“数字信号处理”课程研究型教学实践

徐友根

(北京理工大学 信息与电子学院， 北京 100081)

“数字信号处理”课程研究型教学实践

徐友根

(北京理工大学 信息与电子学院， 北京 100081)

本文根据“数字信号处理”课程的教学要求及其特点，进行了研究型教学的初步实践。从研讨内容规划设计，课堂研讨组织形式和研讨学习质量评价等三个方面，介绍了教学具体实施过程及其效果。实践结果表明，研究型教学在学习兴趣激发、创新意识和能力培养以及学生主体意识增强等方面有积极的促进作用。

研究型教学；数字信号处理；教学实践

0 引言

对于“数字信号处理”课程的教学来说，传统教师主体授课模式虽然对学生推导和计算能力的训练有一定帮助，但单一的教学方法和方式使得教学过程枯燥，学生学习兴趣不高。

研究型教学强调学生的主动参与并培养学生的研究能力与兴趣[1]。它是培养高质量创新型工程类专业学生必须采用的教学模式，“数字信号处理”这样的核心专业基础课非常有必要进行研究型教学的探索，在夯实学生专业基础的同时强调其创新性思维和研究能力的培养。本文介绍笔者在“数字信号处理”研究型教学中的一些初步实践和浅显心得。

1 教学对象与教学方式

1.1教学对象及其概况

本研究型课程教学对象为我校电子信息类试验班的本科生，一共53人，在小班授课方面具有一定的优势。本班学生入学基础较好，并且普遍有较强的求知欲和进取心，在学习的主动性和自觉性，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力方面都比较优秀，这为实施研究型或研讨式教学方法提供了非常有利的条件。

1.2教学及课堂研讨内容安排

依据现行“数字信号处理”教学大纲的基本要求，并结合各章节主要知识点以及国内外相关领域的前沿研究，凝练出下述4大类15个主题，作为课堂教学及研讨的主要内容如表1所示[2-3]。

表1 课堂研讨主题

具体的实施办法是：学生按学号顺序一共形成5个研讨小组(每组11至12人)，每组选组长一名，按抽签方式选择各自小组的研讨主题，在课外时间以小组为单位，围绕选中的研究主题，研读教材，查阅资料，在此基础上，结合研讨主题对相关研习结果进行分析、综合、比较和归纳，最终以PPT形式完成课堂讲述稿，并自选一名主讲人进行课堂陈述。

1.3教学及研讨方式

上述研讨内容主要按教材章节顺序进行，在每个章节的开始，授课教师利用1至1.5个学时进行引导性讲授，概括介绍各章节的基本教学内容，所涉及的主要知识点，并引出研讨问题及其主要内涵。

在教师引导性讲授之后，进行有关主题的师生研讨，这是本次研究型教学最主要的环节，首先由小组主讲人进行课堂陈述，然后就陈述内容进行提问及研讨：

(1)学生提问和师生研讨：学生针对研讨内容或相关内容提出相关问题，学生的提问主要由学生自己回答。

(2)教师提问和师生研讨：教师针对研讨主题相关的重点和难点，提出具有培养发散性思维的问题，让学生回答。

在各章节课堂研讨内容结束后，授课教师利用0.5至1个学时进行总结性串讲及复习，对相应章节教学内容的重点和难点再次加以强调，并提出涉及后续研讨内容的有关问题。

此外，学期末，每位学生还需提交总结报告一份，内容包括对所有课堂讨论问题的逐个及总体评述，并挖掘一个与本课程知识点有关的实际应用，以书面和电子形式提交给授课教师。

1.4学习效果评价

不进行期末卷面考试，注重对学生学习过程表现的评价，就学生的课外准备、讨论发言等分别给各小组和个人打分，并按一定比例计入期末总成绩。具体评分准则如下：

1)课堂大作业(本部分成绩记作A，最高分为90分)：

(1)正常陈述：每组的主讲人进行，最高分80分。主讲人应着力将所讨论问题阐述清楚，在陈述具体内容之前，先介绍个人情况，整个准备过程的时间，大概过程，以及组内各成员的分工和配合情况(这一点将和个人最终总评成绩挂钩)。

(2)讨论交流：全班学生参加，包括有效提问和回答，各记5分和10分，最高分80分。形式分为口头和书面。具体操作方式如下：主讲人陈述完毕后，首先由教师评点和提问，由陈述小组的主讲人和成员参与回答。在此期间，其它各组学生将各自问题以书面形式(简问，标明姓名和学号)当堂提交给各自组的监督员，之后参与口头提问和回答问题。各小组监督员负责记录提问和回答问题学生姓名和学号。下课时，将上述纸面材料一并交给教师。关于回答教师和学生提出的问题，如果觉得有必要详细进行，还可以在课下认真准备，并以书面形式个人于下次课提交给教师。

(3)反驳式陈述：针对主讲人未讲清问题，进行PPT形式重解释。此部分需要各组课下准备，将每个问题可能讲不清楚的部分准备好，在课堂上有机会即进行。本种形式直接计80分。

(4)小组整体表现：对各小组整体表现进行评分，最高分10分(每组组内成员得分相同)。

2)评分规则(本部分成绩记作B，最高分5分)：

(1)学期末学习总结：要求见前，书面提交。最高分5分，不分组(教师评分时全面考虑平时学习情况，包括课堂陈述中的成员积极参与分)。关于内容雷同的处理方法是将涉及人员的分数进行平均处理，也即除以内容相同的学生人数。

(2)与教师合作发表与本课程内容有关的教改论文：直接记5分，评分时可能并未正式发表，但稿件质量必须得到授课教师的认可。

(3)考勤与实验(本部分成绩记作C，最高分10分)：必须通过，即得7分以上

(4)个人最终成绩：A log10(2B)+C。

2 教学效果评价

在研讨式教学实施过程中，以书面调查问卷形式和学生进行了一次交流，共有33名学生参加了正式问卷调查，主要有关反馈情况如表2所示。

由上述反馈意见可以看出，大多数学生了解研究型教学这种新教学法的目的、要求和实施步骤，在利用网络、参考书籍以及科技杂志等多种渠道查找资料方面的能力得到了提升。尽管课外花费时间较多，但大部分学生觉得收获较大，认为自己在能力培养上获得了良好的效果，不少学生还由此改变了学习方式，自主学习能力有了极大的提高。

上述反馈意见也反映了学生在研讨式学习中遇到的一些困难，比如课外花费时间太多，难以协调；

表2教学效果调查问卷

选项小计比例你认为主动研究学习和教师授课哪个更有收获?(单选)研究型学习2155.26%教师授课1128.95%对我来说效果都一样615.79%你是否适应研究性学习?(单选)差不多适应了2360.53%未完全适应1539.47%基本不适应00%你认为教师应该在研究型学习中承担什么角色?(单选)不参与25.26%只参与讨论25.26%深层次指引作用3489.47%你对哪些方面不太满意?(多选)题目训练量1744.74%评分标准2463.16%授课方式718.42%同学课堂讲授615.79%课程容量821.05%课后花的时间太长1231.58%其他615.79%你认为自己在哪些方面做的不够好?(多选)课前预习3386.84%参与课堂讨论410.53%参与小组讨论12.63%对知识的理解程度2257.89%其他00%你认为这门课有什么优点?(多选)培养学生钻研精神2873.68%培养小组合作能力2565.79%培养实践能力(MATLAB)1847.37%激发学习兴趣1334.21%增强自学能力3284.21%其他12.63%

有些学生对新教学法还不太适应，对最后成绩的评定不太理解；由于主讲人个人知识面的问题，部分主题研讨的准度和深度不甚理想；不少学生对评分方式及标准持一定的怀疑态度，这些都是今后实施研讨式教学法时需要进一步思考和改进的地方。

3 学生最终成绩及分析

成绩评定主要注重学生在学习过程中的表现，以及最终对课程知识点的总体认识和理解程度。

(徐有根文)

前者主要体现为平时的参与分，结果全班所有学生都得到了满分90分；后者体现为最终总结报告的质量以及平时研讨过程中口头和书面探讨的比例，以之作为前部分成绩的权重，不少学生也获得了满分5分，其中，一部分学生的总结报告对有关问题的认识和理解非常深刻，某些见解颇具新意。另外，还适度鼓励学生进行探索式学习，全班计有5名学生和教师合作完成教改论文一共3篇。

最终大部分学生都取得了优秀及良好的成绩，对整个学习过程的积极参与和投入度都非常高，很多同学改变了学习方式和习惯，课外主动学习的积极性和动力非常高。

4 结语

通过一学期的教学实践，研究型教学在我校电子信息类实验班专业基础课“数字信号处理”的教学过程中起到了重要的作用，取得了明显的教学效果。具体反映在让学生由被动学改为自主学、让学生既学知识，又学创新以及要求教师兼具知识讲授与思维引导双重角色这三点上。

[1] 吴绍春, 张立新. 研究型大学的研究型教学: 理论与实践[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2015年8月.

[2] 程佩青. 数字信号处理教程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2013年2月.

[3] 赵春晖, 乔玉龙, 崔颖. 数字信号处理学习指导及实验[M]. 北京: 电子工业出版社, 2008年10月.

PracticeofResearch-basedTeachinginDigitalSignalProcessingCourse

XUYou-gen

(SchoolofElectronicandInformation,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)

According to the requirements and characteristics of the Digital Signal Processing course, a preliminary practice of research-based teaching is made. The detailed implementation process of the teaching as well as its effect are introduced from three aspects including the plan and design of the research-teaching content, the organization form of the class discussion, and the evaluation of teaching-learning quality. Practice results show that the research-based teaching plays a positive role for enhancing students′ participation enthu-siasm, innovation potential, and subjective consciousness.

research-based teaching; digital signal processing; teaching practice

2016-10-18;

2017-02-16

徐友根(1975-),男，博士，教授，主要从事数字信号处理方面的教学与科研工作，E-mail:yougenxu@bit.edu.cn

G642

A

1008-0686(2017)05-0033-04