“數(shù)字信號(hào)處理”課程研究型教學(xué)實(shí)踐

徐友根

(北京理工大學(xué) 信息與電子學(xué)院， 北京 100081)

“數(shù)字信號(hào)處理”課程研究型教學(xué)實(shí)踐

徐友根

(北京理工大學(xué) 信息與電子學(xué)院， 北京 100081)

本文根據(jù)“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)要求及其特點(diǎn)，進(jìn)行了研究型教學(xué)的初步實(shí)踐。從研討內(nèi)容規(guī)劃設(shè)計(jì)，課堂研討組織形式和研討學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)等三個(gè)方面，介紹了教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程及其效果。實(shí)踐結(jié)果表明，研究型教學(xué)在學(xué)習(xí)興趣激發(fā)、創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)以及學(xué)生主體意識(shí)增強(qiáng)等方面有積極的促進(jìn)作用。

研究型教學(xué)；數(shù)字信號(hào)處理；教學(xué)實(shí)踐

0 引言

對(duì)于“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)教師主體授課模式雖然對(duì)學(xué)生推導(dǎo)和計(jì)算能力的訓(xùn)練有一定幫助，但單一的教學(xué)方法和方式使得教學(xué)過(guò)程枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。

研究型教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與并培養(yǎng)學(xué)生的研究能力與興趣[1]。它是培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新型工程類專業(yè)學(xué)生必須采用的教學(xué)模式，“數(shù)字信號(hào)處理”這樣的核心專業(yè)基礎(chǔ)課非常有必要進(jìn)行研究型教學(xué)的探索，在夯實(shí)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)的同時(shí)強(qiáng)調(diào)其創(chuàng)新性思維和研究能力的培養(yǎng)。本文介紹筆者在“數(shù)字信號(hào)處理”研究型教學(xué)中的一些初步實(shí)踐和淺顯心得。

1 教學(xué)對(duì)象與教學(xué)方式

1.1教學(xué)對(duì)象及其概況

本研究型課程教學(xué)對(duì)象為我校電子信息類試驗(yàn)班的本科生，一共53人，在小班授課方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。本班學(xué)生入學(xué)基礎(chǔ)較好，并且普遍有較強(qiáng)的求知欲和進(jìn)取心，在學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺(jué)性，以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力方面都比較優(yōu)秀，這為實(shí)施研究型或研討式教學(xué)方法提供了非常有利的條件。

1.2教學(xué)及課堂研討內(nèi)容安排

依據(jù)現(xiàn)行“數(shù)字信號(hào)處理”教學(xué)大綱的基本要求，并結(jié)合各章節(jié)主要知識(shí)點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的前沿研究，凝練出下述4大類15個(gè)主題，作為課堂教學(xué)及研討的主要內(nèi)容如表1所示[2-3]。

表1 課堂研討主題

具體的實(shí)施辦法是：學(xué)生按學(xué)號(hào)順序一共形成5個(gè)研討小組(每組11至12人)，每組選組長(zhǎng)一名，按抽簽方式選擇各自小組的研討主題，在課外時(shí)間以小組為單位，圍繞選中的研究主題，研讀教材，查閱資料，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合研討主題對(duì)相關(guān)研習(xí)結(jié)果進(jìn)行分析、綜合、比較和歸納，最終以PPT形式完成課堂講述稿，并自選一名主講人進(jìn)行課堂陳述。

1.3教學(xué)及研討方式

上述研討內(nèi)容主要按教材章節(jié)順序進(jìn)行，在每個(gè)章節(jié)的開(kāi)始，授課教師利用1至1.5個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)性講授，概括介紹各章節(jié)的基本教學(xué)內(nèi)容，所涉及的主要知識(shí)點(diǎn)，并引出研討問(wèn)題及其主要內(nèi)涵。

在教師引導(dǎo)性講授之后，進(jìn)行有關(guān)主題的師生研討，這是本次研究型教學(xué)最主要的環(huán)節(jié)，首先由小組主講人進(jìn)行課堂陳述，然后就陳述內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)及研討：

(1)學(xué)生提問(wèn)和師生研討：學(xué)生針對(duì)研討內(nèi)容或相關(guān)內(nèi)容提出相關(guān)問(wèn)題，學(xué)生的提問(wèn)主要由學(xué)生自己回答。

(2)教師提問(wèn)和師生研討：教師針對(duì)研討主題相關(guān)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提出具有培養(yǎng)發(fā)散性思維的問(wèn)題，讓學(xué)生回答。

在各章節(jié)課堂研討內(nèi)容結(jié)束后，授課教師利用0.5至1個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行總結(jié)性串講及復(fù)習(xí)，對(duì)相應(yīng)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)再次加以強(qiáng)調(diào)，并提出涉及后續(xù)研討內(nèi)容的有關(guān)問(wèn)題。

此外，學(xué)期末，每位學(xué)生還需提交總結(jié)報(bào)告一份，內(nèi)容包括對(duì)所有課堂討論問(wèn)題的逐個(gè)及總體評(píng)述，并挖掘一個(gè)與本課程知識(shí)點(diǎn)有關(guān)的實(shí)際應(yīng)用，以書(shū)面和電子形式提交給授課教師。

1.4學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)

不進(jìn)行期末卷面考試，注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程表現(xiàn)的評(píng)價(jià)，就學(xué)生的課外準(zhǔn)備、討論發(fā)言等分別給各小組和個(gè)人打分，并按一定比例計(jì)入期末總成績(jī)。具體評(píng)分準(zhǔn)則如下：

1)課堂大作業(yè)(本部分成績(jī)記作A，最高分為90分)：

(1)正常陳述：每組的主講人進(jìn)行，最高分80分。主講人應(yīng)著力將所討論問(wèn)題闡述清楚，在陳述具體內(nèi)容之前，先介紹個(gè)人情況，整個(gè)準(zhǔn)備過(guò)程的時(shí)間，大概過(guò)程，以及組內(nèi)各成員的分工和配合情況(這一點(diǎn)將和個(gè)人最終總評(píng)成績(jī)掛鉤)。

(2)討論交流：全班學(xué)生參加，包括有效提問(wèn)和回答，各記5分和10分，最高分80分。形式分為口頭和書(shū)面。具體操作方式如下：主講人陳述完畢后，首先由教師評(píng)點(diǎn)和提問(wèn)，由陳述小組的主講人和成員參與回答。在此期間，其它各組學(xué)生將各自問(wèn)題以書(shū)面形式(簡(jiǎn)問(wèn)，標(biāo)明姓名和學(xué)號(hào))當(dāng)堂提交給各自組的監(jiān)督員，之后參與口頭提問(wèn)和回答問(wèn)題。各小組監(jiān)督員負(fù)責(zé)記錄提問(wèn)和回答問(wèn)題學(xué)生姓名和學(xué)號(hào)。下課時(shí)，將上述紙面材料一并交給教師。關(guān)于回答教師和學(xué)生提出的問(wèn)題，如果覺(jué)得有必要詳細(xì)進(jìn)行，還可以在課下認(rèn)真準(zhǔn)備，并以書(shū)面形式個(gè)人于下次課提交給教師。

(3)反駁式陳述：針對(duì)主講人未講清問(wèn)題，進(jìn)行PPT形式重解釋。此部分需要各組課下準(zhǔn)備，將每個(gè)問(wèn)題可能講不清楚的部分準(zhǔn)備好，在課堂上有機(jī)會(huì)即進(jìn)行。本種形式直接計(jì)80分。

(4)小組整體表現(xiàn)：對(duì)各小組整體表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分，最高分10分(每組組內(nèi)成員得分相同)。

2)評(píng)分規(guī)則(本部分成績(jī)記作B，最高分5分)：

(1)學(xué)期末學(xué)習(xí)總結(jié)：要求見(jiàn)前，書(shū)面提交。最高分5分，不分組(教師評(píng)分時(shí)全面考慮平時(shí)學(xué)習(xí)情況，包括課堂陳述中的成員積極參與分)。關(guān)于內(nèi)容雷同的處理方法是將涉及人員的分?jǐn)?shù)進(jìn)行平均處理，也即除以內(nèi)容相同的學(xué)生人數(shù)。

(2)與教師合作發(fā)表與本課程內(nèi)容有關(guān)的教改論文：直接記5分，評(píng)分時(shí)可能并未正式發(fā)表，但稿件質(zhì)量必須得到授課教師的認(rèn)可。

(3)考勤與實(shí)驗(yàn)(本部分成績(jī)記作C，最高分10分)：必須通過(guò)，即得7分以上

(4)個(gè)人最終成績(jī)：A log10(2B)+C。

2 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

在研討式教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，以書(shū)面調(diào)查問(wèn)卷形式和學(xué)生進(jìn)行了一次交流，共有33名學(xué)生參加了正式問(wèn)卷調(diào)查，主要有關(guān)反饋情況如表2所示。

由上述反饋意見(jiàn)可以看出，大多數(shù)學(xué)生了解研究型教學(xué)這種新教學(xué)法的目的、要求和實(shí)施步驟，在利用網(wǎng)絡(luò)、參考書(shū)籍以及科技雜志等多種渠道查找資料方面的能力得到了提升。盡管課外花費(fèi)時(shí)間較多，但大部分學(xué)生覺(jué)得收獲較大，認(rèn)為自己在能力培養(yǎng)上獲得了良好的效果，不少學(xué)生還由此改變了學(xué)習(xí)方式，自主學(xué)習(xí)能力有了極大的提高。

上述反饋意見(jiàn)也反映了學(xué)生在研討式學(xué)習(xí)中遇到的一些困難，比如課外花費(fèi)時(shí)間太多，難以協(xié)調(diào)；

表2教學(xué)效果調(diào)查問(wèn)卷

選項(xiàng)小計(jì)比例你認(rèn)為主動(dòng)研究學(xué)習(xí)和教師授課哪個(gè)更有收獲?(單選)研究型學(xué)習(xí)2155.26%教師授課1128.95%對(duì)我來(lái)說(shuō)效果都一樣615.79%你是否適應(yīng)研究性學(xué)習(xí)?(單選)差不多適應(yīng)了2360.53%未完全適應(yīng)1539.47%基本不適應(yīng)00%你認(rèn)為教師應(yīng)該在研究型學(xué)習(xí)中承擔(dān)什么角色?(單選)不參與25.26%只參與討論25.26%深層次指引作用3489.47%你對(duì)哪些方面不太滿意?(多選)題目訓(xùn)練量1744.74%評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)2463.16%授課方式718.42%同學(xué)課堂講授615.79%課程容量821.05%課后花的時(shí)間太長(zhǎng)1231.58%其他615.79%你認(rèn)為自己在哪些方面做的不夠好?(多選)課前預(yù)習(xí)3386.84%參與課堂討論410.53%參與小組討論12.63%對(duì)知識(shí)的理解程度2257.89%其他00%你認(rèn)為這門(mén)課有什么優(yōu)點(diǎn)?(多選)培養(yǎng)學(xué)生鉆研精神2873.68%培養(yǎng)小組合作能力2565.79%培養(yǎng)實(shí)踐能力(MATLAB)1847.37%激發(fā)學(xué)習(xí)興趣1334.21%增強(qiáng)自學(xué)能力3284.21%其他12.63%

有些學(xué)生對(duì)新教學(xué)法還不太適應(yīng)，對(duì)最后成績(jī)的評(píng)定不太理解；由于主講人個(gè)人知識(shí)面的問(wèn)題，部分主題研討的準(zhǔn)度和深度不甚理想；不少學(xué)生對(duì)評(píng)分方式及標(biāo)準(zhǔn)持一定的懷疑態(tài)度，這些都是今后實(shí)施研討式教學(xué)法時(shí)需要進(jìn)一步思考和改進(jìn)的地方。

3 學(xué)生最終成績(jī)及分析

成績(jī)?cè)u(píng)定主要注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)，以及最終對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的總體認(rèn)識(shí)和理解程度。

(徐有根文)

前者主要體現(xiàn)為平時(shí)的參與分，結(jié)果全班所有學(xué)生都得到了滿分90分；后者體現(xiàn)為最終總結(jié)報(bào)告的質(zhì)量以及平時(shí)研討過(guò)程中口頭和書(shū)面探討的比例，以之作為前部分成績(jī)的權(quán)重，不少學(xué)生也獲得了滿分5分，其中，一部分學(xué)生的總結(jié)報(bào)告對(duì)有關(guān)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和理解非常深刻，某些見(jiàn)解頗具新意。另外，還適度鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探索式學(xué)習(xí)，全班計(jì)有5名學(xué)生和教師合作完成教改論文一共3篇。

最終大部分學(xué)生都取得了優(yōu)秀及良好的成績(jī)，對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的積極參與和投入度都非常高，很多同學(xué)改變了學(xué)習(xí)方式和習(xí)慣，課外主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和動(dòng)力非常高。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)一學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，研究型教學(xué)在我校電子信息類實(shí)驗(yàn)班專業(yè)基礎(chǔ)課“數(shù)字信號(hào)處理”的教學(xué)過(guò)程中起到了重要的作用，取得了明顯的教學(xué)效果。具體反映在讓學(xué)生由被動(dòng)學(xué)改為自主學(xué)、讓學(xué)生既學(xué)知識(shí)，又學(xué)創(chuàng)新以及要求教師兼具知識(shí)講授與思維引導(dǎo)雙重角色這三點(diǎn)上。

[1] 吳紹春, 張立新. 研究型大學(xué)的研究型教學(xué): 理論與實(shí)踐[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2015年8月.

[2] 程佩青. 數(shù)字信號(hào)處理教程[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2013年2月.

[3] 趙春暉, 喬玉龍, 崔穎. 數(shù)字信號(hào)處理學(xué)習(xí)指導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2008年10月.

PracticeofResearch-basedTeachinginDigitalSignalProcessingCourse

XUYou-gen

(SchoolofElectronicandInformation,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)

According to the requirements and characteristics of the Digital Signal Processing course, a preliminary practice of research-based teaching is made. The detailed implementation process of the teaching as well as its effect are introduced from three aspects including the plan and design of the research-teaching content, the organization form of the class discussion, and the evaluation of teaching-learning quality. Practice results show that the research-based teaching plays a positive role for enhancing students′ participation enthu-siasm, innovation potential, and subjective consciousness.

research-based teaching; digital signal processing; teaching practice

2016-10-18;

2017-02-16

徐友根(1975-),男，博士，教授，主要從事數(shù)字信號(hào)處理方面的教學(xué)與科研工作，E-mail:yougenxu@bit.edu.cn

G642

A

1008-0686(2017)05-0033-04