刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 双月
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号: 2-418
历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:核心期刊 CSSCI来源期刊来源期刊;国家新闻出版总署收录;Caj-cd规范获奖期刊;中国期刊网来源刊;百种重点期刊;社科双百期刊;全国优秀社科期刊
创刊时间:1989
基于新时期课程评估的 《数字信号处理》课程改革的探索
【作者】 刘淑玉 赵永辉 杨柳松
【机构】 东北林业大学 信息与计算机工程学院
【摘要】【关键词】
【正文】 摘 要:依据专业认证要求,依托OBE教育理念,结合本科专业教学评估工作,对《数字信号处理》课程从教学目标、教学内容、教学行为、教学资源等方向进行改革尝试,从课程的达成度上来说,改革探索是具有一定的积极意义的。
关键词:渐进式;过程性;PBL
针对于《数字信号处理》课程的学生的毕业要求,通过本课程的理论教学、实验训练,要求学生具备以下的能力:
(1)使学生掌握和了解数字信号处理的基本理论和基本分析方法;
(2)掌握和了解无限脉冲响应数字滤波器及有限脉冲响应数字滤波器的设计及其它几种特殊滤波器设计的基本途径和方法;
(3)理论知识和实验训练相结合,熟悉数字信号处理的基本模型和算法,熟悉和掌握滤波器各种算法和模型,为今后的继续学习和深造及工作打下坚实的理论基础。
一、教学目标与学习成果
教学目标充分涵盖教学大纲的所有知识点、侧重于学生的能力培养,培养学生的团体协作能力及解决复杂问题的能力。
①体现能力评估法:课程主要由理论教学和实验教学两部分组成,理论部分48学时,实验部分8学时。理论学习要求学生能从多个角度、运用多种方法解决同一个问题;实验学习要求学生充分利用课上学到的理论知识和实验中培养的实践经验,自主设计数字滤波器的性能参数,完成从被污染信号中提取语音信号或图像信号。培养学生自主设计复杂系统的能力,并利用多方法解决同一个问题,以客观指标体现最优设计方案。
②体现设计水平评估法:将学生分成12个小组。每个小组指定一名组长,布置相应的任务,要求各组长将任务分解给组员,组员通过查阅资料将自己负责的部分完成,最后由组长汇总、组员之间共同协作完成设计报告。通过PBL任务设计,提高同学们的分工协作以及撰写报告等方面能力的培养。提高学生的团队合作意识,提升学生的参与性。
③体现过程评估法。要求同学们结合学习通及教学日历的安排,课前完成相应的内容预习。学生线上提交多次作业,教师线上批改并及时反馈给学生相应的答案。
二、教学内容与教学策略
时刻关注各高校的考研大纲和考研试题,及时调整授课内容,课堂上有效调动学生的学习兴趣和学习积极性,尽可能的让每一个学生都能够跟上节奏。
①多样化的教学目的、抽象深奥的教学内容,如何使学生更容易理解和接受?
结合科技会堂内部墙壁上的条纹状结构与语音信号处理的方法相结合,结合学校成栋楼走廊上面密密麻麻的白色信号发射器为例,分析实际生活中发射器多且密的原因,说明信号处理中有限长的序列信号,在频域中幅度呈梳状图的原因。
②在上课之前,通过学习通上传课程知识点的授课视频、上课内容的PPT、部分习题的答案、部分习题库和参考资料等电子版文档资料。
课前随机抽查学生的预习情况,课堂上不定期抽查学生回答相关的问题,考察学生的注意力集中程度。不定期抽查学生的课堂笔记。对学生的考试状态及时总结,课堂上及时反馈,督促学生及时调整自己的学习状态,以更饱满的热情投入到后续的学习当中。
密切关注“教”与“学”之间的关系,帮助学生建立较为完整的概念体系结构,同时分析该课程与后续课程之间的衔接情况。
③线上线下答疑相结合的方式。
对于学生提出的问题及时解惑。充分利用线上优势,一对一答疑。同时总结多个同学的同一个问题,在QQ群和课堂上进行统一说明。通过批改学习通作业、课前抽查、抽取笔记等多种方法了解学生的学习情况,并及时与学生沟通。下图是学生在QQ上一对一解答问题的截图。
三、课堂的教学行为与效果
如何充分利用课堂上有效的45分钟,提高学生的注意力,讲授众多的知识和应用,是每位老师在上课之前需要考虑的问题。在上课过程中突出重点内容,强化概念的物理应用,弱化公式的推导,力求授课内容条理清晰,重点突出。
①如何提高课堂的教学效率,是每一位老师需要考虑的首要事情。首先回顾上堂课的学习内容,然后明确每次课程讲授的知识点,并阐明课堂学习的重难点及要求掌握的程度,然后再细致讲授各部分的内容。强调信号的物理应用,从实践出发,使学生能够掌握更多的相关的信号处理的背景知识。多以图形化的方式表示信号的特点。
②在上课过程中,会采用板书的形式罗列课程内容的提纲及重点知识。通常将黑板从中间一分为二,左侧用于讲授课程的提纲及关键点,右侧用于讲授例题和演算。以简明扼要的语言、清晰的条理进行授课,以自己丰富的专业知识、严谨的人格魅力吸引学生的注意力。
③在上课过程中,能够将课堂讲授的内容贯穿到若干的专业课程当中。例如以手机信号的发展为例,从1G到4G的通信过程,贯穿基础类专业课,引出未来5G技术的研究热点及6G信号的创新模式。让学生熟悉专业课程的前后衔接,对自己未来的专业学习充满期待。
四、成绩的评定与反馈
根据学校有关成绩的评定方法,按照教学大纲的要求,制订该课程的考核方法。课程的最终成绩由平时成绩、实验报告成绩、阶段考试成绩和期末考试成绩四部分组成,所占比例依次为10%、10%、30%、50%。
①平时成绩主要由作业和PBL分组任务有两部分组成,所占比例分别为总成绩的5%、5%。下图是部分线下作业的批改截图:
由学习通导出学生线上作业与线下作业完成的整体达成度为0.95。
②PBL分组任务布置以后,本着同学们自愿组队的意愿设置好组员和组长。PBL的最终成绩由组长打分、个人自评、组内互评、组间互评、教师评价等部分组成,所占比例依次为10%、40%、30%、20%。同学们既能明确自己的任务,也能看到其他同学的完成情况。PBL培养了同学们运用工程基础和专业知识分析和描述复杂电子信息系统内在联系及相互影响,查阅资料并能综合运用文献研究等方法的能力,也培养了同学们团体合作的能力。PBL的整体达成度为0.91。平时成绩最终的整体达成度为0.93。
③实验的成绩由课前预习、实验操作和实验报告组成,但最终体现到实验报告上。在学生做实验的过程中,会随机提问学生对实验内容的理解程度,同时关注学生在实验过程中仿真软件使用的熟练程度。报告的撰写体现了学生思考问题及整理文档的能力。实验报告成绩的最终达成度为0.973。
④线下考试。线下考试分为两部分,阶段考试因涉及到的微分运算比较多,达成度比较低为0.70。期末考试学生成绩的试卷达成度为0.81。综合所有的考试环节,课程所有教学目标的总体达成度为0.803,课程培养目标总体达成。
结论
《数字信号处理》课程在2014年完成学校重点课程的建设,在2019年下半年申请了在线课程建设,在后续的教学过程中继续强化课程的资源建设,争取给学生提供更好的学习支持。通过对课程目标达成度的评估结果,发现学生在综合运用所学知识分析和算法程序设计方面还存在差距。针对这些问题,在以后讲课过程中会增加更多的程序算法设计案例分析,并在课程总结中进行归纳。考核中适当增加课内算法案例设计。
黑龙江省高等教育教学改革一般研究项目(SJGY20180017)
参考文献:
[1]曹玉东等.基于工程教育认证和OBE理念的教学大纲的设计.大学教育.2021.3:88-90.
[2]李娟等.数字信号处理课程的智慧课堂教学改革.实践探索.2021.1:158-159.
[3]牟海维等.基于深度学习的现代数字信号处理教学模式改革探索.科技风.2021.1:65-66.
[4]程政铭等.数字信号处理技术在电子信息工程中的应用.电子测试.2021.1:123-124.
关键词:渐进式;过程性;PBL
针对于《数字信号处理》课程的学生的毕业要求,通过本课程的理论教学、实验训练,要求学生具备以下的能力:
(1)使学生掌握和了解数字信号处理的基本理论和基本分析方法;
(2)掌握和了解无限脉冲响应数字滤波器及有限脉冲响应数字滤波器的设计及其它几种特殊滤波器设计的基本途径和方法;
(3)理论知识和实验训练相结合,熟悉数字信号处理的基本模型和算法,熟悉和掌握滤波器各种算法和模型,为今后的继续学习和深造及工作打下坚实的理论基础。
一、教学目标与学习成果
教学目标充分涵盖教学大纲的所有知识点、侧重于学生的能力培养,培养学生的团体协作能力及解决复杂问题的能力。
①体现能力评估法:课程主要由理论教学和实验教学两部分组成,理论部分48学时,实验部分8学时。理论学习要求学生能从多个角度、运用多种方法解决同一个问题;实验学习要求学生充分利用课上学到的理论知识和实验中培养的实践经验,自主设计数字滤波器的性能参数,完成从被污染信号中提取语音信号或图像信号。培养学生自主设计复杂系统的能力,并利用多方法解决同一个问题,以客观指标体现最优设计方案。
②体现设计水平评估法:将学生分成12个小组。每个小组指定一名组长,布置相应的任务,要求各组长将任务分解给组员,组员通过查阅资料将自己负责的部分完成,最后由组长汇总、组员之间共同协作完成设计报告。通过PBL任务设计,提高同学们的分工协作以及撰写报告等方面能力的培养。提高学生的团队合作意识,提升学生的参与性。
③体现过程评估法。要求同学们结合学习通及教学日历的安排,课前完成相应的内容预习。学生线上提交多次作业,教师线上批改并及时反馈给学生相应的答案。
二、教学内容与教学策略
时刻关注各高校的考研大纲和考研试题,及时调整授课内容,课堂上有效调动学生的学习兴趣和学习积极性,尽可能的让每一个学生都能够跟上节奏。
①多样化的教学目的、抽象深奥的教学内容,如何使学生更容易理解和接受?
结合科技会堂内部墙壁上的条纹状结构与语音信号处理的方法相结合,结合学校成栋楼走廊上面密密麻麻的白色信号发射器为例,分析实际生活中发射器多且密的原因,说明信号处理中有限长的序列信号,在频域中幅度呈梳状图的原因。
②在上课之前,通过学习通上传课程知识点的授课视频、上课内容的PPT、部分习题的答案、部分习题库和参考资料等电子版文档资料。
课前随机抽查学生的预习情况,课堂上不定期抽查学生回答相关的问题,考察学生的注意力集中程度。不定期抽查学生的课堂笔记。对学生的考试状态及时总结,课堂上及时反馈,督促学生及时调整自己的学习状态,以更饱满的热情投入到后续的学习当中。
密切关注“教”与“学”之间的关系,帮助学生建立较为完整的概念体系结构,同时分析该课程与后续课程之间的衔接情况。
③线上线下答疑相结合的方式。
对于学生提出的问题及时解惑。充分利用线上优势,一对一答疑。同时总结多个同学的同一个问题,在QQ群和课堂上进行统一说明。通过批改学习通作业、课前抽查、抽取笔记等多种方法了解学生的学习情况,并及时与学生沟通。下图是学生在QQ上一对一解答问题的截图。
三、课堂的教学行为与效果
如何充分利用课堂上有效的45分钟,提高学生的注意力,讲授众多的知识和应用,是每位老师在上课之前需要考虑的问题。在上课过程中突出重点内容,强化概念的物理应用,弱化公式的推导,力求授课内容条理清晰,重点突出。
①如何提高课堂的教学效率,是每一位老师需要考虑的首要事情。首先回顾上堂课的学习内容,然后明确每次课程讲授的知识点,并阐明课堂学习的重难点及要求掌握的程度,然后再细致讲授各部分的内容。强调信号的物理应用,从实践出发,使学生能够掌握更多的相关的信号处理的背景知识。多以图形化的方式表示信号的特点。
②在上课过程中,会采用板书的形式罗列课程内容的提纲及重点知识。通常将黑板从中间一分为二,左侧用于讲授课程的提纲及关键点,右侧用于讲授例题和演算。以简明扼要的语言、清晰的条理进行授课,以自己丰富的专业知识、严谨的人格魅力吸引学生的注意力。
③在上课过程中,能够将课堂讲授的内容贯穿到若干的专业课程当中。例如以手机信号的发展为例,从1G到4G的通信过程,贯穿基础类专业课,引出未来5G技术的研究热点及6G信号的创新模式。让学生熟悉专业课程的前后衔接,对自己未来的专业学习充满期待。
四、成绩的评定与反馈
根据学校有关成绩的评定方法,按照教学大纲的要求,制订该课程的考核方法。课程的最终成绩由平时成绩、实验报告成绩、阶段考试成绩和期末考试成绩四部分组成,所占比例依次为10%、10%、30%、50%。
①平时成绩主要由作业和PBL分组任务有两部分组成,所占比例分别为总成绩的5%、5%。下图是部分线下作业的批改截图:
由学习通导出学生线上作业与线下作业完成的整体达成度为0.95。
②PBL分组任务布置以后,本着同学们自愿组队的意愿设置好组员和组长。PBL的最终成绩由组长打分、个人自评、组内互评、组间互评、教师评价等部分组成,所占比例依次为10%、40%、30%、20%。同学们既能明确自己的任务,也能看到其他同学的完成情况。PBL培养了同学们运用工程基础和专业知识分析和描述复杂电子信息系统内在联系及相互影响,查阅资料并能综合运用文献研究等方法的能力,也培养了同学们团体合作的能力。PBL的整体达成度为0.91。平时成绩最终的整体达成度为0.93。
③实验的成绩由课前预习、实验操作和实验报告组成,但最终体现到实验报告上。在学生做实验的过程中,会随机提问学生对实验内容的理解程度,同时关注学生在实验过程中仿真软件使用的熟练程度。报告的撰写体现了学生思考问题及整理文档的能力。实验报告成绩的最终达成度为0.973。
④线下考试。线下考试分为两部分,阶段考试因涉及到的微分运算比较多,达成度比较低为0.70。期末考试学生成绩的试卷达成度为0.81。综合所有的考试环节,课程所有教学目标的总体达成度为0.803,课程培养目标总体达成。
结论
《数字信号处理》课程在2014年完成学校重点课程的建设,在2019年下半年申请了在线课程建设,在后续的教学过程中继续强化课程的资源建设,争取给学生提供更好的学习支持。通过对课程目标达成度的评估结果,发现学生在综合运用所学知识分析和算法程序设计方面还存在差距。针对这些问题,在以后讲课过程中会增加更多的程序算法设计案例分析,并在课程总结中进行归纳。考核中适当增加课内算法案例设计。
黑龙江省高等教育教学改革一般研究项目(SJGY20180017)
参考文献:
[1]曹玉东等.基于工程教育认证和OBE理念的教学大纲的设计.大学教育.2021.3:88-90.
[2]李娟等.数字信号处理课程的智慧课堂教学改革.实践探索.2021.1:158-159.
[3]牟海维等.基于深度学习的现代数字信号处理教学模式改革探索.科技风.2021.1:65-66.
[4]程政铭等.数字信号处理技术在电子信息工程中的应用.电子测试.2021.1:123-124.