张晓俊 吴迪 肖仲喆 孙宝印 陶智

摘   要：《现代数字信号处理》是电子信息类专业的研究生核心课程，为了改变本课程起点高、难度大、学习困难等现状，本文提出了一种结合问题式学习（Problem-Based Learning，PRB）和项目式学习（Project-Based Learning，PRB）的P2BL动态教学新方法，并对该课程的教学内容、教学形式、教学实践、教学评价环节进行了改革探索，通过实践表明，本方能够有效地培养学生的实践能力、应用能力和创新能力，取得了较好的教学成效，值得进一步推广。

关键词：现代数字信号处理  问题式学习  项目式学习  教学改革

中图分类号：G642                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（c）-0189-03

随着通信技术、微电子技术、计算机网络技术、人工智能和大数据分析技术的迅速发展，数字信号处理技术及现代数字信号处理技术得到了飞速发展，并广泛应用于生物医学、消费电子、现代工业等诸多领域，已经成为推动现代科技发展的重要应用技术之一。

《现代数字信号处理》课程为苏州大学硕士点“检测技术与自动化装置”的核心专业课程，该课程与现代信息处理领域的很多前沿问题和现代控制技术理论有很强的相关性，特别是人工智能、大数据分析和深度学习技术。如图1所示，本课程的讲授内容诸如随机信号分析、滤波技术、功率谱估计、时频分析与小波变换、人工神经网络等，已广泛应用于诸多信息类前沿学科领域[1-6]。相对于本科课程《数字信号处理》来说，该课程对学生数学要求更高，涉及高等数学、线性代数、概率论与数理统计、信号与线性系统、数字信号处理等诸多基础课程，由于攻读硕士学位学生来自于不同的院校，甚至有的学生本科阶段还缺乏数字信号处理基础，对课程的知识点理解有一定的难度，所以在实践过程中讲授的难度较大。

为了改变本课程起点高、难度大、在授课过程中学生普遍反映学习较困难等情况，本课题对课程的教学内容、教学形式、教学实践、教学评价等诸多环节进行改革探索，改变原来的“老师负责讲完，学生负责听完，学期结束考完”的传统静态教学模式，提出了基于P2BL模式的动态教学新方法[7-8]，帮助学生掌握基础理论知识并着重培养其解决实际问题的实践应用能力，为今后的研究性课题工作的开展提供锻炼机会。

1  P2BL动态教学模式

问题式学习（PBL）旨在结合课程的讲授内容，通过学生自己提问题、回答问题、查资料并通过讨论来解决问题的一种全新学习方式。问题式学习教学法是以问题为导向的教育方式，与传统的课堂教师教授传授知识为主的教学法有很大不同，强调以学生为中心，鼓励学生主动学习，通过学生的自主探索和研究去解决设定的问题，理解和掌握隐藏在问题背后的理论知识和科学技术，培养解决问题的能力和自主学习的能力。项目式学习（PBL）把整个学习过程分解为具体的教学课题，据此来设计教学思路，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养如何解决实际问题的能力。

《现代数字信号处理》是理论性很强的一门课程，为了能让学生掌握好基础知识，对理论有深入理解，在教学环节中侧重基础教学，同时对重要理论进行深入挖掘。采用P2BL动态教学方法，课程中安排丰富的案例和实践课题，从实践中提高能力。如通过解决实际问题，使学生对理论部分有系统性的理解，为研究生今后独立承担课题奠定基础。同时也会依据同学们兴趣，增加学生自主选题环节，更好的实现师生互动，提高研究生学习对本课程的学习热情。

本课题将结合《现代数字信号处理》研究生课程的具体建设目标，把P2BL动态教学新模式应用到教学内容、教学形式和教学实践中，着重过程式学习，并为最终的教学评价提供依据。让学生不仅仅是课程的受众者，更是课程的参与者和设计者，通过最终的教学反馈，完善《现代数字信号处理》课题案例库，将为课程的后续建设和发展提供有益的帮助。

2  P2BL动态教学模式教学方法

本次课题主要在教学内容、教学形式、教学实践和教学评价等四个方面进行，努力不断革新前沿性教学内容、探索P2BL动态教学方法，教学模式体系如图2所示，具体内容如下。

（1）基于问题式学习（PBL）的教学内容优化。

《现代数字信号处理》课程内容丰富，如果在授课过程详细讲解每一个知识点，推导每一个公式，必定无法在有限的学时内完成教学任务。为此在教学过程中在充分考虑授课内容的系统性基础上，采用基于问题式学习（PBL）的教学方法，做到侧重基础、突出重点、面向应用，采取“以点带面”的授课方法，即重点讲授核心原理，扩展其他知识。

（2）基于问题式学习（PBL）的多元化教学形式。

《现代数字信号处理》内容抽象且学时较少，需要充分利用板书教学和幻灯片教学的各自优势，解决学时不足的问题。此外采用MATLAB软件进行基于问题式学习（PBL）教学，采用案例演示的方法，将繁琐的推导过程形象化，用仿真手段直接得出重要结论，可以大幅度降低理解问题的难度，提高学习效率。

（3）基于项目式学习（PBL）的教学实践方式。

将项目課题引入到授课过程，不仅可以提高学习兴趣、增强工程实践意识;而且通过讲授实践过程，使学生初步掌握科研实践规律，增加理解知识的深度和广度，达到“为我所学”和“学以致用”的目的。通过基于项目式学习（PBL）的实践课题，让学生感受和学习到课题所涉及项目开发的全部细节，提高学生独立分析和解决工程问题的能力。

（4）改革教学评价模式，强调过程性学习评价。

将教学评价分为理论教学评价、实践教学评价，期末考试评价三大类，突出实践教学评价的比重，强调过程化学习，让学生摒弃期末“临时抱佛脚”的思维，通过评价手段调动学生的主动学习积极性，真正促进学生的独立思考能力和创新能力。

3  P2BL动态教学模式教学方法实践

本课题以苏州大学2018级检测技术与自动化硕士专业为试点，开展了P2BL动态教学模式实践教学活动。通过组建现代数字信号处理教学团队，确定了与课程知识点密切相关的研究项目课题，如表1所示。随后在授课过程中，教学团队着重基于这些知识点进行讲授，以MATLAB实例为基础，让学生从实例中理解所涉及相关原理，帮助学生尽快融入课题，鼓励学生在课堂上就相关知识点开展研讨。在期末举办了课程课题项目汇报活动，让学生就所选择的课题进行15min左右的汇报展示，重点讲述课程所学习的理论方法以及在课题上的具体应用。随后教学团队老师逐一进行打分，点评，作为其实践教学成绩，同时将课题材料列入《现代数字信号处理》课题案例库。

4  结语

本课题将P2BL动态教学模式导入到研究生课程《现代数字信号处理》教学中，完善课程体系，从传统的以教为主转换到以学为主的新理念，并可将研究成果推广到其它的相关研究生课程中去，促进检测技术与自动化装置专业建设。同时将团队建设思想融入到具体课程建设中，每位专业任课老师结合自身专业特点，进行课程模块的专题性讲授工作，建设《现代数字信号处理》课题案例库，共同来完成课程的教学目标，推进创新型、实践型人才的培养，可为其他高校相关专业的课程建设提供借鉴。

参考文献

[1] 王秋生， 袁海文，崔勇.《现代数字信号处理》的教学研究与实践[J].北京航空航天大学学报：社会科学版， 2009，22（4）：77-80.

[2] 高远，袁海英，吴艳. 现代数字信号处理课程的教学改革与实践[J].教育教学论坛，2012（16）：93-94.

[3] 欧先锋，李宏民，罗百通，等.现代数字信号处理课程建设与改革探索[J].成都工业学院学报，2017（1）：85-87.

[4] 莫建文，欧阳宁.现代数字信號处理课程教学改革探索[J].大众科技，2017，19（209）：85-87.

[5] 陈纯锴，关雪梅，徐妮妮，等.现代数字信号处理研究生课程教学案例库建设[J].高师理科学刊，2018，38（2）：80-83.

[6] 丁文飞，孙会楠，赵建新.项目驱动教学法在《数字信号处理技术》课程中的应用——以语音信号为例[J].高教学刊，2017（17）：95-97.

[7] 李慎刚，赵文，康玉梅.基于OBE理念的PBL教学法设计[J].当代教育实践与教学研究，2019（1）：71-72.

[8] 刘广平，陈立文，李嫄.境外基于项目式学习的教学模式研究述评[J].高等建筑教育，2014，23（4）：44-50.