基于“互联网 ”的“DSP设计与应用”课程教学改革与探索.pdf

7 8 2 0 2 3年8期2 0 2 3年第4 5卷第8期基于“互联网+”的“D S P设计与应用”课程教学改革与探索朱其刚 张 恒 杨金梁 毛文杰 任丙忠收稿时间:2 0 2 3-0 5-1 6基金项目:山东省本科高校教学改革研究项目:中外合作办学模式下通信工程专业人才培养的探索与实践(M 2 0 2 1 3 7 0);山东科技大学优秀教学团队支持计划:中外合作基于项目驱动式通信工程教育教学团队(J X T D 2 0 1 8 0 5 1 0);山东科技大学济南校区教育教学改革研究与实践项目:中外合作办学通信工程专业核心课双语教学改革与实践作者简介:朱其刚(1 9 7 2-),硕士,副教授。(山东科技大学电气信息系 济南2 5 0 0 0 0)摘 要 文中分析了“D S P设计与应用”课程的教学模式现状,结合信息时代和互联网的高速发展,提出了基于“互联网+”的“D S P设计与应用”课程教学改革与探索。在“互联网+”模式下,对教学平台、教学模式、实验教学、教材、教学反馈、考核方式等进行了改革与探索。通过教学改革,利用了互联网这一强大的资源,充分调动了学生的学习积极性与主动性,提高了学生的工程素养,加强了教师对学生的监管力度,有效地提高了教学质量。关键词:“互联网+”;D S P设计与应用;教学改革中图法分类号 T P 3 3 2-4T e a c h i n gR e f o r ma n dE x p l o r a t i o no n“D S PD e s i g na n dA p p l i c a t i o n”C o u r s eB a s e do n“I n t e r n e t+”M o d eZ HU Q i g a n g,Z HAN G H e n g,YAN GJ i n l i a n g,MAO W e n j i ea n dR E NB i n g z h o n g(D e p a r t m e n to fE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n ga n dI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y,S h a n d o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,J i n a n2 5 0 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t T h i sp a p e ra n a l y z e st h ec u r r e n ts i t u a t i o no f t h et e a c h i n gm o d eo f t h e“D S PD e s i g na n dA p p l i c a t i o n”c o u r s e,a n dc o m b i n e s t h e r a p i dd e v e l o p m e n t o f t h e i n f o r m a t i o na g ea n d t h e I n t e r n e t,a n dp r o p o s e s t h e t e a c h i n gr e f o r ma n de x p l o-r a t i o no f t h e“D S PD e s i g na n dA p p l i c a t i o n”c o u r s eb a s e do n“I n t e r n e t+”.U n d e rt h e“I n t e r n e t+”m o d e,t h et e a c h i n gp l a t f o r m,t e a c h i n gm o d e,e x p e r i m e n t a l t e a c h i n g,t e a c h i n gm a t e r i a l s,t e a c h i n gf e e d b a c k,a n da s s e s s m e n tm e t h o d sh a v eb e e nr e f o r m e da n de x p l o r e d.T h r o u g ht e a c h i n gr e f o r m,t h ep o w e r f u l r e s o u r c eo f t h e I n t e r n e th a sb e e nu s e d t o f u l l ym o b i-l i z e s t u d e n t sl e a r n i n ge n t h u s i a s ma n d i n i t i a t i v e,i m p r o v e s t u d e n t se n g i n e e r i n g l i t e r a c y,s t r e n g t h e n t e a c h e r ss u p e r v i s i o no f s t u d e n t s,a n de f f e c t i v e l y i m p r o v e t e a c h i n gq u a l i t y.K e y w o r d s “I n t e r n e t+”,D S Pd e s i g na n da p p l i c a t i o n,T e a c h i n gr e f o r m0 引言数字信号处理器(D i g i t a l S i g n a lP r o c e s s o r,D S P)是一种实时数字信号处理的嵌入式处理器。随着现代科学技术和数字经济的高速发展,D S P在日常生活、军事技术、医疗、航天航空、语音处理、图像处理等许多领域有着广泛的应用。因此,“D S P设计与应用”课程是各高校电气及信息类专业的重要基础课程,也是通信工程等专业的专业基础课程1。该课程以数字信号处理、数字电子技术等为基础,具有实践性强、应用广泛等特点,需要学生具有较强的理论联系实际的能力和工程应用能力。近些年,随着互联网技术的飞速发展和教育教学的不断改革,“互联网+”教育发展尤为迅速,而新冠疫情更使其成为中国教育的重要发展方向,基于“互联网+”教育的教学模式将从传统走向“新常态”2。因此,基于“互联网+”教育的思想理念,开展“D S P设计与应用”课程的教学研究和改革,对实现互联网与教育深度融合、促进教育高质量发展、培养学生的动手能力和创新能力等,有着重要的意义。1 传统教学模式存在的问题传统的线下教学经常采取满堂灌的方式,教师在讲台讲、学生在讲台下听,这种模式下无法突出学生的主体地位,教师也无法及时、全面、动态地掌握学生的理解情况。且传统的教学方法偏重理论部分,对工程应用的介绍较少,2 0 2 3年8期 7 9 对于“D P S设计与应用”这种实践性较强的课程而言,学生无法理论联系实际,缺少工程实践。因此,传统的线下教学模式无法充分满足教育的需求,需要对其进行改进。2 教学方法改革通过对“D S P设计与应用”课程存在的问题进行深入分析,本文提出了一系列基于“互联网+”的教学改革方法,有效提高了教学质量。2.1 基于腾讯会议的在线教学平台随着“互联网+”教育模式的发展,线上教学模式的应用越来越广泛,而对稳定、实时的线上教学平台的选择就变得尤为重要。使用线上平台的人数越来越多,尤其是在上午的高峰期时,经常会发生线上平台断网或无法连接的现象。而腾讯作为拥有2 0多年音视频通信经验的大公司,旗下的腾讯会议可提供一站式的高效、实时的音视频会议解决方案,稳定性较强。通过腾讯会议可以共享P P T或桌面,进行在线教学。这种共享方式可以清楚地将P P T动画展示给学生。当需要板书书写时,可选择共享白板,在白板上书写内容供学生参考。在使用腾讯会议时,为避免学生不小心开启麦克风影响教学效果,可设置默认静音模式,学生通过申请后才能发言。另外,教师也可以通过腾讯会议聊天窗口与学生进行互动。2.2 基于雨课堂的在线教学模式在在线教学的过程中,经常会出现学生不按时进入课堂听课、进入课堂后不认真听课去做其他事情等问题。如果不及时解决这些问题,则会极大地影响在线教学的质量。因此,能随时掌握学生的在线状态、互动情况、知识掌握情况的教学平台不可缺少。而雨课堂是清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案,是教育部在线教育研究中心的最新研究成果,致力于快捷、免费为所有教学过程提供数据化、智能化的信息支持3。使用雨课堂,可以实现课前预习、记录考勤数据、记录学生互动信息,并实时发布课堂测验供学生现场作答。(1)课前预习。学生对课程知识的了解程度会影响其听课效果,因此课前预习很有必要。在授课之前,教师可以通过雨课堂发布本次课程的预备知识,学生可以根据预备知识进行预习与答题,如果学生有意见或不明白之处,也可以通过雨课堂进行留言。教师可以查阅学生的预习情况及留言数据,从而更有针对性地授课。(2)签到考勤。每次上课前,教师可以发布本次课程的雨课堂二维码和暗号,学生通过微信扫描二维码或者输入暗号等方式进入雨课堂进行签到。教师可以通过雨课堂实时查看签到和未签到的学生数据,并导出该数据作为评判学生考勤成绩的依据之一。(3)教学互动。在在线教学中,学生的听课状态、听课效果会直接影响在线教学的质量,因此教学互动非常重要。雨课堂提供了弹幕方式来进行教学互动。教师在授课过程中,不定时地提出问题,并在雨课堂中开启弹幕,学生就可以通过弹幕的方式进行互动。教师通过学生的弹幕情况,可以了解学生是否掌握了该问题,从而控制教学的进度。教师也可以通过雨课堂随机点名的方式,随机抽取学生进行作答。(4)课堂测验。教师在课前上传课堂测验题目,在授课时不定时地发布课堂测验,让学生在规定的时间内完成课堂测验,规定时间之外则无法进行课堂测验。课堂测验成绩能反映学生对所学知识的掌握情况,教师可以通过雨课堂实时查看学生的作答情况,如尚未打开试题的学生、交卷后每道题的成绩,并将错误较多的问题作为重点进行讲解。教师也可以导出课堂测验成绩,将其作为平时成绩中的组成部分,课堂测验和签到数据也可作为评判学生考勤成绩的依据。2.3 以学生为主体的教学模式传统的教学模式是一种由教师主动教、学生被动学为主的模式,无法突出学生的主体地位。为了培养学生的学习主动性,可以把学生分为若干个学习小组,由成绩较好或组织能力较强的学生担任小组组长。教师可以在下课前布置小组任务,解释日常生活与工程实际中的D S P案例、介绍D S P新技术的发展或与课堂知识相关的问题。小组成员在课下通过查阅资料、小组讨论等方式,以P P T形式进行总结,并形成报告。在下次上课时,教师随机抽取12个小组作报告。最后,由教师对报告内容进行点评和讲解,并根据学生的具体表现计入平时成绩。这种教学方式改变了传统的由教师讲课为主体的授课方式,提高了学生学习的主动性,增强了教学互动,突出了学生学习的主体地位。另外,这还可以开阔学生的视野,使学生及时了解到科技前沿的动态,了解到D S P的实际工程应用,还提高了学生主动查阅资料的能力和学生的团队协作能力、表达能力。2.4 实验教学改革传统的线下实验需要利用D S P开发板或实验箱,如何在线上完成实验是需要考虑的问题。T I公司的D S P集成开发环境C C S(C o d eC o m p o s e rS t u d i o)软件可以提供E m u-l a t o r模式(硬件在线编程模式)和S i m u l a t o r模式(软件仿真模式)。E m u l a t o r模式需要连接D S P开发板或实验箱,D S P程序实时运行在D S P处理器上。而S i m u l a t o r模式则脱离了D S P处理器,在个人电脑上模拟D S P的运行环境。因此,D S P线上实验选择S i m u l a t o r方式进行。根据实际线上实验的需要,课题组制定了D S P设计与应用实验指导书。教师可以根据D S P设计与应用实验指导书 先对实验进行讲解,并重点阐述实验中的注意事项。学生根据讲解内容和实验指导书进行实验,每个学生均需动手完成实验。在实验过程中,学生往往会碰到各类问题,其可以从QQ、微信、腾讯会议等途径咨询教师。教师在解答问题时,需要引导学生主动思考并解决问题,在实验结束移动信息8 0 2 0 2 3年8期前对咨询较多的问题进行集中讲解,并以共享桌面的方式进行操作演示。为了监督学生完成实验,除了正常完成实验报告的书写,实验过程中的关键步骤和实验结果也需要截图,并且以作业的方式提交到雨课堂中。教师通过查阅雨课堂中的实验截图情况,就可以把握学生的实验情况。2.5 课后作业改革为了使学生掌握所学知识,适量的课后作业必不可少。教师可以在雨课堂上发布作业任务,并限制完成作业时间,学生按规定的时间完成作业并在雨课堂上提交,然后教师可以直接在雨课堂上进行作业批改。“D S P设计与应用”课程是一门应用性很强的课程,为了使学生加深对相关知识的掌握和应用,除了传统的课后作业之外,还可以在雨课堂上发布论文大作业任务。论文大作业包括教师指定的选题论文,学生也可以自拟题目完成。同时,在雨课堂上发布任务时,需指明写作论文的具体要求,如论文格式需按毕业论文的格式来书写,需要有题目、摘要、关键字等,章节、图名、表名、参考文献等格式都需书写正确,还需在论文中标注参考文献的引用。学生按要求完成论文后,在雨课堂上提交,教师批阅并打分计入平时成绩。为避免抄袭现象,若出现两篇一样的论文,则这两篇论文的成绩均为0分。这样学生不仅可以理解更多“D S P设计与应用”课程的实际应用,也提升了论文写作能力,为后续的毕业论文打下坚实的基础。2.6 线上辅导答疑和教学反馈如何建立学生与教师沟通的途径,是线上教学模式的重点。教师可以预留指定的答疑时间,学生通过QQ、微信、腾讯会议等方式可以向教师进行咨询。除此之外,在课外时间,学生也可以通过QQ、微信等留言方式向教师咨询问题。教师需要及时解答学生不会的问题,了解学生的知识掌握情况,从而把控课程的授课难易度。教学反馈是教师和学生沟通的桥梁,学生除了咨询问题外,其他意见和建议均可以直接反馈给教师。同时,教师可以通过发布调查问卷,让学生对课程的各方面进行反馈与评价。通过广泛收集意见,分析和总结教学中出现的主要问题,不断调整教学方法和手段,改善教学效果。教师还可以通过课堂中的教学互动、小组演示、作业批改、问题咨询等不断发现问题,从而进行有针对性的改进。2.7 教材改革传统的“D S P设计与应用”教材往往侧重理论介绍,缺少工程应用,因此课题组编写了哈尔滨工程大学出版社出版的“十三五”规划教材D S P设计与应用4。该书注重理论联系实践,强调过程控制,力求学以致用。同时,该书的知识内容全面,涵盖了D S P的基本原理及设计应用各方面。该书中含有大量的图文、图表以及大量典型的工程应用实例,注重培养学生在实践中分析和解决问题的能力,培养学生的实际动手能力和工程实践能力。2.8 考核方式改革建立一个规范的课程考核方式,是教学改革中的重要工作。在在线教学过程中,学生的过程考核尤为重要,需要制定一个侧重培养学生综合素质的课程考核方式。课程考核成绩分为考试成绩和平时成绩两部分。平时成绩包括课堂测验、作业和论文、课堂表现、课程实验、考勤等。其中,课堂测验包括雨课堂中的每次课堂测验的平均成绩。作业和论文包括课后作业的完成情况、课程论文的写作情况。课堂表现包含课堂互动、课堂随机提问、小组汇报等表现。课程实验包括实验效果、实验报告的完成情况以及每次完成的雨课堂实验截图情况。考勤成绩则通过签到和课堂测验数据进行综合评定。期末考试则应涵盖教学大纲要求的大部分重点内容。考核方式的调整应注重提高学生的学习能力和实践动手能力,考查学生的项目完成情况和团队合作能力,鼓励学生以积极的态度投入课程学习中,有效培养学生学习的兴趣和创造性,提升学生的工程实践能力,考查学生各方面的综合素养。3 结语“D S P设计与应用”课程是电气信息类专业、通信工程类专业的重要基础课程,如何在“互联网+”模式下上好这门课,对教师的教学能力和方法有着很高的要求。因此,本文在“D S P设计与应用”课程的在线教学过程中进行了一系列的教学改革和探索。通过教学改革,可以充分利用互联网这一强大的资源,调动学生的学习积极性与主动性,提高学生的学习兴趣,增强学生独立思考、分析问题、解决问题的能力,培养学生的工程应用能力,有效提高教学质量。参考文献1路锦正.面向大类专业的D S P技术课程建设与实践J.教育现代化,2 0 1 9,6(7 7):1 2 8-1 3 0.2马骏杰,张思艳,孙轶男,等.基于“互联网+”的D S P课程教学改革研究J.中国现代教育装备,2 0 1 8(7):2 6-2 8.3胡亚楠,何立,王来运.基于雨课堂的混合式教学模式改革研究 以汽车电子控制技术课程为例J.大学教育,2 0 2 2(1 0):6 7-6 9.4朱其刚.D S P设计与应用M.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2 0 1 9.移动信息