數字信號處理課程設計探索學(xué)術(shù)論文
摘要：本文針對數字信號處理課程設計實(shí)踐課程，提出了通過(guò)團隊學(xué)習模式培養應用型人才的方法，采用團隊學(xué)習模式的課程設計理念，培養學(xué)生的創(chuàng )新和實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的自覺(jué)性、主動(dòng)性與參與性，實(shí)現了數字信號處理課程設計理論與實(shí)踐緊密結合、提高人才培養質(zhì)量的目的。
關(guān)鍵詞：數字信號處理課程論文
中圖分類(lèi)號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）11-0145-02
數字信號處理課程是電子信息類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)重要的核心課程之一，是一門(mén)理論性與實(shí)踐性都較強的專(zhuān)業(yè)主干課，在學(xué)科課程體系中占有非常重要的地位。數字信號處理課程設計這一實(shí)踐課程是為了更好地配合數字信號處理課程教學(xué)而設立的，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，是專(zhuān)業(yè)課和專(zhuān)業(yè)基礎課理論教學(xué)環(huán)節的延續、深入和發(fā)展，是培養學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決信號處理實(shí)際問(wèn)題能力的有效手段，對學(xué)生加深理解和靈活運用所學(xué)的理論知識具有不可替代的作用，對于培養學(xué)生的素養、創(chuàng )新意識以及創(chuàng )新能力都具有重要的作用[1，2]。通過(guò)數字信號處理課程設計的學(xué)習與訓練，有助于提高學(xué)生對相關(guān)理論、技術(shù)內容的理解與掌握。如何在數字信號處理課程設計中進(jìn)行創(chuàng )新性探索、培養學(xué)生創(chuàng )新和實(shí)踐能力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性和應用知識的能力是課程改革的目的[3，4]。以學(xué)生創(chuàng )新能力培養為目的，對課程設計教學(xué)模式進(jìn)行研究，通過(guò)構建基于團隊學(xué)習的培養模式，提高學(xué)生的協(xié)同學(xué)習能力和創(chuàng )新學(xué)習能力[5-9]，對數字信號處理課程設計的教學(xué)研究具有重要意義。
一、課程改革目標
課程改革的目標是形成與課程內容緊密結合的團隊學(xué)習教學(xué)模式方案，改變學(xué)生的學(xué)習態(tài)度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性，培養激發(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)及團隊合作意識與能力，加深學(xué)生的理論基礎，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力和適應社會(huì )發(fā)展的綜合應用能力[10-12]。
二、數字信號處理課程設計教學(xué)過(guò)程現狀
本校學(xué)生在學(xué)習數字信號處理課程設計這門(mén)課程之前，尚未真正接觸到信號處理的工程應用，沒(méi)有對于信號處理與應用主要知識的直接和深入的切身體會(huì )。當面對綜合性、應用性問(wèn)題時(shí)，學(xué)生僅憑個(gè)人的努力很難解決，這就使得現有的課程設計教學(xué)模式影響了培養質(zhì)量，具體表現在如下幾個(gè)方面。
�。ㄒ唬┰趯W(xué)生自身的綜合設計能力方面
學(xué)生進(jìn)行綜合設計的能力較弱，對實(shí)際的信號處理問(wèn)題的感性認識也較少，缺乏解決實(shí)際信號處理問(wèn)題的能力。在以往的課程設計過(guò)程中，通常是以單個(gè)人的形式開(kāi)展，在缺乏團隊合作精神和團隊學(xué)習能力的情況下，學(xué)生不能綜合運用所學(xué)知識來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題，不利于學(xué)生綜合設計能力的培養和創(chuàng )新能力的提高。
�。ǘ┰谡n程設計方式的組織和激發(fā)學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性方面
教學(xué)中教師以?xún)热轂橹行倪M(jìn)行課程設計指導，重視教學(xué)內容的傳授，教師主導整個(gè)課程設計過(guò)程的安排與設計，這樣不能充分調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的自覺(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)知識去解決。
�。ㄈ┰趯W(xué)生綜合能力的培養方面
課程設計中，主要重視對學(xué)生個(gè)人能力的培養和訓練，學(xué)生團隊意識淡薄，參與項目團隊的協(xié)同開(kāi)發(fā)能力較弱，主動(dòng)與團隊成員溝通的意識或能力較差。信號處理技術(shù)日新月異，學(xué)生個(gè)體對知識的認識廣度及深度是有限的，需要構建學(xué)習團隊，提高對知識的綜合分析和提煉能力。
三、數字信號處理課程設計的改革實(shí)踐
�。ㄒ唬嫿▓F隊學(xué)習的教學(xué)模式方案
我們設計了符合本校學(xué)生自身特點(diǎn)的、實(shí)施和開(kāi)展團隊學(xué)習模式的有效方式，做到因材施教。指導教師在制定設計目標時(shí)，準確、靈活地把握相應職責與定位，將科研成果納入課程設計之中，明確定義分層任務(wù)和評價(jià)標準，觀(guān)察學(xué)生在團隊設計中的活動(dòng)表現，發(fā)現學(xué)生在專(zhuān)業(yè)知識與團隊技巧方面的薄弱環(huán)節，幫助學(xué)生提高自學(xué)習、自組織的能力及在自我實(shí)踐中學(xué)習知識與技能的技巧，為學(xué)生創(chuàng )造了實(shí)踐性的教學(xué)情境，有效地引導學(xué)生思考并完成各種任務(wù)，培養了學(xué)生的團隊意識。學(xué)生運用所學(xué)知識解決問(wèn)題，依靠團隊的力量和信息資源的支持來(lái)完成相應的學(xué)習任務(wù)，充分調動(dòng)和發(fā)揮了教師的主導作用和學(xué)生的主體作用，激發(fā)了學(xué)生內心自主學(xué)習的強烈愿望，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)習潛能，達到了較好的實(shí)施效果。
�。ǘ﹥�(yōu)化教學(xué)內容，促進(jìn)團隊學(xué)習
指導教師更新了教學(xué)理念，在課程設計內容安排上，對于許多經(jīng)典理論的認識進(jìn)行了補充、修正或加入了新的觀(guān)點(diǎn)，反映了當代信息科學(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)典理論與現代技術(shù)的結合，使得科研融合成為教學(xué)的內容。教師設計了適宜團隊學(xué)習的有價(jià)值、有創(chuàng )新、有突破、有梯度的課程設計任務(wù)，將實(shí)用性、綜合性和多樣化作為團隊學(xué)習課程設計模式的選題原則，設計任務(wù)有趣，設計內容更加充實(shí)，與實(shí)際應用結合更加緊密，激發(fā)了學(xué)生的興趣和團隊合作的熱情，使學(xué)生及時(shí)掌握前沿知識，成功地實(shí)施了課程設計中的團隊學(xué)習，并鼓勵學(xué)生個(gè)性化創(chuàng )新設計，引導學(xué)生主動(dòng)追蹤學(xué)科的最新進(jìn)展，培養了學(xué)生的探索精神。
�。ㄈ┙W(xué)生自主學(xué)習的氛圍，培養學(xué)生在團隊學(xué)習中的責任意識
在團隊學(xué)習目標中，確保每位同學(xué)都能意識到課程設計所獲得的結果是由團隊全體成員完成的，而非僅僅是個(gè)別人的成果，提升團隊的.總體質(zhì)量。為保證每個(gè)人都對團隊有貢獻，我們研究了團隊學(xué)習中強化學(xué)生責任意識的方法和對團隊成員貢獻的評價(jià)方法，幫助學(xué)生適應這種合作學(xué)習模式，幫助學(xué)生提升思維能力，進(jìn)而提升其創(chuàng )新能力�？傊�，將團隊學(xué)習教學(xué)模式引入數字信號處理課程設計的教學(xué)實(shí)踐探索中，在課程設計中以社會(huì )對信號與信息處理的實(shí)際需求形成設計內容，以科研內容帶動(dòng)課程設計，以結合工程應用實(shí)際的設計任務(wù)促進(jìn)課程設計教學(xué)工作，重視學(xué)生的主體參與。學(xué)生通過(guò)自身的設計活動(dòng)，實(shí)現對知識的理解和靈活運用，逐步培養提出問(wèn)題、研究問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并在課程設計學(xué)習的過(guò)程中獲得收獲和發(fā)展，提高創(chuàng )新能力。
四、效果
我們在本校信息與通信工程學(xué)院電子信息工程系的學(xué)生中開(kāi)展數字信號處理課程設計的創(chuàng )新實(shí)踐，教師設計了多個(gè)分層分工合作的適合團隊學(xué)習的任務(wù)。例如，在《測速儀設計》任務(wù)中，全面要求學(xué)生掌握理論基礎和實(shí)際應用能力。學(xué)生需要通過(guò)需求分析，調研并設計系統的處理帶寬，按技術(shù)指標要求確定發(fā)射信號形式、載波頻偏范圍和工程實(shí)際應用中的采樣頻率，制定信號的濾波方法，按照實(shí)際情況確定測速精度和測量范圍，分析測速精度系統參數的關(guān)系，研究加權對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(cháng)序列分段卷積算法的實(shí)現和編程，并在數字信號處理器上實(shí)現，由五人一組組成團隊，完成這一系列任務(wù)。通過(guò)設計，學(xué)生可以按照需求實(shí)現測速儀系統，很好地完成測速功能和性能指標。相比傳統教學(xué)模式，我們在課程設計理念、學(xué)生創(chuàng )新和實(shí)踐能力培養以及激發(fā)學(xué)習的自覺(jué)性、主動(dòng)性方面進(jìn)行了實(shí)踐，較好地適應了數字信號處理課程設計課程的特點(diǎn)，改變了學(xué)生被動(dòng)接受教師傳授知識為主的學(xué)習方式，強調培養學(xué)生的創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力，有利于學(xué)生對知識的獲取，也有助于激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習和創(chuàng )新能力，使學(xué)生在快樂(lè )中學(xué)習和發(fā)展。
五、結論
通過(guò)課程設計實(shí)踐，形成了有效的團隊學(xué)習教學(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)習熱情，擴展了學(xué)生的知識視野，加深了學(xué)生對理論知識的理解與掌握，提高了學(xué)生的溝通技巧和團隊合作意識。學(xué)生能夠運用所學(xué)的理論知識分析、解決設計中的具體問(wèn)題，更好地將所掌握的知識應用到工程實(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)而提高了培養質(zhì)量，取得了很好的成果，多名學(xué)生在大學(xué)生電子競賽中獲獎，更好地滿(mǎn)足了學(xué)生的就業(yè)需求和社會(huì )需求。
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