徐友根
(北京理工大學(xué) 信息與電子學(xué)院, 北京 100081)
“數(shù)字信號(hào)處理”課程研究型教學(xué)實(shí)踐
徐友根
(北京理工大學(xué) 信息與電子學(xué)院, 北京 100081)
本文根據(jù)“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)要求及其特點(diǎn),進(jìn)行了研究型教學(xué)的初步實(shí)踐。從研討內(nèi)容規(guī)劃設(shè)計(jì),課堂研討組織形式和研討學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)等三個(gè)方面,介紹了教學(xué)具體實(shí)施過程及其效果。實(shí)踐結(jié)果表明,研究型教學(xué)在學(xué)習(xí)興趣激發(fā)、創(chuàng)新意識(shí)和能力培養(yǎng)以及學(xué)生主體意識(shí)增強(qiáng)等方面有積極的促進(jìn)作用。
研究型教學(xué);數(shù)字信號(hào)處理;教學(xué)實(shí)踐
對(duì)于“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)來說,傳統(tǒng)教師主體授課模式雖然對(duì)學(xué)生推導(dǎo)和計(jì)算能力的訓(xùn)練有一定幫助,但單一的教學(xué)方法和方式使得教學(xué)過程枯燥,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。
研究型教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與并培養(yǎng)學(xué)生的研究能力與興趣[1]。它是培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新型工程類專業(yè)學(xué)生必須采用的教學(xué)模式,“數(shù)字信號(hào)處理”這樣的核心專業(yè)基礎(chǔ)課非常有必要進(jìn)行研究型教學(xué)的探索,在夯實(shí)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)的同時(shí)強(qiáng)調(diào)其創(chuàng)新性思維和研究能力的培養(yǎng)。本文介紹筆者在“數(shù)字信號(hào)處理”研究型教學(xué)中的一些初步實(shí)踐和淺顯心得。
1.1教學(xué)對(duì)象及其概況
本研究型課程教學(xué)對(duì)象為我校電子信息類試驗(yàn)班的本科生,一共53人,在小班授課方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。本班學(xué)生入學(xué)基礎(chǔ)較好,并且普遍有較強(qiáng)的求知欲和進(jìn)取心,在學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性,以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力方面都比較優(yōu)秀,這為實(shí)施研究型或研討式教學(xué)方法提供了非常有利的條件。
1.2教學(xué)及課堂研討內(nèi)容安排
依據(jù)現(xiàn)行“數(shù)字信號(hào)處理”教學(xué)大綱的基本要求,并結(jié)合各章節(jié)主要知識(shí)點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的前沿研究,凝練出下述4大類15個(gè)主題,作為課堂教學(xué)及研討的主要內(nèi)容如表1所示[2-3]。
表1 課堂研討主題
具體的實(shí)施辦法是:學(xué)生按學(xué)號(hào)順序一共形成5個(gè)研討小組(每組11至12人),每組選組長(zhǎng)一名,按抽簽方式選擇各自小組的研討主題,在課外時(shí)間以小組為單位,圍繞選中的研究主題,研讀教材,查閱資料,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合研討主題對(duì)相關(guān)研習(xí)結(jié)果進(jìn)行分析、綜合、比較和歸納,最終以PPT形式完成課堂講述稿,并自選一名主講人進(jìn)行課堂陳述。
1.3教學(xué)及研討方式
上述研討內(nèi)容主要按教材章節(jié)順序進(jìn)行,在每個(gè)章節(jié)的開始,授課教師利用1至1.5個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)性講授,概括介紹各章節(jié)的基本教學(xué)內(nèi)容,所涉及的主要知識(shí)點(diǎn),并引出研討問題及其主要內(nèi)涵。
在教師引導(dǎo)性講授之后,進(jìn)行有關(guān)主題的師生研討,這是本次研究型教學(xué)最主要的環(huán)節(jié),首先由小組主講人進(jìn)行課堂陳述,然后就陳述內(nèi)容進(jìn)行提問及研討:
(1)學(xué)生提問和師生研討:學(xué)生針對(duì)研討內(nèi)容或相關(guān)內(nèi)容提出相關(guān)問題,學(xué)生的提問主要由學(xué)生自己回答。
(2)教師提問和師生研討:教師針對(duì)研討主題相關(guān)的重點(diǎn)和難點(diǎn),提出具有培養(yǎng)發(fā)散性思維的問題,讓學(xué)生回答。
在各章節(jié)課堂研討內(nèi)容結(jié)束后,授課教師利用0.5至1個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行總結(jié)性串講及復(fù)習(xí),對(duì)相應(yīng)章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)再次加以強(qiáng)調(diào),并提出涉及后續(xù)研討內(nèi)容的有關(guān)問題。
此外,學(xué)期末,每位學(xué)生還需提交總結(jié)報(bào)告一份,內(nèi)容包括對(duì)所有課堂討論問題的逐個(gè)及總體評(píng)述,并挖掘一個(gè)與本課程知識(shí)點(diǎn)有關(guān)的實(shí)際應(yīng)用,以書面和電子形式提交給授課教師。
1.4學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)
不進(jìn)行期末卷面考試,注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程表現(xiàn)的評(píng)價(jià),就學(xué)生的課外準(zhǔn)備、討論發(fā)言等分別給各小組和個(gè)人打分,并按一定比例計(jì)入期末總成績(jī)。具體評(píng)分準(zhǔn)則如下:
1)課堂大作業(yè)(本部分成績(jī)記作A,最高分為90分):
(1)正常陳述:每組的主講人進(jìn)行,最高分80分。主講人應(yīng)著力將所討論問題闡述清楚,在陳述具體內(nèi)容之前,先介紹個(gè)人情況,整個(gè)準(zhǔn)備過程的時(shí)間,大概過程,以及組內(nèi)各成員的分工和配合情況(這一點(diǎn)將和個(gè)人最終總評(píng)成績(jī)掛鉤)。
(2)討論交流:全班學(xué)生參加,包括有效提問和回答,各記5分和10分,最高分80分。形式分為口頭和書面。具體操作方式如下:主講人陳述完畢后,首先由教師評(píng)點(diǎn)和提問,由陳述小組的主講人和成員參與回答。在此期間,其它各組學(xué)生將各自問題以書面形式(簡(jiǎn)問,標(biāo)明姓名和學(xué)號(hào))當(dāng)堂提交給各自組的監(jiān)督員,之后參與口頭提問和回答問題。各小組監(jiān)督員負(fù)責(zé)記錄提問和回答問題學(xué)生姓名和學(xué)號(hào)。下課時(shí),將上述紙面材料一并交給教師。關(guān)于回答教師和學(xué)生提出的問題,如果覺得有必要詳細(xì)進(jìn)行,還可以在課下認(rèn)真準(zhǔn)備,并以書面形式個(gè)人于下次課提交給教師。
(3)反駁式陳述:針對(duì)主講人未講清問題,進(jìn)行PPT形式重解釋。此部分需要各組課下準(zhǔn)備,將每個(gè)問題可能講不清楚的部分準(zhǔn)備好,在課堂上有機(jī)會(huì)即進(jìn)行。本種形式直接計(jì)80分。
(4)小組整體表現(xiàn):對(duì)各小組整體表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分,最高分10分(每組組內(nèi)成員得分相同)。
2)評(píng)分規(guī)則(本部分成績(jī)記作B,最高分5分):
(1)學(xué)期末學(xué)習(xí)總結(jié):要求見前,書面提交。最高分5分,不分組(教師評(píng)分時(shí)全面考慮平時(shí)學(xué)習(xí)情況,包括課堂陳述中的成員積極參與分)。關(guān)于內(nèi)容雷同的處理方法是將涉及人員的分?jǐn)?shù)進(jìn)行平均處理,也即除以內(nèi)容相同的學(xué)生人數(shù)。
(2)與教師合作發(fā)表與本課程內(nèi)容有關(guān)的教改論文:直接記5分,評(píng)分時(shí)可能并未正式發(fā)表,但稿件質(zhì)量必須得到授課教師的認(rèn)可。
(3)考勤與實(shí)驗(yàn)(本部分成績(jī)記作C,最高分10分):必須通過,即得7分以上
(4)個(gè)人最終成績(jī):A log10(2B)+C。
在研討式教學(xué)實(shí)施過程中,以書面調(diào)查問卷形式和學(xué)生進(jìn)行了一次交流,共有33名學(xué)生參加了正式問卷調(diào)查,主要有關(guān)反饋情況如表2所示。
由上述反饋意見可以看出,大多數(shù)學(xué)生了解研究型教學(xué)這種新教學(xué)法的目的、要求和實(shí)施步驟,在利用網(wǎng)絡(luò)、參考書籍以及科技雜志等多種渠道查找資料方面的能力得到了提升。盡管課外花費(fèi)時(shí)間較多,但大部分學(xué)生覺得收獲較大,認(rèn)為自己在能力培養(yǎng)上獲得了良好的效果,不少學(xué)生還由此改變了學(xué)習(xí)方式,自主學(xué)習(xí)能力有了極大的提高。
上述反饋意見也反映了學(xué)生在研討式學(xué)習(xí)中遇到的一些困難,比如課外花費(fèi)時(shí)間太多,難以協(xié)調(diào);
表2教學(xué)效果調(diào)查問卷
選項(xiàng)小計(jì)比例你認(rèn)為主動(dòng)研究學(xué)習(xí)和教師授課哪個(gè)更有收獲?(單選)研究型學(xué)習(xí)2155.26%教師授課1128.95%對(duì)我來說效果都一樣615.79%你是否適應(yīng)研究性學(xué)習(xí)?(單選)差不多適應(yīng)了2360.53%未完全適應(yīng)1539.47%基本不適應(yīng)00%你認(rèn)為教師應(yīng)該在研究型學(xué)習(xí)中承擔(dān)什么角色?(單選)不參與25.26%只參與討論25.26%深層次指引作用3489.47%你對(duì)哪些方面不太滿意?(多選)題目訓(xùn)練量1744.74%評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)2463.16%授課方式718.42%同學(xué)課堂講授615.79%課程容量821.05%課后花的時(shí)間太長(zhǎng)1231.58%其他615.79%你認(rèn)為自己在哪些方面做的不夠好?(多選)課前預(yù)習(xí)3386.84%參與課堂討論410.53%參與小組討論12.63%對(duì)知識(shí)的理解程度2257.89%其他00%你認(rèn)為這門課有什么優(yōu)點(diǎn)?(多選)培養(yǎng)學(xué)生鉆研精神2873.68%培養(yǎng)小組合作能力2565.79%培養(yǎng)實(shí)踐能力(MATLAB)1847.37%激發(fā)學(xué)習(xí)興趣1334.21%增強(qiáng)自學(xué)能力3284.21%其他12.63%
有些學(xué)生對(duì)新教學(xué)法還不太適應(yīng),對(duì)最后成績(jī)的評(píng)定不太理解;由于主講人個(gè)人知識(shí)面的問題,部分主題研討的準(zhǔn)度和深度不甚理想;不少學(xué)生對(duì)評(píng)分方式及標(biāo)準(zhǔn)持一定的懷疑態(tài)度,這些都是今后實(shí)施研討式教學(xué)法時(shí)需要進(jìn)一步思考和改進(jìn)的地方。
成績(jī)?cè)u(píng)定主要注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn),以及最終對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的總體認(rèn)識(shí)和理解程度。
(徐有根文)
前者主要體現(xiàn)為平時(shí)的參與分,結(jié)果全班所有學(xué)生都得到了滿分90分;后者體現(xiàn)為最終總結(jié)報(bào)告的質(zhì)量以及平時(shí)研討過程中口頭和書面探討的比例,以之作為前部分成績(jī)的權(quán)重,不少學(xué)生也獲得了滿分5分,其中,一部分學(xué)生的總結(jié)報(bào)告對(duì)有關(guān)問題的認(rèn)識(shí)和理解非常深刻,某些見解頗具新意。另外,還適度鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探索式學(xué)習(xí),全班計(jì)有5名學(xué)生和教師合作完成教改論文一共3篇。
最終大部分學(xué)生都取得了優(yōu)秀及良好的成績(jī),對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過程的積極參與和投入度都非常高,很多同學(xué)改變了學(xué)習(xí)方式和習(xí)慣,課外主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和動(dòng)力非常高。
通過一學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐,研究型教學(xué)在我校電子信息類實(shí)驗(yàn)班專業(yè)基礎(chǔ)課“數(shù)字信號(hào)處理”的教學(xué)過程中起到了重要的作用,取得了明顯的教學(xué)效果。具體反映在讓學(xué)生由被動(dòng)學(xué)改為自主學(xué)、讓學(xué)生既學(xué)知識(shí),又學(xué)創(chuàng)新以及要求教師兼具知識(shí)講授與思維引導(dǎo)雙重角色這三點(diǎn)上。
[1] 吳紹春, 張立新. 研究型大學(xué)的研究型教學(xué): 理論與實(shí)踐[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2015年8月.
[2] 程佩青. 數(shù)字信號(hào)處理教程[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2013年2月.
[3] 趙春暉, 喬玉龍, 崔穎. 數(shù)字信號(hào)處理學(xué)習(xí)指導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)[M]. 北京: 電子工業(yè)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,主要從事數(shù)字信號(hào)處理方面的教學(xué)與科研工作,E-mail:yougenxu@bit.edu.cn
G642
A
1008-0686(2017)05-0033-04