數(shù)字信號處理雙語課程教學(xué)改革的探索與研究

馮 姣 李 鵬

（南京信息工程大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，江蘇 南京 210044）

數(shù)字信號處理雙語課程教學(xué)改革的探索與研究

馮 姣 李 鵬

（南京信息工程大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，江蘇 南京 210044）

根據(jù)科技國際化的需求、數(shù)字信號處理課程的特點(diǎn)以及國內(nèi)本科學(xué)生的知識體系結(jié)構(gòu)，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式等方面對數(shù)字信號處理雙語課程的教學(xué)改革進(jìn)行探討和研究。

教學(xué)改革；數(shù)字信號處理；雙語教學(xué)

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)和電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用到通信、雷達(dá)、遙感、控制、生物醫(yī)學(xué)、人工智能、電力電子等需要借助計(jì)算機(jī)或微處理器對信號進(jìn)行采集、處理、分析、傳輸、展示等操作的各個(gè)領(lǐng)域。因此，國內(nèi)諸多高等院校將數(shù)字信號處理課程列為通信、電子信息類專業(yè)的必修課程，加強(qiáng)了該課程的建設(shè)和改革[1-2]。此外，全球范圍內(nèi)知識、技術(shù)創(chuàng)新的快速發(fā)展也促進(jìn)了科技創(chuàng)新與合作發(fā)展的國際化。科技創(chuàng)新國際化要求一個(gè)國家或研究機(jī)構(gòu)能夠積極參與全球科技合作與競爭、共同應(yīng)對國際科技創(chuàng)新中出現(xiàn)的問題與挑戰(zhàn)。

實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新國際化需要培養(yǎng)大量的具有較高專業(yè)水準(zhǔn)和外語水平的國際化科技創(chuàng)新人才。但是，在國內(nèi)傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理課堂教學(xué)過程中，教師常采用純中文教學(xué)，缺失了對專業(yè)外語水平的培養(yǎng)。因此，近幾年，國內(nèi)部分高等院校通過鼓勵(lì)開設(shè)數(shù)字信號處理雙語課程，加強(qiáng)了對專業(yè)和外語水平的培養(yǎng)。本文將從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式等方面對數(shù)字信號處理雙語課程的教學(xué)改革進(jìn)行探討和研究。

2 數(shù)字信號處理雙語課程的教學(xué)內(nèi)容

2.1 選擇合適的教材和參考文獻(xiàn)

為了在傳授數(shù)字信號處理技術(shù)的相關(guān)知識的同時(shí)加強(qiáng)專業(yè)英語水平的培養(yǎng)，雙語課程的教材尤為重要。被大學(xué)教師廣泛使用的中文經(jīng)典的數(shù)字信號處理技術(shù)教材[3]和外文經(jīng)典教材[4]在章節(jié)構(gòu)架和知識點(diǎn)的介紹方式等多個(gè)方面上存在較大差異。因此，很難找到一本能夠與中文經(jīng)典的數(shù)字信號處理技術(shù)教材內(nèi)容一一對應(yīng)的外文教材。雖然國內(nèi)已經(jīng)有學(xué)者已經(jīng)對經(jīng)典數(shù)字信號處理技術(shù)教材進(jìn)行翻譯[5]，但是此類教材涵蓋了許多超出國內(nèi)教學(xué)大綱的擴(kuò)展知識，重點(diǎn)和難點(diǎn)不夠突出，不適合作為教材直接使用。

雙語教學(xué)的教材需要授課教師根據(jù)國內(nèi)教學(xué)大綱，結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)典的數(shù)字信號處理技術(shù)教材、相關(guān)書籍，精心挑選中英文教學(xué)內(nèi)容，編排章節(jié)結(jié)構(gòu)，從而使每個(gè)章節(jié)中的主要內(nèi)容實(shí)現(xiàn)中英文對照，并包含國內(nèi)教學(xué)大綱所提及的所有知識點(diǎn)，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。此外，為了能夠使學(xué)生了解數(shù)字信號處理技術(shù)在國內(nèi)外前沿科技中的重要地位，教師在講解知識點(diǎn)時(shí)，可以將與該知識點(diǎn)相關(guān)的英文文獻(xiàn)（如會議論文、期刊論文、新聞報(bào)道等）打印并分發(fā)給學(xué)生閱讀，并且可以借助多媒體技術(shù)播放技術(shù)相關(guān)的英文視頻，通過上述多樣化的英文教學(xué)內(nèi)容加強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)英文的了解，提高學(xué)生專業(yè)英語聽說讀寫的能力，同時(shí)增加學(xué)生對本學(xué)科涉及技術(shù)的理解和興趣。

2.2 合理分配中英文教學(xué)內(nèi)容

數(shù)字信號處理課程涵蓋了較多的抽象概念和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，理論性比較強(qiáng)。由于英語并不是國內(nèi)大學(xué)生的母語，用英語解釋晦澀抽象的理論知識將增加學(xué)生的學(xué)習(xí)理解難度，降低學(xué)習(xí)熱情。因此，數(shù)字信號處理雙語課程需要合理分配中英文授課的比例和結(jié)構(gòu)。數(shù)字信號處理課程主要包含離散信號與系統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析，以及數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法。為了提高學(xué)生的專業(yè)英語水平，其中部分較容易理解的知識點(diǎn)可以采用全程英語講授，如離散時(shí)域信號、常見序列、序列運(yùn)算、線性時(shí)不變系統(tǒng)的特點(diǎn)、濾波器的表示方法和基本結(jié)構(gòu)等。上述知識點(diǎn)不包含復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并且能夠通過動畫和程序等多媒體方式進(jìn)行演示，加深學(xué)生對這些知識點(diǎn)的理解。全程英文授課不僅能夠擴(kuò)展學(xué)生的專業(yè)英文詞匯，而且能夠避免學(xué)生對大量中文內(nèi)容的依賴。但是，部分重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容仍需要結(jié)合中英文進(jìn)行講解，例如Z變換與連續(xù)信號的拉普拉斯變換、離散傅里葉變換和離散時(shí)間傅里葉變換的關(guān)系，各種變換的物理意義、抽樣定理與連續(xù)信號的恢復(fù)、有限長單位沖激響應(yīng)濾波器和無限長單位沖激響應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)方法等。上述重點(diǎn)與難點(diǎn)涵蓋了大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和抽象概念，學(xué)生需要理解其物理意義。因此，教師可以先利用英文板書或英文課件將這些知識點(diǎn)呈現(xiàn)給學(xué)生，數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)過程可結(jié)合英文講解，常用專業(yè)英文單詞需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。但是重要公式的物理意義和相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用需要采用英文主導(dǎo)、中文輔助的方式，結(jié)合舉例、對比、動畫等多種手段進(jìn)行講解，從而使學(xué)生能夠全面掌握課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。

為了在鞏固所學(xué)知識點(diǎn)的同時(shí)加強(qiáng)專業(yè)英語的培養(yǎng)，課堂練習(xí)和課后作業(yè)應(yīng)該用英文完成。老師在講解習(xí)題時(shí)，根據(jù)學(xué)生的掌握情況有針對性地運(yùn)用不同的語言進(jìn)行講解。對于學(xué)生熟練掌握的習(xí)題全程用英文講解。但是，對于多數(shù)學(xué)生無法正確理解的習(xí)題和知識點(diǎn)，教師需要結(jié)合中文和英文幫助學(xué)生理解。

實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力和創(chuàng)新能力，將理論聯(lián)系實(shí)際的重要途徑。通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠加深對理論知識的理解。設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱岣邔W(xué)生對所學(xué)知識的運(yùn)用能力和解決實(shí)際問題的能力。由于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證理論課所講解的知識點(diǎn)，所以教師可以全程用英文講解驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要用英文編程和完成實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但是，設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)需要綜合運(yùn)用所學(xué)的多個(gè)知識點(diǎn)來解決實(shí)際問題，中英文結(jié)合講解有利于學(xué)生理解問題，積極找出解決方案。對于有能力的同學(xué)應(yīng)鼓勵(lì)其使用英文完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，從而提高專業(yè)英語的書寫能力。

3 數(shù)字信號處理雙語課程的教學(xué)方法

3.1 外文主從教學(xué)模式

主從教學(xué)模式中教師占主導(dǎo)地位，負(fù)責(zé)用英文主導(dǎo)、中文輔助的方式，利用動畫、舉例、對比、實(shí)驗(yàn)、板書、課件、視頻等多種教學(xué)方法講解知識點(diǎn)。學(xué)生通過聆聽和記筆記的方式學(xué)習(xí)相關(guān)知識、常用的專業(yè)英文詞匯以及相關(guān)技術(shù)的英文描述方法。該方式著重鍛煉學(xué)生專業(yè)英語的聽力、閱讀和書寫能力，同時(shí)擴(kuò)充學(xué)生的專業(yè)英語詞匯量。教師應(yīng)對學(xué)生專業(yè)詞匯量大小進(jìn)行定期考察。

3.2 外文互動教學(xué)模式

專業(yè)英語的口語表達(dá)能力也是數(shù)字信號處理雙語課程的培養(yǎng)目標(biāo)之一。因此，數(shù)字信號處理雙語課程需要設(shè)計(jì)外文互動環(huán)節(jié)，如教師在課堂上用英語提問，并鼓勵(lì)學(xué)生用英語回答簡單問題。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對公式、名詞定義、關(guān)鍵技術(shù)、簡單數(shù)字信號處理系統(tǒng)的英語描述能力。教師通過用英文耐心引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)英語思維，鼓勵(lì)學(xué)生敢于用英文描述所學(xué)的數(shù)字信號處理相關(guān)技術(shù)。

3.3 外文小組討論教學(xué)模式

用英文進(jìn)行小組討論，闡述意見，團(tuán)隊(duì)合作，纂寫英文報(bào)告。英文工作匯報(bào)演講是進(jìn)行國際科技交流與合作必備的技能與素質(zhì)。因此，數(shù)字信號處理雙語課程可以通過采用外文小組討論教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的上述技能。為了進(jìn)一步加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解，教師可以提出若干個(gè)能夠運(yùn)用相關(guān)知識點(diǎn)解決的實(shí)際問題，將學(xué)生分成多個(gè)討論組。學(xué)生以小組為單位討論解決問題的方法，對小組成員進(jìn)行分工，并且用英文纂寫解決方案文檔，編輯英文幻燈片。最終，小組成員需要結(jié)合幻燈片用英文口述小組的解決方案。一個(gè)學(xué)期需要確保小組中的每個(gè)成員都有機(jī)會用英語闡述專業(yè)技術(shù)，從而鍛煉專業(yè)英語的口語表達(dá)能力、寫作能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等。

4 數(shù)字信號處理雙語課程的考核方式

為了同時(shí)考查學(xué)生專業(yè)知識的掌握程度和專業(yè)英語水平，數(shù)字信號處理雙語課程的考核總成績不僅包含考試卷面成績，還應(yīng)該包含小組協(xié)作成績、外文互動成績以及實(shí)驗(yàn)成績。其中小組協(xié)作成績和外文互動成績可列為平時(shí)成績。數(shù)字信號處理雙語課程的考試試題中除了包括能夠考查專業(yè)知識相關(guān)的數(shù)學(xué)計(jì)算和推導(dǎo)技巧的題目外，還需要增設(shè)考查專業(yè)英語能力和實(shí)際運(yùn)用能力的簡答題和論述題等主觀題型。英語試題和英語作答不僅能夠考查學(xué)生對所學(xué)數(shù)字信號處理知識的掌握程度以及運(yùn)用能力，而且能夠考查學(xué)生的專業(yè)英語的閱讀與寫作能力。此外，增加小組協(xié)作成績、外文互動成績以及實(shí)驗(yàn)成績占總成績的比例，從而加強(qiáng)對專業(yè)英語能力、實(shí)際動手和運(yùn)用能力以及解決問題能力的考查，同時(shí)提高學(xué)生對專業(yè)英語的重視，增加學(xué)生對數(shù)字信號處理課程的興趣。

5 總結(jié)

本文根據(jù)數(shù)字信號處理課程的特點(diǎn)，探討了數(shù)字信號處理雙語課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式。本文旨在通過上述改革方法，培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)字信號處理雙語課程的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在掌握數(shù)字信號處理課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)的同時(shí)，擴(kuò)展專業(yè)英文詞匯量，提高專業(yè)英語聽說讀寫能力，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作和實(shí)際運(yùn)用能力，從而培養(yǎng)出符合科技創(chuàng)新國際化所需的專業(yè)人才。

[1]張麗麗，賈亮．“數(shù)字信號處理”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J]．中國電力教育，2012(34)：70-76．

[2]翟懿奎，馬慧，曾軍英．?dāng)?shù)字信號處理課程教學(xué)改革研究[J]．計(jì)算機(jī)教育，2017(1)：70-72．

[3]程佩青．?dāng)?shù)字信號處理教程（第四版）[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2015．

[4]Richard G． Lyons． Understanding Digital Signal Processing．Prentice Hall,2010．

[5]John G．Proakis，Dimitris G．Manolakis．?dāng)?shù)字信號處理――原理、算法與應(yīng)用（第四版）[M]．方艷梅，劉永清，等譯．北京：電子工業(yè)出版社，2014．

Exploration and Research on Teaching Reform of Bilingual Teaching in Digital Signal Processing

Feng Jiao Li Peng
(Nanjing University of Information Science&Technology,Nanjing 210044,Jiangsu)

According to the requirement of internationalization of science and technology,the characteristics of digital signal processing courses as well as the knowledge structure of the undergraduate students in China,this paper discusses on the educational reform of bilingual courses in digital signal processing in terms of the teaching contents,the teaching methods and assessment methods.

educational reform;digital signal processing;bilingual education

G642；TN911.72-4

A

1008-6609(2017)08-0006-03

馮姣（1984-），女，吉林延吉人，博士，講師，研究方向?yàn)闊o線通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字信號處理。

國家自然科學(xué)基金青年基金，項(xiàng)目批準(zhǔn)號：61501245和61501244，江蘇省自然科學(xué)基金青年基金，項(xiàng)目批準(zhǔn)號：BK20150932；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科Ⅱ期建設(shè)工程資助項(xiàng)目。