基于“互联网+教育”理念下的信号处理课程群的教学改革

谈玲珑，陈业慧，汪 青，孙雁南

（安徽新华学院 电子通信工程学院，安徽 合肥 230088）

基于“互联网+教育”理念下的信号处理课程群的教学改革

谈玲珑，陈业慧，汪 青，孙雁南

（安徽新华学院 电子通信工程学院，安徽 合肥 230088）

电信类专业中信号处理课程群由信号与系统、数字信号处理、DSP技术、数字图像处理等课程组成，传统的“以教为主”教学模式很大程度上限制了专业人才的创新思维发展和创新能力培养。通过互联网引入现代教育技术，构建“主导-主体”式教学模式和基于互联网的多元互动学习环境，实现学生个性化自主学习模式，提高信号处理课程群的教学质量，促进课程群整体功效发挥。

互联网+;教学模式;信号处理课程群

“互联网+”作为国家重要战略之一，是经济、社会创新前进的关键驱动力量。将传统的教育模式搭建在信息通信技术和互联网平台上，创建教育新常态，为教育发展带来新机遇［1-3］。

信号处理作为高等本科院校电信类、通信类专业的主干学科之一，其课程群包括信号与系统、数字信号处理、DSP技术及数字图像处理等，是培养工程应用型人才的核心教学之一。但该课程群所涉及到的知识面宽且理论性强，学生学习的主动性不高，传统的理论教学模式教学效率低下，且不能有效的将信息技术、资源、方法、课程内容等有机结合，课程群之间的知识得不到有效的融会贯通，教学理念和教学设计思路落后，很难达到预期效果。在实践教学环节中受到实验教学设备的功能和数量有限，致使教学效果受到很大影响。此外，在实习教学环节中，在知识的先进性、实验的仿真性、教学与训练的针对性等方面与实际就业环境有一定区别，且实践教学训练方法较为传统，限制学生创新能力的培养。

随着通信技术和现代教育技术的发展，“互联网+教育”推进教育资源共享，将学习由被动接受转为主动学习，将教学模式由单向灌输转为双向互动［4-5］。因此，基于“互联网+”下的一套合理的优化的人才培养模式是发挥课程群整体功效的关键，是培养电信类创新型人才的基石。本文提出在“互联网+教育”理念下，信号处理课程群的理论教学、实践教学、校外实习的教学改革（如图1），充分发挥现代教学技术的优势，整合优化资源，提高教学效果，培养创新人才，解决传统教学模式中的局限问题。

一、理论教学模式探索

信号处理课程群中包含有专业基础课程（《信号与系统》）、专业核心课程（《数字信号处理》、《DSP原理与应用》）和专业方向课程（《数字图像处理》）等，通过互联网引入现代教育技术，推进“主导-主体”式教学设计，优化课程群教学过程，提高教学效

果［6-7］。

根据信号处理课程群中课程的理论性强、公式多，学生学习感到枯燥无味等特点，结合“互联网+”技术打破传统的教学模式构架，优化整合教学资源，将学生学习的中心由原来的学会知识转移到培养学生自主学习的方法和能力上来，由“授之以鱼” 到“授之以渔”，有利于学生创新精神和动手能力的提高。在教学过程中教师作为主导引导学生发现问题、参与协作、解决问题和总结分析，形成以教师为主导，学生为主体的教学结构。尝试探索多种形式的教学模式：

（一）“任务驱动式”教学和“案例式”教学为主导的教学模式

基于“云技术”和“云平台”为师生搭建“任务驱动式”教学平台，通过海量的视频公开课、MOOC等优质教学共享资源学习，以教师为主导，通过一个简单的案例任务完成，实现“从做中学”，以任务驱动多个知识点的学习，教学模式如图2示。以课程群中《数字图像处理》课程为例，讲授这门课程内容大多按照教材编写的顺序讲授，顺序讲授的优点在于学生学习循序渐进，由浅到深，缺点是顺序讲授导致学生学习起来感到枯燥乏味、学习及探索知识的兴趣不高。为让学生快速入门，回避繁琐的数学推导，提高学生自主学习兴趣，采取“案例式”教学，以一个案例为中心，发散式讲解多个知识点（如图3），形成知识的立体性和跳跃性，借助互联网资源由学生自主设计解决方案以培养学生的探索、创新能力。

（二）利用数字化学习资源，构建“情境-探索式”教学模式

针对信号处理课程群中理论教学基本都是讲授型教学方式，利用数字化共享资源，依托“大数据”和“云技术”创造合适的学习情境，引导学生观察并提问，发现事物的本质特征和规律，借助网络测评工具进行学习效果评价，教学模式如图4所示。以《信号与系统》课程中信号的频谱分析这一知识点为例，构建场景借助互联网中用来测试近视的爱因斯坦图片，放大图片时看到是爱因斯坦，缩小图片时看到的玛丽莲梦露，引导学生思考问题，找出原因，激发学生学习信号频谱分析的积极性，并通过网络测试相关知识点的掌握程度，反馈学习效果，教学过程如图5所示。

图1 “互联网+教育”下的教学环节示意图

图2 任务驱动式教学模式

图3 案例式教学示例

图4 “情境-探索式”教学模式

二、基于问题式学习的实践教学模式

校内实践环节是课程理论教学与校外实训的过渡和桥梁，通过实践环节的锻炼可在验证、加强理论知识的同时提高学生的实际动手能力和合作意识，培养学生的创新精神，为后续的校外实习做准备。因此可充分利用“互联网+教育”下的优质教学资源共享，运用现代先进的教学手段，实践环节可结合仿真及虚拟技术，基于问题式学习，微课，反转课堂，探索式学习等教学方法弥补传统实践教学中存在的因教学设备功能、数量等方面的限制带来的实践效果差的缺陷。

基于问题式的实践教学方法是将问题作为学习的起点，根据任务来设计解决问题的思路、方法并通过实践的方式对问题进行验证。整个学习过程中以学生为主体，引导学习自主学习，激发学生学习和探索知识的欲望，纠正了以往盲目性、机械性的实践方式，在锻炼学生分析问题解决问题的同时，鼓励学习进行自主创新。将互联网技术作为一种问题求解的工具融合到基于问题式的实践学习中，可开拓学生的思路，更好的完成任务。

在本方法中，起初，教师起到引导作用，指引学生查找资料并推动学生进行学习。而学生则承担更多的任务，他们要利用已知知识和先进的互联网技术获取问题来源，分析解决问题的方法，然后去探索信息、发现资源。在学生逐渐熟悉解决问题的方法后，教师逐渐隐退，由学生主导，发挥自主学习创新能力（如图6示）。以《信号与系统》实践教学中信号的分解与合成为例，在已学习的周期信号傅里叶级数分解方法的基础上，提出问题——解释吉伯斯现象的产生。以自由组合的方式2～3人组成一组，通过互联网获取相关知识，以MATLAB SIMULINK为仿真平台，设计一个由基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波信号合成的示例（如图 7）。当选取的合成项数越多，在所合成的波形中出现的峰起越靠近原信号的不连续点，当选取的项数很大时，该峰起值趋于一个常数。

图5 信号的频谱分析教学示例

图6 基于问题式实践教学模式

图7 实践教学案例

三、基于绩效技术，优化校外实习环节

校外实习是拉近学生从学校到企业距离有效途径，各应用型高校尝试探索一条“教学—实践—就业零距离”，“实习—实训—就业一体化”的应用型人才培养模式，实现“教学与实践零距离，毕业与上岗零过渡”的新型应用型人才培养模式。但是在实际中，学生从学校进入企业，环境发生很大的变化，或多或少都会有这样或那样的不适应，要真正达到校外实习的目的，需要引进现代教育技术手段，应用绩效技术（绩效分析、原因分析、决策干预、实施变革、结果评价）来提高人和企业的工作业绩（如图8）。站在企业角度，将实习学生看作是真正的企业员工，在企业真实的岗位上独立工作，其岗位绩效将直接与企业生产、经营效益挂钩。站在学生角度，学生到企业实习，能够站在真实的工作环境中，全面了解企业的运营，参与到其生产、管理、服务等环境，全面提高自身能力。站在学校角度，学生进行校外实习有助于帮助学生快速胜任企业岗位要求，推进学校与企业零距离培养模式，构建企业、学校、学生的“三赢”局面。

图8 绩效技术模型

四、结语

结合信号处理课程群在理论、实践、实习教学环节中存在的弊端，借助互联网，充分利用云技术、大数据、物联网等新兴技术，推进“主导—主体”式理论教学模式、探索基于问题式实践教学模式及基于绩效技术的校外实习环节，更新教学手段，优化信号处理课程群课程内容，整合优质教育资源、突破时空限制，打破教育资源局限性，注重学生个性化、多样性学习需求，形成教学目标明确、层次与结构合理，教学重点与特色突出的新的课程体系。

［1］张岩. “互联网+教育”理念及模式探析［J］.中国高教研究，2016（2）：70-73.

［2］陈丽，林世员，郑勤华. “互联网+”时代中国远程教育的机遇和挑战［J］. 现代远程教育研究，2016（1）：3-10.

［3］平和光，杜亚丽. “互联网+教育”：机遇、挑战与对策［J］. 现代教育管理，2016（1）：13-18.

［4］南旭光，张培. “互联网+”教育：现实争论与实践逻辑［J］. 电化教育研究，2016（9）：55-60，75.

［5］张伟远，段承贵，封晨. 香港大学“互联网+”继续教育系统模式的实践思考［J］. 现代远程教育研究，2016（1）：11-18，26.

［6］吴南中. “互联网+教育”内涵解析与推进机制研究［J］. 成人教育，2016（1）：6-11.

［7］詹青龙，杨梦佳. “互联网+”视域下的创客教育2.0与智慧学习活动研究［J］. 远程教育杂志，2015（6）：24-31.

On the Teaching Reform of Signal Processing Course under the Background of “Internet Plus Education”

TAN Ling-long， CHEN Ye-hui， WANG Qing，SUN Yan-nan
（Electronic communication engineering college， Anhui Xinhua University，Hefei 230088，Anhui， China）

Signal processing course group is composed of signal and system， digital signal processing， DSP technology， digital image processing for telecom engineering. Traditional teaching pattern centering on teaching largely limits the development of innovation thinking and innovation ability training. Based on the “Internet plus education”，with the introduction of modern education technology， to build “leading - main body” teaching model and multiinteractive learning environment both achieves students individual and initiative learning， to improve the teaching quality， and promote overall performance of curriculum group.

Internet plus education； teaching mode； signal processing course

G434

A

1007-5348（2017）05-0090-04

（责任编辑：李 婉）

2017-03-07

安徽省教育厅教育教学重点研究项目“‘互联网+教育’理念下的信号处理课程群教学改革研究”（2016jyxm0474）；安徽新华学院教育教学重点项目“基于matlab GUI的《信号与系统》课程教学、实验一体化平台的建设”（2015jy009）

谈玲珑（1985-），女，安徽合肥人，安徽新华学院电子通信工程学院讲师，硕士；研究方向：信号处理的教学与实践。