“数字信号处理”一流本科课程建设的探索与实践.pdf

第 卷 第期 年月金 陵 科 技 学 院 学 报（社 会 科 学 版）（），收 稿 日 期：基 金 项 目：江 苏 省 现 代 教 育 技 术 研 究 课 题（）；江 苏 省 教 育 科 学 规 划 重 点 资 助 课 题（）作 者 简 介：胡 国 兵（），男，江 苏 高 淳 人，教 授，博 士，主 要 从 事 统 计 信 号 处 理、机 器 学 习 及 电 子 信 息 类 课 程 改 革 研 究。：“数字信号处理”一流本科课程建设的探索与实践胡 国 兵，王 维 平，杨莉（金 陵 科 技 学 院 电 子 信 息 工 程 学 院，江 苏南 京 ；南 京 工 业 大 学 浦 江 学 院 机 电 学 院，江 苏南 京 ）摘要：一 流 本 科 课 程 建 设 中“高 阶 性、创 新 性 与 挑 战 度”的“两 性 一 度”要 求，既 是 课 程 建 设 水 平 的 检 测 器，也 是 课程 建 设 方 向 的 指 示 器。对 照 这 一 要 求，对“数 字 信 号 处 理”课 程 在 课 程 目 标、课 程 内 容、教 学 方 法、教 学 评 价 及 课 程资 源 等 方 面 存 在 的 问 题 进 行 深 入 思 考，将 五 星 教 学 法 引 入 课 堂 教 学 中，并 设 计 基 于 口 袋 实 验 室 的 微 实 验 项 目，以 改善 课 堂 教 学 生 态，提 高 学 生 的 实 验 创 新 能 力，同 时 在 课 程 教 学 实 践 中 对 所 提 出 的 教 学 策 略 进 行 验 证 和 反 思。关 键 词：一 流 本 科 课 程；“数 字 信 号 处 理”课 程；双 融 合 矩 阵；教 学 辅 助 软 件；口 袋 实 验 室中 图 分 类 号：；文 献 标 识 码：文 章 编 号：（）年 月，教 育 部 发 布关 于 一 流 本 科 课程 建 设 的 实 施 意 见，对 高 校 一 流 本 科 课 程 建 设 的目 标、路 径 及 要 求 进 行 了 明 确 的 说 明。随 着 移 动 互联 网 技 术 的 快 速 发 展，以 互 联 网 为 主 要 载 体 的 线 上课 程、融 合 互 联 网 与 传 统 物 理 空 间 的 线 上 线 下 混 合式 课 程 等 新 型 课 程 已 成 为 一 种 趋 势，在 某 种 意 义 上正 突 破 传 统 课 程 教 学 的 时 空 限 制。但 是，必 须 注 意到，线 下 课 程 作 为 传 统 的 课 程 教 学 方 式，在 大 学 课程 教 学 中 仍 居 于 首 要 位 置。因 此，如 何 对 标 一 流 本科 课 程 建 设 标 准 对 线 下 课 程 存 在 的 问 题 进 行 再 思考 并 提 出 相 应 的 改 进 策 略，是 当 下 本 科 课 程 建 设 亟待 解 决 的 基 础 性 课 题 之 一。针 对 一 流 课 程 建 设，在 宏 观 方 面，相 关 学 者 从建 设 理 念、边 界、途 径 及 课 程 思 政 的 实 践 等 方 面 进行 了 研 究；在 中 观、微 观 方 面，主 要 是 以 各 类 专业 的 通 识 课 程、专 业 基 础 课 程 或 专 业 课 程 等 为 对 象的 案 例 式 研 究 。但 针 对 工 科 类 专 业，尤 其 是 电子 信 息 专 业 一 流 课 程 建 设 的 研 究 还 待 进 一 步 深 入。本 文 以 电 子 信 息 专 业 的 核 心 课 程“数 字 信 号 处 理”为 研 究 对 象，结 合 课 程 团 队 正 在 建 设 的 校 级 一 流 课程 以 及 参 与 省 级 一 流 课 程 申 报 工 作 的 实 践 与 经 验，对 标 一 流 本 科 课 程 建 设 要 求，从 课 程 建 设 理 念、目标、内 容、教 学 方 法、评 价 及 教 学 资 源 等 不 同 维 度 总结 现 有 课 程 建 设 中 存 在 的 问 题，并 提 出 改 进 策 略，同 时 对 课 程 建 设 的 下 一 步 目 标 与 措 施 进 行 阐 述。一、“数 字 信 号 处 理”课 程 建 设 中 存 在的 问 题 与 教 学 研 究 现 状（一）课 程 建 设 中 存 在 的 问 题本 文 以“数 字 信 号 处 理”课 程 建 设 与 教 学 实 践为 依 据，从 课 程 内 容、教 学 方 法、教 学 资 源 及 课 程 考核 评 价个 方 面 总 结 目 前 该 课 程 建 设 中 存 在 的 问题，具 体 表 现 为：课 程 内 容 方 面：课 程 的 基 本 理 论、工 程 应 用实 践 及 课 程 思 政 元 素 的 有 机 融 入 有 待 加 强。应 用型 本 科 院 校 的 课 程 教 学 目 标 需 要 与 本 校 本 专 业 的发 展，以 及 本 学 科 技 术 领 域 的 发 展 紧 密 结 合，体 现出 工 程 性、应 用 性，同 时 还 要 具 备 一 定 的 思 想 性，以达 到 知 识 积 累、能 力 培 养 与 价 值 引 领 三 位 一 体 的 课程 教 学 目 标。教 学 方 法 方 面：课 程 内 容 的 抽 象 性 与 已 有 教学 模 式 的 单 一 性 之 间 存 在 矛 盾。目 前，“数 字 信 号处 理”的 线 下 课 程 大 多 还 是 采 用 单 向 灌 输 式 的 教 学方 式，学 生 的 兴 趣 引 发 与 专 注 力 较 难 保 证，缺 少 师生 互 动，学 生 处 于 被 动 学 习 的 状 态，影 响 了 学 习 效果。如 何 利 用 现 有 的 条 件，在 不 过 度 增 加 教 师 负 担的 情 况 下，选 择 一 种 有 效 的 教 学 方 法，是 值 得 考 虑金 陵 科 技 学 院 学 报（社 会 科 学 版）第 卷的 问 题。教 学 资 源 方 面：课 程 的 实 践 性 与 实 践 教 学 资源 的 有 限 性 之 间 存 在 矛 盾。工 科 类 专 业 在 制 定 人才 培 养 方 案 时，一 般 均 要 求 实 践 学 时 占 有 一 定 的 比例，而 实 验 室 的 使 用，既 受 空 间 的 限 制，又 受 时 间 的限 制。因 此，有 必 要 探 索 课 程 实 践 性 环 节 中 虚 拟 实验、微 实 验 的 教 学 新 模 式，即 学 生 可 不 在 传 统 实 验室 进 行 实 践 训 练，灵 活 安 排 自 主 实 践 学 习 时 间。考 核 评 价 方 面：传 统 线 下 课 程 考 核 评 价 方 式的 单 一 性 与 教 学 活 动 多 元 可 测 量 性 之 间 存 在 矛 盾。随 着 网 络 课 程、移 动 学 习 平 台 的 技 术 叠 加，线 下 课程 本 身 也 融 合 了 线 上 课 程 的 技 术 要 素，考 核 评 价 中可 测 量 的 内 容、方 式 也 发 生 了 很 大 的 变 化。如 何 根据 这 些 变 化 设 计 更 切 合 实 际、更 具 操 作 性 的 课 程 考核 评 价 体 系，是“数 字 信 号 处 理”课 程 建 设 中 值 得 关注 的 问 题。（二）教 学 研 究 现 状目 前，学 界 对“数 字 信 号 处 理”课 程 建 设 的 研 究可 以 归 纳 为 以 下个 方 面：课 程 综 合 性 建 设 研 究。向 友 君 总 结 了“数 字信 号 处 理”网 络 课 程 教 学 的 具 体 措 施 和 方 法，构 建了 较 为 清 晰 的 网 络 课 程 框 架，并 分 析 了 网 络 课 程 在教 学 实 践 中 的 优 势 及 存 在 的 问 题。黄 永 平 从 教学 内 容、教 学 方 法 与 教 学 手 段、网 络 教 学 平 台 建 设及 教 师 队 伍 建 设 等个 方 面 对“数 字 信 号 处 理”精品 课 程 建 设 进 行 了 探 索。教 学 方 法 改 革 研 究。罗 忠 亮 以 提 升 学 生 工程 实 践 能 力 为 中 心，提 出 了 一 种 基 于 项 目 导 向、任务 驱 动 的“数 字 信 号 处 理”课 程 教 学 模 式，重 点 对 多媒 体 教 学、学 生 学 习 共 同 体 及 仿 真 软 件 教 学 法 在 课程 教 学 中 的 应 用 进 行 了 分 析 与 阐 述。成 慧 等 探讨 了 案 例 式 教 学 在“数 字 信 号 处 理”课 程 中 的 应 用，以 倒 立 摆 小 车 为 典 型 案 例，将 理 论 知 识 融 入 案 例 教学，培 养 学 生 的 工 程 实 践 意 识 与 能 力。李 利 等将 项 目 驱 动 教 学 法 引 入“数 字 信 号 处 理”课 程 教 学，以 音 乐 信 号 为 处 理 对 象，根 据 教 学 内 容 分 别 设 计 了个 子 任 务，即 音 乐 信 号 的 采 样、频 谱 分 析、无 限 脉冲 响 应（）滤 波 器、有 限 脉 冲 响 应（）滤 波器。王 艳 芬 等 介 绍 了 一 种 基 于“理 论实 践协 作”三 能 力 提 高 的 渐 进 混 合 式 教 学 体 系，从 小 班分 组、项 目 驱 动 以 及 基 于“慕 课 堂”和 思 维 导 图 的 师生 互 动 教 学 模 式 改 革 入 手，研 究 并 实 践 了 基 于 问 题的 四 步 翻 转 式 教 学 模 式 和 基 于 项 目 的 探 究 研 讨 性实 验 翻 转 教 学 模 式。杨 长 生 等 将 高 阶 思 维 理 念引 入“数 字 信 号 处 理”课 程 教 学，对 教 学 环 境 的 本 土化 改 良、教 学 目 标 的 二 维 分 类 设 计、教 学 活 动 及 评测 的 设 计 等 方 面 进 行 了 研 究 与 实 践，并 以“采 样 定理”一 节 为 例 示 范 整 体 教 学 设 计。陶 丹 等 研 究了 一 种 基 于 模 型 的“数 字 信 号 处 理”课 堂教 学 设 计 方 法，以 多 速 率 信 号 处 理 为 例，围 绕 引 入、目 标、前 测、参 与 式 学 习、后 测、总 结个 要 素，探 讨了 该 模 型 在 课 堂 教 学 设 计 中 的 具 体 实 施。实 践 教 学 环 节 研 究。杨 智 明 等 提 出 了 一 种基 于 硬 件 实 践 的“数 字 信 号 处 理”课 程 实 践 教 学 方法，将 语 音 信 号 采 集 和 处 理 系 统 作 为 课 内 实 验 载体，以 硬 件 为 基 础 设 计 课 程 教 学 项 目，以 提 高 学 生的 工 程 实 践 意 识 与 能 力。武 晔 等 研 究 了 一 种 基于 综 合 性 实 验 的 实 践 教 学 方 法，设 计 了 基 于“地 震数 据 重 采 样”的 综 合 性 实 验，引 导 学 生 进 行 探 究 式实 验，使 其 充 分 利 用 所 学 的 采 样 定 理、频 谱 分 析、滤波 器 知 识 综 合 分 析 并 解 决 问 题。课 程 思 政 研 究。殷 世 民 等 从“数 字 信 号 处理”课 程 教 学 中 存 在 的 个 问 题 入 手，分 析 了 课 程思 政 实 施 的 必 要 性，并 从 办 社 会 主 义 大 学、尊 师 重道、课 堂 教 学 与 做 人 做 事 道 理 等 方 面 提 出 课 程 思 政的 具 体 策 略。徐 艳 等 重 点 研 究 了“数 字 信 号 处理”课 程 思 政 点 的 生 成 与 融 入 问 题，并 对 思 政 元 素融 入 的 具 体 形 式 和 方 式 等 进 行 了 设 计。顾 相 平从“数 字 信 号 处 理”课 程 的 特 点 出 发，分 别 从 宏 观 视角 和 微 观 视 角 探 讨 了 思 政 元 素 的 挖 掘 和 设 计 策 略，将 人 文 知 识、学 科 前 沿 和 发 展 趋 势 等 作 为 思 政 元 素有 机 融 入 课 程 教 学 中。综 上 所 述，现 有 研 究 对“数 字 信 号 处 理”课 程 建设 中 存 在 的 问 题 进 行 了 部 分、零 散 地 回 应，但 缺 少对 课 程 目 标 的 确 定、课 程 内 容 的 重 构、教 学 方 法 的改 进、课 程 资 源 的 积 累 及 考 核 评 价 的 改 革 等 方 面 的系 统 研 究，基 于 此，本 文 对 这 些 方 面 进 行 较 系 统 全面 的 研 究。二、“数 字 信 号 处 理”课 程 建 设 与 改 革的 策 略 前 文 从“数 字 信 号 处 理”课 程 建 设 内 涵 的个关 键 维 度 出 发，提 出 了 其 中 存 在 的 问 题。这 些 问 题的 解 决 有 赖 于 课 程 建 设 理 念 的 变 更，其 中 包 括 一 流本 科 课 程 建 设 中 提 及 的“以 学 生 为 中 心”“产 教 融第期胡 国 兵，等：“数 字 信 号 处 理”一 流 本 科 课 程 建 设 的 探 索 与 实 践合”“课 程 思 政 协 同 育 人”等。在 实 践 中，需 要将 这 些 理 念 投 影、分 配 到 上 述个 具 体 维 度 中。图为“数 字 信 号 处 理”课 程 建 设 的 基 本 思 路 及 实 施措 施，主 要 包 括 课 程 教 学 运 行 和 资 源 积 累 两 个 体系，二 者 均 依 托 联 合 工 程 中 心 开 发。对 于 课 程教 学 运 行 体 系，首 先 确 定 课 程 目 标，然 后 根 据 此 目标 更 新 课 程 内 容，选 择 合 适 的 教 学 方 法 进 行 微 观 教学 设 计 和 实 施 教 学，最 后 改 进 教 学 评 价 方 法。运 行性 流 程 之 后 是 监 测 性 环 节，即 课 程 教 学 效 果 评 估。以 评 估 结 果 作 为 持 续 改 进 的 依 据，使 整 个 课 程 建 设形 成 闭 环。资 源 积 累 体 系 主 要 包 括 教 学 团 队 和 课程 资 源 两 个 方 面。图“数 字 信 号 处 理”课 程 建 设 的 基 本 思 路 及 实 施 措 施（一）确 定 课 程 目 标课 程 教 学 目 标 的 确 定 必 须 结 合 学 校 的 办 学 定位、学 生 情 况、专 业 人 才 培 养 要 求 等，使 学 生 在 课 程学 习 后 具 备 一 定 的 知 识 水 平 和 能 力 水 平，并 达 到 价值 引 领 的 思 政 目 标。结 合 电 子 信 息 类 专 业 服 务 于新 一 代 电 子 信 息 技 术 产 业 的 定 位，以 及 培 养 从 事 现代 电 子 信 息 系 统 和 设 备 的 设 计 与 应 用 开 发、系 统 集成 等 岗 位 工 作 的 高 素 质 新 型 应 用 型 人 才 的 目 标，“数 字 信 号 处 理”课 程 目 标 可 描 述 为 以 下个 方 面：知 识 传 授。培 养 学 生 掌 握 离 散 时 间 信 号 和系 统 的 基 本 理 论 与 分 析 方 法、数 字 频 谱 分 析 的 理 论及 应 用、和 两 大 数 字 滤 波 器 系 统 的 设 计 方法 及 应 用。能 力 培 养。使 学 生 具 有 利 用 基 本 理 论 知 识分 析 并 解 决 信 号 处 理 领 域 中 实 际 问 题 的 基 本 能 力，应 用 研 究 及 理 论 分 析 能 力，以 及 初 步 的 算 法 分 析、金 陵 科 技 学 院 学 报（社 会 科 学 版）第 卷数 字 系 统 设 计 及 仿 真 能 力。价 值 引 领。将 马 克 思 主 义 世 界 观 与 方 法 论、学 科 发 展 及 前 沿 有 机 融 入 教 学 中，引 导 学 生 树 立 严谨 的 科 学 态 度，掌 握 理 论 联 系 实 际 的 方 法，培 养 学生 解 决 实 际 工 程 问 题 的 辩 证 思 维 能 力。（二）更 新 课 程 内 容“数 字 信 号 处 理”课 程 的 经 典 内 容 可 归 纳 为：一个 定 理（采 样 定 理）、两 大 应 用（数 字 谱 分 析 与 数 字滤 波 器 设 计）、五 种 变 换（变 换、离 散 时 间 傅 里 叶变 换（）、离 散 傅 里 叶 变 换（）、离 散 傅 里叶 级 数（）、快 速 傅 里 叶 变 换（）和 四 个 专题（线 性 移 不 变 系 统（）时 域、频 域 及域 分 析、数 字 滤 波 器 结 构、与 滤 波 器 设 计）。为 提高 课 程 内 容 的 工 程 性 与 思 想 性，引 入 双 融 合 矩 阵 以更 新 优 化 课 程 内 容。双 融 合 矩 阵 包 括 两 个 子 矩 阵：一 是 教 师 科 研 项 目 成 果 与 课 程 知 识 框 架 间 的 融 合矩 阵（表），以 此 形 成 教 学 案 例 集；二 是 在 马 克 思主 义 世 界 观 及 方 法 论、技 术 发 展 历 史 与 现 状 中 全 方位 挖 掘 思 政 点，建 立 课 程 知 识 点 与 思 政 元 素 之 间 的融 合 矩 阵（表），以 此 形 成 思 政 案 例 集。表 教 师 科 研 项 目 成 果 与 课 程 知 识 框 架 之 间 的 融 合 矩 阵（部 分）序 号知 识 点科 研 成 果 融 入 点采 样 定 理以 教 师 团 队 与 南 京 邮 电 大 学 及 江 苏 物 联 网 公 司 合 作 研 发 的 横 向 课 题“自 来 水 管 道 漏 水 监 测与 定 位 系 统”项 目 成 果 为 例，引 入 采 样 实 际 信 号 处 理 环 节 中 的 应 用 程 序 的 应 用以 教 师 团 队 参 与 的 海 军 装 备“十 一 五”预 研 项 目“雷 达 信 号 包 络 特 征 分 析”科 研 成 果 中 基 于 的 频 谱 滤 波 算 法 为 例，引 入 在 个 体 雷 达 识 别 信 号 识 别 过 程 中 的 应 用 程 序数 字 频 谱 中频 率 点 的 估 算在 团 队 成 员 的 科 研 专 著低 截 获 概 率 雷 达 侦 察 信 号 分 析 及 可 信 性 评 估中，引 入 算 法，让 学 生 根 据 书 中 代 码 进 行 自 主 实 验，以 加 深 理 解数 字 滤 波 器 设 计在 团 队 成 员 主 持 的 国 家 基 金 项 目“悬 浮 颗 粒 质 量 测 量 的 双 参 数 统 计 分 形 特 征 及 应 用”中，悬 浮 颗 粒 测 量 前 置 滤 波 设 计 这 一 章 节 引 出 滤 波 器 的 重 要 性 的 线 性相 位 特 性以 团 队 成 员 申 请 的 发 明 专 利“一 种 基 于 多 特 征 融 合 的 图 像 目 标 识 别 方 法”为 例，阐 述 线 性 相位 特 征 对 于 图 像 信 号 滤 波 的 重 要 性信 号 的整 数 倍 内 插以 团 队 成 员 的 科 研 专 著低 截 获 概 率 雷 达 侦 察 信 号 盲 处 理 及 其 可 信 性 评 估中 正 弦 波 频 率 估计 的 可 信 性 评 估 为 例，介 绍 频 域 插 值 对 于 提 高 参 数 估 计 精 度 的 重 要 性，让 学 生 进 一 步 理 解 插值 在 实 际 应 用 中 的 作 用表 课 程 知 识 点 与 思 政 元 素 之 间 的 融 合 矩 阵（部 分）序 号知 识 点思 政 元 素 举 例中 国 科 技发 展 史分 析 中 国 科 技 发 展 兴 衰 的 变 化 根 源，用 历 史 唯 物 主 义 的 方 法 论 回 答 约 瑟 之 谜，激 发 学 生 的爱 国 主 义 精 神数 字 信 号 处 理的 框 图 组 成将 疫 情 防 控 中 使 用 的 红 外 自 动 测 温 仪 作 为 案 例 引 入，培 养 学 生 的 专 业 兴 趣 和 辩 证 思 维 能力，提 高 学 生 的 科 学 素 养时 域 采 样引 入 抽 样 定 理 和 信 息 论 等 信 息 科 学 领 域 中 著 名 科 学 家 的 成 长 故 事，引导 学 生 树 立 正 确 的 职 业 观 和 发 展 观；利 用 正 弦 信 号 的 采 样 需 修 正 采 样 定 理 和 灵 活 运 用 理论，引 导 学 生 养 成 良 好 的 处 事 习 惯，培 养 其 工 匠 精 神反 变 换培 养 学 生 通 过 三 种 不 同 的 途 径 求反 变 换，从 不 同 的 角 度 说 明 和 解 决 问 题，使 他 们 养 成 一切 从 实 际 出 发 的 习 惯对 偶 关 系通 过 观 察 系 统 函 数 的 零 极 点 来 判 断 线 性 时 不 变（）系 统 的 因 果 稳 定 性，培 养 学 生 从 多角 度 分 析 和 解 决 问 题 的 能 力五 种 变 换的 关 系培 养 学 生 的 辩 证 思 维 能 力，即 看 待 问 题 要 全 面，凡 事 有 利 亦 有 弊；时 间 分 辨 率 与 频 率 分 辨率 之 间 相 互 矛 盾，它 们 不 能 同 时 达 到 最 好，因 此 最 优 状 态 是 折 中 双 赢 的 结 果 引 入 发 展 史，培 养 学 生 理 论 联 系 实 际 的 能 力数 字 滤 波 器（）结 构几 种 结 构 各 有 优 缺 点，实 际 应 用 中 要 综 合 考 虑 各 种 因 素，讲 求 中 庸 之 道两 种 映 射 方 法引 入 前 沿 科 技，如 毫 米 波 滤 波 器 等，结 合 我 国 在 技 术 方 面 积 累 的 优 势，增 强 学 生 科 技强 国 的 使 命 感 效 应引 入 数 学 界 傅 里 叶 和 拉 格 朗 日 在 傅 里 叶 级 数 理 论 方 面 的 争 议，介 绍 美 国 科 学 家 米 切 尔 森的 实 践 探 索，让 学 生 明 白 科 学 家 在 科 学 研 究 中 必 须 有 质 疑 精 神 及 严 谨 求 实 的 工 匠 精 神 抽 取 与 插 值以 电 子 战 信 号 处 理 中 内 插 方 法 的 应 用 为 案 例，引 出 内 插 的 概 念，增 强 学 生 的 国 防 意 识 实 验培 育 学 生 的 工 匠 精 神、规 矩 意 识 以 及 团 队 协 作 的 职 业 素 养第期胡 国 兵，等：“数 字 信 号 处 理”一 流 本 科 课 程 建 设 的 探 索 与 实 践（三）开 发 课 程 资 源我 校“数 字 信 号 处 理”课 程 自 年 开 课 至今，已 建 成 精 品 课 程 网 站 及 移 动 学 习 平 台，便 于 学生 自 主 学 习，同 时 还 建 有 题 库，便 于 在 线 测 试。此外，本 课 题 组 依 托 学 院 与 联 合 工 程 中 心 平 台 还研 发 了 基 于 的 教 学 辅 助 软 件 及 基 于 和 的 口 袋 实 验 室 套件。这 些 资 源，一 方 面 可 用 于 破 解 教 学 过 程 中的 难 点，帮 助 学 生 构 建 知 识 体 系，提 高 课 程 知 识 点的 可 理 解 性；另 一 方 面，学 生 可 通 过 口 袋 实 验 室 自主 进 行 课 后 的 实 践 训 练。本 团 队 根 据 课 程 内 容 特点，有 选 择 地 设 计 了 基 于 口 袋 实 验 室 的 微 实 践。这 些 微 实 践 无 需 正 式 的 实 验 环 节 和 完 整 的 实 验 报告，只 需 要 进 行 必 要 的 实 验 结 果 记 录 和 分 析，可 以让 学 生 加 深 对 难 点 内 容 的 理 解，培 养 学 生 的 实 践 和创 新 能 力，在 潜 移 默 化 中 形 成 工 程 意 识。微 实 验 项目 的 设 计 与 要 求 如 表所 示。表 基 于 口 袋 实 验 室 的 微 实 验 项 目（部 分）序 号章 节知 识 点实 验 内 容离 散 时 间信 号 与 系 统采 样 定 理利 用 口 袋 实 验 工 具，录 制 一 段 语 音 信 号，设 定 不 同 参 数，进 行采 样 与 恢 复 实 验，记 录 相 关 波 形 和 结 论 等，形 成 微 实 验 报 告变 换 与 离 散 系 统 的 系 统函 数 及 频 率 响 应借 助 软 件，由 输 入 音 频 信 号狓（狀）通 过 数 字 滤 波 器 获 得 输 出 信 号狔（狀），利 用 频 率 响 应 逆 滤 波 解 卷 积 还 原 音 频 信 号狓（狀）数 字 谱 分 析利 用 口 袋 实 验 工 具，录 制 一 段 语 音 信 号，进 行 不 同 点 数 的 实 验，记 录 相 关 波 形 和 结 论 等，形 成 微 实 验 报 告 算 法利 用 软 件 工 具 产 生 频 率 为 的 带 噪 正 弦 信 号，其 中采 样 频 率 为 ，点 数 为 ，试 利 用 插 值 方 法 进 行 频 率 估计。参 阅低 截 获 概 率 雷 达 侦 察 信 号 分 析 及 可 信 性 评 估一 书 中 的 相 关 代码 进 行 实 验，形 成 微 实 验 报 告 数 字滤 波 器 设 计冲 激 响 应 不 变 法及 双 线 性 变 换 法利 用 口 袋 实 验 工 具，录 制 一 段 语 音 信 号，加 入 正 弦 波 干扰 信 号，尝 试 利 用 滤 波 器 去 除 干 扰 信 号，记 录 相 关 波 形 和 结 论等，形 成 微 实 验 报 告 数 字滤 波 器 设 计窗 函 数 法利 用 口 袋 实 验 工 具，录 制 一 段 语 音 信 号，加 入 干 扰 信 号，通 过观 察 混 合 信 号 的 频 域 特 点，选 择 合 理 的 参 数，设 计 滤 波 器，将 语 音 信号 恢 复，形 成 微 实 验 报 告（四）改 进 教 学 方 法五 星 教 学 法 是 国 际 著 名 教 育 技 术 理 论 家 和 教育 心 理 学 家 梅 里 尔（）教 授 近 年 来一 直 倡 导 的 新 教 学 理 论 ，其 实 质 是 将 具 体 的教 学 任 务（事 实、概 念、程 序 或 原 理 等）置 于 循 序 渐 进的 实 际 问 题 解 决 情 境 中 来 完 成，在“聚 焦 解 决 问 题”的 教 学 宗 旨 下，通 过 激 活 旧 知、论 证 新 知、尝 试 应 用和 融 会 贯 通 四 阶 段 循 环，增 强 师 生 互 动。在“数 字 信 号 处 理”课 程 教 学 改 革 实 践 中 引 入五 星 教 学 方 法 的 依 据 主 要 有 两 个 方 面。其 一，有 助于 改 善 课 堂 教 学 的 生 态。传 统 的 课 堂 教 学 中，教 师是 主 体，因 为 课 时 有 限，课 程 难 度 大，师 生 互 动 较 难有 效 开 展，学 生 处 于 被 动 听 讲 的 状 态。针 对 此 现象，本 教 学 团 队 在 不 同 的 环 节 采 用 五 星 教 学 法 时，不 同 程 度 地 提 高 了 学 生 的 参 与 度，同 时 在 不 同 环 节融 入 思 政 元 素、科 研 成 果 案 例 等，使 五 星 教 学 法 得以 更 好 地 落 实。其 二，各 环 节 的 具 体 设 计 取 决 于 课程 内 容 的 特 点 以 及 现 有 的 资 源，特 点 是 成 本 低、可操 作 性 强。例 如，对 于 与 工 程 实 际 较 易 结 合 的 内 容（如 采 样 定 理），在 教 学 设 计 时，从 聚 焦 问 题、创 新 情境 开 始，使 教 学 内 容 的 每 个 环 节 都 与 工 程 实 践 相 结合，增 加 学 生 的 实 践 训 练 时 间；对 于 一 些 理 论 强、难以 直 接 与 工 程 实 际 结 合 的 课 程 单 元（如变 换、反 变 换 等），则 将 其 定 义 成 一 个 学 术 性 问 题 引 入，尝试 设 计 成 师 生 共 同 完 成 的 例 题 或 习 题。下 面 以“采样 定 理”单 元 为 例 进 行 说 明。首 先，根 据 具 体 教 学单 元 内 容，利 用 教 学 案 例 集、思 政 案 例 集、辅 助 教 学软 件 及 口 袋 实 验 室 套 件 等 资 源，将 该 单 元 内 容 设 定为 一 个 特 定 的 技 术 或 学 术 问 题，然 后 在 四 阶 段 循 环中 融 入 师 生 互 动 和 思 政 元 素（图）。基 于 五 星 教 学 法 的“数 字 信 号 处 理”课 程 教 学设 计 基 本 流 程 如 下：课 前。教 师 通 过 移 动 学 习 平 台 给 学 生 布 置自 主 学 习 任 务，让 他 们 查 阅变 换 器 的 实 际 说金 陵 科 技 学 院 学 报（社 会 科 学 版）第 卷明 书，并 初 步 分 析变 换 器 的 关 键 指 标 及 其 工程 意 义。课 中。一 是 聚 焦 问 题。以 教 师 的 科 研 项 目成 果、红 外 测 温 仪 为 载 体，创 设 情 境，激 发 学 生 在 工程 实 践 中 对 具 体 问 题 进 行 积 极 思 考，培 养 其 专 业 兴趣。二 是 激 活 旧 知。以 五 点 法 绘 制 正 弦 波 的 旧 知，结 合 采 样 器 的 选 型，对 已 有 知 识 进 行 梳 理，借 助 教学 辅 助 软 件，在 正 反 例 演 示 的 基 础 上，体 会 采 样 的本 质 及 原 则。该 环 节 中 可 融 入“认 识 事 物 本 质，简化 问 题”的 科 学 思 维 方 式。三 是 论 证 新 知。师 生 以合 作 探 究 的 形 式 获 取 新 知，主 要 包 括 采 样 定 理、恢复 方 法 及 实 际 采 样。以 等 著 名 科 学 家 成 长故 事 为 例，培 养 学 生 正 确 的 人 生 观 和 发 展 观，同 时在 采 样 定 理 的 论 证 过 程 中，引 导 学 生 采 用 多 角 度 方式 思 考 问 题。四 是 尝 试 应 用。基 于 辅 助 教 学 软 件及 实 验 系 统，让 学 生 对 矩 形 波 信 号 的 采 样 与 恢 复 进行 测 试 和 分 析；通 过 师 生 合 作 的 方 式 验 证 理 论 知识，增 强 工 程 意 识，并 融 入 事 物 普 遍 联 系、具 体 问 题具 体 分 析 的 哲 学 思 维。五 是 融 会 贯 通。对 工 程 采样 率 选 取 原 则 进 行 深 入 分 析，并 进 行 正 反 例 演 示，引 导 学 生 主 动 思 考，体 会 精 益 求 精 的 大 国 工 匠 精 神之 实 质。课 后。学 生 自 录 语 音 信 号 并 依 托 口 袋 实 验室 完 成 课 后 实 践 作 业，教 师 在 线 进 行 评 价。图 基 于 五 星 教 学 法 的“数 字 信 号 处 理”课 程 教 学 设 计（五）改 革 考 核 评 价 体 系如 前 所 述，由 于 教 学 过 程 中 可 测 量 点 和 可 评 价测 验 的 任 务 类 型 及 时 间 节 点 的 增 加 等，必 须 全 面 改革 原 有 的 单 一 评 价 方 式。一 方 面 将 过 程 性 评 价 与终 结 性 评 价 相 结 合，加 大 平 时 考 核 的 比 重；另 一 方面 将 课 程 思 政 的 目 标 在 考 核 评 价 体 系 及 考 核 实 施过 程 加 以 体 现。具 体 措 施 如 下：更 新 课 程 的 考 核 评 价 体 系。为 全 面 考 核 学生 的 学 习 效 果，将 过 程 性 评 价 与 终 结 性 评 价 相 结合，构 建 新 的 考 核 评 价 体 系，组 织 考 核，具 体 如 表所 示。在 各 个 指 标 的 评 价 要 点 中，除 将 学 生 的 学 习态 度、作 业 成 果 的 规 范 性 等 作 为 平 时 作 业 的 考 察 点外，还 可 将 思 维 导 图 作 为 平 时 作 业 的 考 察 点，锻 炼学 生 的 科 学 素 养。思 维 导 图 可 以 帮 助 学 生 构 建 所表“数 字 信 号 处 理”课 程 考 核 评 价 指 标 体 系一 级 指 标二 级 指 标三 级 指 标考 核 要 点过 程 性 评 价（）课 堂 表 现（）平 时 作 业（）实 验（）出 勤 率（）按 时 出 勤课 堂 互 动（）认 真 听 讲、主 动 思 考、积 极 互 动章 节 作 业（）各 章 节 习 题 按 时 完 成、书 写 规 范、图 表 字 迹 清 晰、要 点 准 确思 维 导 图（）从 逻 辑 性、正 确 性 和 艺 术 性 三 个 方 面 认 真 完 成 各 章 节 思 维 导 图课 堂 表 现（）按 时 出 勤、上 课 表 现 认 真、积 极 主 动 参 与 教 学 互 动实 验 操 作（）按 时 完 成、设 计 正 确、操 作 认 真、动 手 能 力 强、结 果 正 确实 验 报 告（）格 式 规 范、结 构 清 晰、图 表 完 备、论 述 清 楚、认 真 总 结 实 验 过 程、心 得 体 会 内 容 翔 实终 结 性 评 价（）卷 面 成 绩（）第期胡 国 兵，等：“数 字 信 号 处 理”一 流 本 科 课 程 建 设 的 探 索 与 实 践学 理 论 的 知 识 体 系，理 清 各 知 识 要 素 之 间 的 内 在 逻辑 联 系。教 师 在 讲 完 每 一 章 节 后，可 要 求 学 生 独 立运 用 软 件 绘 制 思 维 导 图，并 进 行 评 比，对 于表 现 优 异 的 学 生 给 予 适 当 的 奖 励。这 样 可 有 效 培养 学 生 解 决 问 题 及 制 定 策 略 的 能 力，也 将 课 程 思 政目 标 的 考 查 落 到 实 处。优 化 考 核 实 施 过 程，在 各 个 教 学 环 节 中 融 入对 课 程 思 政 要 素 的 考 核。如 在 命 题 环 节，在 紧 扣 教学 大 纲 要 求 的 同 时，命 题 要 体 现 一 定 的 科 学 素 养，要 包 含 涉 及 本 学 科 最 新 技 术 发 展 的 试 题，并 加 大 综合 思 辨 能 力 考 核 题 目 的 比 例，减 少 对 学 生 记 忆 性 知识 的 考 核。此 外，还 可 以 设 计 一 题 多 解 或 者 在 实 际环 境 中 应 用 基 本 理 论 知 识 进 行 利 弊 分 析 的 主 观 考题，考 察 学 生 综 合 运 用 知 识 的 能 力。三、总 结 与 思 考本 文 对 照 一 流 本 科 课 程 建 设 的 要 求，分 析 了“数 字 信 号 处 理”课 程 建 设 中 存 在 的 主 要 问 题，并 提出 了 相 应 的 解 决 与 实 施 策 略。在 宏 观 层 面，以“学生 为 中 心、成 果 导 向、持 续 改 进”为 基 本 理 念，明 确了“数 字 信 号 处 理”课 程 三 位 一 体 的 教 学 目 标 以 及产 教 融 合 的 基 本 建 设 路 径；在 微 观 层 面，对 课 程 内容、教 学 方 法、考 核 评 价 及 教 学 资 源 等 方 面 进 行 了 有效 的 实 践，并 对 学 生 评 价 和 满 意 度 调 查 问 卷 进 行 了效 果 评 估，初 步 建 立 了 持 续 改 进 机 制，具 体 表 现 为：建 立 两 融 合 矩 阵，更 新 课 程 教 学 内 容。建 立 教师 在 信 号 处 理 方 面 的 科 研 项 目 成 果 与 相 关 课 程 内 容的 融 合 矩 阵，形 成 教 学 案 例 集，提 升 教 学 内 容 的 创 新性 和 高 阶 性；建 立 课 程 知 识 点 与 思 政 元 素 之 间 的 融合 矩 阵，形 成 课 程 思 政