數字信號處理課程設計探索學術論文
摘要：本文針對數字信號處理課程設計實踐課程，提出了通過團隊學習模式培養應用型人才的方法，采用團隊學習模式的課程設計理念，培養學生的創新和實踐能力，激發學生學習的自覺性、主動性與參與性，實現了數字信號處理課程設計理論與實踐緊密結合、提高人才培養質量的目的。
關鍵詞：數字信號處理課程論文
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）11-0145-02
數字信號處理課程是電子信息類相關專業重要的核心課程之一，是一門理論性與實踐性都較強的專業主干課，在學科課程體系中占有非常重要的地位。數字信號處理課程設計這一實踐課程是為了更好地配合數字信號處理課程教學而設立的，是確保學生加深理解和掌握課程理論和方法的重要實踐教學環節，是專業課和專業基礎課理論教學環節的延續、深入和發展，是培養學生綜合運用所學知識解決信號處理實際問題能力的有效手段，對學生加深理解和靈活運用所學的理論知識具有不可替代的作用，對于培養學生的素養、創新意識以及創新能力都具有重要的作用[1，2]。通過數字信號處理課程設計的學習與訓練，有助于提高學生對相關理論、技術內容的理解與掌握。如何在數字信號處理課程設計中進行創新性探索、培養學生創新和實踐能力、激發學生學習的主動性和應用知識的能力是課程改革的目的[3，4]。以學生創新能力培養為目的，對課程設計教學模式進行研究，通過構建基于團隊學習的培養模式，提高學生的協同學習能力和創新學習能力[5-9]，對數字信號處理課程設計的教學研究具有重要意義。
一、課程改革目標
課程改革的目標是形成與課程內容緊密結合的團隊學習教學模式方案，改變學生的學習態度，激發學生學習的主動性，培養激發學生的創新思維與能力，提高學生分析及解決問題的能力和綜合素質及團隊合作意識與能力，加深學生的理論基礎，鍛煉學生的實踐能力和適應社會發展的綜合應用能力[10-12]。
二、數字信號處理課程設計教學過程現狀
本校學生在學習數字信號處理課程設計這門課程之前，尚未真正接觸到信號處理的工程應用，沒有對于信號處理與應用主要知識的直接和深入的切身體會。當面對綜合性、應用性問題時，學生僅憑個人的努力很難解決，這就使得現有的課程設計教學模式影響了培養質量，具體表現在如下幾個方面。
（一）在學生自身的綜合設計能力方面
學生進行綜合設計的能力較弱，對實際的信號處理問題的感性認識也較少，缺乏解決實際信號處理問題的能力。在以往的課程設計過程中，通常是以單個人的形式開展，在缺乏團隊合作精神和團隊學習能力的情況下，學生不能綜合運用所學知識來分析和解決實際問題，不利于學生綜合設計能力的培養和創新能力的提高。
（二）在課程設計方式的組織和激發學生學習的主動性方面
教學中教師以內容為中心進行課程設計指導，重視教學內容的傳授，教師主導整個課程設計過程的安排與設計，這樣不能充分調動學生學習的自覺性和主動性。學生被動地參與整個教學過程，往往會感覺理論脫離實際，遇到具體的問題不能利用所學知識去解決。
（三）在學生綜合能力的培養方面
課程設計中，主要重視對學生個人能力的培養和訓練，學生團隊意識淡薄，參與項目團隊的協同開發能力較弱，主動與團隊成員溝通的意識或能力較差。信號處理技術日新月異，學生個體對知識的認識廣度及深度是有限的，需要構建學習團隊，提高對知識的綜合分析和提煉能力。
三、數字信號處理課程設計的改革實踐
（一）構建團隊學習的教學模式方案
我們設計了符合本校學生自身特點的、實施和開展團隊學習模式的有效方式，做到因材施教。指導教師在制定設計目標時，準確、靈活地把握相應職責與定位，將科研成果納入課程設計之中，明確定義分層任務和評價標準，觀察學生在團隊設計中的活動表現，發現學生在專業知識與團隊技巧方面的薄弱環節，幫助學生提高自學習、自組織的能力及在自我實踐中學習知識與技能的技巧，為學生創造了實踐性的教學情境，有效地引導學生思考并完成各種任務，培養了學生的團隊意識。學生運用所學知識解決問題，依靠團隊的力量和信息資源的支持來完成相應的學習任務，充分調動和發揮了教師的主導作用和學生的主體作用，激發了學生內心自主學習的強烈愿望，學生的能動性、創造性得到了充分發揮，最大限度地開發了學生的學習潛能，達到了較好的實施效果。
（二）優化教學內容，促進團隊學習
指導教師更新了教學理念，在課程設計內容安排上，對于許多經典理論的認識進行了補充、修正或加入了新的觀點，反映了當代信息科學的飛速發展前景。教師深入企業完成課題，清晰了解產業需求，以科研進展帶動教學，增加了授課信息量，注重經典理論與現代技術的結合，使得科研融合成為教學的內容。教師設計了適宜團隊學習的有價值、有創新、有突破、有梯度的課程設計任務，將實用性、綜合性和多樣化作為團隊學習課程設計模式的選題原則，設計任務有趣，設計內容更加充實，與實際應用結合更加緊密，激發了學生的興趣和團隊合作的熱情，使學生及時掌握前沿知識，成功地實施了課程設計中的團隊學習，并鼓勵學生個性化創新設計，引導學生主動追蹤學科的最新進展，培養了學生的探索精神。
（三）建立學生自主學習的氛圍，培養學生在團隊學習中的責任意識
在團隊學習目標中，確保每位同學都能意識到課程設計所獲得的結果是由團隊全體成員完成的，而非僅僅是個別人的成果，提升團隊的.總體質量。為保證每個人都對團隊有貢獻，我們研究了團隊學習中強化學生責任意識的方法和對團隊成員貢獻的評價方法，幫助學生適應這種合作學習模式，幫助學生提升思維能力，進而提升其創新能力。總之，將團隊學習教學模式引入數字信號處理課程設計的教學實踐探索中，在課程設計中以社會對信號與信息處理的實際需求形成設計內容，以科研內容帶動課程設計，以結合工程應用實際的設計任務促進課程設計教學工作，重視學生的主體參與。學生通過自身的設計活動，實現對知識的理解和靈活運用，逐步培養提出問題、研究問題和解決問題的能力，并在課程設計學習的過程中獲得收獲和發展，提高創新能力。
四、效果
我們在本校信息與通信工程學院電子信息工程系的學生中開展數字信號處理課程設計的創新實踐，教師設計了多個分層分工合作的適合團隊學習的任務。例如，在《測速儀設計》任務中，全面要求學生掌握理論基礎和實際應用能力。學生需要通過需求分析，調研并設計系統的處理帶寬，按技術指標要求確定發射信號形式、載波頻偏范圍和工程實際應用中的采樣頻率，制定信號的濾波方法，按照實際情況確定測速精度和測量范圍，分析測速精度系統參數的關系，研究加權對降低濾波器副瓣的影響，完成基于快速傅里葉變換算法的長序列分段卷積算法的實現和編程，并在數字信號處理器上實現，由五人一組組成團隊，完成這一系列任務。通過設計，學生可以按照需求實現測速儀系統，很好地完成測速功能和性能指標。相比傳統教學模式，我們在課程設計理念、學生創新和實踐能力培養以及激發學習的自覺性、主動性方面進行了實踐，較好地適應了數字信號處理課程設計課程的特點，改變了學生被動接受教師傳授知識為主的學習方式，強調培養學生的創新精神和實踐能力，有利于學生對知識的獲取，也有助于激發學生的自主學習和創新能力，使學生在快樂中學習和發展。
五、結論
通過課程設計實踐，形成了有效的團隊學習教學模式方案，提高了學生的實踐能力和創新能力，激發了學生的學習熱情，擴展了學生的知識視野，加深了學生對理論知識的理解與掌握，提高了學生的溝通技巧和團隊合作意識。學生能夠運用所學的理論知識分析、解決設計中的具體問題，更好地將所掌握的知識應用到工程實際中，掌握信息處理的思維方法和信息在傳輸與處理中的分析思想，進而提高了培養質量，取得了很好的成果，多名學生在大學生電子競賽中獲獎，更好地滿足了學生的就業需求和社會需求。
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