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［摘要］根据创新创业型人才培养的目标定位，以数字信号处理课程为例，针对该课程特点及传统教学中存在的问题，项目组提出了该课程的改革及建设对策，介绍课程改革方法，说明课程改革创新点，从而为创新创业型人才培养的教育体系奠定理论研究基础和实践基础。
［关键词］创新创业型人才；数字信号处理；课程改革及建设；实践性教学
随着我国经济迅速发展，产业结构得到了不断优化升级。在此背景下，国家急需一大批具有较强的理论知识、过硬的实践能力、有效的解决实际问题能力和较强的创新能力的高层次专门人才[1]。而且，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》对人才培养质量提出了符合新时代背景的改革要求，积极呼吁我国各层次高校要创新人才培养模式，进而培养出满足社会需要的创新创业型人才。在当前我国就业形势日渐严峻、大学生数量供过于求的现实情况下，培养创新创业型人才的重要性不言而喻。同时，在高校中开展创新创业教育的实质就是以培养学生的创造性和创新性为基础，以课堂和实践教学为载体，以提高学生个人综合素质为目标的一种教育活动。作为应用型人才和复合型人才培养的重要场所，地方应用型本科院校更应该加大培养创新创业型人才的力度，提升学生的综合素质。因此，对高等教育的人才培养模式进行适当创新改革，加大创新创业型人才培养力度将势在必行[2]。在计算机技术和信息科学迅猛发展潮流的带动下，数字信号处理技术的理论与应用也随之得到了飞跃式发展，逐渐成为一门独立的学科。数字信号处理课程作为菏泽学院电子信息类专业一门重要的专业基础课，也是一门理论与实践、原理与应用紧密结合的课程。学习与该课程相关的数字信号处理的理论知识，不仅有助于学生掌握数字信号处理领域中常用的基本概念、基本理论和基本方法，还为学生学习相关的后续课程和应用数字信号处理技术奠定了坚实的前期理论基础。
一、课程特点与课程教学现状
从理论角度分析，数字信号处理课程涉及的范围较为广泛，它与高等代数、微积分、数值计算与分析、复变函数、信号与系统、通信原理等课程紧密相连。因此，该课程概念比较抽象，具有较强的理论深度。目前，该课程自身呈现出以下“三难”特点。
（一）涉及高等数学知识多涉及高等数学知识多，数学公式推导难。由于该课程涉及高等数学、复变函数等数学知识，使得它对学生相应的数学基础要求比较高。如该课程中的傅里叶级数、Z变换、快速傅里叶变换FFT等内容，都有大量的数学公式推导。当然，我们并不要求学生掌握该课程中多数繁杂的公式推导过程，只需理解相应的结论即可。
（二）教学内容多教学内容多，掌握重点难。该课程涉及内容广泛、理论复杂、概念抽象，因而造成课程教学量偏大、重点知识难以掌握。如时域离散信号和系统的频域分析这两章教学内容与前期信号与系统课程有较强的连贯性。
（三）基本概念多基本概念多，物理含义理解难。该课程是一门理论性课程，概念多且抽象。学生对该课程中所涉及的离散傅里叶变换（DFT）、Z变换、快速傅里叶变换（FFT）等概念理解不清，容易混淆各种变换的物理含义且对任意两者之间的关系理解不透彻，从而难以掌握数字信号处理技术的基本分析方法。在传统的数字信号处理课程教学过程中，教师通常以课堂理论讲解为主，即采用单一的教师讲授的教学方法，这给学生带来枯燥、乏味的感觉，难以调动学生的学习兴趣、提升学生的学习能力，使学生缺乏学习该课程动力和热情。此外，在进行数字信号处理实验课教学时，学生在教师的指导下，仅仅只是按照“数字信号处理”实验指导书上给定的详细的实验步骤进行源程序编写，以此来验证理论课上讲授的数字信号处理的基本原理。教师根据学生的现场实验操作情况、课后实验报告质量给出评分。这种理论与实验教学模式较为固定，缺乏创新性，对学生创新创业能力培养重视程度严重不足，制约着学生创新意识和创新能力的发展，使学生无法跟上时展的步伐，肩负不了时代赋予自身进行创新创业的重任。由此可知，如何帮助学生融会贯通数字信号处理课程中的基本原理、基本概念、基本分析与设计方法，如何提高学生对知识的学习、能力的培养以及素质，如何彰显创新创业型人才培养的“应用性，实践性”特征，是数字信号处理课程教学亟待解决的关键问题。
二、课程改革方案
为方便构建系统、完整的创新创业型人才培养的教育理论，建立实用、有效的创新创业型人才培养模式，地方高校应切实将“创新创业型人才培养”真正变成教学指导并融入广大教师的日常教学活动中[3]。以数字信号处理课程为例，其课程改革的总体方案如下：1.以培养高素质创新创业型人才为核心，根据学校的发展现状，结合各专业的学生学情，确定数字信号处理课程的高素质创新创业型人才的培养目标。2.以培养高素质创新创业型人才为核心，以学生能力为本，遵循科学性、先进性和适用性的原则，优化设计课程理论和实践的教学任务，并建立层次主线清晰、结构科学合理、适用性强的专业课程体系，构建“全程化、工程化、多样化、多元化”的课程创新和实践教学的新体系。3.以培养高素质创新创业型人才为核心，精减数字信号处理课程理论教学内容，多增加以应用实践为目的的实践性教学内容，引导学生开展“学中做、做中学”的活动；改革传统的教学方法和考核方式，利用项目引入完成项目、协同学习、共同解决问题为目的的学习小组等教学形式，使得提升学生能力的学习形式更加多样化。4.以培养高素质创新创业型人才为核心，结合Mat⁃lab进行数字信号处理课程实践教学。依据该课程具体的教学进度，从课程中选出部分经典的教学内容，并向学生提供相应的Matlab源程序，通过鼓励、推动学生课下动手自学调试，以增加学生对数字信号处理算法的直观认识。5.以培养高素质创新创业型人才为核心，建立网络教学平台，引入网络教学，即以数字信号处理课程为中心，建立“教”与“学”的网络学习环境[4]。通过网络教学平台，任课教师可将教学课件、教学视频等教学资源上传网络，方便快捷地进行课程管理；根据“教”与“学”的需要，可针对课程教学内容与学生进行交流讨论，以充分发挥网络教学平台的在线交流功能，提高学生的学习积极性，获得良好的学习效果。
三、课程改革方法
（一）改善教学条件。1.使用国家级优秀、精品数字信号处理课程教材。2.建设并完善数字信号处理课程网络教学平台，不断丰富课件内容、优化授课视频、增加实验案例等相关资料内容，实现多媒体课件、视频、课堂、仿真实验等网络信息资源的共享，从而为学生提供较全面、有效的文献资料，满足网络教学和学生课下自主学习的教学需要。3.加强与校外企业的实习基地建设，为学生提供更好的学习专业前沿知识的硬件环境。4.更新实验教学设备，配足仪器设备功能说明书、实验指导书等材料，以满足开放式实验室的要求。
（二）更新教学内容按照我国高校的专业培养大纲，应在理论知识、实践性教学的基础上，增加一些与专业相关的前沿性知识，以便使学生了解本专业的最新发展成果、相关应用行业，做到专业知识的学习与时代相同步；通过修订实践性课程教学内容、增加综合设计性实践，来完善实践性教学环节，实现实践反哺课堂教学。
（三）改革教学方法。1.采取多媒体与板书相结合。在数字信号处理课程的教学过程中，单纯的多媒体教学在解释和推导的过程上不如板书自然。因此，在课程教学中采用多媒体与板书相结合的方式，即对重要变换、定理、性质的分析与推演，可采用板书形式，一边板书一边分析；而对波形图、频谱图等不易解释的动态过程，可采用多媒体演示，播放视频或动画。2.采用分层次教学模式。依据学生的实际学情，教师可把全班学生划分成不同层次的小组，并制订教学内容、教学过程、作业布置以及效果评价层次化的教学目标与教学模式，从而全面提高学生的综合素质。①教学目标的分层次。第一层次的教学目标是要求学生除掌握该课程的基本理论知识外，还要深入学习该课程相关的学科体系、解题技巧及方法，争取达到研究生入学测试过关的水准；第二层次的教学目标是要求学生掌握该课程的基本理论知识，为学习相关的专业知识打下良好的前期基础；第三层次的教学目标是引导并努力帮助学生掌握该课程的基本理论知识，并力求通过课程考试。②课堂讲授的分层次。教师在进行课堂教学时，应以第二层次的教学目标为中心，进行分类指导，从而实现分层次课堂教学任务。因此，在具体的每一节课堂教学中，教师应做到在有限的时间内既有面向全班学生的教学环节，又有兼顾个体差异性的教学环节，最终使得每位学生各有所得、各有收获。③作业布置的分层次。针对基础薄弱、学有困难的学生，应布置分量较少、难度较低的作业，其方法以模仿性、基础性为主，使学生获得一定成就感，真正减轻学生的心理压力，让学生体验学习成功的喜悦；针对基础较好、学业优良的学生，要面向班级的大多数学生，以综合性、拓展性为主，使学生掌握本节课的知识点和相关的基本技能，完成学习目标，甚至达到拓宽学生的思路和知识面的目的，培养学生勇于创新的能力。④实验内容的分层次。实验作为理论教学的一种辅助手段，有助于学生对基本知识点的理解。加强实验教学环节，可将实验项目分为验证性实验和综合设计性实验，要求学生独立撰写综合设计性实验的设计方案与思路，并要求学生能够依靠现有的实验设备，完成实验内容的验证。此外，在实验成绩评价考核上，要提高综合设计性实验的成绩占比，以鼓励学生充分发挥自身的创新思维能力。
（四）进行情感教育。数字信号处理课堂教学是师生双边共同参与、互为主客体的一种发展心智的活动[5]。在数字信号处理课堂教学活动中，教师传递的不仅仅是课本知识，还有情感的交流和互动。若能在数字信号处理课堂教学中形成有效互动的氛围，则师生之间的感情不会那么僵硬，课堂上也必将会收到意想不到的效果。另外，教师要适时地对学生进行表扬和赞美，建立良好的“亦师亦友”的关系，提高学生对该课程的学习兴趣和热情。
四、课程改革创新点
（一）教学理念的创新。提出从以教师和教材为中心向以学生能力为中心转变、从灌输式应试教育向自主研究性学习的综合素质教育转变的课程改革理念，并在实际课程教学中采用多种教学形式不折不扣地践行此课改理念。在教学过程中，教师可对学生做一些问卷调查，以了解学生的知识储备情况，再实施针对性教学。
（二）教学方法的创新。在数字信号处理课程传统教学的基础上，引入Mat⁃lab仿真软件，可使理论教学与Matlab软件的仿真实例教学结合起来。通过调用简单的Matlab函数命令将抽象概念和复杂的公式以易于理解的图形化形式加以演示，不仅可以增强课堂教学的形象直观性，使课程学习气氛既生动又活泼，还可以为学生理解数字信号处理领域中的基本概念提供多媒体视听帮助，使学生从感性认识进一步上升到理性认识，有利于激发学生的学习兴趣和积极性，进而有效地提高数字信号处理课程的教学质量。
（三）完成作业形式的创新。课后作业是课堂教学进行拓展和延伸的一种有效途径，能够帮助学生巩固在课堂上所学内容。教师根据学生的学习情况，可将课后作业划分为基本部分和提高部分。其中，基本部分是指要求学生必须要完成的课后作业，提高部分则并不要求学生全部都完成。当然，除课程教材的课后作业外，教师也可适当提供每个章节的课外练习题，鼓励学有余力的学生额外完成。另外，对于课后作业之外的练习题，学生可以借助Matlab软件来完成，从而激发学习兴趣和动力，提高学习质量和效率。
（四）实践形式的创新。加强实验教学环节，可将实验项目分为验证性实验和综合设计性实验，要求学生独立撰写综合设计性实验的设计方案，并根据现有的实验模块，完成实验内容的验证；同时，在实验考核上应提高综合设计性实验成绩的占比，鼓励学生创造性思维能力的发挥。
五、结语
随着社会的不断发展，其对于人才的需求也在发生改变。加强对大学生创新意识和创业能力的培养，不仅能够缓解社会的就业压力，同时还能够促进大学生综合能力的提高。近年来，菏泽学院高度重视学生创新意识和创业能力的培养，尤其重视创新创业实验室的建设，并逐步加大经费投入。学院购买了DSP电子实验箱、电子综合实验平台等设备，又建立了电子仿真实验室、EDA等实验室。这些新投入的电子设备直接或间接地都为数字信号处理课程顺利进行实践性教学提供了可靠的硬件保障。菏泽学院作为一所普通地方应用型本科高校，重点突出创新创业人才培养，强化立足菏泽、面向菏泽、服务菏泽的办学定位，在教育观念上、课程体系设置上、条件保障上都进行了大力投入，极大地推动了高素质创新创业型人才的培养进程，现已为社会培养了大批高素质创新创业型人才，使得学校规模、质量、结构、效益得到了协调发展。未来，学校将全面加强与社会各界的交流与合作，凝聚各方智慧，汇聚发展力量，实现资源共享，推进融合发展，努力提升办学质量和服务水平。
作者:孔令杰 单位:菏泽学院物理与电子工程学院
