創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標下的數字信號處理教學模式探索

王 斐 沈 森 吳景艷

河南科技大學信息工程學院 河南洛陽 471003

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標下的數字信號處理教學模式探索

王 斐 沈 森 吳景艷

河南科技大學信息工程學院 河南洛陽 471003

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是我國高等教育體制改革的要求，課程教學模式改革是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的重要課題。從教學內容、教學方法兩方面對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標下數字信號處理課程的教學模式進行了探索，優(yōu)化教學方法時遵循了教師是主導、學生是主體、實踐是核心、雙語是手段的原則。

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)；教學內容優(yōu)化；教學方法優(yōu)化；數字信號處理；教學改革

數字信號處理相關理論在工科各專業(yè)中得到廣泛應用，如何進行該課程的教學改革以培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新意識與能力是高校教學改革的核心。[1]近年來，課題組根據該課程特點，緊緊圍繞拓寬學生專業(yè)口徑、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的理念優(yōu)化教學內容和教學方法，以科技創(chuàng)新教育理念貫穿教學和實踐全過程。教學實踐表明，將優(yōu)化教學內容與培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新能力密切結合，有效提高了該課程的教學質量，加強了學生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1 數字信號處理課程特點

數字信號處理涉及通信、自動化、信息等眾多專業(yè)，是學生從事相關領域工程技術研究和應用的必備基礎。該課程研究離散時間信號處理的基本概念、原理與方法，涉及很多數學分析與變換過程，理論性強，數學公式和證明推導多，課堂教學內容繁多枯燥[2]，不少學生存在懼怕心理，缺乏學習興趣。隨著教學學時的大幅壓縮，教學內容多和教學學時少的矛盾日益突出，這極大地影響了教學效果，無法滿足高校創(chuàng)新型科技人才的培養(yǎng)目標。

2 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標下的教學探索

2.1 優(yōu)化教學內容

選擇教學內容時，在繼續(xù)講授基本原理、概念、方法的基礎上，采取了精選課堂教學內容，精簡定量分析計算，精簡繁雜習題，加強新內容和新方法的拓展引入，加強課堂教學中學生創(chuàng)新意識和發(fā)散思維的培養(yǎng)，并加強學生利用本課程理論和方法解決工程實際問題的能力訓練。通過相關內容的精簡和加強，避免了通常模式下灌輸大量具體知識的填鴨式教育，突出了對學生分析問題、解決問題的能力培養(yǎng)。例如，在講解快速傅里葉變換(FFT)內容時，突出強化其基本思想和如何減少運算量、如何由基本理論實現計算機編程以及如何根據實際需求選擇合適FFT算法的內容，淡化精簡了分裂基FFT和離散哈德萊變換(DHT)等內容[3,4]；在講解IIR和FIR數字濾波器設計內容時，突出加強其與MATLAB的融合應用內容，淡化模擬濾波器設計繁雜計算的內容；另外，教學中還跟蹤最新的信號處理技術，補充增加多采樣率數字信號處理內容，結合工程項目對學生進行工程應用訓練。

近年來的教學效果表明，以數字信號處理基本理論、算法及實現方法為主線，以其與新技術和工程實踐問題的結合應用為擴展，這一教學內容選擇思路既保證了數字信號處理基本理論、算法及實現方法的傳授，又提高了學生的學習積極性和主動性，尤其是學生掌握了工程問題的解決思路和方法，極大地激發(fā)了學生的學習熱情和創(chuàng)新意識，有力地促進了教學質量的提高和學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.2 優(yōu)化教學方法

如果說優(yōu)化的教學內容是教學活動的骨骼和肌肉，則優(yōu)化的教學方法就是教學過程的靈魂和核心，也是貫徹培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新能力這一最終目標的核心。在教學內容的組織和教學方法應用上，課題組遵循了如下原則：

2.2.1 教師是主導

教師在熟練掌握教學內容的前提下，針對學生的學習背景和已經傳授內容的掌握情況，將基本理論、算法和重點內容精心提煉后傳授給學生，使學生掌握每一個知識點和相關問題的分析思路。在講授課堂內容時，精心設計案例，盡量采用案例教學，從工程中存在哪些問題、問題如何引出、問題如何解決等方面入手，循序漸進，條分縷析，最后再進行啟發(fā)總結，使學生領會教師教授的知識和方法，提高學生認知思維能力和創(chuàng)新能力。

2.2.2 學生是主體

如何充分調動學生的學習積極性和主觀能動性是培養(yǎng)學生科學思維和創(chuàng)新能力的關鍵，也是課程教學改革成敗的關鍵。教學的根本出發(fā)點和最終歸宿是以學生為主體，應設法提高學生的主體意識，發(fā)揮學生的主體作用。教師在教授課程之前，應預先深入了解學生的學習狀況，關心學生對該課程的疑問，關注學生學習中的困難。授課中應根據學生具體情況靈活運用啟發(fā)式、討論式促使學生廣泛深入參與到教學過程中，突出其主體地位，借助案例設計，將理論內容與工程實踐緊密結合，鼓勵學生主動思考、勤于總結，啟發(fā)學生用工程化思想去解決問題、分析結果，激勵學生在理論課學習和實踐討論中運用發(fā)散思維提出問題、解決問題，并幫助其梳理思路，激發(fā)其綜合運用課程理論進行創(chuàng)新活動和撰寫科研論文，從而逐步培養(yǎng)其科技創(chuàng)新意識，提高其科技創(chuàng)新能力。

2.2.3 實踐是核心

鑒于數字信號處理課程具有抽象程度高、理論性強的特點，教學過程中，我們遵循理論算法講解是基礎，案例實踐是核心的原則。古語云：凡事百聞不如一見，百見不如一練。為了提高綜合教學效果，不但要精講理論，更要加強理論與實踐的結合，加強學生實踐動手能力和解決實際問題能力的訓練，調動學生參與工程實踐和教師的工程科研項目，充分提高其興趣和積極性，并訓練其撰寫科研報告的能力。例如，吸納學生參與到某引信項目和某舵機系統(tǒng)辨識項目以及某彈載計算機項目的信號處理環(huán)節(jié)中，讓其參與和體會如何運用所學理論解決工程實踐問題，考慮如何選擇硬件系統(tǒng)并在硬件系統(tǒng)上完成信號處理方法的軟件實現。通過參與這些實踐環(huán)節(jié)，不僅提高了學生的學習興趣，使其體會到學習效果和快樂，而且激發(fā)了學生參與科研項目和進行科技創(chuàng)新的積極性。

2.2.4 雙語是手段

高等教育的發(fā)展趨勢為教育方式國際化和人才培養(yǎng)綜合化，雙語教學是推進高等教育國際化和高校教學改革的一項有力措施。在專業(yè)課中開展雙語教學，可以全面提高課程教學質量，是當前教學改革關注的重點，課題組在教學中對此也給予了高度重視。通過將數字信號處理理論知識和英語相結合，鼓勵學生用英語思維方式思考問題、分析問題和解決問題，從而加強學生的英語應用能力和英語思維方式的培養(yǎng)，以拓寬學生的國際化視野。例如，在教學中根據教學內容難易程度，選擇相應的英語授課比例。對簡單的內容，則以英語教學為主；重要定理和難點要點，則采用英語講解、漢語闡述的方法。鼓勵學生上課討論，全面提升學生交流能力；布置課外仿真專題，增強學生自主探索和查閱外文文獻的學習能力。

3 結束語

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是現代高校的首要任務，課程教學模式的探索是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的基礎，優(yōu)秀人才培養(yǎng)的關鍵在于課程教學內容和教學方法的優(yōu)化。近年來，課題組以數字信號處理課程教學改革和探索為契機，以提高課程教學質量為核心，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標，積極探索在數字信號處理課程中培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的模式。教學實踐效果表明，這些嘗試和探索顯著提高了數字信號處理教學效果，較好地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

[1] 范慧慧,朱軍.圍繞課程的創(chuàng)新人才培養(yǎng)理念和實踐[J].中國大學教學,2010(5):39-43.

[2] 高西全,丁玉美.數字信號處理[M].西安:西安電子科技大學出版社,2008.

[3] 蔡超峰,姜利英.數字信號處理課程教學改革初探[J].中國電力教育,2013 (2):102-103.

[4] 卜凡亮,趙守國,王鎖柱.數字信號處理課程研究型教學改革與探索[J].計算機教育,2009(8):81-82.

Exploring the Teaching Pattern of Digital Signal Processing for Innovative Talents Cultivation

Wang Fei, Shen Sen, Wu Jingyan
Henan University of Science & Technology, Luoyang, 471003, China

Cultivating innovative talents is the requirement of higher education reform, the reformation of course teaching mode is a critical issue in innovative talents cultivation. In this paper, a novel teaching model used in digital signal processing course is explored from teaching contents and teaching methods based on the aim of innovative talents cultivation. The principles of optimizing teaching methods include the magisterial quality of teachers, the main-body quality of students, the core quality of practice and the assistant aid of bilingual teaching.

innovative talents cultivation; teaching contents optimizing; teaching methods optimizing; digital signal processing; teaching reform

2014-09-18

王斐，博士，副教授。沈森，碩士，講師。吳景艷，碩士，講師。

河南科技大學教改項目——創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標下的數字信號處理教學模式探索(編號：JG2011008)。