《数字信号处理》课程中的混合式教学

代喜望 张宇辉 吴昊天 赵巨峰

(杭州电子科技大学 浙江·杭州 310018）

1 混合式教学方法

数字信号处理课程是多数理工科学校都开展教学的一门通信类、电气类等专业核心课程，主要针对数字系统中处理信号的基本理论和方法。该门课程以数字信号处理的基本理论和分析方法为主，培养学生在确知信号方面的分析方法与处理技能，让学生能够应用FFT计算线性卷积和频谱分析，具有设计和实现FIR和IIR滤波器的基本能力，为日后分析数字系统和探索解决实际数字系统中存在的问题打下基础[1]。课程基础要求较高，涉及数字系统、高等数学、复数理论等内容，知识覆盖面广，同时需要基础理论与实际工程应用相结合[2]。然而，仅依靠线下教学方式，无法让学生深刻体会各种信号处理方法以及相应的工程体验，从而造成学生理论浮于表面，不能深入理解与思考，无法真正做到对理论知识的消化与吸收。学生解决实际问题能力较差，学习时的理解困难，无法激发学生的学习动力，使其缺乏学习主动性，造成课程教学效果较差[3]。

混合式教学是将传统面对面线下教学方式与网络化线上教学方式相结合的一种教学方法[4-6]。它充分利用线下教学中的教学互动和学习氛围优点，并将现代信息技术应用在教学的各个环节，实现有机融合，充分发挥二者的优势，优化教学效果，提升教学质量，形成了混合式教学。

混合式教学可以充分发挥教师和学生的自主性，更能充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。因此混合式教学在许多课程中得到应用和推广[7-11]。它不仅解决了理工科课程授课方式单调的问题，也可以应用到像英语等文科课程之中。

为此本文将混合式教学方法应用在《数字信号处理课程》之中，重构传统课堂教学，拓展教学的时间和空间，从而改变传统线下教学因过分使用讲授，而导致学生学习主动性不高、认知参与度不足、不同学生的学习结果差异过大等问题。本文首先介绍了混合式教学的具体应用步骤，包括教学分析、教学设计、教学实施和教学评价。最后给出混合式教学在课程中的具体应用方法，对课前、课堂和课后三个阶段的不同任务安排给出了详细的解释。

2 教学分析与设计

教学分析是教学的准备准备阶段，要确定具体的教学内容和教学目标。《数字信号处理》教学目标主要包括对离散时间信号与系统相关科学的基本概念与原理，并应用这些知识，来分析和解决复杂工程问题。而基于这个目标，需要调整具体的教学内容。混合式教学还需要补充一些网络资源，加深学习的深度和广度。比如在课程介绍时，可以利用线上授课方式，通过一些视频展示方式，对课程内容进行概括性介绍，给予学生一个直观的感受。

混合式教学挖掘与利用互联网技术提高教学质量：线上基于网络平台推送学生课程有关的资料，引导学生进行预习。教师在教师端要对相应知识点进行解释，合理设置相应问题，并及时掌握学生预习情况；而学生端则要提前通过文字、视频等资料，了解相应知识点，带着问题入课堂；图1给出了课前预习安排的框架图。

图1：课前安排框架

混合式教学给《数字信号处理》课程提供了灵活多变的教学形式。对于课程中的基本理论部分可以采用面对面线下教学形式，加深学生对理论知识的理解；而对于辅助教学资源，可以利用线上教学方式，让学生利用网络资源，自己合理调配时间进行自主阅读和学习。同时，也可以利用网络资源，进行相关复杂问题的设置，让学生进行分析和解答，从而便于教师掌握学生知识理论掌握情况和实际解决问题的能力。

混合式教学可以将《数字信号处理》课程内容中关键的知识点，分别录制小视频，让学生可以在网络上进行预习、巩固；便于线下课程中没有掌握的同学再进行学习；混合式教学也可以提供一些经典的网上授课视频供学生学习。多种多样的教学方式，让《数字信号处理》课程教学过程可以充分利用各种网络教学资源，选择最合适的教学方式，从而提高教学活动的效果。

3 教学实施与评价

《数字信号处理》课程中混合式教学的具体教学过程，可以分解为课前、课堂和课后三部分，如图2所示方式。课前要学生自己安排时间，进行网上预习。重点是接下来的一些基本概念和知识点。教师可以根据学生预习和作答情况，在上课之前了解学生掌握情况，从而在接下来的课堂上进行针对性讲解。

图2：混合式教学的课前、课堂与课后闭环

课堂上，根据学生掌握情况，对重点内容和疑难问题进行重点讲授，对基础知识掌握不好的同学，可以重点关注。同时教师可以融会贯通，梳理知识点的前后脉络，让学生对相应知识建立整体概念。

课后通过现代信息技术，发布一定的问题或作业，学生可以线上作答，教师可以线上评阅，并及时反馈给学生。学生可以依据自己作答情况，了解相应知识点的掌握情况。教师可以根据所有学生数据，掌握整体情况，并据此在教学上做针对性的调整，动态调整教学策略。

《数字信号处理》采用混合式教学后，其教学评价可以充分利用网络平台资源，对学生的评价更为多元化和全面。线上平台可以详细记录学生的学习情况，包括预习时长、作业成绩等。结合线下测试成绩，这些课前、课堂和课后综合学生整体情况，可以对学生进行全面评估，从而更加公平合理地进行评价。

4 结语

在《数字信号处理》课程中引入混合式教学，改变了传统的教学模式，利用现代信息技术的优势，充分发挥了教师和学生的主动性，从而有效地调动学生积极性，让学生可以获得全方位的知识覆盖。针对混合式在课程中的具体应用，论文划分了课前、课堂和课后三个阶段，并对每个阶段任务和安排进行了总结。通过拓展学生学和教师教的时间、空间，可以提高学生学习主动性、增加其认知参与度，从而提高教学效果和教学质量。