從提高學(xué)生實(shí)踐能力談某課程群的教學(xué)

王瑞

[摘 要] 以提升大學(xué)生的實(shí)踐能力為導(dǎo)向，從我院實(shí)際情況出發(fā)，研究高?！皵?shù)字信號(hào)處理”課程群結(jié)構(gòu)及各課程之間的關(guān)系；探討課程群中課程教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法；并探討了我院該課程群的建設(shè)情況，對(duì)提高電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量和綜合能力具有重要意義。

[關(guān)鍵詞] 課程群建設(shè)； 理論教學(xué)； 實(shí)踐教學(xué)； 實(shí)踐能力

[中圖分類號(hào)] G42 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549（2016） 04-0108-02

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，大規(guī)模集成電路技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器等已經(jīng)在機(jī)械、通信、電子信息、航空、醫(yī)療及人們的日常生活等領(lǐng)域得到廣泛而深入的應(yīng)用。作為二類本科院校，一方面力爭(zhēng)培養(yǎng)較多的能夠進(jìn)一步深造的學(xué)生，另一方面力爭(zhēng)培養(yǎng)有更多更好應(yīng)用實(shí)踐能力的學(xué)生。如何學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理理論、方法和應(yīng)用，是電子類和測(cè)控類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和提高教育教學(xué)質(zhì)量的迫切需要。

以往的課程建設(shè)是以單門課程為主，涌出過(guò)很多優(yōu)秀課程，為教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量起到了良好的推動(dòng)作用。我們都知道“數(shù)字信號(hào)處理”課程是高校電子信息類專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，他本不是一個(gè)獨(dú)立課程?，F(xiàn)在為了適應(yīng)電子科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和提高大學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，我院數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)的老師們組成團(tuán)隊(duì)，從優(yōu)化課程教學(xué)設(shè)置開(kāi)始，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)學(xué)時(shí)，調(diào)整理論教學(xué)學(xué)時(shí)與實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)的比例，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，并著力改進(jìn)教學(xué)方法，形成了“數(shù)字信號(hào)處理”課程群。

課程群就是把具有相關(guān)性或一定目的的不同課程編排到一起，組成一個(gè)“群”，進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和教授。數(shù)字信號(hào)處理課程群建設(shè)主要由數(shù)/模電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理、數(shù)字信號(hào)處理、DSP原理及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)等課程組成。對(duì)該課程群進(jìn)行合理規(guī)劃統(tǒng)籌安排，努力提高課程群內(nèi)課程的教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握信號(hào)的獲取、處理及其實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的方法與技術(shù)，并能夠基于軟硬件平臺(tái)構(gòu)建信號(hào)處理系統(tǒng)，提高信號(hào)和信息處理的理論水平和應(yīng)用能力，為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，也為學(xué)生盡快適應(yīng)信息處理實(shí)踐做好準(zhǔn)備。

一 “數(shù)字信號(hào)處理”課程群結(jié)構(gòu)

“課程群”是什么，教育界有著不同的看法，概括起來(lái)就是認(rèn)為“課程群”是由在內(nèi)容上緊密相承、相互滲透、互補(bǔ)性較強(qiáng)的幾門同系列課程組合而成的有機(jī)整體，各自配有相應(yīng)的課程大綱，并按照課程框架組織課程建設(shè)，以獲得課程體系的整體優(yōu)化，是具有學(xué)科優(yōu)勢(shì)的課程?！皵?shù)字信號(hào)處理”課程群構(gòu)成框架，如圖1所示。

由圖1可以看出，“數(shù)字/模擬電子技術(shù)”是整個(gè)數(shù)字信號(hào)處理課程群最基礎(chǔ)的部分；“信號(hào)與線性系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”是課程群中的基礎(chǔ)理論部分，是兩門關(guān)聯(lián)很緊密的專業(yè)基礎(chǔ)課，是電子信息類專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程；“數(shù)字/模擬電子技術(shù)”和“信號(hào)與線性系統(tǒng)”及“數(shù)字信號(hào)處理”組成基礎(chǔ)模塊； “單片機(jī)原理及應(yīng)用”、“DSP原理與應(yīng)用”，又是數(shù)字信號(hào)處理課程理論的硬件實(shí)現(xiàn)，是理論聯(lián)系實(shí)際的硬件平臺(tái)，所以“單片機(jī)原理及應(yīng)用”、“DSP原理與應(yīng)用”和“數(shù)字信號(hào)處理”組成理論實(shí)踐模塊；“集成電路原理與應(yīng)用”“嵌入式系統(tǒng)”和“圖像處理”是理論和實(shí)踐的具體應(yīng)用，所以這三者組成應(yīng)用模塊。其中“數(shù)字信號(hào)處理”在前兩個(gè)模塊中有交集，體現(xiàn)了“數(shù)字信號(hào)處理”課程的重要地位。

二 群課程教學(xué)

1 群課程的理論教學(xué)

從我院學(xué)生的實(shí)際水平考慮，學(xué)生起初對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理的理論概念感覺(jué)都很抽象，不能很快理解透徹；而且還涉及到很多數(shù)學(xué)知識(shí)。為盡快解決課程概念抽象等問(wèn)題，我們將傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合，且多媒體中多做動(dòng)態(tài)化演示，以加速學(xué)生對(duì)抽象性概念的理解；以求挖掘?qū)W生的創(chuàng)新思維能力。當(dāng)然，在操作過(guò)程中，正確處理好傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)之間的關(guān)系，才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)效果。

在課程群的理論教學(xué)中，我們正在使用的方法是比較多的。對(duì)于簡(jiǎn)單公式、概念，就要求對(duì)數(shù)學(xué)公式口頭描述，強(qiáng)調(diào)從公式所代表的具體意義去理解公式、概念；對(duì)于復(fù)雜概念或公式可以用動(dòng)態(tài)圖表進(jìn)行解釋：如DSP算法線性緩沖區(qū)法和循環(huán)緩沖區(qū)法是個(gè)難點(diǎn)內(nèi)容，采用動(dòng)態(tài)圖表法，則可以將取數(shù)、乘、數(shù)據(jù)下移、指針上移等諸多繁瑣的內(nèi)容全部清清楚楚地表示出來(lái)了。這樣有利于學(xué)生的記憶和理解，有利于學(xué)生對(duì)抽象概念的還原。

在理論教學(xué)中還有一個(gè)比較重要的方法就是指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。為了拓展學(xué)生的知識(shí)面和提高對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用水平，一方面可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主式學(xué)習(xí)，這一點(diǎn)在課程群中課程所涉及的實(shí)驗(yàn)中可以進(jìn)行，如單片機(jī)實(shí)驗(yàn)、DSP實(shí)驗(yàn)、集成電路實(shí)驗(yàn)等。同時(shí)課外參加設(shè)計(jì)比賽，我院對(duì)電子信息類專業(yè)學(xué)生都設(shè)有學(xué)生用實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí)驗(yàn)室里學(xué)生自主學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)且有專業(yè)老師指導(dǎo)。另一方面教師在授課過(guò)程中利用自己在科研中積累的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)介紹知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際中的具體應(yīng)用，來(lái)擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面和提高學(xué)習(xí)興趣。

2 群課程的實(shí)踐教學(xué)

馬克思曾指出，理論與實(shí)踐之間是辯證統(tǒng)一的。在課程領(lǐng)域中，理論與實(shí)踐的聯(lián)系同樣是辯證統(tǒng)一的。實(shí)踐課程是建立在理論課程之上的，理論課程是實(shí)踐課程的基礎(chǔ)，只有在學(xué)好了一定基礎(chǔ)的理論知識(shí)之后才能更好地進(jìn)入實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)；同時(shí)，一定的實(shí)踐課程又會(huì)檢驗(yàn)理論課程的學(xué)習(xí)效果，又會(huì)幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)換到現(xiàn)實(shí)生活 。在不斷的實(shí)踐中，學(xué)生就會(huì)通過(guò)其主觀能動(dòng)性來(lái)發(fā)現(xiàn)更多的理論知識(shí)，由此達(dá)到學(xué)習(xí)的最優(yōu)效果。當(dāng)然，在“數(shù)字信號(hào)處理 ”課程群的實(shí)踐教學(xué)中，我們始終以提高學(xué)生的實(shí)踐能力為目的的 。

首先，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。就是“數(shù)字信號(hào)處理”課程群中每門課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，如數(shù)/模電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)有12個(gè)，單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)有12個(gè)，DSP原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)有6個(gè)等，各自有驗(yàn)證性的、設(shè)計(jì)性的 、綜合性的。其次，專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K。就是在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的基礎(chǔ)上設(shè)立綜合實(shí)驗(yàn)，其可以是基于軟件編程的，也可以是基于硬件設(shè)計(jì)的。我院的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)大多是基于軟件的，如基于Matlab的、基于Labview的、基于PSpice的等等。利用綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)“數(shù)字信號(hào)處理”課程群中的課程內(nèi)容進(jìn)行仿真模擬，不僅可以加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和理解，而且可以減少實(shí)際設(shè)計(jì)研究的時(shí)間加快進(jìn)程。再次，就是研究性實(shí)驗(yàn)?zāi)K。從群課程中升華出來(lái)的課題、探究性學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)都可以在此進(jìn)行。

不管是理論還是實(shí)踐都是從基礎(chǔ)到專業(yè)再到提升與擴(kuò)展，可以看出學(xué)習(xí)和教學(xué)都是循序漸進(jìn)的過(guò)程，也是不斷自我完善自我修正的過(guò)程。

3 課程群建設(shè)

就我院實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，“數(shù)字信號(hào)處理”課程群中的課程界定不是很明確，因?yàn)閷W(xué)生所學(xué)課程都有或多或少的聯(lián)系，也是不可能界定很明確的。理論教學(xué)上，文中所提到的教學(xué)方法每個(gè)代課老師都已經(jīng)采用，還有很多其他的教學(xué)方法也在用；實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的劃分不是很具體，由于空間的限制，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)很多，文中所提及到的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K都已具備且還在不斷完善。

課程群建設(shè)還在于，依據(jù)技術(shù)發(fā)展和社會(huì)的需求，不斷審核課程目標(biāo)、整合課程、完善課程內(nèi)容并不斷優(yōu)化課程實(shí)施方案，為加強(qiáng)學(xué)生能力的培養(yǎng)做好鋪墊。

總之，隨著社會(huì)的發(fā)展，人才培養(yǎng)的質(zhì)量和要求在不斷提升。本文從學(xué)院實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)“數(shù)字信號(hào)處理”課程群結(jié)構(gòu)及其關(guān)系、群課程的理論教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行深入分析；并從硬件和軟件兩方面探討了我院“數(shù)字信號(hào)處理”課程群建設(shè)情況。這不僅對(duì)該課程群進(jìn)一步建設(shè)具有重要意義，而且對(duì)提高電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量和綜合能力提升具有重要意義。

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