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摘要：根据教育部高教司司长吴岩提出的中国“金课”的“两性一度”标准，结合应用型本科院校的办学定位，对电类专业的必修课《数字信号处理》进行课程改革。通过改变教学方法和手段，多方面进行实践能力培养，充分发挥学生的主体作用，改革考核内容和考核标准从而实现课程的高阶性、创新性、挑战度。
关键词：应用型；金课；两性一度；数字信号处理
本文引用格式：毕杨,等.应用型本科院校对标“金课”标准实现“数字信号处理”课程改革[J].教育现代化,2019,6(33):43-45.
一 引言
在第十一届“中国大学教学论坛”上，教育部高等教育司司长吴岩表示，课程是人才培养的核心要素，是教育的微观问题，解决的却是战略大问题。课程是“立德树人成效”这一人才培养根本标准的具体化、操作化和目标化，也是当前中国大学带有普遍意义的短板、瓶颈和关键所在。吴岩司长所提出的“金课”标准是“两性一度”即高阶性、创新性、挑战度。所谓“高阶性”，就是知识能力素质的有机融合，是要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。所谓“创新性”，是指课程内容要反映前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。所谓“挑战度”，是指课程有一定难度，需要跳一跳才能够得着，老师备课和学生课下有较高要求[1]。因此课程改革将在各个学科和专业发展中起到举足轻重的作用。
应用型本科院校注重知识、能力、素质全面发展，具有发现、分析、创造性解决问题这个层面的实践能力，而不只是动手能力。为了强化能力，必须加强实践。《数字信号处理》课程就是一门理论与实践、原理与应用结合得非常紧密的课程，是信号处理、通信、测试等专业的基础，目前这门课程已经成为电类专业的必修课。数字信号处理课程它在电类专业的整个课程体系中起到重要的枢纽作用。在开设数字信号处理课程之前，已开设过有关数字信号处理的基本概念和基本方法的课程。例如信号与系统、数字电子技术、电路等课程。完成数字信号处理课程学习之后，后续还有DSP，通信原理等专业课程，此类课程将为信号的模数变换，信号的数字化处理提供算法支持[2]。该课程概念抽象，涉及的数学知识较多，公式推导繁琐，对其中的分析方法与基本理论不能很好的理解与掌握，学生在学习这门课程时有一定的困难，实验也难以安排，从而影响了本课程的教学效果。
二“数字信号处理”课程传统教学方法的弊端
（一）课程内容理论推导复杂物理意义抽象
数字信号处理课程对数学要求比较高，大部分学生在学习过程中无法对一些数学推导的 理论知识建立一个物理概念，无法达到好的学习效果。涉及的数学知识多，而且知识点相近，不便于区分的很清楚；理论的推导过程很繁琐，而且结果也不明晰，不便于理解。完成一个知识点的教学往往要涉及多个方面的知识，其中的难点往往也交织在一起，如果教学中遇到难点时就转移到难点的解惑上，将使得整个教学过程不能紧紧围绕教学的逻辑主线而展开，而是产生了波动，分散了学生的注意点，不利于教学的顺利完成[3]。在数字信号处理课程教学中，有大量的理论推导，算法的实现流程，对这些内容的清楚理解能有效的让学生能从复杂的理论推导中掌握知识点的本质和内涵。教学中注意理论推导，有助于学生形成严密的逻辑思维能力，然而如果不能理解其物理本质，则会影响对理论的理解与掌握，在理论和实际应用之间形成断层。
（二）教学方法手段单一
传统的以教师为主体、以书本为中心的封闭型的教学方法，在数字信号处理这门课程上暴露了很多弊端。教师占主导地位，忽视了学生的参与和能动性，复杂、抽象的理论推导，让学生产生惧怕敢，授课内容对于学生来说是比较枯燥，学生以被动学习为主，致使学生学习兴趣不高，听课时难以较好地理解，以至于产生难学、厌学的情绪，教学效果较差，对培养学生发现问题、解决问题能力也相当不利。
（三）实践环节薄弱
数字信号处理课程在传统教学中重点在于讨论算法理论，以及算法的推导及实现。课程设置主要以理论教学为主，在实现方法及相关的软硬件技术方面介绍的不多，在实践环节方面也达不到工程应用要求的深度。使得学生对数字信号处理知识的体会比较浅薄，不够深刻，满足不了实际企业对信息技术类人才的要求，也不能体现出应用型高校强调实践能力的特点[4]。
三“数字信号处理”课程改革的措施
根据数字信号处理课程本身的特点，以及现有教学方法的弊端，比对吴岩司长提出的“金课”的要求，先要从以下几个方面进行改革。
（一）教学方法和手段上
教学方法和手段应充分体现出“创新性”。由于数字信号处理课程中所涉及到的公式数量众多，概念抽象难于理解。因此，单一的授课方式已不能满足该课程的教学需求，而应在教学过程中应采取多样化的教学方法和手段。应将传统的板书授课与现代化的多媒体手段相结合，采用基于Matlab的案例式的教学方式。板书授课主要用于关键公式的推导中，因为板书教学的示范性比较好，能引领学生的思路，在板书的公式推导过程中强化学生对公式的理解，从而使学生渐进的掌握知识的难点和要点。比如对于Z变换与傅里叶变换的关系的讲解中，板书教学就能发挥出其渐进的优势，方便学生能够联系信号与系统中学到的傅里叶变换的相关内容，加深理解。多媒体教学主要用于图形举例以及动画演示部分。比如对于循环卷积的讲解，通过多媒体的动画演示就能清晰的反映出循环卷积的具体步骤，这种方式比板书教学要更加形象易于理解。为了激发学生的上课兴趣，在部分内容还可引入“雨课堂”这种教学工具，全面提升课堂教学体验，让师生互动更多、教学更为便捷。Matlab案例式教学，采用“启发式教学和研究性学习”相结合的教学方法。老师只需根据知识点提出问题，让学生自主完成，通过这个过程不仅能让学生对一些重要的知识点通过MATLAB的实现进行深入思考，还能让学生能够自主提出问题，产生兴趣点和研究方向。
（二）多方面进行实践能力培养，充分发挥学生的主体作用
能力培养方面应充分体现“高阶性”。应用型本科以培养应用型技术技能型人才为本职责使命。如何将知识能力素质有机的融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维？单纯的课堂理论教学实现不了这样的职责和使命。首先，应充分利用软件仿真环节，通过软件仿真使得课本中的理论知识得以仿真实现，使得理论知识得以具体化和形象化，使得高深的公式或算法能通过仿真实现发挥其真正的作用。而且通过可视化的软件仿真结果，还有助于激发学生学习兴趣、提高教学效果。根据不同的知识点，将MATLAB应用于上机实验，大作业，小论文等方面强化学生的实践锻炼[5]。一是上机实验，每一个知识点都对应的有相应的仿真实验，该部分的主要作用是强化对理论知识的理解，主要是一些验证性的仿真实验，通过程序编写，参数设定，以及观察程序运行结果和图像环节来实现。二是大作业，其主要是从实际中凝练问题，主要强调对知识的综合应用方面。大作业通常是在一段新教学内容开始时布置，在结束后要求学生完成。三是小论文，其内容的深度和广度可根据学生的自身情况来确定，其内容主要是教学内容中可以深究和延伸的部分。可以是对上机实验结果的深度分析和体会，也可以是学生自主选择的某个知识点的深入研究，无论选择什么内容都要求学生能把理论和仿真相结合，写出报告。还可以召开知识要点的交流讨论，让学生自己梳理知识要点，制作成PPT，登上讲台分享自己对知识点的理解和程序实现过程，演示程序运行结果并能根据结果分析现象说明原因。通过小论文这个实践环节可以有效的让学生进行阶段性的知识总结。基于MATLAB的仿真实践使数字信号处理课程中抽象的理论知识形象化了，为了让学生进一步将理论知识与实际应用紧密联系，还应设置基于FPGA、DSP和单片机的硬件实验，比如用硬件电路实现某种滤波器的设计。
无论是软件仿真实验，还是硬件实验，其涉及的实验内容中不仅有验证性实验还有设计性实验。验证性实验的目的是帮助学生能充分理解课程内容，而设计性实验则是为了提高学生的实际应用能力[6]。通过软件仿真+硬件实验环节，加深学生对理论和方法的理解，锻炼自学能力、分析和解决问题的能力、实际操作能力、书写科学材料等综合能力，能够将知识能力素质有机的融合。
（三）改革考核内容和考核方式
考核内容应是具有“挑战度”的内容。所谓挑战度主要体现在考核内容方面，考核内容应有一定难度，应尽量减少“记忆类”知识点的考核，而应侧重综合应用能力知识点的考核。完成综合性的题目，需要学生对基本概念、基本原理、基本公式充分掌握，并能举一反三，能将分散的知识有机的结合起来；在掌握知识的基础上能熟练使用MATLAB工具，将抽象的问题通过软件仿真，使其形象化；仿真完成后能硬件电路实现，能完成从电路板的搭建到软件的调试[7]。这种考核内容的设计能充分考查学生对知识的综合应用能力以及实践能力。考核方式也不能只用传统的试卷考核方式。而应体现出多种考核方式相结合的方式。应将上机作业、综合题目、小论文、期末考试等方式有机结合，实现对学生知识和能力全方位多角度的考察。将知识和能力综合评定，可以有效地激发学生的内生动力，促进较好的学习氛围和环境[8]。
四 结语
充分对标金课标准，在数字信号处理课程改革中体现出“两性一度”。改变传统的以教师为主体、以书本为中心的封闭型的教学方法，建立起以学生为主体、以开发学生智力和能力为中心的开放型教学结构。加强实践能力培养，充分发挥学生的主体作用，切实做到实践与理论教学的相统一。加深学生对理论和方法的理解，锻炼自学能力、分析和解决问题的能力、实际操作能力、书写科学材料的能力等综合能力，从而实现应用型人才培养的目标。
参考文献
[1]蔡基刚.大学英语：如何避免“水课”成就“金课”[N].文汇报,2018-11-16(007).
[2]赵亚湘,李宏,王玮.“数字信号处理”课程设计教学模式的探讨[J].电气电子教学学报,2017,39(04):128-130+137.
[3]李其旺,郗思敏,夏清华.Matlab在数字信号处理教学中的应用[J].科技创新与应用,2018(34):180-181+184.
[4]徐友根.“数字信号处理”课程研究型教学实践[J].电气电子教学报,2017,39(05):33-35+52.
[5]王莉,沈捷,张印强.面向实践创新能力培养的数字信号处理实验教学改革[J].西昌学院学报(自然科学版),2018,32(03):116-119.
[6]赵发勇,刘积学,周小波.数字信号处理教学研究:基于问题学习的探究式教学实例[J].当代教育实践与教学研究,2018(11):203-205.
[7]钱莉.关于《数字信号处理》的教学研究[J].教育现代化,2018,5(07):238-239.
[8]陈雷,田晓燕.数字信号处理全程性考核模式设计与实践[J].教育教学论坛,2018(46):272-273.
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