數(shù)字信號(hào)處理校級(jí)精品課程建設(shè)探索與實(shí)踐

徐慶偉+郭振鐸+劉洲峰+張愛華

摘 要 數(shù)字信號(hào)處理課程是電子信息學(xué)科的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生熟練地掌握本課程所講述的基本概念、基本理論和基本分析方法，并能建立基本的數(shù)字信號(hào)處理模型。對(duì)課程發(fā)展的現(xiàn)存問(wèn)題進(jìn)行分析，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件、教學(xué)方法和師資隊(duì)伍建設(shè)方面闡述本課程校級(jí)精品課程建設(shè)規(guī)劃的目標(biāo)和發(fā)展方向，探索課程改革的新思想，使教學(xué)改革成果更好地服務(wù)于課堂。

關(guān)鍵詞 數(shù)字信號(hào)處理；專業(yè)基礎(chǔ)課；精品課程

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）18-0052-03

Exploration and Practice in University Excellent Course Con-struction of Digital Signal Processing//XU Qingwei， GUO Zhen-duo， LIU Zhoufeng， ZHANG Aihua

Abstract Digital signal processing is an important specialized basic

course of electronic information science， requires students master the

basic concepts， theory and analysis method of the course expertly， and establish the basic model of digital signal processing. The paper

analyzes existing problems of the course development， and expounds

the planning goals and development direction of the university exce-llent course construction in teaching content， teaching conditions， teaching methods and teaching staff construction， exploring the new ideas of course reform， and making teaching reform results service the classroom betterly.

Key words digital signal processing； specialized basic course； ex-cellent course

1 前言

隨著信息、通信、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理的理論得到快速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛，已滲透到人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪小?0世紀(jì)六七十年代開始，數(shù)字信號(hào)處理已快速形成一個(gè)主要的學(xué)科領(lǐng)域，成為各大專院校相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，其課程的學(xué)科內(nèi)容也在不斷充實(shí)和完善，所涵蓋的主要內(nèi)容有離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)、z變換與離散時(shí)間傅里葉變換、離散傅里葉變換及快速傅里葉變換、數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法[1]。對(duì)于電子信息、通信工程類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這些內(nèi)容是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)，也是實(shí)際工作中必不可少的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

該課程主要系統(tǒng)地講述數(shù)字信號(hào)處理的基本原理、基本方法和基本技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生在電子信息科學(xué)與技術(shù)及現(xiàn)代通信領(lǐng)域中從事相關(guān)科學(xué)研究、教學(xué)、科技產(chǎn)品開發(fā)、工程設(shè)計(jì)與管理的能力。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)字信號(hào)處理理論方法應(yīng)用與硬件設(shè)備結(jié)合的重要性，為學(xué)生將來(lái)從事工程科研實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)。該課程也是信息與通信工程學(xué)科研究生入學(xué)考試專業(yè)復(fù)試課程之一，部分學(xué)校的博士研究生入學(xué)考試也將該課程作為必考科目，所以將該課程建設(shè)成為一門校級(jí)精品課程顯得尤為重要，其建設(shè)意義更加突出。

精品課程建設(shè)就像一把標(biāo)尺，用來(lái)衡量高校教學(xué)質(zhì)量水平發(fā)展程度的高低，課程建設(shè)涉及課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件、教學(xué)方法、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面。在精品課程建設(shè)過(guò)程中，教學(xué)改革是課程建設(shè)的主體，要結(jié)合課程的性質(zhì)、課程專業(yè)的定位以及社會(huì)對(duì)人才的需求等多方面，進(jìn)行課程建設(shè)思路的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

2 課程的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

借鑒參考同類院校相關(guān)專業(yè)精品課建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)立足于本院課程教學(xué)發(fā)展規(guī)律，以提升教學(xué)質(zhì)量、建設(shè)特色學(xué)科與專業(yè)為出發(fā)點(diǎn)，以強(qiáng)化教師隊(duì)伍建設(shè)為目標(biāo)，以促進(jìn)教學(xué)改革與研究為課程建設(shè)思路，數(shù)字信號(hào)處理課程已于2015年通過(guò)中原工學(xué)院校級(jí)精品課程建設(shè)項(xiàng)目結(jié)題，課程后續(xù)建設(shè)在接下來(lái)實(shí)踐教學(xué)中逐步完善。

課程現(xiàn)狀

1）數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)選用國(guó)家級(jí)精品教材，已建成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，并開展網(wǎng)上答疑等活動(dòng)。課程組師資隊(duì)伍建設(shè)情況、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷安排、教學(xué)多媒體課件及部分相關(guān)參考資料（課程習(xí)題集和習(xí)題解答）已經(jīng)上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)習(xí)積極性較高。

2）該課程目前已開設(shè)五個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中包含兩個(gè)綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)學(xué)生利用MATLAB軟件對(duì)課程涉及的信號(hào)處理方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)，加深對(duì)課堂理論知識(shí)的理解。課程組已獨(dú)立編寫與教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和指導(dǎo)書，裝訂成冊(cè)。

3）根據(jù)本專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，結(jié)合教學(xué)大綱教學(xué)內(nèi)容，于大三第一學(xué)期末開設(shè)專業(yè)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)（數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)），配套相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生本專業(yè)方面的綜合設(shè)計(jì)能力。

4）為規(guī)范教學(xué)秩序、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，結(jié)合教學(xué)體系、內(nèi)容，確定課程考核成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為總成績(jī)等于平時(shí)成績(jī)與期末成績(jī)之和，平時(shí)成績(jī)占20%（實(shí)驗(yàn)成績(jī)占70%），期末成績(jī)占80%。endprint

5）課程理論講授課時(shí)為50學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)為10學(xué)時(shí)，教授學(xué)生專業(yè)為電子信息工程和通信工程，授課教師為課程組青年骨干教師。

課程存在的問(wèn)題 盡管目前階段精品課程建設(shè)運(yùn)行基本良好，但是經(jīng)過(guò)課程實(shí)踐教學(xué)，教務(wù)處相關(guān)人員深入調(diào)查、追蹤與分析反饋，該精品課程建設(shè)過(guò)程中仍存在一些制約其發(fā)展的相關(guān)因素，一些不足逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1）精品課程建設(shè)仍然處于預(yù)備、試運(yùn)行階段，部分教師對(duì)于精品課的概念認(rèn)識(shí)依舊模糊不清晰，導(dǎo)致課程建設(shè)前期階段任務(wù)進(jìn)度緩慢，效果不盡如人意。

2）完成精品課程建設(shè)申報(bào)審核工作后，課程組出現(xiàn)課程建設(shè)過(guò)程中“重申報(bào)，輕建設(shè)”的現(xiàn)象，疏忽了精品課程建設(shè)的監(jiān)督管理。

3）關(guān)于精品課建設(shè)成果交流、培訓(xùn)、研討會(huì)議，課程組成員教師參加較少，課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)成果多數(shù)從網(wǎng)絡(luò)上獲取。

4）多媒體教學(xué)課件內(nèi)容涉及理論知識(shí)較深，數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)過(guò)程較多、較抽象，造成課堂氛圍沉悶，學(xué)生難以理解，容易產(chǎn)生畏難心里，聽課積極性不高。

5）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)資源不足，教師授課錄像尚未全部上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，且大部分內(nèi)容和教材相似，課外拓展知識(shí)較少。

6）開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)處于起步階段，學(xué)生積極性不高，實(shí)驗(yàn)設(shè)備多為驗(yàn)證性教學(xué)使用，專業(yè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)欠缺，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新方面有待加強(qiáng)。

7）師資隊(duì)伍中優(yōu)秀青年教師偏少，課程建設(shè)后續(xù)發(fā)展攻堅(jiān)力量不足。

問(wèn)題分析 在課程建設(shè)實(shí)踐中出現(xiàn)的以上影響建設(shè)進(jìn)度問(wèn)題引起課程組的高度重視，通過(guò)聽課，與學(xué)生進(jìn)行多次座談會(huì)，并進(jìn)行梳理歸類，同授課教師一起探索課程改革發(fā)展，找出問(wèn)題出現(xiàn)的原因。

1）教師缺乏精品課程建設(shè)的意識(shí)，還未深刻認(rèn)識(shí)到精品課建設(shè)對(duì)于實(shí)現(xiàn)學(xué)院教學(xué)質(zhì)量全面提升以及對(duì)教師本身職業(yè)素質(zhì)提高、專業(yè)技能水平發(fā)展的促進(jìn)作用。

2）精品課程建設(shè)的監(jiān)督管理工作沒(méi)有做到位，學(xué)校教務(wù)處有相應(yīng)的管理細(xì)則，學(xué)院和課程組也應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)的管理獎(jiǎng)懲政策，并嚴(yán)格執(zhí)行，使課程建設(shè)良性發(fā)展。

3）面對(duì)精品課程建設(shè)的嚴(yán)格要求，加上一些培訓(xùn)、研討會(huì)議，部分教師覺(jué)得建設(shè)程序太煩瑣，要求過(guò)多，占用較多課外休息時(shí)間，缺乏參與課程建設(shè)的積極性與主動(dòng)性。

4）課程建設(shè)實(shí)施過(guò)程中缺乏對(duì)建設(shè)整體性、發(fā)展性的規(guī)劃，教學(xué)改革力度、深度不夠，教學(xué)內(nèi)容及方法的改革比較保守，沒(méi)有充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源利用不充分，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)不夠深入，沒(méi)有課程體系立體化建構(gòu)的思路和概念。

5）師資隊(duì)伍建設(shè)存在不足，未能做到人盡其才，沒(méi)有充分發(fā)揮教師的主觀能動(dòng)性，需要加強(qiáng)引進(jìn)本專業(yè)的優(yōu)秀青年人才。

3 課程建設(shè)規(guī)劃

作為一項(xiàng)系統(tǒng)化、長(zhǎng)期性的教學(xué)質(zhì)量建設(shè)工程，如何針對(duì)學(xué)院實(shí)際情況，探索科學(xué)、合理、有效的建設(shè)原則與路徑，是確保精品課程建設(shè)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)保障。數(shù)字信號(hào)處理精品課程建設(shè)是信號(hào)與信息處理學(xué)科專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)性工程，是教學(xué)工作的核心內(nèi)容之一。為推動(dòng)和加強(qiáng)學(xué)院精品課程建設(shè)，改進(jìn)和提高教學(xué)質(zhì)量，并結(jié)合學(xué)校教學(xué)實(shí)際情況，制定本課程精品課程建設(shè)規(guī)劃發(fā)展方向。

建設(shè)目標(biāo) 本課程特點(diǎn)為理論性較強(qiáng)，學(xué)生較難理解。因此，課堂上應(yīng)結(jié)合實(shí)際案例，引入本專業(yè)最新發(fā)展科研成果和教學(xué)中教改教研成果，淺顯易懂地講解，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[2]；充分利用學(xué)校教學(xué)資源，并加強(qiáng)校外企業(yè)實(shí)習(xí)基地與在校學(xué)生的聯(lián)系，加深聯(lián)合培養(yǎng)強(qiáng)度，使學(xué)生了解專業(yè)前沿知識(shí)的最新應(yīng)用，增強(qiáng)實(shí)踐型人才培養(yǎng)的力度；考慮課程內(nèi)容和學(xué)生接受程度，改進(jìn)傳統(tǒng)課堂教學(xué)方法，開展引導(dǎo)式教學(xué)，增加學(xué)生思考和實(shí)踐內(nèi)容，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生樂(lè)于實(shí)踐、主動(dòng)鉆研；組建高水平的師資隊(duì)伍，形成學(xué)術(shù)氛圍濃厚、結(jié)構(gòu)合理的專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，并努力進(jìn)一步建設(shè)發(fā)展，爭(zhēng)取申請(qǐng)省級(jí)和國(guó)家級(jí)精品課程。

建設(shè)環(huán)節(jié) 本課程主要從以下四方面進(jìn)行改革，加強(qiáng)建設(shè)發(fā)展。

1）教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容涉及人才培養(yǎng)模式，決定了人才培養(yǎng)的規(guī)格，在很大程度上決定了人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平，必然成為精品課程建設(shè)的關(guān)鍵所在。按照學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，在基礎(chǔ)性理論和實(shí)踐教學(xué)基礎(chǔ)上增加對(duì)專業(yè)前沿性知識(shí)內(nèi)容的講解，使學(xué)生了解本學(xué)科近幾年的最新發(fā)展成果，以及應(yīng)用的相關(guān)行業(yè)，做到專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)與時(shí)俱

進(jìn)；完善專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，修訂實(shí)踐課程教學(xué)內(nèi)容，增加專業(yè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)踐，強(qiáng)化融教學(xué)于實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐反哺課堂教學(xué)；鼓勵(lì)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，加大競(jìng)賽培訓(xùn)力度，在硬件設(shè)備調(diào)試設(shè)計(jì)中鼓勵(lì)學(xué)生使用通用實(shí)驗(yàn)開發(fā)板，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)[3]；每學(xué)期習(xí)題課堂增加考研相關(guān)專業(yè)知識(shí)題型，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力，加深對(duì)課程重點(diǎn)、難點(diǎn)的理解。

2）教學(xué)條件：在教材的選用上優(yōu)先使用國(guó)家級(jí)優(yōu)秀、精品教材；完善課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)，優(yōu)化網(wǎng)站平臺(tái)功能，不斷豐富課件內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)案例、考研習(xí)題講解等相關(guān)資料內(nèi)容，完善、優(yōu)化授課視頻，實(shí)現(xiàn)視頻課堂、多媒體課件、模擬實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)導(dǎo)航、實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)介紹等網(wǎng)絡(luò)信息資源的共享，為學(xué)生課下的自主學(xué)習(xí)提供較全面、有效的學(xué)習(xí)文獻(xiàn)資料，滿足網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)教學(xué)需要[4]；加強(qiáng)與校外實(shí)習(xí)單位聯(lián)系，提供更好的專業(yè)前沿知識(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境，同時(shí)為畢業(yè)生就業(yè)創(chuàng)造條件；實(shí)驗(yàn)室專業(yè)教學(xué)實(shí)踐設(shè)備功能更新完善，所有實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備功能說(shuō)明、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)相關(guān)材料齊全，滿足開放實(shí)驗(yàn)室需要。

3）教學(xué)方法：課堂中靈活運(yùn)用討論式、引導(dǎo)式等多種恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法開展教學(xué)工作，強(qiáng)化教學(xué)中師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，突出學(xué)生主體地位，啟發(fā)學(xué)生與教師一起思考問(wèn)題、解決問(wèn)題，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生對(duì)課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)去問(wèn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的效果；在課堂教學(xué)中更多借助于多媒體、實(shí)物操作演示等教學(xué)手段，把抽象的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為視頻、動(dòng)畫等效果，更直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，變得淺顯易懂，使學(xué)生更易接受掌握，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4）師資隊(duì)伍建設(shè)：調(diào)整完善教師隊(duì)伍的年齡結(jié)構(gòu)和專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)需要，加強(qiáng)引進(jìn)本專業(yè)的優(yōu)秀青年人才，為學(xué)科發(fā)展注入新鮮血液；加大年輕教師培養(yǎng)力度，鼓勵(lì)去高等院校繼續(xù)深造學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)水平；增加與重點(diǎn)學(xué)科院校交流學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，豐富教學(xué)思想，活躍教學(xué)理念，逐步增強(qiáng)教學(xué)改革效果。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字信號(hào)處理課程在高校專業(yè)基礎(chǔ)課程中地位重要，其精品課程建設(shè)任重道遠(yuǎn)，不能一蹴而就，需要腳踏實(shí)地，團(tuán)隊(duì)協(xié)作，把理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，逐步探索出精品課程建設(shè)的新思想、新理念，保持學(xué)科專業(yè)的領(lǐng)先地位，使教學(xué)改革成果更好地服務(wù)于課堂、服務(wù)于學(xué)生。

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