考試作為衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，完全忽略學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，難免以偏概全，“翻轉(zhuǎn)課堂”更容易實(shí)施過程考核，有利于評(píng)估教學(xué)效果。

4　基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)設(shè)計(jì)

通過將“翻轉(zhuǎn)課堂”與DSP課程學(xué)習(xí)結(jié)合，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)展了基于PBL等學(xué)習(xí)策略的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式在DSP教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用，力求為教學(xué)改革提供新思路。通過對(duì)DSP課程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在改善學(xué)習(xí)效果，提升學(xué)生的實(shí)踐能力、分析解決問題能力、自主學(xué)習(xí)能力等綜合素質(zhì)。由于DSP課程是理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，比較適合采用“翻轉(zhuǎn)課堂”方法教學(xué)，理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐反過來加深理論理解，理論與實(shí)踐互相促進(jìn)。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式如圖1所示。

圖1　“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式

4.1“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)設(shè)計(jì)原則

DSP是一門高年級(jí)的專業(yè)課，需要前期電工電路、數(shù)電、模電、C語言等課程為基礎(chǔ)，掌握學(xué)生基礎(chǔ)，有利于后續(xù)教學(xué)任務(wù)難度設(shè)計(jì)。針對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂”的DSP課程的教學(xué)方法，對(duì)學(xué)生情況調(diào)研是為了更好的了解學(xué)生實(shí)際狀況，從而展開有針對(duì)性的課程設(shè)計(jì)。學(xué)生情況調(diào)研主要了解學(xué)生本學(xué)期課程情況，掌握學(xué)生空余時(shí)間。了解學(xué)生期望的教學(xué)方法，感興趣的教學(xué)方式。并且掌握學(xué)生前面基礎(chǔ)課程知識(shí)掌握情況，合理分配學(xué)習(xí)任務(wù)，調(diào)整設(shè)計(jì)任務(wù)難度。

“翻轉(zhuǎn)課堂”的主要目的就是發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，教學(xué)設(shè)計(jì)以學(xué)生情況為基礎(chǔ)，主要是學(xué)生為主、教師引導(dǎo)的原則，教師提供多樣學(xué)習(xí)資源，鑒于學(xué)生對(duì)于枯燥理論缺乏興趣，提供微視頻、PPT、項(xiàng)目設(shè)計(jì)資料等多樣性資源，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，考核以過程性評(píng)價(jià)原則，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。對(duì)于項(xiàng)目任務(wù)需要考慮學(xué)生基礎(chǔ)，任務(wù)難度適中。

4.2“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)實(shí)踐

結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和教材具體內(nèi)容，設(shè)計(jì)教學(xué)步驟。教學(xué)步驟如圖2所示，分為課前設(shè)計(jì)與開發(fā)任務(wù)、學(xué)習(xí)小組合作設(shè)計(jì)、在線交流、課堂作品展示、課堂問題討論、教師點(diǎn)評(píng)。課前教師提出任務(wù)、設(shè)計(jì)問題，學(xué)生通過學(xué)習(xí)小組合作設(shè)計(jì)，網(wǎng)上互相交流解決問題。課堂作品展示、討論、教師點(diǎn)評(píng)完成教學(xué)目標(biāo)。

教師需要為學(xué)生提供各章知識(shí)的思維導(dǎo)圖，清晰地告知學(xué)習(xí)者本章的學(xué)習(xí)內(nèi)容與重難點(diǎn)所在，掌握當(dāng)前知識(shí)在本章甚至整個(gè)課程中的地位和作用，讓學(xué)習(xí)者明確學(xué)習(xí)方向。由于DSP課程需要學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)硬件及軟件，采用基于PBL、引導(dǎo)式教學(xué)方法，基于項(xiàng)目式管理，通過問題的引導(dǎo)、學(xué)習(xí)小組的合作交流學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

圖2　“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)步驟

4.3“翻轉(zhuǎn)課堂”下的知識(shí)運(yùn)用

知識(shí)的運(yùn)用是知識(shí)內(nèi)化的高級(jí)形式，通過運(yùn)用，可以提升對(duì)知識(shí)的理解，是檢驗(yàn)知識(shí)內(nèi)化程度的很好手段。

DSP課程的特點(diǎn)是偏重應(yīng)用，與工程實(shí)踐聯(lián)系緊密，通過實(shí)驗(yàn)及各種項(xiàng)目的訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生DSP應(yīng)用開發(fā)能力非常必要。對(duì)于運(yùn)用過程中遇到的各種結(jié)果，要學(xué)會(huì)分析，不管正確或者錯(cuò)誤，要求學(xué)生知道為什么會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)果，養(yǎng)成思考的習(xí)慣。運(yùn)用知識(shí)的過程中，教師可以采用諸如任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，充分調(diào)用學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力，提升實(shí)踐創(chuàng)新能力，從而到達(dá)教學(xué)目的。

4.4“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)效果評(píng)估

為了充分調(diào)動(dòng)各個(gè)學(xué)生的積極性，“翻轉(zhuǎn)課堂”考核方式采用過程考核方式，即綜合教師評(píng)價(jià)、組員評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)組合的方式，設(shè)計(jì)適當(dāng)權(quán)重。平時(shí)成績(jī)占比達(dá)到60%，考試占比40%。課程結(jié)束后，通過學(xué)生問卷、學(xué)生訪談、教師總結(jié)方式，對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)一步完善改進(jìn)“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)。

5　結(jié)論

經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情普遍比上屆學(xué)生高，學(xué)習(xí)效果明顯。更多的學(xué)生在參加大學(xué)生挑戰(zhàn)杯、電子競(jìng)賽等比賽時(shí)，更加主動(dòng)選擇與DSP相關(guān)題目。當(dāng)然，也有學(xué)生提出了很好的建議，這對(duì)后續(xù)DSP課程教學(xué)的改進(jìn)提供了參考。

致謝：寧波工程學(xué)院光電系統(tǒng)與控制技術(shù)科研平臺(tái)。

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On the teaching reform of the course “Digital Signal Processor” on the basis of“Flipped Classroom”

For the characteristics of Digital Signal Processor （DSP）， such as broad knowledge content and difficulty to learn， the author of this paper discuss the teaching reform of course “DSP”on the basis of “Flipped Classroom”. Starting from the characteristics of the course “DSP”， the teaching method， teaching procedure and teaching evaluation were presented. The results indicate the “Flipped Classroom” stresses student role， improves students’participation in class and effectively boosts students’ autonomy of study.

“Flipped Classroom”； DSP

G64

A

1008-1151（2016）02-0131-02

2016-01-13

浙江省2015年度高等教育課堂教學(xué)改革項(xiàng)目（kg2015458）；2016年寧波市教科規(guī)劃課題（2016YGH015）。

何金保（1977－），男，湖北黃石人，寧波工程學(xué)院講師，博士，研究方向?yàn)樯镝t(yī)學(xué)工程工程。