以“工程認(rèn)證”為導(dǎo)向的DSP課程教學(xué)模式的探索

楊萍 張玉杰 楊勇強(qiáng) 李秦君

本文為陜西科技大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：17Y064）

【摘 要】 針對(duì)DSP課程在教學(xué)方法方面存在的諸多不足，應(yīng)建立以“工程認(rèn)證”為導(dǎo)向的任務(wù)驅(qū)動(dòng)法DSP課程教學(xué)新模式，理論教學(xué)采用三層遞進(jìn)式教學(xué)方法;實(shí)踐教學(xué)采用學(xué)生為主、教師為輔的方法;構(gòu)建新的考核評(píng)價(jià)體系。

【關(guān)鍵詞】 工程認(rèn)證;DSP課程;教學(xué)模式;任務(wù)驅(qū)動(dòng)法

隨著2013年6月19日加入《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著中國的高等教育步入國際化的軌道。該協(xié)議主要針對(duì)國際上本科工程教育學(xué)位資格互認(rèn)，為此中國的通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了專業(yè)在學(xué)生能力、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系、師資隊(duì)伍等方面的要求。[1]DSP課程作為電信專業(yè)的主干課程，擔(dān)任著培養(yǎng)學(xué)生能力的重?fù)?dān)，也要滿足學(xué)生畢業(yè)能力達(dá)成度的要求，因此必須根據(jù)工程認(rèn)證的新要求、新思路對(duì)DSP課程的教學(xué)模式進(jìn)行探索和改革。

一、工程認(rèn)證背景下電信專業(yè)對(duì)本科生畢業(yè)能力的要求

在華盛頓協(xié)議中提出的工程認(rèn)證對(duì)學(xué)生能力的國際化認(rèn)證有著非常重要的意義，電子信息類專業(yè)對(duì)學(xué)生畢業(yè)能力有工程知識(shí)、問題分析、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案等十幾種要求，[2]歸納為：第一，面向內(nèi)/外部技術(shù)問題，模擬解決現(xiàn)代復(fù)雜工程問題的能力，即學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)、技能和學(xué)以致用的能力。第二，面向從事解決復(fù)雜工程問題畢業(yè)生應(yīng)具有的社會(huì)能力，即學(xué)生應(yīng)具有的綜合素質(zhì)和職業(yè)發(fā)展能力，而DSP課程無疑扮演者舉足輕重的作用。

二、DSP課程的特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀

DSP課程涉及的知識(shí)面非常寬，主要有 DSP的硬件結(jié)構(gòu)以及數(shù)字信號(hào)處理的算法等，而且近年來新型號(hào)芯片不斷涌現(xiàn)，新的開發(fā)工具層出不窮，相反理論教學(xué)只有32學(xué)時(shí)，如果還采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，以教師為中心，只注重教師的“教”，給學(xué)生滿堂灌，不考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，只能適得其反，學(xué)生不愿意聽課，甚至是抵觸，更談不上滿足工程認(rèn)證對(duì)畢業(yè)生能力的要求，因此，改變現(xiàn)有的教學(xué)方法，探索新的教學(xué)模式勢(shì)在必行。

三、根據(jù)工程認(rèn)證的新要求，探索新的課程教學(xué)模式

1、采用“遞進(jìn)式”新的理論教學(xué)方法

DSP課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，主要培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。本課程以TI的OMAP138為教學(xué)對(duì)象，該芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大，資源非常豐富，如果僅依靠32學(xué)時(shí)的理論教學(xué)，很難達(dá)到課程開設(shè)的目的，也不能實(shí)現(xiàn)該課程在畢業(yè)生能力達(dá)成度中的作用，因此對(duì)該課程傳統(tǒng)教學(xué)方法的改革迫在眉睫。針對(duì)本門課程的特點(diǎn)，經(jīng)過連續(xù)幾年的探索，總結(jié)出“遞進(jìn)式”新的教學(xué)方法，[3]即把DSP課程的32學(xué)時(shí)劃分成三個(gè)遞進(jìn)的階段來完成。

第一階段：主要采用講授法。講授法是教師通過口頭語言向?qū)W生傳授知識(shí)的方法。學(xué)生在剛開始學(xué)習(xí)DSP課程的時(shí)候，教師可以通過講授法介紹DSP的概述、發(fā)展歷程、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器分布等知識(shí)點(diǎn)，為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。工程認(rèn)證提倡的是以學(xué)生為中心，即教學(xué)設(shè)計(jì)（學(xué)什么）、教學(xué)過程（怎么學(xué)）、教學(xué)評(píng)價(jià)（學(xué)得如何），改變傳統(tǒng)工科專業(yè)教育中的以教師為中心的教學(xué)理念。因此，應(yīng)用講授法教學(xué)就不再是主要的教學(xué)手段，只用4學(xué)時(shí)，占總學(xué)時(shí)的1/8。

第二階段，主要采用演示法。演示法是教師在教學(xué)時(shí)，通過現(xiàn)場(chǎng)給學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)建立感性的認(rèn)識(shí)。演示法教學(xué)能引起學(xué)習(xí)的興趣，集中學(xué)生的注意力，有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的鞏固。

本階段在實(shí)驗(yàn)室授課，教師可以采用該教學(xué)方法給學(xué)生講解DSP的開發(fā)環(huán)境、DSP的片內(nèi)外設(shè)等內(nèi)容。例如教師首先講授DSP片內(nèi)外設(shè)的結(jié)構(gòu)、功能和使用方法，教師現(xiàn)場(chǎng)利用DSP開發(fā)板給學(xué)生演示相關(guān)的功能和用法，學(xué)生就可以跟著教師的節(jié)奏在DSP開發(fā)板上進(jìn)行調(diào)試和操作，不斷修改程序中的不同參數(shù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而增加學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)加深理解，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力，從而滿足電信專業(yè)工程認(rèn)證中對(duì)學(xué)生畢業(yè)達(dá)成度的要求。同時(shí)教師在現(xiàn)場(chǎng)給學(xué)生指導(dǎo)、答疑，也可以全面了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，再反饋到教學(xué)方法中，在后續(xù)的教學(xué)中根據(jù)學(xué)生掌握的情況做到有的放矢，如此以來就真正做到以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)到了哪些能力，而不僅僅追求教師教了哪些知識(shí)。本階段占用20學(xué)時(shí)，占總學(xué)時(shí)的5/8，也是教學(xué)環(huán)節(jié)中非常重要的一個(gè)階段。

第三階段，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法以解決問題、完成任務(wù)為主的多維互動(dòng)式的教學(xué)理念，形成了“以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的基本特征，教師就從講授、灌輸，轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織、引導(dǎo)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中處于主導(dǎo)地位，這也符合工程認(rèn)證中“以學(xué)生為主”的指導(dǎo)思想。

在本階段教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和DSP課程的特點(diǎn)，教師精心設(shè)計(jì)任務(wù)，使學(xué)生覺得該任務(wù)具有可操作性、挑戰(zhàn)性和綜合性，學(xué)生通過查閱大量資料，每一組學(xué)生經(jīng)過討論，提出設(shè)計(jì)方案，每組的組長再把任務(wù)細(xì)化，讓每個(gè)組員負(fù)責(zé)具體的一個(gè)模塊，組員就會(huì)按照任務(wù)的要求，去完成模塊設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過程中肯定會(huì)遇到各種各樣的問題，這樣就將以往的學(xué)習(xí)習(xí)慣“要我學(xué)”變成了“我要學(xué)”，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性就大大提高了，為了解決問題，學(xué)生再去翻閱教材，或去網(wǎng)絡(luò)查找資料，也可以小組范圍內(nèi)討論。設(shè)計(jì)好后進(jìn)行調(diào)試分析，課上每組選出代表對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行講解和論述，最后由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，教學(xué)相長，不斷提高教師的教學(xué)水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，最后使學(xué)生受益。解決問題的過程就是學(xué)生能力的培養(yǎng)和提高，同時(shí)也讓學(xué)生感受了團(tuán)隊(duì)之間協(xié)作的重要性，真正有了團(tuán)隊(duì)精神。該階段能讓學(xué)生對(duì)DSP從驗(yàn)證性學(xué)習(xí)逐步過渡到設(shè)計(jì)性的學(xué)習(xí)，真正會(huì)使用DSP進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該階段共8學(xué)時(shí)，占總學(xué)時(shí)的1/4。

2、實(shí)踐教學(xué)的改革

DSP的實(shí)踐課程是檢驗(yàn)理論課中所學(xué)的算法，也是加深對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和解決復(fù)雜問題的能力，因此，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)必須增加設(shè)計(jì)性和綜合性的實(shí)驗(yàn)，但這務(wù)必增加學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，因此如果全天開放DSP實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)多進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，則實(shí)驗(yàn)的效果會(huì)大大提高。[4]

工程認(rèn)證的指導(dǎo)思想是以學(xué)生為中心，注重學(xué)生學(xué)得效果，因此實(shí)踐教學(xué)也必須強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，使其能積極參與實(shí)驗(yàn)的分析和設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)的初期，教師只給出實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生根據(jù)需求分析，自己查閱文獻(xiàn)資料，提出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，教師可以給學(xué)生的設(shè)計(jì)方案把把關(guān)，最后由學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師進(jìn)行答疑，從而提高學(xué)生的自學(xué)能力和參與感，磨練團(tuán)隊(duì)精神，實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生的獲得感大大增加，更好地激發(fā)學(xué)生對(duì)這門課程的興趣，和理論教學(xué)形成良性互補(bǔ)，提高學(xué)生畢業(yè)達(dá)成度，以滿足工程認(rèn)證的要求。

3、重新構(gòu)建DSP課程的評(píng)價(jià)體系

重新構(gòu)建DSP課程的評(píng)價(jià)體系，期末成績由平時(shí)成績、筆試和實(shí)驗(yàn)成績按照一定的權(quán)重共同構(gòu)成。平時(shí)成績最主要的來源就是學(xué)生平時(shí)上課的表現(xiàn)，以及上課討論的完成情況。筆試就是考查學(xué)生對(duì)DSP的概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、編程思想和片內(nèi)外設(shè)應(yīng)用的掌握程度。實(shí)驗(yàn)考試就是讓學(xué)生在做過的實(shí)驗(yàn)中，隨機(jī)抽取一個(gè)實(shí)驗(yàn)，并且給一定的準(zhǔn)備時(shí)間，考核學(xué)生DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。

四、結(jié)語

為了滿足工程認(rèn)證對(duì)學(xué)生畢業(yè)達(dá)成度的要求，對(duì)DSP課程的教學(xué)模式連續(xù)三年進(jìn)行了探索和改革，理論教學(xué)采用三層遞進(jìn)式教學(xué)方法，實(shí)踐教學(xué)采用學(xué)生為主，教師為輔的方法，同時(shí)利用新的考核評(píng)價(jià)體系。最明顯的收效是學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性空前高漲，三年來學(xué)生該門課程的成績比對(duì)表明，成績提高20%左右，在與畢業(yè)生的座談中，學(xué)生對(duì)該門課程反映良好，在本課程中增強(qiáng)了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，達(dá)到了預(yù)期效果。

【注 釋】

[1] 張曼，徐英英，楊勇強(qiáng).“基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的工程制圖課程改革[J]. 新西部，2015.35.156-157.

[2] 張震宇，鄭玉珍，王子輝. 以專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向的課程教學(xué)模式改革——以電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)為例[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2016.28（3）244-248.

[3] 陳朝陽，李小魁，李娜.DSP原理及應(yīng)用課程的層次遞進(jìn)體系教學(xué)方法研究[J].教育教學(xué)論壇，2015.28（7）164-165.

[4] 熊承義，侯建華.“DSP技術(shù)”本科課程教學(xué)改革與探索[J].高等理科教育，2008.82（6）94-96.

【作者簡(jiǎn)介】

楊 萍（1979—）女，漢族，陜西長安人，碩士研究生，陜西科技大學(xué)電信學(xué)院講師，主要從事信號(hào)檢測(cè)、數(shù)字信號(hào)處理等方面的教學(xué)與研究.