微信公眾平臺(tái)智慧課堂建設(shè)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

趙杰+王剛+孫慧霞+劉洋

摘 要：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)設(shè)備的飛速發(fā)展，借助移動(dòng)通訊設(shè)備豐富教學(xué)、建設(shè)智慧課堂逐漸成為新型教學(xué)模式研究的關(guān)注點(diǎn)。該文結(jié)合智慧課堂的基本特征和微信公眾平臺(tái)的功能特點(diǎn)，針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程開(kāi)展了微信公眾平臺(tái)智慧課堂的建設(shè)。首先分析了數(shù)字信號(hào)處理傳統(tǒng)課堂的現(xiàn)狀及其局限性。其次通過(guò)對(duì)比分析傳統(tǒng)課堂與智慧課堂，得出智慧課堂建設(shè)的優(yōu)勢(shì)。最后針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程，設(shè)計(jì)了基于微信公眾平臺(tái)的智慧課堂，研究成果具有較好的擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理 微信公眾平臺(tái) 智慧課堂

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0242-03

數(shù)字信號(hào)處理問(wèn)題無(wú)處不在，其基本概念和基本方法已經(jīng)滲透到了信息與通信工程、集成電路工程、電氣工程、航空工程、環(huán)境工程、水生工程、電路與系統(tǒng)、導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。《數(shù)字信號(hào)處理》作為通信、電子類專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，其理論性與應(yīng)用性均很強(qiáng)，目前已廣泛應(yīng)用于圖像、語(yǔ)音、通信、雷達(dá)、控制、聲納、故障檢測(cè)、航空航天、遙感遙測(cè)、地質(zhì)勘探、生物醫(yī)學(xué)、自動(dòng)化儀表等領(lǐng)域。但是，《數(shù)字信號(hào)處理》課程大多仍采用側(cè)重于理論講授的教學(xué)模式，不能充分體現(xiàn)其工程應(yīng)用性，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

《數(shù)字信號(hào)處理》課程一方面以《高等數(shù)學(xué)》《信號(hào)與系統(tǒng)》等課程為基礎(chǔ)，另一方面又作為《隨機(jī)信號(hào)處理》《自適應(yīng)信號(hào)處理》《圖像處理》等后續(xù)課程的基礎(chǔ)，在教學(xué)環(huán)節(jié)上起到承上啟下的作用，其教學(xué)效果的好壞直接影響到后續(xù)課程的教學(xué)質(zhì)量。該課程理論性較強(qiáng)，概念抽象，公式推導(dǎo)繁多，學(xué)習(xí)效果普遍不好。對(duì)于應(yīng)用型地方本科院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，由于其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程的基本原理及物理意義往往不能很好地掌握和領(lǐng)悟，更難進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用。因此，應(yīng)結(jié)合應(yīng)用型地方本科院校的特點(diǎn)和需求，對(duì)《數(shù)字信號(hào)處理》課程進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐。

微信公眾平臺(tái)于2012年正式上線，通過(guò)該平臺(tái)可以群發(fā)文字、圖片、語(yǔ)音、視頻以及多圖文等信息，實(shí)現(xiàn)即時(shí)交互功能，為基于微信公眾平臺(tái)的智慧課堂建設(shè)提供了可能[5]。因此，本文嘗試將微信應(yīng)用作為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的一個(gè)載體，探索微信公眾平臺(tái)在《數(shù)字信號(hào)處理》智慧課堂建設(shè)中的應(yīng)用，將枯燥的理論知識(shí)以聲音、圖像和視頻等方式加載到微信公眾號(hào)的運(yùn)營(yíng)中，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)的理解，在互動(dòng)中提升學(xué)生的應(yīng)用能力。

1 數(shù)字信號(hào)處理傳統(tǒng)課堂的現(xiàn)狀及局限性

1.1 傳統(tǒng)課堂采用滿堂灌的教學(xué)過(guò)程，缺乏師生互動(dòng)

傳統(tǒng)課堂滿堂灌的教學(xué)過(guò)程缺乏師生間的有效交流和溝通，教師無(wú)法實(shí)時(shí)地掌握學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解程度，學(xué)生亦無(wú)法將學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及時(shí)反饋給教師，從而導(dǎo)致教與學(xué)的效果均不佳。

1.2 教學(xué)偏重理論講授，缺乏實(shí)踐應(yīng)用

由于《數(shù)字信號(hào)處理》課程具有較強(qiáng)的理論性，目前的教學(xué)過(guò)程多偏重理論知識(shí)的講授和公式的推導(dǎo)，而忽視了所涉及知識(shí)的實(shí)際物理意義及其工程應(yīng)用，必然使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果不佳。

1.3 傳統(tǒng)的教學(xué)模式多為碎片化知識(shí)的講解，學(xué)生缺乏對(duì)課程的整體把握

傳統(tǒng)的自底向上的教學(xué)模式容易使學(xué)生僅掌握知識(shí)碎片，不能對(duì)課程進(jìn)行整體把握，此教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生僅為了應(yīng)付考試死記硬背知識(shí)點(diǎn)，而對(duì)知識(shí)的掌握不夠牢固，在考完試后基本忘光，實(shí)際效果不理想。

1.4 授課方式單一，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

由于《數(shù)字信號(hào)處理》課程的理論性較強(qiáng)，傳統(tǒng)的授課方式主要采用板書(shū)的形式，容易使學(xué)生陷入僅重視理論推導(dǎo)而不重視應(yīng)用的誤區(qū)。另一部分教師為了避免繁瑣的理論推導(dǎo)而采用多媒體課件講授的授課方式，這又導(dǎo)致重要結(jié)論的理論推導(dǎo)被忽視，不利于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。

2 傳統(tǒng)課堂與智慧課堂的對(duì)比分析

智慧課堂是相對(duì)于傳統(tǒng)的知識(shí)課堂而言的，指利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的信息化、智能化，將傳統(tǒng)課堂的知識(shí)傳授過(guò)程轉(zhuǎn)化為開(kāi)發(fā)學(xué)生的智慧、實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)提升的過(guò)程。

針對(duì)傳統(tǒng)課堂師生間缺乏有效互動(dòng)的問(wèn)題，基于微信公眾平臺(tái)的智慧課堂能夠?qū)崿F(xiàn)師生的實(shí)時(shí)互動(dòng)，通過(guò)在線輔導(dǎo)答疑可以及時(shí)解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的難點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)增加學(xué)生的參與性激發(fā)學(xué)生持續(xù)的學(xué)習(xí)積極性，教師亦可及時(shí)掌握學(xué)生對(duì)于所學(xué)知識(shí)的理解程度，并及時(shí)修正教學(xué)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)教師的教與學(xué)生的學(xué)之間的有效閉環(huán)反饋，從而改善教學(xué)效果。

針對(duì)傳統(tǒng)課堂偏重理論講授，缺乏實(shí)踐應(yīng)用的問(wèn)題，結(jié)合《數(shù)字信號(hào)處理》課程的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)MATLAB圖形用戶界面，實(shí)現(xiàn)典型的數(shù)字信號(hào)處理算法和實(shí)際案例的演示，并將開(kāi)發(fā)好的MATLAB圖形用戶界面通過(guò)云端加載到微信公眾平臺(tái)，使學(xué)生能夠通過(guò)在線平臺(tái)實(shí)現(xiàn)典型數(shù)字信號(hào)處理算法的驗(yàn)證及實(shí)際工程案例的仿真，從而將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)統(tǒng)一起來(lái)。

針對(duì)傳統(tǒng)的自底向上的教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程的整體把握不足的問(wèn)題，采用自頂向下的教學(xué)模式，先對(duì)課程的整體構(gòu)架、知識(shí)體系進(jìn)行梳理，形成“知識(shí)樹(shù)”或“知識(shí)鏈”，并在課前及時(shí)通過(guò)微信公眾平臺(tái)推送給學(xué)生，使得學(xué)生對(duì)課程有一個(gè)整體把握。

針對(duì)傳統(tǒng)課堂授課方式單一，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高的問(wèn)題，通過(guò)錄制重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題的微課視頻，制作系統(tǒng)的多媒體課件，將抽象的理論知識(shí)具體化、形象化，并加載到微信公眾平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)微課視頻、多媒體課件、MATLAB圖形用戶界面仿真平臺(tái)、在線輔導(dǎo)答疑以及課堂講授的多位一體化的授課方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力[8]。

3 基于微信公眾平臺(tái)的數(shù)字信號(hào)處理智慧課堂建設(shè)

基于微信公眾平臺(tái)的數(shù)字信號(hào)處理智慧課堂能夠突破時(shí)空限制，學(xué)生可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，并對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行在線提問(wèn)，教師通過(guò)監(jiān)測(cè)微信后臺(tái)數(shù)據(jù)，可以及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，并對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行在線答疑，極大地方便了師生間的交流與互動(dòng)，并形成了教師的教與學(xué)生的學(xué)之間的有效閉環(huán)反饋，切實(shí)做到因材施教，提升教學(xué)質(zhì)量。endprint

《數(shù)字信號(hào)處理》智慧課堂微信公眾平臺(tái)的自定義菜單包括三個(gè)模塊：課程教學(xué)、課程資料和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，可以通過(guò)關(guān)鍵詞回復(fù)進(jìn)行在線答疑，如圖1所示。課程教學(xué)包括課程介紹和課程大綱，如圖2所示，其中，課程介紹包括本課程使用的教材、本課程的特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域。課程大綱包括課程基本信息、課程性質(zhì)與任務(wù)、課程教學(xué)基本要求（理論教學(xué)內(nèi)容、基本要求和重點(diǎn)難點(diǎn)）、有關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的要求及學(xué)時(shí)分配。課程資料包括參考習(xí)題，多媒體課件和電子教案，如圖3所示，其中，參考習(xí)題包括歷年考研真題及自測(cè)題，多媒體課件和電子教案是針對(duì)高西全、丁玉美編著的《數(shù)字信號(hào)處理》（第三版）制作的。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐包括課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐拓展，如圖4所示，其中課程實(shí)驗(yàn)是針對(duì)該門課程的配套實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐拓展則是數(shù)字信號(hào)處理的典型算法及工程應(yīng)用實(shí)例的MATLAB GUI演示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文將現(xiàn)代教育資源整合到微信公眾平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了《數(shù)字信號(hào)處理》課程的智慧課堂建設(shè)，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的一個(gè)重要應(yīng)用。通過(guò)該微信公眾平臺(tái)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)本課程，了解本課程的具體安排，并實(shí)現(xiàn)在線答疑解惑，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的MATLAB仿真以及自測(cè)習(xí)題練習(xí)等，教師亦可根據(jù)微信公眾平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，學(xué)習(xí)過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題，并及時(shí)解答疑問(wèn)，針對(duì)學(xué)生個(gè)性化的需求進(jìn)行因材施教，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)與教師的教雙贏。本文的研究成果具有較強(qiáng)的靈活性和擴(kuò)展性，一方面可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求，靈活添加教學(xué)資源，從而使傳統(tǒng)的封閉課堂走向開(kāi)放；另一方面，利用開(kāi)放的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，也可以將本文的研究成果更便捷地推廣到其他專業(yè)課程的教學(xué)中。

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