发展性课程评价在“数字信号处理”课程中的应用与实践

李 悦，刘银辉，赵 航

(吉林工程技术师范学院信息工程学院，吉林长春130052)

关于课程评价，其发展经过了总结性评价、过程性评价、再到发展性评价的过程。发展性课程评价是以促进学生全面发展，教师不断提高、课程不断优化为目的的新的课程评价系统。发展性课程评价注重个体差异，强调以学生为中心，与倡导人本与发展的教育理念相符合。课程评价是教育教学质量的重要衡量因素，是课程改革的源动力。课程评价对高等院校的人才培养、课程设置、教学改革有很大的导向作用，在课程设置和实施过程中起着无可代替的作用。

近年来，随着信息技术的飞速发展，数字信号处理技术已经广泛应用于通信、测量和控制工程领域，在电力系统、生物医学、经济学等需要对信息进行传输、处理和分析的领域也发挥着重要作用。“数字信号处理”课程愈来愈被高等院校电子信息类专业所重视，被列为专业必修课程，而且在不断深化课程建设和教学改革。

一、传统的“数字信号处理”课程评价

目前应用型本科院校“数字信号处理”课程评价主要是注重教材，注重成绩，忽略学生的学习能力培养。教材方面，主要考察是否选用国家级优秀教材、国家级重点教材、国家级规划教材、面向二十一世纪课程教材、教学指导委员会推荐教材、学校组织立项建设的教材;学生方面，主要考察本门课程的考试成绩及格率;教师方面，专任授课教师的学历水平与职称是考核标准。这些对“数字信号处理”课程的评价，是一种终结性的、固定式的，缺乏过程性，没有体现强调以学生为中心，培养学生习得能力的理念。

“数字信号处理”课程还存在评价主体单一、结果解释单一、评价原则过于模糊的问题。例如“数字信号处理”课程评价工作通常由所属系部或行政部门管理，主体通常只包括任课教师组成的专家组和他的主管领导;评价主要依据为前面提及的教材、成绩和资历。而这样的评价，指标简单，结论模糊，对于推动该门课程教学改革的作用甚微。

《2011—2020年国家中长期教育改革和发展规划纲要》明确提出:“健全教学质量保障体系，改进高校教学评估。充分调动学生学习积极性和主动性，激励学生刻苦学习，增强诚信意识，养成良好学风。”现有的课程评价已经无法保证顺利实现国家提倡的人才培养目标。促进学生全面发展，培养健全人格，调动学生、老师学习工作的积极主动性，正是发展性课程评价的目的所在，这也正和国家教育改革和发展规划纲要的意见相吻合。

二、“数字信号处理”课程发展性评价思路

发展性课程评价不再像传统评价那样只发挥甄别和选择的功效，而是突出评价的诊断、导向、激励和反馈功能，重点关注对过程的评价。据此，在“数字信号处理”课程教学改革中，将不再是形式单一的以期末考试卷面成绩，或者简单的根据学生的课堂表现(如出勤、作业等)加卷面成绩，作为核定学生该门课程成绩的唯一依据。通过改革教学方法、教学手段、教学内容，树立起以学生为中心，激励学习主动性和积极性，培养习得能力的过程评价理念。从而有助于促进学生的健康发展。

发展性课程评价具有多元化品质。课程评价既要重视对学生的评价，以学生的全面发展为核心，也要重视对教师和课程自身的评价。对于“数字信号处理”课程和任课教师的评价主体不能只来自于教学行政管理单位，还应包括对学生成长寄予殷切希望的家长、重点关注学生职业能力的社会企业和团体、本课程的外校专家团体，以及学生本身。多元评价可以保证教师以及“数字信号处理”课程的可持续发展。“数字信号处理”课程的发展性课程评价要构成一个大的闭环控制系统，以多元化的评价主体为采集点，反馈回积极、有益的信息，不断修正这个系统，从而确保课程设置在学术理论和技术应用层面的先进性，学生在学习过程中得以完善自我，教师的教学水平在教学改革中不断提升。

三、“数字信号处理”课程的教学改革

为了在“数字信号处理”课程中实现对学生的过程性评价，完成以学生为中心的习得能力培养，就要高效地解决应用型本科院校学生所普遍面对的难点问题和优化教学内容、改善考核方式。为了实现对“数字信号处理”课程的多元化主体评价，我们借鉴了闭环控制理论，广泛征求、科学整理各方意见和建议。教学改革思路如图1所示。

图1 “数字信号处理”发展性课程评价教学改革思路

“数字信号处理”课程的难点问题在于:其一，概念抽象，推导复杂，数学公式繁多;其二，突出数学及算法的基础理论，工程实践部分涉及不足。为解决第一个问题，我们改革教学手段，使传统教学手段与现代教学手段相结合;在“数字信号处理”课程中积极引入Matlab工具，并重点强调运用Matlab分析解释基础理论的能力，使学生“站在巨人的肩膀上”来获取知识，培养如何取得帮助、如何分析问题的能力。解决第二个问题，我们把相关的新技术、热点研究方向、教师科研项目及时充实到教学中，紧密联系工程实际，以提高学生的学习热情，完善学习能力的培养。将Matlab与数字信号处理课程充分融合，在48学时内，拓展了多个与实际工程设计应用密切相关的知识点。例如DCT算法，Chirp－Z算法，数字希尔伯特变换器，数字微分器等。这些知识点，结合Matlab讲解，省略掉繁复的数字推导和计算，教师定性地指出其特性，明确给出应用函数，以工程项目为例，深入浅出，直接理论与实验相结合，推动知识的学习与应用。图2是教学过程中，形成的工程文件，它们是运用Matlab分析计算的结果，直观清晰的解释了Chirp－Z提高频谱局部精度的应用和实现。

图2 Chirp-Z频谱的局部精度提高

为有效的开展过程评价，对教学内容实施优化，分为基础理论、工程算法、工程应用和系统设计四模块。教学过程分为DFT基础理论、FFT应用、滤波器设计和滤波器优化四个阶段。每阶段结束，提出Matlab项目实践，学生分组讨论设计并提交方案或成果。模块化和分阶段教学，充分调动了学生学习自主性，也督促教师以更高的理论学术水平、工程实践经验和责任心投入到教学过程中。根据发展性课程评价理论，考核应该是过程性的，以学生为中心，注重个体差异和学生的全面发展，为此，将课程考核方式定为:考核总成绩 =卷面成绩(*(60%+10%))+平时(5%)+实验(15%)+Matlab项目实践(10%)。其中，卷面成绩占总成绩的70%，必须包含分值为10分左右的Matlab试题;平时成绩为5%，仅包括对出勤、课堂纪律和理论教学作业完成情况的考核;实验成绩15%，突出学生的实践能力，在实验室，统一地点、集中时间检验学生对“数字信号处理”课程基本理论和Matlab工具的掌握情况;总成绩中的10%，交由Matlab项目实践环节考核，该环节由任课教师布置，项目配合4个教学阶段分别开展，需要学生提前做好预习工作(比如，循环卷积计算，需要学生充分预习矩阵论中的托普利兹矩阵的相关理论和性质)，课上布置任务，并给与提示和参考资料，在课后分组进行研究分析，方案或成果在课堂上展示给大家，并加以论述，能够充分考察学生的学习状态。

“数字信号处理”课程教学改革落实了多元化的主体评价，成立了由本院教学院长和本专业教授组成的系部评估小组;由来自吉林大学通信学院、长春理工大学、光华学院的3位主讲本课的教师组成的校外专家小组，由本专业毕业现从事语音信号处理、生物医药信号处理等工作的3名从业人员组成的企业咨询小组;由与系部联系密切的3位学生家长组成的咨询小组。学期中与学期末两次召开评估小组的全体会议，探讨“数字信号处理”教学改革中的经验、不足和努力方向等，不定期收集任课教师和听课(包括已经结束该课程学习的)学生的意见和建议。多元的评价主体信息帮助“数字信号处理”课程汲取优秀教学经验，准确面向企业对本专业人才的职业技术需求，结合“数字信号处理”的特点，促进了“数字信号处理”课程教学改革的开展，指导着“数字信号处理”不断完善和发展。

四、“数字信号处理”课程教学改革的总结分析

为检验“数字信号处理”课程发展性课程评价的教学改革效果，实践在 T1042班开展，与此同时T1041班采取传统方式，作为对比参考。分析数据主要来源于:两个班级的期末卷面成绩、实验成绩、日常考勤成绩和T1042班的Matlab项目实践成绩、期末试卷中Matlab试题成绩、各个评价主体的回馈意见。

通过对比两个班级的考核成绩，如图3所示，分析发现T1042班的成绩分布波动比较平稳，而T1041班的成绩波动比较大，说明发展性课程评价指导下的教学改革使得学生的学习自主性和学习成效有了全班范围的改善，形成了良好的学习风气和学习习惯。

图3 两个班实验成绩分布曲线图

再来分析T1042班的总成绩、Matlab项目实践成绩(折算为100分)和实验成绩(折算为100分)，如图4，5所示，可以看出，两条曲线的尖峰重合度非常高，说明，Matlab项目实践成绩优秀者、动手实践能力突出者也是班级总成绩优秀的学生。可见，以发展性课程评价为指导的教学改革，促进了学生的综合素质提高，养成了学习习惯，形成了学习技巧。

图4 综合成绩与Matlab项目成绩分布曲线图

图5 综合成绩与实验成绩分布曲线图

教师在教学改革实践中，通过教学、指导和引导学生学习理论、参与项目，不断地改善和提高自己的教学方法与教学水平，实现了自我完善。“数字信号处理”课程本身也在学生、教师和参与评价的多方面因素共同作用下，完成了体系的优化，内容的增删，保持了可持续发展的势头。

综上，“数字信号处理”发展性课程评价教学改革体现了以学生为中心的教学理念，为学生提高学习自主性，养成学习习惯有着巨大的推动作用。“数字信号处理”发展性课程评价教学改革对教师提出了更高的要求，要求教师要改革教学方法、手段和内容，要积极指导和引导学生，关注学生的学习全过程。“数字信号处理”发展性课程评价教学改革要通过包括专家、相关企业和学生家长在内的多渠道反馈，来指导由学生和教师共同完成的教学活动，进而完善“数字信号处理”课程。

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