《數(shù)字信號(hào)處理》課程混合式教學(xué)建設(shè)思考

（上海健康醫(yī)學(xué)院醫(yī)療器械學(xué)院 上海 201318）

新形勢下傳統(tǒng)的授課模式發(fā)生了變化，在線教學(xué)打通了現(xiàn)實(shí)中的阻隔，《數(shù)字信號(hào)處理》課程的授課方式也嘗試網(wǎng)課模式。結(jié)合超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，通過視頻、文檔和章節(jié)測驗(yàn)等課程資料，變換域分析、離散傅里葉變換和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)等6個(gè)章節(jié)共發(fā)布了69個(gè)任務(wù)點(diǎn)，學(xué)生總訪問次數(shù)為15771。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，93.5%的學(xué)生認(rèn)為線上授課可以有效彌補(bǔ)課程學(xué)習(xí)的不便，有利于自學(xué)能力的提升；97.8%的學(xué)生能夠按時(shí)完成任務(wù)點(diǎn)學(xué)習(xí)和作業(yè)；95.7%的學(xué)生主動(dòng)參加測驗(yàn)；學(xué)生對網(wǎng)課學(xué)習(xí)最感興趣前3位分別是電子教材和PPT、錄屏視頻、重難點(diǎn)直播講解；89.1%的學(xué)生認(rèn)為在線課程能夠滿足學(xué)習(xí)需求?？梢钥闯觯€上授課學(xué)生的學(xué)習(xí)效果達(dá)到了預(yù)期，也為課程后續(xù)建設(shè)啟發(fā)了新的思路。

1 提升課程內(nèi)涵建設(shè)混合式教學(xué)資源

線上課程的優(yōu)點(diǎn)是自主性和探究性學(xué)習(xí)得到了提高，這是傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式不可比擬的。當(dāng)學(xué)生面對計(jì)算機(jī)時(shí)，他的第一感覺就是我要用它來學(xué)習(xí)了，我得主動(dòng)自學(xué)了。這實(shí)際上是肯定了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，且不受時(shí)間和空間的限制。而且可以在學(xué)習(xí)活動(dòng)中相互啟發(fā)、增強(qiáng)交流與合作，可以幫助學(xué)生樹立獨(dú)立思維能力，能批判性地學(xué)習(xí)。同時(shí)，學(xué)生在獲取不同的學(xué)習(xí)資源時(shí)也可進(jìn)行比較，深入理解和消化所學(xué)的知識(shí)，這也是對新知識(shí)的重建構(gòu)。

《數(shù)字信號(hào)處理》課程主要介紹數(shù)字信號(hào)的基本概念、分析方法和處理技術(shù)，理論部分包含較多的數(shù)學(xué)概念和公式推導(dǎo)。為了更好地讓學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以豐富線上多媒體資源，增加直播答疑頻次。線上學(xué)習(xí)過程中學(xué)生容易忽略課程本身的邏輯順序，序貫性思維容易中斷。有了教師的適當(dāng)指導(dǎo)，學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性會(huì)加大。

在線上學(xué)習(xí)中，我們發(fā)現(xiàn)連續(xù)信號(hào)采樣、逆Z變換部分分式展開法等內(nèi)容學(xué)生掌握的較好，濾波器的設(shè)計(jì)方法部分還有待進(jìn)一步提升，這說明還需要線下課程的配合和完善。以濾波器的學(xué)習(xí)為例，圖1給出了《數(shù)字信號(hào)處理》課程混合式授課模式的示意圖。

2 提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性和活躍度

線上線下混合式課程學(xué)習(xí)有利于學(xué)生提升自主學(xué)習(xí)的探究路徑，體現(xiàn)課程高階性原則。

《數(shù)字信號(hào)處理》課程強(qiáng)調(diào)探究能力和醫(yī)工思維。例如在實(shí)例分析中可設(shè)置若干應(yīng)用問題，引導(dǎo)學(xué)生理解和思考。問題具備真實(shí)的醫(yī)工背景、開放性、一定的層次性和復(fù)雜度。以心電信號(hào)采集與分析為例，在心電信號(hào)的采集階段，可以設(shè)置的主要問題包括如何根據(jù)信號(hào)帶寬確定合適的采樣率等，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中深入理解采樣定理。在心電信號(hào)的分析階段，設(shè)置的主要問題可包括有效信號(hào)的主要頻率范圍、主要干擾源的頻率范圍、IIR和FIR濾波器的特點(diǎn)等。通過這些問題的設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中加深對IIR和FIR等濾波器各自特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，并根據(jù)不同的工作目標(biāo)選擇合適的濾波器類型。

通過探究式的討論，學(xué)生積極性提高，活躍度增強(qiáng)。課程線上發(fā)布12個(gè)討論話題，學(xué)生總討論數(shù)598條，討論最多的話題是傅里葉變換的計(jì)算、數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)等。作業(yè)提交率98.5%，任務(wù)點(diǎn)完成率99.4%，這些都為課程自主學(xué)習(xí)模式的推廣打下了很好的基礎(chǔ)。

3 問題導(dǎo)向模式下的成績過程性評(píng)價(jià)

過程式教學(xué)評(píng)價(jià)體現(xiàn)挑戰(zhàn)度原則，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生花時(shí)間和重思考?！稊?shù)字信號(hào)處理》課程原來的考核方式是自主學(xué)習(xí)表現(xiàn)50%、卷面考試50%。后續(xù)可以實(shí)施的方式是混合式教學(xué)平時(shí)成績40%、平時(shí)作業(yè)10%、閉卷考試50%，其中，混合式教學(xué)平時(shí)成績可以包括視頻進(jìn)度40%、章節(jié)測試10%、互動(dòng)討論10%、簽到考勤10%、期末測試30%。同時(shí)可擴(kuò)展集中性實(shí)驗(yàn)（過程性評(píng)價(jià)50%、實(shí)驗(yàn)考核50%）。

過程性評(píng)價(jià)主要衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)能力。具體評(píng)價(jià)點(diǎn)可以包括：學(xué)生是否閱讀了相關(guān)參考資料；能否有效利用所學(xué)的知識(shí)分析生物醫(yī)學(xué)信號(hào)問題；在小組討論中是否積極發(fā)言，發(fā)言內(nèi)容是否與討論的問題有關(guān)且具有一定的深度；小組成員間的互相評(píng)價(jià)。集中性實(shí)驗(yàn)主要衡量學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中具體解決問題的能力和總結(jié)歸納水平，評(píng)價(jià)依據(jù)來自于教師巡視及提問的記錄以及學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

新形勢下讓老師們逆轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)的教學(xué)方法，架起“空中課堂”。通過經(jīng)驗(yàn)的積累，對后續(xù)課程的建設(shè)有了新的思路。尤其是針對教學(xué)資源有限、場地有限、學(xué)時(shí)有限等帶來的矛盾可以形成有效解決方案，具有可推廣性。

圖1：《數(shù)字信號(hào)處理》混合式授課模式