基于微信平臺的數(shù)字信號處理智慧課堂建設(shè)

孫慧霞 楊杰杰 徐孟杰

摘 要：該文基于微信公眾平臺研究了數(shù)字信號處理課程的智慧課堂建設(shè)方案，首先闡述了應(yīng)用型本科院校數(shù)字信號處理課程改革的必要性；其次分析了數(shù)字信號處理課程傳統(tǒng)課堂教學(xué)中存在的問題；最后針對這些問題，結(jié)合國家“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，將微信應(yīng)用作為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的一個載體，給出了數(shù)字信號處理智慧課堂建設(shè)的具體方法，研究成果具有較好的擴展性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理 微信平臺 智慧課堂

中圖分類號：G4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（a）-0153-02

目前，幾乎所有的工程技術(shù)領(lǐng)域都會涉及到信號處理問題，而數(shù)字信號處理由于具有精度高、可靠性強以及便于大規(guī)模集成等特點，已成為發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的學(xué)科之一[1]?！稊?shù)字信號處理》作為通信、電子類專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，目前已廣泛應(yīng)用于語音、圖像、雷達、通信、控制、聲納、航空航天、故障檢測、遙感遙測、生物醫(yī)學(xué)、地質(zhì)勘探、自動化儀表等領(lǐng)域[2]。但是，《數(shù)字信號處理》課程目前的教學(xué)模式仍側(cè)重于理論講授，不能充分體現(xiàn)工程應(yīng)用性，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。因此，《數(shù)字信號處理》課程的改革與實踐勢在必行。

《數(shù)字信號處理》課程以《高等數(shù)學(xué)》《線性代數(shù)》《信號與系統(tǒng)》等課程為基礎(chǔ)，同時又作為《隨機信號處理》《圖像處理》《自適應(yīng)信號處理》等后續(xù)課程的基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用[3]。該課程具有較強的理論性，涉及到的公式推導(dǎo)繁多，對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有一定要求[4]。因此，應(yīng)結(jié)合應(yīng)用型地方本科院校的特點和需求，對《數(shù)字信號處理》課程進行教學(xué)改革與實踐。

1 數(shù)字信號處理課程傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

1.1 傳統(tǒng)課堂缺乏師生間的有效互動，不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)課堂以教師講、學(xué)生聽為主，這種滿堂灌的教學(xué)過程缺乏師生間的有效交流和溝通，無法持續(xù)激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)動機，亦不能將學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的問題及時反饋給教師，從而導(dǎo)致教師無法掌握學(xué)生對授課知識的理解和應(yīng)用程度，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也不高，缺乏自主學(xué)習(xí)的動力。

1.2 授課偏重理論，缺乏應(yīng)用性

《數(shù)字信號處理》課程的理論性較強，公式推導(dǎo)多，需要具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和《信號與系統(tǒng)》課程基礎(chǔ)。目前的教學(xué)體系偏重理論知識的講解，而忽視了理論結(jié)果的物理意義以及在工程實踐中的應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生感到抽象和枯燥。部分同學(xué)由于前期基礎(chǔ)課程學(xué)得不夠好，缺乏自信心，對《數(shù)字信號處理》課程產(chǎn)生畏難情緒，從而缺乏學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)動力，學(xué)習(xí)積極性不高。

1.3 目前的教學(xué)模式多為自底向上，學(xué)生對課程的整體把握不足

當(dāng)前的教學(xué)模式主要采用自底向上的方法授課，即將整門課程的知識點分解細化，分塊講述各部分知識點，此教學(xué)模式容易使學(xué)生只見樹木、不見森林，即只掌握單獨的知識點，卻不能從整體上把握課程的核心思想。

1.4 授課方式單一，學(xué)生理解困難

目前的授課方式要不采用傳統(tǒng)的黑板板書的形式，要不完全采用多媒體課件講授，板書授課方式容易使學(xué)生陷入僅重視理論推導(dǎo)而不重視應(yīng)用的誤區(qū)，完全采用多媒體課件授課的方式則忽略了重要結(jié)論的理論推導(dǎo)，不利于基礎(chǔ)知識的掌握[5]。

2 基于微信公眾平臺的數(shù)字信號處理智慧課堂建設(shè)

針對傳統(tǒng)課堂師生間缺乏有效互動的問題，通過開發(fā)微信公眾號，以微信公眾平臺為載體，微信用戶可以利用微社區(qū)進行互動，并設(shè)定固定時間進行教師在線答疑。針對學(xué)生反饋的共性問題和重點難點知識點錄制微課視頻，并將錄制好的微課視頻上傳至騰訊視頻，在微信公眾平臺制作關(guān)鍵詞回復(fù)，通過回復(fù)關(guān)鍵詞就可以觀看相應(yīng)的微課視頻，從而使學(xué)生隨時隨地打開微信公眾號，即可實現(xiàn)在線答疑解惑。一方面可以增加學(xué)生的參與性，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自主學(xué)習(xí)的能力；另一方面教師可以通過后臺數(shù)據(jù)，掌握學(xué)生反饋的問題和學(xué)習(xí)情況，從而以問題為導(dǎo)向開展課堂教學(xué)，實現(xiàn)智慧課堂平臺建設(shè)。

針對《數(shù)字信號處理》課程理論性較強、不易理解的問題，通過開發(fā)MATLAB圖形用戶界面，將典型的數(shù)字信號處理算法和實際案例通過MATLAB圖形用戶界面演示給學(xué)生，使學(xué)生通過工程案例加深對數(shù)學(xué)概念和物理概念的理解和掌握；并將開發(fā)好的MATLAB圖形用戶界面加載到微信平臺，使學(xué)生親自參與到數(shù)字信號處理算法的驗證和實際工程案例的應(yīng)用中，從而將理論與工程應(yīng)用聯(lián)系起來，真正做到物理概念、數(shù)學(xué)概念和工程概念的有機統(tǒng)一。

針對自底向上的教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生對課程整體把握不足的問題，在課堂上，結(jié)合學(xué)科發(fā)展的最前沿，以具體工程實例導(dǎo)入，引出所涉及的理論知識，讓學(xué)生從整體上把握理論知識。在課后，布置結(jié)合前沿科技的思考題，讓學(xué)生了解最新研究成果，追蹤學(xué)科前沿動態(tài)，并對整體內(nèi)容進行歸納總結(jié)，幫助學(xué)生對所學(xué)知識進行整體把握。在制作配套教材的多媒體課件時，采用自頂向下的設(shè)計思路，從實際應(yīng)用問題出發(fā)梳理課程的整體構(gòu)架和知識體系，將涉及到的知識點以“知識鏈”或“知識樹”的形式進行層層分解演示，將知識點串接起來，使學(xué)生對課程有一個整體把握，并將制作好的多媒體課件，加載到微信公眾平臺，供學(xué)生參考學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生對課程整體構(gòu)架和知識體系有更好把握。

單一的授課方式要么過于重視理論知識的講解，要么缺乏對重要結(jié)論的理論推導(dǎo)，容易陷入極端，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。因此，有必要研究能提升教學(xué)效果的多元化授課方式。對于重要公式的推導(dǎo)，采用板書，板書能夠幫助學(xué)生跟隨教師的思路領(lǐng)悟具體的推導(dǎo)過程，從而加深對公式的理解和掌握。對于不易理解的內(nèi)容和具體案例的講解，采用多媒體，通過圖像、動畫的演示，將抽象的概念形象化、具體化，以加深對理論的理解，并啟發(fā)學(xué)生的思維。同時，將MATLAB軟件應(yīng)用于教學(xué)，淡化理論教學(xué)與工程實踐的界限，通過編寫程序可以簡化繁瑣的計算過程，并直觀觀察各種參數(shù)對結(jié)果的影響，進一步理解工程算法的應(yīng)用，達到事半功倍的教學(xué)效果。

通過搭建微信公眾平臺，將在線輔導(dǎo)答疑、MATLAB圖形用戶界面演示、微課視頻、多媒體課件整合起來，實現(xiàn)數(shù)字信號處理移動智慧課堂的建設(shè)?；谖⑿殴娖脚_可以實現(xiàn)師生間的實時反饋，不僅有利于教師及時修正完善教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容，而且增加了學(xué)生的參與性，提高了學(xué)習(xí)的積極性，實現(xiàn)了師生教與學(xué)的雙贏。

3 結(jié)語

通過將現(xiàn)代教育資源整合到微信公眾平臺，實現(xiàn)《數(shù)字信號處理》課程的智慧課堂建設(shè)，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的一個重要應(yīng)用。該文的研究成果擴展性強，可以根據(jù)教學(xué)需要，靈活添加教學(xué)資源，使傳統(tǒng)的封閉課堂走向開放，利用開放的互聯(lián)網(wǎng)平臺，可以將該文的研究成果更便捷推廣到其他專業(yè)的教學(xué)中。

參考文獻

[1] 高西全，丁玉美.數(shù)字信號處理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.

[2] 王恩亮，張麗華.應(yīng)用型高校“數(shù)字信號處理”課程教學(xué)改革與實踐[J].科技經(jīng)濟市場，2012（12）：98-99.

[3] 曹林.通信工程專業(yè)數(shù)字信號處理課程改革與思考[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014（10）：133-134.

[4] 富爽，索麗敏，孟耀華，等.應(yīng)用型本科院校《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)改革初探[J].教育教學(xué)論壇，2013（25）： 30-31.

[5] 呂曉麗，林海波，倪紅霞.“數(shù)字信號處理”課程教學(xué)改革探索與實踐[J].長春工程學(xué)院學(xué)報，2011，12（3）：125-127.