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［摘要］根據創新創業型人才培養的目標定位，以數字信號處理課程為例，針對該課程特點及傳統教學中存在的問題，項目組提出了該課程的改革及建設對策，介紹課程改革方法，說明課程改革創新點，從而為創新創業型人才培養的教育體系奠定理論研究基礎和實踐基礎。
［關鍵詞］創新創業型人才；數字信號處理；課程改革及建設；實踐性教學
隨著我國經濟迅速發展，產業結構得到了不斷優化升級。在此背景下，國家急需一大批具有較強的理論知識、過硬的實踐能力、有效的解決實際問題能力和較強的創新能力的高層次專門人才[1]。而且，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》對人才培養質量提出了符合新時代背景的改革要求，積極呼吁我國各層次高校要創新人才培養模式，進而培養出滿足社會需要的創新創業型人才。在當前我國就業形勢日漸嚴峻、大學生數量供過于求的現實情況下，培養創新創業型人才的重要性不言而喻。同時，在高校中開展創新創業教育的實質就是以培養學生的創造性和創新性為基礎，以課堂和實踐教學為載體，以提高學生個人綜合素質為目標的一種教育活動。作為應用型人才和復合型人才培養的重要場所，地方應用型本科院校更應該加大培養創新創業型人才的力度，提升學生的綜合素質。因此，對高等教育的人才培養模式進行適當創新改革，加大創新創業型人才培養力度將勢在必行[2]。在計算機技術和信息科學迅猛發展潮流的帶動下，數字信號處理技術的理論與應用也隨之得到了飛躍式發展，逐漸成為一門獨立的學科。數字信號處理課程作為菏澤學院電子信息類專業一門重要的專業基礎課，也是一門理論與實踐、原理與應用緊密結合的課程。學習與該課程相關的數字信號處理的理論知識，不僅有助于學生掌握數字信號處理領域中常用的基本概念、基本理論和基本方法，還為學生學習相關的后續課程和應用數字信號處理技術奠定了堅實的前期理論基礎。
一、課程特點與課程教學現狀
從理論角度分析，數字信號處理課程涉及的范圍較為廣泛，它與高等代數、微積分、數值計算與分析、復變函數、信號與系統、通信原理等課程緊密相連。因此，該課程概念比較抽象，具有較強的理論深度。目前，該課程自身呈現出以下“三難”特點。
（一）涉及高等數學知識多涉及高等數學知識多，數學公式推導難。由于該課程涉及高等數學、復變函數等數學知識，使得它對學生相應的數學基礎要求比較高。如該課程中的傅里葉級數、Z變換、快速傅里葉變換FFT等內容，都有大量的數學公式推導。當然，我們并不要求學生掌握該課程中多數繁雜的公式推導過程，只需理解相應的結論即可。
（二）教學內容多教學內容多，掌握重點難。該課程涉及內容廣泛、理論復雜、概念抽象，因而造成課程教學量偏大、重點知識難以掌握。如時域離散信號和系統的頻域分析這兩章教學內容與前期信號與系統課程有較強的連貫性。
（三）基本概念多基本概念多，物理含義理解難。該課程是一門理論性課程，概念多且抽象。學生對該課程中所涉及的離散傅里葉變換（DFT）、Z變換、快速傅里葉變換（FFT）等概念理解不清，容易混淆各種變換的物理含義且對任意兩者之間的關系理解不透徹，從而難以掌握數字信號處理技術的基本分析方法。在傳統的數字信號處理課程教學過程中，教師通常以課堂理論講解為主，即采用單一的教師講授的教學方法，這給學生帶來枯燥、乏味的感覺，難以調動學生的學習興趣、提升學生的學習能力，使學生缺乏學習該課程動力和熱情。此外，在進行數字信號處理實驗課教學時，學生在教師的指導下，僅僅只是按照“數字信號處理”實驗指導書上給定的詳細的實驗步驟進行源程序編寫，以此來驗證理論課上講授的數字信號處理的基本原理。教師根據學生的現場實驗操作情況、課后實驗報告質量給出評分。這種理論與實驗教學模式較為固定，缺乏創新性，對學生創新創業能力培養重視程度嚴重不足，制約著學生創新意識和創新能力的發展，使學生無法跟上時展的步伐，肩負不了時代賦予自身進行創新創業的重任。由此可知，如何幫助學生融會貫通數字信號處理課程中的基本原理、基本概念、基本分析與設計方法，如何提高學生對知識的學習、能力的培養以及素質，如何彰顯創新創業型人才培養的“應用性，實踐性”特征，是數字信號處理課程教學亟待解決的關鍵問題。
二、課程改革方案
為方便構建系統、完整的創新創業型人才培養的教育理論，建立實用、有效的創新創業型人才培養模式，地方高校應切實將“創新創業型人才培養”真正變成教學指導并融入廣大教師的日常教學活動中[3]。以數字信號處理課程為例，其課程改革的總體方案如下：1.以培養高素質創新創業型人才為核心，根據學校的發展現狀，結合各專業的學生學情，確定數字信號處理課程的高素質創新創業型人才的培養目標。2.以培養高素質創新創業型人才為核心，以學生能力為本，遵循科學性、先進性和適用性的原則，優化設計課程理論和實踐的教學任務，并建立層次主線清晰、結構科學合理、適用性強的專業課程體系，構建“全程化、工程化、多樣化、多元化”的課程創新和實踐教學的新體系。3.以培養高素質創新創業型人才為核心，精減數字信號處理課程理論教學內容，多增加以應用實踐為目的的實踐性教學內容，引導學生開展“學中做、做中學”的活動；改革傳統的教學方法和考核方式，利用項目引入完成項目、協同學習、共同解決問題為目的的學習小組等教學形式，使得提升學生能力的學習形式更加多樣化。4.以培養高素質創新創業型人才為核心，結合Mat⁃lab進行數字信號處理課程實踐教學。依據該課程具體的教學進度，從課程中選出部分經典的教學內容，并向學生提供相應的Matlab源程序，通過鼓勵、推動學生課下動手自學調試，以增加學生對數字信號處理算法的直觀認識。5.以培養高素質創新創業型人才為核心，建立網絡教學平臺，引入網絡教學，即以數字信號處理課程為中心，建立“教”與“學”的網絡學習環境[4]。通過網絡教學平臺，任課教師可將教學課件、教學視頻等教學資源上傳網絡，方便快捷地進行課程管理；根據“教”與“學”的需要，可針對課程教學內容與學生進行交流討論，以充分發揮網絡教學平臺的在線交流功能，提高學生的學習積極性，獲得良好的學習效果。
三、課程改革方法
（一）改善教學條件。1.使用國家級優秀、精品數字信號處理課程教材。2.建設并完善數字信號處理課程網絡教學平臺，不斷豐富課件內容、優化授課視頻、增加實驗案例等相關資料內容，實現多媒體課件、視頻、課堂、仿真實驗等網絡信息資源的共享，從而為學生提供較全面、有效的文獻資料，滿足網絡教學和學生課下自主學習的教學需要。3.加強與校外企業的實習基地建設，為學生提供更好的學習專業前沿知識的硬件環境。4.更新實驗教學設備，配足儀器設備功能說明書、實驗指導書等材料，以滿足開放式實驗室的要求。
（二）更新教學內容按照我國高校的專業培養大綱，應在理論知識、實踐性教學的基礎上，增加一些與專業相關的前沿性知識，以便使學生了解本專業的最新發展成果、相關應用行業，做到專業知識的學習與時代相同步；通過修訂實踐性課程教學內容、增加綜合設計性實踐，來完善實踐性教學環節，實現實踐反哺課堂教學。
（三）改革教學方法。1.采取多媒體與板書相結合。在數字信號處理課程的教學過程中，單純的多媒體教學在解釋和推導的過程上不如板書自然。因此，在課程教學中采用多媒體與板書相結合的方式，即對重要變換、定理、性質的分析與推演，可采用板書形式，一邊板書一邊分析；而對波形圖、頻譜圖等不易解釋的動態過程，可采用多媒體演示，播放視頻或動畫。2.采用分層次教學模式。依據學生的實際學情，教師可把全班學生劃分成不同層次的小組，并制訂教學內容、教學過程、作業布置以及效果評價層次化的教學目標與教學模式，從而全面提高學生的綜合素質。①教學目標的分層次。第一層次的教學目標是要求學生除掌握該課程的基本理論知識外，還要深入學習該課程相關的學科體系、解題技巧及方法，爭取達到研究生入學測試過關的水準；第二層次的教學目標是要求學生掌握該課程的基本理論知識，為學習相關的專業知識打下良好的前期基礎；第三層次的教學目標是引導并努力幫助學生掌握該課程的基本理論知識，并力求通過課程考試。②課堂講授的分層次。教師在進行課堂教學時，應以第二層次的教學目標為中心，進行分類指導，從而實現分層次課堂教學任務。因此，在具體的每一節課堂教學中，教師應做到在有限的時間內既有面向全班學生的教學環節，又有兼顧個體差異性的教學環節，最終使得每位學生各有所得、各有收獲。③作業布置的分層次。針對基礎薄弱、學有困難的學生，應布置分量較少、難度較低的作業，其方法以模仿性、基礎性為主，使學生獲得一定成就感，真正減輕學生的心理壓力，讓學生體驗學習成功的喜悅；針對基礎較好、學業優良的學生，要面向班級的大多數學生，以綜合性、拓展性為主，使學生掌握本節課的知識點和相關的基本技能，完成學習目標，甚至達到拓寬學生的思路和知識面的目的，培養學生勇于創新的能力。④實驗內容的分層次。實驗作為理論教學的一種輔助手段，有助于學生對基本知識點的理解。加強實驗教學環節，可將實驗項目分為驗證性實驗和綜合設計性實驗，要求學生獨立撰寫綜合設計性實驗的設計方案與思路，并要求學生能夠依靠現有的實驗設備，完成實驗內容的驗證。此外，在實驗成績評價考核上，要提高綜合設計性實驗的成績占比，以鼓勵學生充分發揮自身的創新思維能力。
（四）進行情感教育。數字信號處理課堂教學是師生雙邊共同參與、互為主客體的一種發展心智的活動[5]。在數字信號處理課堂教學活動中，教師傳遞的不僅僅是課本知識，還有情感的交流和互動。若能在數字信號處理課堂教學中形成有效互動的氛圍，則師生之間的感情不會那么僵硬，課堂上也必將會收到意想不到的效果。另外，教師要適時地對學生進行表揚和贊美，建立良好的“亦師亦友”的關系，提高學生對該課程的學習興趣和熱情。
四、課程改革創新點
（一）教學理念的創新。提出從以教師和教材為中心向以學生能力為中心轉變、從灌輸式應試教育向自主研究性學習的綜合素質教育轉變的課程改革理念，并在實際課程教學中采用多種教學形式不折不扣地踐行此課改理念。在教學過程中，教師可對學生做一些問卷調查，以了解學生的知識儲備情況，再實施針對性教學。
（二）教學方法的創新。在數字信號處理課程傳統教學的基礎上，引入Mat⁃lab仿真軟件，可使理論教學與Matlab軟件的仿真實例教學結合起來。通過調用簡單的Matlab函數命令將抽象概念和復雜的公式以易于理解的圖形化形式加以演示，不僅可以增強課堂教學的形象直觀性，使課程學習氣氛既生動又活潑，還可以為學生理解數字信號處理領域中的基本概念提供多媒體視聽幫助，使學生從感性認識進一步上升到理性認識，有利于激發學生的學習興趣和積極性，進而有效地提高數字信號處理課程的教學質量。
（三）完成作業形式的創新。課后作業是課堂教學進行拓展和延伸的一種有效途徑，能夠幫助學生鞏固在課堂上所學內容。教師根據學生的學習情況，可將課后作業劃分為基本部分和提高部分。其中，基本部分是指要求學生必須要完成的課后作業，提高部分則并不要求學生全部都完成。當然，除課程教材的課后作業外，教師也可適當提供每個章節的課外練習題，鼓勵學有余力的學生額外完成。另外，對于課后作業之外的練習題，學生可以借助Matlab軟件來完成，從而激發學習興趣和動力，提高學習質量和效率。
（四）實踐形式的創新。加強實驗教學環節，可將實驗項目分為驗證性實驗和綜合設計性實驗，要求學生獨立撰寫綜合設計性實驗的設計方案，并根據現有的實驗模塊，完成實驗內容的驗證；同時，在實驗考核上應提高綜合設計性實驗成績的占比，鼓勵學生創造性思維能力的發揮。
五、結語
隨著社會的不斷發展，其對于人才的需求也在發生改變。加強對大學生創新意識和創業能力的培養，不僅能夠緩解社會的就業壓力，同時還能夠促進大學生綜合能力的提高。近年來，菏澤學院高度重視學生創新意識和創業能力的培養，尤其重視創新創業實驗室的建設，并逐步加大經費投入。學院購買了DSP電子實驗箱、電子綜合實驗平臺等設備，又建立了電子仿真實驗室、EDA等實驗室。這些新投入的電子設備直接或間接地都為數字信號處理課程順利進行實踐性教學提供了可靠的硬件保障。菏澤學院作為一所普通地方應用型本科高校，重點突出創新創業人才培養，強化立足菏澤、面向菏澤、服務菏澤的辦學定位，在教育觀念上、課程體系設置上、條件保障上都進行了大力投入，極大地推動了高素質創新創業型人才的培養進程，現已為社會培養了大批高素質創新創業型人才，使得學校規模、質量、結構、效益得到了協調發展。未來，學校將全面加強與社會各界的交流與合作，凝聚各方智慧，匯聚發展力量，實現資源共享，推進融合發展，努力提升辦學質量和服務水平。
作者:孔令杰 單位:菏澤學院物理與電子工程學院
