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一、存在的問題

筆者近年承擔“控制理論與控制工程”學科碩士研究生的《現(xiàn)代數(shù)字信號處理》課程的教學工作，在教學實踐過程中，發(fā)現(xiàn)相對于傳統(tǒng)工科院校，林業(yè)類院校工科專業(yè)講授《現(xiàn)代數(shù)字信號處理》課程存在如下問題：1.基礎知識要求較高，除了要有經(jīng)典數(shù)字信號處理的基礎外，并學習過信號與系統(tǒng)、自動控制理論，還要求學生掌握線性代數(shù)、矩陣理論、概率理論、數(shù)理統(tǒng)計、復變函數(shù)等多門工程數(shù)學[3]。但實際情況林業(yè)類院校工科每年入學的研究生來源廣泛，本校生源所占比重偏低，外校生源本科專業(yè)差異較大，數(shù)學基礎薄弱，大部分沒有系統(tǒng)性地學習過本門課程所要求的先修課程，導致學生對授課內容理解參差不齊，影響授課效果。這些問題在很多高校相關學科都存在[4]，而對于筆者所在的林業(yè)大學該問題體現(xiàn)得更為嚴重。2.課程內容抽象，數(shù)學公式繁多，推導步驟復雜，很多內容缺少直觀描述，最多也就是給個流程圖[5]。3.工程實踐性強，課程內容的發(fā)展均是基于實際工程應用的需求，具有很強的工程實踐背景。但大部分的教材中，對工程實際的描述又較少，所舉的例子均為通用信號，不具備有明確的工程實踐背景，從而導致學生在學習過后理論與實際脫節(jié)，總感覺課程學習完之后完全應用不到他們研究生課題中[6]。對于筆者所在的林業(yè)大學，這個問題更顯突出。上述情況提高了學習難度，降低了學習興趣，同時也向教學工作提出了更高的要求。

二、采取的措施

針對以上問題，筆者對近兩年所承擔的北京林業(yè)大學控制理論與控制工程學科的《現(xiàn)代數(shù)字信號處理》課程進行了教學改革。1.整合教學團隊。現(xiàn)代數(shù)字信號處理課程是一門理論與實踐并重的課程，而且一直處于發(fā)展過程。單個教師在研究過程中所涉及的領域相對較為集中，無法全面覆蓋現(xiàn)代數(shù)字信號處理所有內容，故在講解自己不常用的內容時會顯得較為生硬。而考慮以教學團隊的形式，不同教師針對自己科研中所涉及的內容分別講述不同章節(jié)知識，從而克服單個老師獨立完成授課的不足，一方面提升了學生的學習興趣，另一方面也加強了課程中理論與實踐的結合。2.設計教學框架。經(jīng)典的數(shù)字信號處理經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)具備了較為完善的課程結構，課程內容的變化不大，而現(xiàn)代數(shù)字信號處理仍處于一個發(fā)展的過程，各學校、各學科以及各種教材所涉及的課程體系具有多樣化的特點，且差異較大。在學時有限的情況不可能涉及所有內容，因此在參考了其他學科教學內容的基礎上，結合我學科實際情況對教學內容進行整合。3.加強基礎知識。整合教學內容，設計出整體教學框架后，教學團隊考慮到我校雙控學科的實際情況，尤其是多數(shù)外校生源研究生基礎薄弱，甚至沒有學習過前置課程，認識有必須突出基礎知識的教學，在第一章中增加了FFT、頻譜分析、頻率響應濾波器等本科階段的內容，并列出多本參數(shù)書目，以加強學生的基礎。4.結合行業(yè)特點。北京林業(yè)大學是一所典型的行業(yè)院校，教師的科研基本上圍繞著行業(yè)發(fā)展，具有很強的行業(yè)實踐背景。因此在教學案例的選擇上，教學團隊精選了鳥鳴聲信號及其處理、植物生理水分信號及其處理、木材無損檢測信號及其處理、活立木雷達信號及其處理等幾個典型的林業(yè)科研案例，一方面增加了學生對信號處理的感性認識，另一方面提升了學生對實際問題的理解與處理能力。5.改進教學手段。參考當前先進的翻轉課堂概念，對部分章節(jié)課程依據(jù)翻轉課堂模式進行設計[7-9]。開課前兩周即為學生提供相關參考資料和案例數(shù)據(jù)，并以微信群的方式建立網(wǎng)上交流平臺，由3—5個自由組合的學生組成一個學習小組，要求其完成案例分析PPT。課堂上針對該案例為特定主題，由學生進行討論，教師觀察學生的討論并對重點與難點進行集體講解。通過該方式提升學生學習的主動性。6.改革考核方式。傳統(tǒng)的考試方式更注重的是學生對于知識的記憶，上機操作考試雖然也體現(xiàn)了一些動手實踐能力的考核，但離研究生培養(yǎng)的學習自主性與科研創(chuàng)新性還有一定差距。而撰寫報告或是實驗設計類的考核方式由于缺乏有效的監(jiān)督措施，又導致抄襲、程序拷貝等問題的出現(xiàn)，極大地影響了考核的初衷與公平性。借助于現(xiàn)代數(shù)字信號處理這門實踐性非常強的課程，教學團隊提出了全新的開放式考核方式?？己艘詸C考方式進行，考核結果以電子文件形式提交，在規(guī)定的時間與地點，允許學生通過網(wǎng)絡查閱任意公開資料，但不允許學生之間相互交流。要求在考核過程中學生全程進行屏幕錄像并上交，以避免學生通過網(wǎng)絡進行交流，保證了考核結果的公平性。

三、總結及展望

提高教學質量是高校教學改革研究不變的主題。針對林業(yè)類院校工科研究生特有情況，我們對《現(xiàn)代數(shù)字信號處理》課程的授課過程進行了系統(tǒng)的改革研究，從組建教學團隊、設計教學框架著手，結合教學手段與考核方式的改進，以達到全面提升教學質量的目的。從改革實施效果上看，提高了學生的學習興趣，加強了學生對知識的掌握程度，但同時也加大了教師與學生在時間與精力上的投入，尤其是對于部分基礎薄弱的同學，增加了很大的負擔，在一定程度也影響了教學效果。翻轉課堂的教學理念與開放式的考核模式，為學生提供了更多的自主學習機會，同時也對教師的教學能力提出了更高的要求，應該是以后同類課程教學改革的新方向與新趨勢。在這種創(chuàng)新性的教學改革中，師資隊伍的培養(yǎng)是改革成敗的關鍵之一。我們也期待本項目的教學改革在發(fā)展成熟后可以被更多的課程改革所借鑒。

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作者:林劍輝 單位:北京林業(yè)大學