數(shù)字信號處理課程設(shè)計探索學(xué)術(shù)論文

2021-04-19 論文

　　摘要：本文針對數(shù)字信號處理課程設(shè)計實踐課程，提出了通過團隊學(xué)習(xí)模式培養(yǎng)應(yīng)用型人才的方法，采用團隊學(xué)習(xí)模式的課程設(shè)計理念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性、主動性與參與性，實現(xiàn)了數(shù)字信號處理課程設(shè)計理論與實踐緊密結(jié)合、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目的。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理課程論文

　　中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）11-0145-02

　　數(shù)字信號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，是一門理論性與實踐性都較強的專業(yè)主干課，在學(xué)科課程體系中占有非常重要的地位。數(shù)字信號處理課程設(shè)計這一實踐課程是為了更好地配合數(shù)字信號處理課程教學(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)生綜合運用所學(xué)知識解決信號處理實際問題能力的有效手段，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(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)、創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力都具有重要的作用[1，2]。通過數(shù)字信號處理課程設(shè)計的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，有助于提高學(xué)生對相關(guān)理論、技術(shù)內(nèi)容的理解與掌握。如何在數(shù)字信號處理課程設(shè)計中進行創(chuàng)新性探索、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和應(yīng)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(yǎng)為目的，對課程設(shè)計教學(xué)模式進行研究，通過構(gòu)建基于團隊學(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]，對數(shù)字信號處理課程設(shè)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(nèi)容緊密結(jié)合的團隊學(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(chǔ)，鍛煉學(xué)生的實踐能力和適應(yīng)社會發(fā)展的綜合應(yīng)用能力[10-12]。

　　二、數(shù)字信號處理課程設(shè)計教學(xué)過程現(xiàn)狀

　　本校學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)字信號處理課程設(shè)計這門課程之前，尚未真正接觸到信號處理的工程應(yīng)用，沒有對于信號處理與應(yīng)用主要知識的直接和深入的切身體會。當面對綜合性、應(yīng)用性問題時，學(xué)生僅憑個人的努力很難解決，這就使得現(xiàn)有的課程設(shè)計教學(xué)模式影響了培養(yǎng)質(zhì)量，具體表現(xiàn)在如下幾個方面。

　�。ㄒ唬┰趯W(xué)生自身的綜合設(shè)計能力方面

　　學(xué)生進行綜合設(shè)計的能力較弱，對實際的信號處理問題的感性認識也較少，缺乏解決實際信號處理問題的能力。在以往的課程設(shè)計過程中，通常是以單個人的形式開展，在缺乏團隊合作精神和團隊學(xué)習(xí)能力的情況下，學(xué)生不能綜合運用所學(xué)知識來分析和解決實際問題，不利于學(xué)生綜合設(shè)計能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高。

　�。ǘ┰谡n程設(shè)計方式的組織和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性方面

　　教學(xué)中教師以內(nèi)容為中心進行課程設(shè)計指導(dǎo)，重視教學(xué)內(nèi)容的傳授，教師主導(dǎo)整個課程設(shè)計過程的安排與設(shè)計，這樣不能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動性。學(xué)生被動地參與整個教學(xué)過程，往往會感覺理論脫離實際，遇到具體的問題不能利用所學(xué)知識去解決。

　�。ㄈ┰趯W(xué)生綜合能力的培養(yǎng)方面

　　課程設(shè)計中，主要重視對學(xué)生個人能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，學(xué)生團隊意識淡薄，參與項目團隊的協(xié)同開發(fā)能力較弱，主動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)生個體對知識的認識廣度及深度是有限的，需要構(gòu)建學(xué)習(xí)團隊，提高對知識的綜合分析和提煉能力。

　　三、數(shù)字信號處理課程設(shè)計的改革實踐

　�。ㄒ唬�(gòu)建團隊學(xué)習(xí)的教學(xué)模式方案

　　我們設(shè)計了符合本校學(xué)生自身特點的、實施和開展團隊學(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)計目標時，準確、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)計之中，明確定義分層任務(wù)和評價標準，觀察學(xué)生在團隊設(shè)計中的活動表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在專業(yè)知識與團隊技巧方面的薄弱環(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踐中學(xué)習(xí)知識與技能的技巧，為學(xué)生創(chuàng)造了實踐性的教學(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)生的團隊意識。學(xué)生運用所學(xué)知識解決問題，依靠團隊的力量和信息資源的支持來完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，充分調(diào)動和發(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'強烈愿望，學(xué)生的能動性、創(chuàng)造性得到了充分發(fā)揮，最大限度地開發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，達到了較好的實施效果。

　�。ǘ﹥�(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，促進團隊學(xué)習(xí)

　　指導(dǎo)教師更新了教學(xué)理念，在課程設(shè)計內(nèi)容安排上，對于許多經(jīng)典理論的認識進行了補充、修正或加入了新的觀點，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，以科研進展帶動教學(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)計了適宜團隊學(xué)習(xí)的有價值、有創(chuàng)新、有突破、有梯度的課程設(shè)計任務(wù)，將實用性、綜合性和多樣化作為團隊學(xué)習(xí)課程設(shè)計模式的選題原則，設(shè)計任務(wù)有趣，設(shè)計內(nèi)容更加充實，與實際應(yīng)用結(jié)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)生及時掌握前沿知識，成功地實施了課程設(shè)計中的團隊學(xué)習(xí)，并鼓勵學(xué)生個性化創(chuàng)新設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生主動追蹤學(xué)科的最新進展，培養(yǎng)了學(xué)生的探索精神。

　�。ㄈ┙W(xué)生自主學(xué)習(xí)的氛圍，培養(yǎng)學(xué)生在團隊學(xué)習(xí)中的責(zé)任意識

　　在團隊學(xué)習(xí)目標中，確保每位同學(xué)都能意識到課程設(shè)計所獲得的結(jié)果是由團隊全體成員完成的，而非僅僅是個別人的成果，提升團隊的總體質(zhì)量。為保證每個人都對團隊有貢獻，我們研究了團隊學(xué)習(xí)中強化學(xué)生責(zé)任意識的方法和對團隊成員貢獻的評價方法，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，進而提升其創(chuàng)新能力�？傊�，將團隊學(xué)習(xí)教學(xué)模式引入數(shù)字信號處理課程設(shè)計的教學(xué)實踐探索中，在課程設(shè)計中以社會對信號與信息處理的實際需求形成設(shè)計內(nèi)容，以科研內(nèi)容帶動課程設(shè)計，以結(jié)合工程應(yīng)用實際的設(shè)計任務(wù)促進課程設(shè)計教學(xué)工作，重視學(xué)生的主體參與。學(xué)生通過自身的設(shè)計活動，實現(xiàn)對知識的理解和靈活運用，逐步培養(yǎng)提出問題、研究問題和解決問題的能力，并在課程設(shè)計學(xué)習(xí)的過程中獲得收獲和發(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)生中開展數(shù)字信號處理課程設(shè)計的創(chuàng)新實踐，教師設(shè)計了多個分層分工合作的適合團隊學(xué)習(xí)的任務(wù)。例如，在《測速儀設(shè)計》任務(wù)中，全面要求學(xué)生掌握理論基礎(chǔ)和實際應(yīng)用能力。學(xué)生需要通過需求分析，調(diào)研并設(shè)計系統(tǒng)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際應(yīng)用中的采樣頻率，制定信號的濾波方法，按照實際情況確定測速精度和測量范圍，分析測速精度系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系，研究加權(quán)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序列分段卷積算法的實現(xiàn)和編程，并在數(shù)字信號處理器上實現(xiàn)，由五人一組組成團隊，完成這一系列任務(wù)。通過設(shè)計，學(xué)生可以按照需求實現(xiàn)測速儀系統(tǒng)，很好地完成測速功能和性能指標。相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，我們在課程設(shè)計理念、學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)以及激發(fā)學(xué)習(xí)的自覺性、主動性方面進行了實踐，較好地適應(yīng)了數(shù)字信號處理課程設(shè)計課程的特點，改變了學(xué)生被動接受教師傳授知識為主的學(xué)習(xí)方式，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，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(xí)和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)和發(fā)展。

　　五、結(jié)論

　　通過課程設(shè)計實踐，形成了有效的團隊學(xué)習(xí)教學(xué)模式方案，提高了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)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(shè)計中的具體問題，更好地將所掌握的知識應(yīng)用到工程實際中，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)生電子競賽中獲獎，更好地滿足了學(xué)生的就業(yè)需求和社會需求。

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