數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性實(shí)踐探索

羅倩

摘要：本文針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)實(shí)踐課程，提出了通過(guò)團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式培養(yǎng)應(yīng)用型人才的方法，采用團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式的課程設(shè)計(jì)理念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性、主動(dòng)性與參與性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理；團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)；課程改革；課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）11-0145-02

數(shù)字信號(hào)處理課程是電子信息類相關(guān)專業(yè)重要的核心課程之一，是一門(mén)理論性與實(shí)踐性都較強(qiáng)的專業(yè)主干課，在學(xué)科課程體系中占有非常重要的地位。數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐課程是為了更好地配合數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)而設(shè)立的，是確保學(xué)生加深理解和掌握課程理論和方法的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課理論教學(xué)環(huán)節(jié)的延續(xù)、深入和發(fā)展，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決信號(hào)處理實(shí)際問(wèn)題能力的有效手段，對(duì)學(xué)生加深理解和靈活運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)具有不可替代的作用，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)以及創(chuàng)新能力都具有重要的作用[1，2]。通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，有助于提高學(xué)生對(duì)相關(guān)理論、技術(shù)內(nèi)容的理解與掌握。如何在數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行創(chuàng)新性探索、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和應(yīng)用知識(shí)的能力是課程改革的目的[3，4]。以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目的，對(duì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式進(jìn)行研究，通過(guò)構(gòu)建基于團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的培養(yǎng)模式，提高學(xué)生的協(xié)同學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力[5-9]，對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)研究具有重要意義。

一、課程改革目標(biāo)

課程改革的目標(biāo)是形成與課程內(nèi)容緊密結(jié)合的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)教學(xué)模式方案，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力，提高學(xué)生分析及解決問(wèn)題的能力和綜合素質(zhì)及團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與能力，加深學(xué)生的理論基礎(chǔ)，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力和適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的綜合應(yīng)用能力[10-12]。

二、數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程現(xiàn)狀

本校學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)這門(mén)課程之前，尚未真正接觸到信號(hào)處理的工程應(yīng)用，沒(méi)有對(duì)于信號(hào)處理與應(yīng)用主要知識(shí)的直接和深入的切身體會(huì)。當(dāng)面對(duì)綜合性、應(yīng)用性問(wèn)題時(shí)，學(xué)生僅憑個(gè)人的努力很難解決，這就使得現(xiàn)有的課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式影響了培養(yǎng)質(zhì)量，具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

（一）在學(xué)生自身的綜合設(shè)計(jì)能力方面

學(xué)生進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)的能力較弱，對(duì)實(shí)際的信號(hào)處理問(wèn)題的感性認(rèn)識(shí)也較少，缺乏解決實(shí)際信號(hào)處理問(wèn)題的能力。在以往的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常是以單個(gè)人的形式開(kāi)展，在缺乏團(tuán)隊(duì)合作精神和團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)能力的情況下，學(xué)生不能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題，不利于學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高。

（二）在課程設(shè)計(jì)方式的組織和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性方面

教學(xué)中教師以內(nèi)容為中心進(jìn)行課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)，重視教學(xué)內(nèi)容的傳授，教師主導(dǎo)整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程的安排與設(shè)計(jì)，這樣不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性和主動(dòng)性。學(xué)生被動(dòng)地參與整個(gè)教學(xué)過(guò)程，往往會(huì)感覺(jué)理論脫離實(shí)際，遇到具體的問(wèn)題不能利用所學(xué)知識(shí)去解決。

（三）在學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)方面

課程設(shè)計(jì)中，主要重視對(duì)學(xué)生個(gè)人能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)淡薄，參與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的協(xié)同開(kāi)發(fā)能力較弱，主動(dòng)與團(tuán)隊(duì)成員溝通的意識(shí)或能力較差。信號(hào)處理技術(shù)日新月異，學(xué)生個(gè)體對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)廣度及深度是有限的，需要構(gòu)建學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，提高對(duì)知識(shí)的綜合分析和提煉能力。

三、數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)的改革實(shí)踐

（一）構(gòu)建團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式方案

我們?cè)O(shè)計(jì)了符合本校學(xué)生自身特點(diǎn)的、實(shí)施和開(kāi)展團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式的有效方式，做到因材施教。指導(dǎo)教師在制定設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)，準(zhǔn)確、靈活地把握相應(yīng)職責(zé)與定位，將科研成果納入課程設(shè)計(jì)之中，明確定義分層任務(wù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，觀察學(xué)生在團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)中的活動(dòng)表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在專業(yè)知識(shí)與團(tuán)隊(duì)技巧方面的薄弱環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生提高自學(xué)習(xí)、自組織的能力及在自我實(shí)踐中學(xué)習(xí)知識(shí)與技能的技巧，為學(xué)生創(chuàng)造了實(shí)踐性的教學(xué)情境，有效地引導(dǎo)學(xué)生思考并完成各種任務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，依靠團(tuán)隊(duì)的力量和信息資源的支持來(lái)完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，激發(fā)了學(xué)生內(nèi)心自主學(xué)習(xí)的強(qiáng)烈愿望，學(xué)生的能動(dòng)性、創(chuàng)造性得到了充分發(fā)揮，最大限度地開(kāi)發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，達(dá)到了較好的實(shí)施效果。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)

指導(dǎo)教師更新了教學(xué)理念，在課程設(shè)計(jì)內(nèi)容安排上，對(duì)于許多經(jīng)典理論的認(rèn)識(shí)進(jìn)行了補(bǔ)充、修正或加入了新的觀點(diǎn)，反映了當(dāng)代信息科學(xué)的飛速發(fā)展前景。教師深入企業(yè)完成課題，清晰了解產(chǎn)業(yè)需求，以科研進(jìn)展帶動(dòng)教學(xué)，增加了授課信息量，注重經(jīng)典理論與現(xiàn)代技術(shù)的結(jié)合，使得科研融合成為教學(xué)的內(nèi)容。教師設(shè)計(jì)了適宜團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的有價(jià)值、有創(chuàng)新、有突破、有梯度的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，將實(shí)用性、綜合性和多樣化作為團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)模式的選題原則，設(shè)計(jì)任務(wù)有趣，設(shè)計(jì)內(nèi)容更加充實(shí)，與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合更加緊密，激發(fā)了學(xué)生的興趣和團(tuán)隊(duì)合作的熱情，使學(xué)生及時(shí)掌握前沿知識(shí)，成功地實(shí)施了課程設(shè)計(jì)中的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)，并鼓勵(lì)學(xué)生個(gè)性化創(chuàng)新設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)追蹤學(xué)科的最新進(jìn)展，培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神。

（三）建立學(xué)生自主學(xué)習(xí)的氛圍，培養(yǎng)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)中的責(zé)任意識(shí)

在團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)中，確保每位同學(xué)都能意識(shí)到課程設(shè)計(jì)所獲得的結(jié)果是由團(tuán)隊(duì)全體成員完成的，而非僅僅是個(gè)別人的成果，提升團(tuán)隊(duì)的總體質(zhì)量。為保證每個(gè)人都對(duì)團(tuán)隊(duì)有貢獻(xiàn)，我們研究了團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)中強(qiáng)化學(xué)生責(zé)任意識(shí)的方法和對(duì)團(tuán)隊(duì)成員貢獻(xiàn)的評(píng)價(jià)方法，幫助學(xué)生適應(yīng)這種合作學(xué)習(xí)模式，幫助學(xué)生提升思維能力，進(jìn)而提升其創(chuàng)新能力。

總之，將團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)教學(xué)模式引入數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐探索中，在課程設(shè)計(jì)中以社會(huì)對(duì)信號(hào)與信息處理的實(shí)際需求形成設(shè)計(jì)內(nèi)容，以科研內(nèi)容帶動(dòng)課程設(shè)計(jì)，以結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)際的設(shè)計(jì)任務(wù)促進(jìn)課程設(shè)計(jì)教學(xué)工作，重視學(xué)生的主體參與。學(xué)生通過(guò)自身的設(shè)計(jì)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的理解和靈活運(yùn)用，逐步培養(yǎng)提出問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并在課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的過(guò)程中獲得收獲和發(fā)展，提高創(chuàng)新能力。

四、效果

我們?cè)诒拘Ｐ畔⑴c通信工程學(xué)院電子信息工程系的學(xué)生中開(kāi)展數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新實(shí)踐，教師設(shè)計(jì)了多個(gè)分層分工合作的適合團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的任務(wù)。例如，在《測(cè)速儀設(shè)計(jì)》任務(wù)中，全面要求學(xué)生掌握理論基礎(chǔ)和實(shí)際應(yīng)用能力。學(xué)生需要通過(guò)需求分析，調(diào)研并設(shè)計(jì)系統(tǒng)的處理帶寬，按技術(shù)指標(biāo)要求確定發(fā)射信號(hào)形式、載波頻偏范圍和工程實(shí)際應(yīng)用中的采樣頻率，制定信號(hào)的濾波方法，按照實(shí)際情況確定測(cè)速精度和測(cè)量范圍，分析測(cè)速精度系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系，研究加權(quán)對(duì)降低濾波器副瓣的影響，完成基于快速傅里葉變換算法的長(zhǎng)序列分段卷積算法的實(shí)現(xiàn)和編程，并在數(shù)字信號(hào)處理器上實(shí)現(xiàn)，由五人一組組成團(tuán)隊(duì)，完成這一系列任務(wù)。通過(guò)設(shè)計(jì)，學(xué)生可以按照需求實(shí)現(xiàn)測(cè)速儀系統(tǒng)，很好地完成測(cè)速功能和性能指標(biāo)。

相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)理念、學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力培養(yǎng)以及激發(fā)學(xué)習(xí)的自覺(jué)性、主動(dòng)性方面進(jìn)行了實(shí)踐，較好地適應(yīng)了數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，改變了學(xué)生被動(dòng)接受教師傳授知識(shí)為主的學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的獲取，也有助于激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在快樂(lè)中學(xué)習(xí)和發(fā)展。

五、結(jié)論

通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，形成了有效的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)教學(xué)模式方案，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)視野，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與掌握，提高了學(xué)生的溝通技巧和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)分析、解決設(shè)計(jì)中的具體問(wèn)題，更好地將所掌握的知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)際中，掌握信息處理的思維方法和信息在傳輸與處理中的分析思想，進(jìn)而提高了培養(yǎng)質(zhì)量，取得了很好的成果，多名學(xué)生在大學(xué)生電子競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)，更好地滿足了學(xué)生的就業(yè)需求和社會(huì)需求。

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