項(xiàng)目教學(xué)法在數(shù)字信號(hào)處理課程中的應(yīng)用探索

歐陽(yáng)鍵+孔令軍+劉軍

摘 要 數(shù)字信號(hào)處理是通信專(zhuān)業(yè)非常重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，也是一門(mén)實(shí)踐性要求極高的課程，具有公式多、概念抽象等特點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的問(wèn)題，提出將項(xiàng)目教學(xué)法引入數(shù)字信號(hào)處理課程，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，并進(jìn)一步探討項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過(guò)程和教師在其中的角色定位問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 數(shù)字信號(hào)處理；項(xiàng)目教學(xué)法；數(shù)學(xué)公式

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

文章編號(hào)：1671-489X（2017）22-0113-02

Exploration of Project Teaching Method in Digital Signal Pro-cessing Course//OUYANG Jian， KONG Lingjun， LIU Jun

Abstract Digital signal processing （DSP） is a critical professional course for the communication students. DSP has many formulas and

abstract conception， thus it is a high demanding practice course. The

problem in the traditional DSP course is the passive learning of stu-

dents. To overcome it， this paper explores the project teaching me-thod in DSP course to improve the learning initiative of students. Meanwhile， we also discuss the problem of the implementation pro-cess and the role of teachers.

Key words digital signal processing； formula； project teaching method

1 引言

數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱(chēng)DSP）是高等院校通信工程、電子信息工程等專(zhuān)業(yè)必修的核心基礎(chǔ)課程，它以數(shù)字的形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行變換、濾波等處理，以得到符合需要的信號(hào)形式[1]。DSP課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生理解和掌握信號(hào)以數(shù)字形式處理的基本概念、基本分析方法和處理技術(shù)，其授課內(nèi)容主要包括離散時(shí)間信號(hào)和系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、信號(hào)的采樣與重建、離散傅立葉變換理論、快速傅立葉算法、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)等，課程內(nèi)容的理論性較強(qiáng)，涉及的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)較多，概念比較抽象且不易理解[2]。

傳統(tǒng)DSP教學(xué)采用的是“教師—課程—課堂”三中心的機(jī)械式填鴨方法，將知識(shí)點(diǎn)作為現(xiàn)成的結(jié)論傳授給學(xué)生。雖然教學(xué)過(guò)程可通過(guò)詳細(xì)的數(shù)學(xué)分析推導(dǎo)和圖形動(dòng)畫(huà)的形式將抽象的概念和枯燥的理論展示給學(xué)生，但學(xué)生仍處于一種被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，時(shí)常會(huì)被快速傅立葉算法和數(shù)字濾波等內(nèi)容的繁雜數(shù)學(xué)公式和推導(dǎo)過(guò)程所困擾，未能真正理解信號(hào)頻域分析思想和原理，存在學(xué)不懂、理不清等現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生畏難心理，失去對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣。

針對(duì)傳統(tǒng)DSP教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性缺乏的問(wèn)題，在DSP課程教學(xué)改革中嘗試采用項(xiàng)目教學(xué)法，以激發(fā)學(xué)生的求知欲為目標(biāo)，通過(guò)引入學(xué)生身邊的實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生探究問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，做到對(duì)DSP課程知識(shí)點(diǎn)的真正理解與掌握。項(xiàng)目教學(xué)法是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)探索解決預(yù)先設(shè)計(jì)的一個(gè)或多個(gè)教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目，達(dá)到完成課程教學(xué)任務(wù)的一種教學(xué)方法。其核心追求不再是將課本中現(xiàn)成的知識(shí)教授給學(xué)生，而是以“學(xué)生—實(shí)踐—項(xiàng)目”為中心，要求學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中主動(dòng)尋找解決問(wèn)題的途徑，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)質(zhì)疑、探究、分析和解決問(wèn)題的能力[3]。相較于傳統(tǒng)教學(xué)方法，項(xiàng)目教學(xué)法由強(qiáng)調(diào)教師如何“教”轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生如何“學(xué)”，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)主體、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)過(guò)程、激勵(lì)形式和教學(xué)特色等方面均呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)[4]，具體如表1所示。

2 項(xiàng)目教學(xué)法在數(shù)字信號(hào)處理課程中的實(shí)踐

項(xiàng)目教學(xué)法的設(shè)計(jì)原則 DSP課程知識(shí)點(diǎn)具有理論性強(qiáng)、公式推導(dǎo)多、概念抽象難理解等特點(diǎn)，將項(xiàng)目教學(xué)法運(yùn)用于DSP課程應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)原則。

1）以學(xué)生為中心的選題原則。需要考慮學(xué)生現(xiàn)有理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力，結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，選擇難度、規(guī)模適中并富有挑戰(zhàn)性、真實(shí)性、典型性等特點(diǎn)的項(xiàng)目，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

2）學(xué)生實(shí)踐與教師講解相結(jié)合的原則。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中很難獨(dú)立理解DSP課程知識(shí)點(diǎn)的原理并理清所有知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)。因此，教師要善于把握理論講解的切入時(shí)機(jī)，并將課程各知識(shí)點(diǎn)銜接起來(lái)，以幫助學(xué)生更好地梳理整合課程知識(shí)點(diǎn)脈絡(luò)。

3）過(guò)程綜合評(píng)價(jià)原則。不同于傳統(tǒng)教學(xué)方法以作業(yè)和考試為評(píng)價(jià)方式，項(xiàng)目教學(xué)法需要根據(jù)學(xué)生完成項(xiàng)目的情況及實(shí)踐過(guò)程中的表現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行綜合考評(píng)。

項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過(guò)程

1）項(xiàng)目選題。項(xiàng)目選題應(yīng)涵蓋DSP教學(xué)目標(biāo)中離散傅立葉變換理論、快速傅立葉算法、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)等核心知識(shí)點(diǎn)，并結(jié)合學(xué)生前期基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律，考量項(xiàng)目?jī)?nèi)容的深度和廣度以及學(xué)生是否有能力完成項(xiàng)目，避免選題難度過(guò)高，挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2）計(jì)劃制訂。選定項(xiàng)目之后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生制訂具體可行的實(shí)踐計(jì)劃，以便于學(xué)生掌握、調(diào)節(jié)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)的進(jìn)度。此外，教師還要加強(qiáng)與學(xué)生的討論溝通，有意識(shí)地對(duì)整個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)、調(diào)節(jié)和評(píng)價(jià)。

3）項(xiàng)目實(shí)施。項(xiàng)目教學(xué)法在實(shí)施過(guò)程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生之間的協(xié)作。教師在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、性格特長(zhǎng)等因素，對(duì)學(xué)生進(jìn)行小組分工，并分配各小組成員的具體任務(wù)。在學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，教師應(yīng)組織學(xué)生進(jìn)行討論，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成項(xiàng)目。endprint

4）成果展示。在學(xué)生完成項(xiàng)目后，教師要指導(dǎo)學(xué)生展現(xiàn)其項(xiàng)目成果，在成果展示過(guò)程中指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)討論、組間討論以及師生討論，目的在于通過(guò)交流討論，讓學(xué)生彌補(bǔ)自己的不足，學(xué)習(xí)他人的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力。

5）綜合評(píng)價(jià)。項(xiàng)目評(píng)價(jià)主要考查學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的參與程度，學(xué)生解決問(wèn)題的能力、動(dòng)手實(shí)踐的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。評(píng)價(jià)可采用學(xué)生自我評(píng)價(jià)、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，綜合評(píng)估實(shí)施項(xiàng)目的過(guò)程，避免傳統(tǒng)的以結(jié)果為中心的評(píng)價(jià)方式。

3 項(xiàng)目教學(xué)法在數(shù)字信號(hào)處理課程中的應(yīng)用探討

項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施效果 在將項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用于DSP課程過(guò)程中，對(duì)其實(shí)施效果進(jìn)行總結(jié)。

1）激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。以項(xiàng)目研究形式將生活引進(jìn)課堂，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更激發(fā)其內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力，使學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)有了更深刻的認(rèn)識(shí)與理解。

2）改變了教師與學(xué)生之間的關(guān)系。教師在教學(xué)過(guò)程中更多是扮演一個(gè)指導(dǎo)者，讓學(xué)生成為完成項(xiàng)目的具體實(shí)施者，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

3）提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。在實(shí)施項(xiàng)目過(guò)程中，積極引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)團(tuán)隊(duì)討論解決遇到的項(xiàng)目難題，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生獨(dú)自學(xué)習(xí)的模式，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

4）提升了學(xué)生的綜合能力。傳統(tǒng)教學(xué)法注重理論而缺乏實(shí)踐。項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中不僅學(xué)習(xí)了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且培養(yǎng)了解決問(wèn)題、與他人溝通等多方面的綜合能力。

項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施中應(yīng)注意的問(wèn)題 由于項(xiàng)目教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1）避免流于形式。項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中，教師要注重DSP課程各知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在邏輯，特別針對(duì)重點(diǎn)與難點(diǎn)，應(yīng)采用集中授課教學(xué)模式，保證學(xué)生掌握必要的理論知識(shí)。此外，在學(xué)生參與項(xiàng)目活動(dòng)過(guò)程中，教師要指導(dǎo)學(xué)生分工明確、各司其職，并注重分享交流，避免部分學(xué)生坐享其成。

2）避免進(jìn)度失控。由于項(xiàng)目教學(xué)法強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自我探究和交流合作，實(shí)踐過(guò)程存在諸多不確定和不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法按照項(xiàng)目進(jìn)度推進(jìn)項(xiàng)目的實(shí)施。因此，教師要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生遇到的難點(diǎn)并做出相應(yīng)的指導(dǎo)。同時(shí)，要針對(duì)學(xué)生實(shí)際情況對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

3）避免模糊評(píng)價(jià)。教師對(duì)于學(xué)生的評(píng)價(jià)存在一定的主觀特性，容易導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果量化的模糊。因此，對(duì)于學(xué)生的項(xiàng)目檢查評(píng)估，教師應(yīng)采用學(xué)生自評(píng)與他評(píng)相結(jié)合的方式，從學(xué)生解決問(wèn)題的能力、實(shí)施過(guò)程中的參與度、知識(shí)掌握程度，以及學(xué)生在項(xiàng)目完成后各方面素質(zhì)的提升等多個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施中教師角色的重新定位 項(xiàng)目教學(xué)法改變了傳統(tǒng)教學(xué)法中以教師為中心的教學(xué)模式，學(xué)生變?yōu)橹行?，教師轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)的指導(dǎo)者和組織者。針對(duì)這一轉(zhuǎn)變，教師需要在以下幾個(gè)方面重新定位：

1）教師作為指導(dǎo)者，需要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)難度適宜的項(xiàng)目，并在學(xué)生遇到困難時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生采用正確的方法解決問(wèn)題；

2）教師作為組織者，需要為學(xué)生創(chuàng)建學(xué)習(xí)討論的環(huán)境，使學(xué)生在一個(gè)輕松和諧的環(huán)境中共同完成項(xiàng)目任務(wù)；

3）教師作為評(píng)價(jià)者，需要在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中有效組織學(xué)生相互討論，并負(fù)責(zé)學(xué)生的整體評(píng)價(jià)，以激發(fā)學(xué)生探究問(wèn)題的興趣與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

將項(xiàng)目教學(xué)法運(yùn)用到DSP課程教學(xué)中，以項(xiàng)目作為課程知識(shí)點(diǎn)的載體，克服了該課程傳統(tǒng)教學(xué)法的諸多弊端，極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。同時(shí)，教師也需要從教學(xué)觀念和教學(xué)方法上實(shí)現(xiàn)由課程執(zhí)行者到項(xiàng)目指導(dǎo)者與組織者的轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)

[1]吳鎮(zhèn)揚(yáng).數(shù)字信號(hào)處理[M].2版.北京：高等教育出版社，2010.

[2]王祖林，郭旭靜.數(shù)字信號(hào)處理中的通信實(shí)例教學(xué)探索[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2010（30）：28-29.

[3]蔣玲萍，趙彥梅，葛慶敏.信息技術(shù)教學(xué)中項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2015（14）：118-119.

[4]姚珊珊.項(xiàng)目教學(xué)法促進(jìn)學(xué)生合作能力培養(yǎng)的應(yīng)用研究：以南召一高信息技術(shù)課程為例[D].河南：河南師范大學(xué)，2015.endprint