劉銳崗，付　峰，代　萌，董秀珍

淺談《數(shù)字信號處理》課程個(gè)性化教學(xué)模式

劉銳崗，付峰，代萌，董秀珍

從了解前期課程情況、建立師生交流渠道和在作業(yè)批改及實(shí)驗(yàn)過程中深層次了解3個(gè)方面介紹了師生之間的交流互動(dòng)，從在課堂上重點(diǎn)講解共性難點(diǎn)、合理布置作業(yè)與批改作業(yè)、課間個(gè)別輔導(dǎo)、在線響應(yīng)學(xué)生提問、讓學(xué)生獨(dú)立完成編程實(shí)驗(yàn)、晚自習(xí)答疑6個(gè)方面闡述了個(gè)性化的教學(xué)方法，指出了個(gè)性化教學(xué)模式在保證主要知識(shí)講授的同時(shí)必須要兼顧學(xué)生個(gè)體之間的差異。開展個(gè)性化教學(xué)，明顯改善了教學(xué)效果，是一種很好的教學(xué)方法。

數(shù)字信號處理；個(gè)性化；教學(xué)模式

0　引言

《數(shù)字信號處理》是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生高年級的一門專業(yè)課程[1-2]。當(dāng)前數(shù)字技術(shù)快速發(fā)展并廣泛普及，數(shù)字信號處理方法和技術(shù)在本科生的理論知識(shí)體系和實(shí)踐技能培養(yǎng)中占有重要的地位[3-4]。

作為專業(yè)課程，《數(shù)字信號處理》的教學(xué)需要應(yīng)用很多前期課程中的知識(shí)，其預(yù)修課程應(yīng)包含《高等數(shù)學(xué)》、《復(fù)變函數(shù)》、《積分變換》、《信號與系統(tǒng)》、《電路》、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《C語言程序設(shè)計(jì)》等。

《數(shù)字信號處理》的授課對象是高年級本科生，即使在入學(xué)時(shí)具有大致相當(dāng)?shù)闹R(shí)和能力，但是經(jīng)過2～3 a的學(xué)習(xí)，由于學(xué)習(xí)興趣的差異和個(gè)人對所學(xué)知識(shí)運(yùn)用情況的不同，他們對前期預(yù)修課程中相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度必然會(huì)出現(xiàn)分化[5-6]。

如果教師對所有學(xué)生采用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授課，就可能出現(xiàn)有部分學(xué)生難以適應(yīng)教學(xué)節(jié)奏的情況，從而影響課程的教學(xué)效果。如果教師能了解不同學(xué)生的知識(shí)和能力特點(diǎn)，開展有針對性的個(gè)性化教學(xué)，則會(huì)使學(xué)生更好地掌握本課程所要求的理論知識(shí)和實(shí)踐技能[7]。

1　師生交流互動(dòng)

開展個(gè)性化教學(xué)的前提是教師充分了解所授課學(xué)生已學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和已具備的實(shí)踐技能，包括課程開始前對預(yù)修課程學(xué)習(xí)情況和實(shí)踐能力，以及課程學(xué)習(xí)過程中通過師生反復(fù)交流逐步深入了解學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的掌握情況以及運(yùn)用能力。

1.1充分了解前期課程情況

首先，授課教師應(yīng)在課前充分了解《數(shù)字信號處理》課程的全部教學(xué)內(nèi)容中有哪些涉及前期的預(yù)修課程，并將所有涉及的課程和對應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)羅列出來。

然后，教師應(yīng)了解學(xué)生是否全部學(xué)習(xí)過所有的預(yù)修課程和所包含的知識(shí)點(diǎn)。（1）對于已經(jīng)學(xué)過的預(yù)修課程，教師逐一查閱相關(guān)教材，摘出本課程中涉及到的知識(shí)點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)用條件、關(guān)鍵內(nèi)容、主要結(jié)論以及必要的推導(dǎo)過程等。以《高等數(shù)學(xué)》為例，本課程涉及到的知識(shí)點(diǎn)主要有：反函數(shù)和復(fù)合函數(shù)求導(dǎo)、等比級數(shù)求和、歐拉公式、傅里葉級數(shù)和微分方程求解等。（2）如果有某一門課程沒有學(xué)過，例如我校沒有開設(shè)《積分變換》課程，那教師就應(yīng)從更基礎(chǔ)的《高等數(shù)學(xué)》課程出發(fā)，將本課程所涉及的知識(shí)推導(dǎo)出來，以便在課堂授課中補(bǔ)充，或作為參考資料提供給學(xué)生自學(xué)。（3）有些知識(shí)點(diǎn)雖然在預(yù)修課程中有所涉及，但可能不是重點(diǎn)或不夠系統(tǒng)，那教師就應(yīng)根據(jù)前期所學(xué)知識(shí)，結(jié)合本課程需要，進(jìn)行必要的歸納總結(jié)，以便學(xué)生根據(jù)個(gè)人學(xué)習(xí)情況參閱。例如本課程中數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)是授課的重點(diǎn)內(nèi)容，其中需要掌握模擬濾波器設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，但是預(yù)修課程中并沒有系統(tǒng)講述，因此教師就應(yīng)整理各種模擬濾波器的公式、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法并將其融合到授課過程中。

由于《數(shù)字信號處理》本身就是一個(gè)嚴(yán)格的理論體系，其中所有的定理和性質(zhì)都是可推導(dǎo)或可證明的，而且推導(dǎo)和證明過程也是要求學(xué)生掌握的，因此教師在授課中就必須保證所有的推導(dǎo)過程都是學(xué)生以自身所掌握的知識(shí)可以理解和獨(dú)立完成的。

1.2建立通暢的師生交流渠道

首先，應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，即使在大學(xué)高年級，課程教學(xué)也應(yīng)該是以學(xué)生良好掌握本課程的知識(shí)和技能為標(biāo)準(zhǔn)，而不應(yīng)僅僅是完成教學(xué)任務(wù)。這就要求教師和學(xué)生之間具有良好、通暢的交流渠道，以便教師能及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展情況、學(xué)習(xí)過程中存在的疑問以及對課程學(xué)習(xí)的建議和意見等。同時(shí)，也便于教師及時(shí)通知學(xué)生應(yīng)預(yù)先復(fù)習(xí)的知識(shí)和應(yīng)準(zhǔn)備的材料、對學(xué)生提問的答復(fù)以及對后續(xù)課程教學(xué)的調(diào)整等。因此，建立通暢的師生交流渠道非常必要。

我們認(rèn)為師生的交流渠道應(yīng)是多方面的，為此我們采用了多種的交流形式。（1）師生見面會(huì)：一般在課程開始之前或前期進(jìn)行，所有參與授課的教師和全體學(xué)生面對面座談，從而實(shí)現(xiàn)初步的了解。（2）課代表制：在學(xué)生中選擇一名同學(xué)作為本課程的代表，負(fù)責(zé)收集學(xué)生中的問題、意見等并及時(shí)反饋給教師，同時(shí)將教師的通知及時(shí)傳達(dá)給所有學(xué)生。（3）公布教師的辦公室地址、電話和E-mail：讓每一名學(xué)生都能找到教師，以便提出問題并得到教師的輔導(dǎo)。（4）《數(shù)字信號處理》網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)：本課程已經(jīng)構(gòu)建了較為完善的網(wǎng)絡(luò)課程，其中包括課程授課幻燈、教案、典型習(xí)題、課程電子公告片率系統(tǒng)（bulletin board system，BBS）、其他參考資料等[8]。（5）最新的即時(shí)通訊工具：例如QQ、微信等。（6）晚自習(xí)答疑：每周安排一個(gè)晚自習(xí)由1名授課教師到學(xué)生自習(xí)的教室進(jìn)行答疑，學(xué)生如有課程學(xué)習(xí)中的疑問可以自由提問。

通過上述措施，在教師和學(xué)生之間構(gòu)建全方位、全覆蓋的交流渠道，既包含了傳統(tǒng)的見面輔導(dǎo)形式，也引入了學(xué)生中流行的即時(shí)通信工具，從而可以保證學(xué)生面對面或不見面地提出學(xué)習(xí)中的疑難問題，便于教師了解和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

1.3在作業(yè)批改和實(shí)驗(yàn)過程中深層次了解

前面的師生交流，更注重學(xué)生主動(dòng)提出問題，以尋求教師的答復(fù)。不過在我們的教學(xué)經(jīng)歷中，有些學(xué)生不擅長或者不習(xí)慣主動(dòng)提問題，而喜歡等待接受教師講解的課程內(nèi)容。這樣，教師就不容易把握學(xué)生的個(gè)人學(xué)習(xí)情況，也就難以進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)。

《數(shù)字信號處理》課程注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，因此教師每講授一部分內(nèi)容都會(huì)給學(xué)生布置一些習(xí)題作業(yè)。我們的要求是學(xué)生在作業(yè)中要寫出完整的解題步驟，提倡學(xué)生拋棄草稿紙，將所有的中間過程都寫到作業(yè)本上。通過對作業(yè)的批改，教師就能從中發(fā)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

《數(shù)字信號處理》課程也強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的運(yùn)用，因此安排了接近1/3的學(xué)時(shí)用于上機(jī)編程實(shí)驗(yàn)。學(xué)生利用課堂所學(xué)理論知識(shí)在計(jì)算機(jī)上編程實(shí)現(xiàn)，并將結(jié)果顯示出來。但是這個(gè)過程并不一定是一個(gè)順理成章的事情，大部分學(xué)生都不能夠一次完成。因此，教師應(yīng)不停地巡視每個(gè)學(xué)生的編程過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并給出建議。

2　個(gè)性化教學(xué)方法

開展個(gè)性化教學(xué)，并不是進(jìn)行個(gè)別教學(xué)，也不是要否定傳統(tǒng)的課堂授課。我們認(rèn)為個(gè)性化教學(xué)是對課堂授課的補(bǔ)充和完善。另外，個(gè)性化包含2層含義：一是不同年級的學(xué)生之間存在差異，教師需要針對性地調(diào)整或強(qiáng)調(diào)授課內(nèi)容；二是不同學(xué)生之間知識(shí)背景存在差異，教師應(yīng)進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)。

2.1課堂上重點(diǎn)講解共性難點(diǎn)

通過前期多種形式的師生互動(dòng)，教師對學(xué)生的知識(shí)背景應(yīng)該有較全面的了解，特別是要掌握可能缺失的知識(shí)點(diǎn)。在課程備課和幻燈制作過程中，教師就應(yīng)有針對性地對存在的共性問題進(jìn)行重點(diǎn)準(zhǔn)備，例如對涉及前期預(yù)修課程中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提示或回顧，對學(xué)生缺失的知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，對前期不系統(tǒng)的知識(shí)進(jìn)行歸納和整理。在課堂授課過程中，不斷觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)多數(shù)人有疑問時(shí)應(yīng)反復(fù)講解，必要時(shí)輔以板書推導(dǎo)。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在上課過程中主動(dòng)提問，并在每次課結(jié)束前預(yù)留3～5 min進(jìn)行簡短答疑。另外，對后續(xù)課程學(xué)習(xí)中可能涉及的預(yù)修知識(shí)應(yīng)要求學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)。

2.2合理布置作業(yè)并認(rèn)真批改

教師布置給學(xué)生課后完成的作業(yè)應(yīng)涵蓋主要的授課內(nèi)容，應(yīng)有一定的題量，期望學(xué)生通過做作業(yè)復(fù)習(xí)重點(diǎn)知識(shí)，特別是綜合運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)分析和解決問題。教師應(yīng)重視對學(xué)生作業(yè)的批改，逐步審閱，并明確指出出錯(cuò)或遺漏之處，如有需要可給出修改思路的提示。曾出現(xiàn)過某一道并不難的作業(yè)卻有很多學(xué)生做錯(cuò)的情況，對此種情況，教師要不怕麻煩對每一個(gè)學(xué)生都給予糾正，避免疏漏。而且《數(shù)字信號處理》課程習(xí)題的突出特點(diǎn)是一題多問，后面的問題需要前面問題正確的結(jié)果作條件，常常出現(xiàn)第一問解題錯(cuò)誤，導(dǎo)致后面幾問即使方法得當(dāng)也無法得到正確的結(jié)果。對此種情況，教師不僅要指出第一次出錯(cuò)的地方，而且還應(yīng)對后續(xù)求解的方法予以評價(jià)，便于學(xué)生自己改錯(cuò)。教師對所有學(xué)生作業(yè)中存在的問題還應(yīng)及時(shí)歸納。由于學(xué)生做作業(yè)和教師批改作業(yè)都需要一定的時(shí)間，一般會(huì)有2周的延時(shí)，因此教師應(yīng)注意利用后續(xù)授課中的點(diǎn)滴空閑時(shí)間或少量的課后時(shí)間，進(jìn)行作業(yè)情況的分析。這一做法往往頗受學(xué)生的喜愛。

2.3利用課間進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)

一般每次授課是2個(gè)學(xué)時(shí)連在一起上，學(xué)時(shí)之間有10 min的休息時(shí)間。教師應(yīng)注意在課間主動(dòng)走到學(xué)生中間，這樣會(huì)無形之中鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)提問。我們在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)教師站在講臺(tái)上時(shí)，學(xué)生要提問可能需要更多的勇氣；而如果教師走到學(xué)生身邊時(shí)，學(xué)生會(huì)感覺與教師的距離縮短了，從而可能較隨意地提問。這樣，教師才能有針對性地對學(xué)生進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)。同時(shí)，幾次之后就有助于樹立一種主動(dòng)提問的良好氛圍，有利于教師更好地把握教學(xué)效果，節(jié)省了猜測和估計(jì)的時(shí)間。

2.4在線響應(yīng)學(xué)生提問

除了鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上提問外，教師應(yīng)接受并適應(yīng)學(xué)生通過他們熟悉和感興趣的交流方式提問，并及時(shí)作出響應(yīng)。上述2種提問方式類似于實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的關(guān)系，這本就是數(shù)字信號處理技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，而且新的交流工具實(shí)際上也是數(shù)字信號處理技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn)。作為教授本課程的教師也應(yīng)緊跟時(shí)代的步伐，讓學(xué)生感覺與教師之間沒有代溝，更重要的是讓學(xué)生對本課程產(chǎn)生更濃厚的興趣，激發(fā)主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情。

2.5讓學(xué)生獨(dú)立完成編程實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)編程實(shí)驗(yàn)是《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)的重要組成部分，我們要求給學(xué)生提供單人單機(jī)的實(shí)驗(yàn)條件，雖然實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相同，但強(qiáng)調(diào)每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成[9]。教師不僅僅應(yīng)關(guān)注最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還應(yīng)在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中不斷巡視，及時(shí)回答學(xué)生提問，或發(fā)現(xiàn)學(xué)生有疑難主動(dòng)給予幫助。每個(gè)學(xué)生對課程教學(xué)內(nèi)容的掌握程度不同，存在的難點(diǎn)也可能有差別，而且實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度更是差別明顯，因此集中講解并不必要，個(gè)別輔導(dǎo)才是更佳的選擇。

2.6確立每周一次晚自習(xí)答疑

由于本課程教學(xué)內(nèi)容多，而學(xué)時(shí)有限，在制定教學(xué)進(jìn)度時(shí)無法留出完整的學(xué)時(shí)進(jìn)行答疑。為此，我們嘗試每周安排1名授課教師在學(xué)生晚自習(xí)時(shí)到教室答疑。通常教師不站在講臺(tái)上，而是在教室后面等待學(xué)生個(gè)別提問并解答。沒有問題的學(xué)生則正常自習(xí)。經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的試驗(yàn)，這種方法效果較好，我們將其固定為一種輔助的教學(xué)手段。

3　結(jié)語

在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科生《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)中探索個(gè)性化教學(xué)模式，既保證主體內(nèi)容和共性難點(diǎn)的講授，又兼顧個(gè)別輔導(dǎo)，是對每屆學(xué)生和同屆學(xué)生之間理論知識(shí)和實(shí)踐技能差異的正確認(rèn)識(shí)[10]。開展個(gè)性化教學(xué)的前提是師生充分互動(dòng)和良好交流。采用多種方法和手段是個(gè)性化教學(xué)的保障。通過個(gè)性化教學(xué)的嘗試，雖然教師需要付出更多的時(shí)間和精力，但是教學(xué)效果有了較明顯的改善。

[1]栗文彬，董秀珍，謝康寧，等.建設(shè)軍事生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的實(shí)踐與思考[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（9）:130-131.

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（收稿：2014-05-15修回：2014-08-23）

Individualized teaching mode in course of Digital Signal Processing

LIU Rui-gang,FU Feng,DAI Meng,DONG Xiu-zhen
(Teaching and Research Section of Medical Electronic Engineering,School of Biomedical Engineering, the Fourth Military Medical University,Xi'an 710032,China)

The communication between the students and the teacher was introduced from three aspects of foregone course,communication channel as well as homework and experiment.The individualized teaching mode was described involving expounding common difficulty,assigning and reading over the homework,individualized tutoring after school, on-line responding to the student's question,prompting the student to complete programming and answering questions in evening classes.It's pointed out that the individualized teaching has to take both common knowledge and student difference into considerations.Individulized mode enhances the teaching efficacy greatly.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（5）：143-145]

digital signal processing;individualization;teaching mode

[中國圖書資料分類號]R318；G424.1A

1003-8868（2015）05-0143-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.143

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（61271101）；“十二五”全軍醫(yī)學(xué)科研重點(diǎn)項(xiàng)目（BWS11Z011）

劉銳崗（1972—），男，博士，副教授，主要從事生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理、非接觸電阻抗成像技術(shù)方面的研究工作，E-mail:ruigang@fmmu. edu.cn。

710032西安，第四軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院醫(yī)學(xué)電子工程教研室（劉銳崗，付峰，代萌，董秀珍）

董秀珍，E-mail:dongyang@fmmu.edu.cn