基于微课的数字信号处理教学方法的探讨

欧阳玉梅　陈英

【摘 要】基于目前数字信号处理课程在教学方法及教学手段上的不足，本文提出了基于“微课”的教学方法，通过对该课程重点难点内容做成微课视频的形式，供学生课前或课后学习，以提高学生的学习兴趣及自主学习能力，再结合双向互动式研究型教学方法及教学实践力度的加大，从而改善教学效果，使独立院校学生能更好的掌握这门课程。

【关键词】数字信号处理；微课；教学改革；实践教学

0 引言

数字信号处理作为通信、电子信息类专业的一门专业基础课程，要求学生有微积分、信号与系统分析等课程的基础，另外数字信号处理是一门理论性非常强的课程，抽象概念较多，涉及的数学知识也较多，而独立学院学生数学基础、信号与系统分析基础都相对比较薄弱，所以学习本课程有一定的难度，易出现学生学习兴趣低、怕学以及厌学等现象。针对该问题，本文提出了一种基于微课的教学方式，将课程内容制作成微课，分享给学生，以提高学生的学习兴趣。

“微课”采用了精细化管理的教学模式，把“慕课”平台上的“高级软件工程”课程加以优化及改编之后得到“微课”平台，加州大学伯克利分校的 Armando Fox 教授将“微课”平台引入了校园，并取得了意想不到的好效果。2013 年，哈佛大学也开始尝试“微课”平台的教学，效果很好，且学术委员会主席Robert Lue 教授对“微课”给出了极高的评价，认为相对于“慕课”教学方式而言，“微课”体现了“几乎不可避免的进化”。科罗拉多大学全球分校最初采用“慕课”大班教学，经过调研，对学生的需求进行分析，最终也将所有课程都改成采用“微课”的在线授课模式。

从人的认知规律出发，人在学习的时候前十分钟注意力最集中，所以“微课”长度一般设置在5-15分钟的。“微课”在阐述问题的方式上除了教师讲解外，还结合动画、视频等各种信息技术，使得对知识的讲解过程更为直观。且由于一个微课视频时间较短，可以突破传统课堂对时间和地点的限制，学生可以随时随地学习，也可以根据个人学习情况调整学习进度，使得学生真正成为学习的主角。

1 数字信号处理教学中出现的问题

近几年来，数字信号处理课程多媒体与黑板板书相结合的教学方式，再结合Matlab软件实验，教学效果有一定的改善，但仍存在不足之处，主要体现为一下几个方面：

1.1 教学内容方面

公式推导比较多，概念比较抽象，内容枯燥，学生无法将所学的内容与工程实践相结合，再者独立学院学生基础较差，所以易出现“太难，听不懂”等不学、厌学现象。

1.2 教学方法方面

传统教学多采用“灌输式”的方法进行授课，教师作为课堂主体，单向地向学生灌输知识，教学的方式过于单调，不足以吸引学生的注意力，和学习兴趣的提高。

1.3 实践教学方面

实验目前仅局限于理论仿真，而没有硬件的实践操作，学生很难把所学的理论知识和理论仿真同实际应用联系起来，而独立学院学生更应该把学习的重心往实践方向倾斜。

2 数字信号处理教学改革措施

针对数字信号处理教学过程中出现的3个问题，我们可以从以下3个方面进行改进。

2.1 教学内容的改革

数字信号处理课程的知识结构可分为变换域和数字滤波器两部分。对于变换域部分的知识，如离散时间信号的时域频域分析部分与信号与系统分析Z变换部分是重复的，所以在实际教学中，可以对这部分内容进行精简和提炼，并且删除一些复杂的公式推导。关于时域与变换域之间的关系、波形变化以及滤波器的原理等抽象的内容，设计原理的讲解可以精简，而应侧重如何通过Matlab实现具体滤波器的设计，另外，在课堂中增加数字信号应用实例的MALTAB程序讲解，演示仿真波形，通过多波形的分析，使学生理解时域信号好频域信号的特性，从而进一步加深学生对理论知识的理解。

2.2 教学方法和教学手段的改革

2.2.1 引入微课形式的教学方法

在传统“灌输式”、PPT讲解的基础上，借助视频学习、慕课、微课丰富教学手段，将课程重要内容制作成微课，在课堂上播放，吸引学生注意力，提高学生学习兴趣；也可放到网络平台上，供学生学习，充分利用学生的碎片化时间提供在线学习的机会。甚至能够翻转课堂，学生可在课前通过微课自主完成课堂学习，而在课堂上对重点难点进行讨论，使学生在讨论的过程中深化对知识点的理解，同时可以活跃课堂气氛，让学生成为课堂的主体。

2.2.2 双向互动式研究型学习

针对课程部分重点难点教学内容，提取出合适的讨论课题，进行定期或不定期的专题讨论。首先，通过课堂或是其他网络平台向学生发布题目，让学生提前做好讨论或者报告准备，采用多媒体上讲台进行专题讨论或报告。学生通过对课题的准备及讨论过程可对该课程内容有更深入的理解，且能培养学生的辩证思考的能力，另外教师对课题讨论的主要参与人做相应的奖励，比如加平时分，来诱导学生自主学习。

2.3 实践教学的改革

部分独立学院目前已经开展了数字信号处理的软件实验课程，即基于Matlab软件，通过编程实现对信号的仿真，可一定程度上加深学生对信号时域频域的形象理解，可提高学生的编程能力，但毕竟Matlab软件实验只是做信号建模及仿真，所以很多学生仍然存在“学了这门课，却不知道怎么在实际中应用”的疑问，因此，增加DSP硬件实验是必要的。然而增加DSP硬件实验需要校方新建DSP实验室，该问题不是朝夕之间能解决的问题。所以针对此问题，可先进行探索性实验，即通过收集整理其他院校的DSP硬件实现演示视频，使学生对理论的仿真到实际的硬件实现有一个形象全面的了解，比如较抽象的知识点像卷积运算、FIR/IIR数字滤波器以及快速傅里叶变换FFT的DSP实现，通过实验课使学生把抽象的知识与实际应用相结合。

3 总结

实践证明，基于微课及双向互动式的教学方法能充分调动学生的学习积极性，提高学生的自学能力。另外，引入DSP实践教学，使学生更能将理论知识与工程实践相结合。

【参考文献】

[1]曾伟梁，刘颖，鲍曼，徐宏艳，赵沛丰.用 MATLAB 实践数字信号处理课程的辅助教学[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2014（1）.

[2]高静，王凤文，舒冬梅.《数字信号处理》课程教学实践与探索[J].科技创新导报，2011（4）：153-154.

[3]曾伟梁，刘颖，鲍曼，徐宏艳，赵沛丰.用MATLAB 实践数字信号处理课程的辅助教学[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2014（1）.

[4]刘伯红，阎英，方义秋.高校计算机实践教学质量保障体系改革探索与实践[J].实验室研究与探索，2012，31（12）：121-123，150.

[责任编辑：杨玉洁]