數(shù)字信號(hào)處理線上線下混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)及研究

張競(jìng)成 黃愛愛 黃然 袁琳 饒歡樂

摘 要

2020年爆發(fā)的新冠疫情對(duì)全國(guó)高校的教學(xué)工作產(chǎn)生嚴(yán)重沖擊，隨著廣大教師疫情期間對(duì)線上教學(xué)的熟悉和適應(yīng)，如何在后疫情時(shí)代將線上與線下教學(xué)方式融合進(jìn)行課程教學(xué)改革，成為高校教學(xué)改革的一個(gè)重要發(fā)展方向。筆者結(jié)合自身在數(shù)字信號(hào)處理這門工科專業(yè)課程上多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出數(shù)字信號(hào)處理線上線下混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)思考，具體包括：1）采用OBE理念的線上線下混合式教學(xué);2）明確數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)目標(biāo);3）數(shù)字信號(hào)處理線上線下混合教學(xué)模式設(shè)計(jì);4）課程學(xué)習(xí)資源建設(shè)及使用原則;5）課程評(píng)估設(shè)計(jì)。希望通過對(duì)于該門課程線上線下混合教學(xué)模式的探討為更多大學(xué)課程的改革提供思路。

關(guān)鍵詞

線上線下;混合式教學(xué);數(shù)字信號(hào)處理;教學(xué)模式改革

中圖分類號(hào)： G434 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.003

2020年在全球爆發(fā)的新冠疫情對(duì)高校的教學(xué)工作產(chǎn)生嚴(yán)重沖擊，在嚴(yán)峻的疫情防控形勢(shì)和停課不停學(xué)的雙重要求下，目前中國(guó)的多數(shù)高校在3月至4月間將傳統(tǒng)的線下課程教學(xué)搬至線上，這一過程在給廣大教師帶來(lái)不便的同時(shí)，卻使多數(shù)教師對(duì)原本不太熟悉的線上教學(xué)平臺(tái)和手段有了更多的理解，并且逐漸認(rèn)識(shí)到線上教學(xué)的種種優(yōu)勢(shì)。而這種改變和認(rèn)識(shí)，恰恰是未來(lái)高校教學(xué)模式優(yōu)化的契機(jī)。在后疫情時(shí)代，我們更應(yīng)該思考如何將線上和線下的教學(xué)手段結(jié)合，豐富課程教學(xué)的形式，提升課程教學(xué)的效果，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。在這一背景下本文以數(shù)字信號(hào)處理這門工科專業(yè)課程為例，探討其線上線下混合式教學(xué)的模式設(shè)計(jì)，為這一方向的教學(xué)改革與實(shí)踐提供思路。

1 OBE理念的線上線下混合式教學(xué)

線上線下混合式教學(xué)是混合式教學(xué)（Blending learning）在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的一種延伸。其中，線下教學(xué)作為傳統(tǒng)的教學(xué)方式，需要學(xué)生在教室環(huán)境里與教師進(jìn)行面對(duì)面的教學(xué)。這種面對(duì)面的教學(xué)方式在信息的表達(dá)和傳遞效率，互動(dòng)交流等方面目前仍然具有網(wǎng)絡(luò)形式無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。而線上教學(xué)是隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)的一種教學(xué)方式，在早期以電子教案及教學(xué)資料網(wǎng)絡(luò)分享為主，近年來(lái)隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的提升，開始出現(xiàn)直播、錄播以及在線布置作業(yè)、答題、測(cè)試以及小組討論等功能，大大提高了教學(xué)組織的效率。線上線下混合式教學(xué)能夠更好地滿足不同層次學(xué)生的個(gè)性化需求，而這種教學(xué)方式與成果導(dǎo)向教育OBE（Outcomes-based Education）理念高度契合[1]。OBE理念以學(xué)生的學(xué)習(xí)效果為中心，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，需要滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。在這種理念指導(dǎo)下，線上線下混合式教學(xué)既不是單純地將教學(xué)內(nèi)容遷移到網(wǎng)上，也不是線上和線下環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)單相加，而是強(qiáng)調(diào)二者的有機(jī)融合，通過在課前、課中、課后的不同階段將以符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律及引發(fā)興趣的方式合理組織教學(xué)內(nèi)容，充分發(fā)揮線上與線下教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，提升教學(xué)效果。

2 數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)目標(biāo)

數(shù)字信號(hào)處理作為通訊、電子、自動(dòng)化、測(cè)控等工科專業(yè)的一門專業(yè)課程，其教學(xué)目標(biāo)一方面是需要培養(yǎng)學(xué)生理解數(shù)字信號(hào)及系統(tǒng)的概念，掌握數(shù)字信號(hào)時(shí)域、頻域分析的基本理論和方法，能夠通過濾波器設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和分析，解決所在專業(yè)中相關(guān)復(fù)雜工程問題。在課程的教學(xué)內(nèi)容中，由于傅里葉變換等頻率分析的思想理論性和數(shù)學(xué)性較強(qiáng)，理解難度較大，使得傳統(tǒng)教學(xué)中教師?；ù罅繒r(shí)間精力通過公式推導(dǎo)、演算等形式教授課程的主要內(nèi)容[2]。根據(jù)筆者多年在這門課程上的教學(xué)實(shí)踐，上述做法實(shí)際效果并不理想，多數(shù)同學(xué)仍不清楚如何應(yīng)用課程中的知識(shí)解決實(shí)際中的問題。因此，如何結(jié)合線上與線下的教學(xué)手段，通過應(yīng)用中的問題激發(fā)學(xué)生思考，變被動(dòng)教授為主動(dòng)學(xué)習(xí)，是采用混合式教學(xué)需要解決的主要問題。

3 數(shù)字信號(hào)處理線上線下混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)

數(shù)字信號(hào)處理線上線下混合的教學(xué)模式設(shè)計(jì)以BOPPPS模式為基礎(chǔ)，將課程分為：導(dǎo)入（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective）、前測(cè)（Pre-test）、參與式學(xué)習(xí)（Participation）、后測(cè)（Post-test）、總結(jié)（Summary）等模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)與組織。課程組織分課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]。課前環(huán)節(jié)主要通過線上進(jìn)行，由教師準(zhǔn)備課程內(nèi)容的背景資料，課程內(nèi)容概論等文字和視頻在線上發(fā)布，供學(xué)生了解課程背景、知識(shí)結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容。并且在線上通過布置思考題的方式進(jìn)行課程導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查閱相關(guān)資料，在課堂中進(jìn)行討論。課中環(huán)節(jié)通過線上與線下混合的方式進(jìn)行，由教師在線下進(jìn)行課程內(nèi)容的講授，通過線上方式進(jìn)行隨堂問答及測(cè)驗(yàn)，并就課前布置的思考題組織討論及小組匯報(bào)。課后環(huán)節(jié)主要通過線上進(jìn)行，由教師在線上布置作業(yè)并進(jìn)行批閱，同時(shí)將對(duì)課程重難點(diǎn)內(nèi)容的講解錄制短視頻在線上發(fā)布，以供學(xué)生鞏固課程重要知識(shí)。此外，在線上對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，由各組同學(xué)自行對(duì)課程不同章節(jié)進(jìn)行復(fù)習(xí)小結(jié)并在課堂上帶領(lǐng)全班同學(xué)進(jìn)行復(fù)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。此外，可以將項(xiàng)目制教學(xué)融入至課程教學(xué)設(shè)計(jì)中，針對(duì)如頻譜分析、濾波器設(shè)計(jì)等一些課程主要內(nèi)容，設(shè)計(jì)如語(yǔ)音、光譜等信號(hào)處理與分析任務(wù)，將任務(wù)及相關(guān)數(shù)據(jù)以課程項(xiàng)目的形式布置給學(xué)生，并與課程實(shí)驗(yàn)部分結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用課程知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)探索，在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情的同時(shí)提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

4 課程學(xué)習(xí)資源建設(shè)及使用原則

數(shù)字信號(hào)處理線上線下混合的教學(xué)的課程學(xué)習(xí)資源大體包括：電子教案，線上網(wǎng)上公開課，演示性及技術(shù)應(yīng)用教學(xué)視頻，教師針對(duì)課程重點(diǎn)及難點(diǎn)知識(shí)專題錄制的短視頻，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及算法案例庫(kù)，習(xí)題庫(kù)以及學(xué)生完成的課程小結(jié)、項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告等資料。課程資料的使用以學(xué)生的接受程度，學(xué)習(xí)感受和學(xué)習(xí)效果為原則，在課程持續(xù)改進(jìn)過程中對(duì)資料進(jìn)行更新和篩選，不斷優(yōu)化課程學(xué)習(xí)資源的質(zhì)量。

5 課程評(píng)估設(shè)計(jì)

數(shù)字信號(hào)處理線上線下混合教學(xué)的課程評(píng)估包括：課程參與度（10%）、作業(yè)及測(cè)試（20%）、項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)（10%）、課程匯報(bào)（10%）及期末考試（50%）五個(gè)方面。課程評(píng)價(jià)充分利用線上網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)課程資源瀏覽時(shí)長(zhǎng)、次數(shù)，作業(yè)問答和測(cè)試等學(xué)習(xí)過程的數(shù)據(jù)記錄功能，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析形成對(duì)課程學(xué)習(xí)的客觀評(píng)價(jià)（表1）。

同時(shí)，課程還對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、課程目標(biāo)達(dá)成度及學(xué)生學(xué)習(xí)感受進(jìn)行分析和調(diào)查，對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)和調(diào)查問卷進(jìn)行設(shè)計(jì)，在翔實(shí)數(shù)據(jù)的支撐下對(duì)課程教學(xué)效果進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)[4]。在此基礎(chǔ)上，分析教學(xué)過程中存在的問題，并回溯調(diào)整各個(gè)教學(xué)模塊及課程教學(xué)資源，形成課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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