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一 教師要加強(qiáng)自身修養(yǎng),為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)寬松的教學(xué)氛囤
教師應(yīng)不斷加強(qiáng)品格修養(yǎng),保持良好的心理狀態(tài)進(jìn)行教學(xué),不能一進(jìn)教室就板起面孔稍不如意就發(fā)脾氣,更不能將不良情緒帶到課堂上,使學(xué)生增加心理壓力。對(duì)課堂上出現(xiàn)的各種意外情況,教師要能隨機(jī)應(yīng)變,靈活處理,對(duì)學(xué)生提出的疑難問題,教師要循循善誘,耐心引導(dǎo),逐步給數(shù)學(xué)課堂營(yíng)造一個(gè)寬松的教學(xué)氛圍。這樣,有助于激發(fā)學(xué)生的求知欲更使學(xué)生在樂中求知,在動(dòng)中獲知,從而使教師的雙邊活動(dòng)得到圓滿體現(xiàn),增強(qiáng)教學(xué)效果,養(yǎng)護(hù)學(xué)生的心理健康。
二 及時(shí)肯定,培養(yǎng)學(xué)生的自信心
老師都喜歡聰明的學(xué)生,但任何班中都有幾個(gè)“怕學(xué)數(shù)學(xué)、學(xué)不好數(shù)學(xué)”的孩子,教師要善于及時(shí)幫助他們消除失望的心理,樹立學(xué)好數(shù)學(xué)的信心。對(duì)他們適當(dāng)降低要求,加強(qiáng)個(gè)別輔導(dǎo)。對(duì)不同層次的學(xué)生提出不同層次的要求,采用正面激勵(lì)的方法。當(dāng)學(xué)生在自己的作業(yè)本上看到大大的“優(yōu)”,或得到簡(jiǎn)短的批注“方法好”、“計(jì)算巧妙”等,品嘗到自己的學(xué)習(xí)成果,體會(huì)到成功的歡樂,喜悅的心情溢于言表。在評(píng)價(jià)時(shí)教師更多的強(qiáng)調(diào)學(xué)生自身的縱向比較,只要他做出努力,有一點(diǎn)出眾的表現(xiàn),就能獲得教師的贊賞和表現(xiàn)機(jī)會(huì),即使水平在一般以下,仍然加以肯定。蘇霍姆林斯基曾經(jīng)說過“如果兒童不僅僅知道而且體會(huì)到教師和集體對(duì)他們的優(yōu)點(diǎn)既注意到了,又很贊賞的話,那么,他就會(huì)盡一切努力變得更好”。同時(shí),教師要引導(dǎo)學(xué)生在自我評(píng)價(jià)得時(shí)候,既要看到進(jìn)步的一面,又找到自己的不足,努力長(zhǎng)善救失,揚(yáng)長(zhǎng)避短。學(xué)生對(duì)自己的數(shù)學(xué)進(jìn)行正確的評(píng)價(jià),能增強(qiáng)學(xué)好數(shù)學(xué)的自信,從而提高學(xué)習(xí)的效率。
三 要不斷改進(jìn)教學(xué)方法,優(yōu)化教學(xué)手段,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
數(shù)學(xué)的抽象性、邏輯性對(duì)小學(xué)生來說,學(xué)習(xí)起來比較枯燥。教師在教學(xué)中,要采用新穎的教具,生動(dòng)形象的語言,靈活的教學(xué)方法。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。要根據(jù)學(xué)生不同的心理特點(diǎn)和掌握知識(shí)程度的差異,采用不同的方法進(jìn)行教學(xué)。對(duì)于學(xué)習(xí)成績(jī)較好,容易產(chǎn)生驕傲自滿心理的學(xué)生,教師應(yīng)適時(shí)糾正其不足,并提出更高的要求;對(duì)性格內(nèi)向,膽小自卑的學(xué)生多進(jìn)行表揚(yáng)鼓勵(lì);對(duì)活潑好動(dòng)的學(xué)生重點(diǎn)培養(yǎng)其注意力;對(duì)于思維緩慢,學(xué)習(xí)成績(jī)差的學(xué)生,要強(qiáng)化他們的自尊心,幫助他們樹立起學(xué)好數(shù)學(xué)的信心,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。使每個(gè)學(xué)生都形成學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極心態(tài),促進(jìn)師生心理相融。這樣,既有利于提高教學(xué)質(zhì)量,又有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的心理素質(zhì)。
四 培養(yǎng)學(xué)生勇于幫助別人的習(xí)慣
美國教育家、素質(zhì)教育的倡導(dǎo)者詹姆斯·多姆生就曾提出:“一個(gè)熱愛生活、熱愛真理、誠實(shí)正直的學(xué)生同僅僅是學(xué)業(yè)突出的百分學(xué)生相比,前者更利于社會(huì)。因而我們的教育當(dāng)下要更注意幫助學(xué)生確立自身的價(jià)值,學(xué)會(huì)互補(bǔ)互助、正視競(jìng)爭(zhēng)、尊重原則以及學(xué)生體魄健康等方面,我們需要更多的快樂而健康、能從事各項(xiàng)工作的普通人,而不是病態(tài)的天才。”學(xué)會(huì)關(guān)心,這是21世紀(jì)教育的要求。在課堂中,學(xué)生不僅僅與書本、老師發(fā)生學(xué)習(xí)的關(guān)系。作為單獨(dú)的學(xué)習(xí)個(gè)體,他們還與其他學(xué)習(xí)個(gè)體發(fā)生學(xué)習(xí)關(guān)系。課堂教學(xué)要?jiǎng)?chuàng)造最新發(fā)展區(qū),使學(xué)生通過學(xué)習(xí)不斷地把前人、他人的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)化為自己的經(jīng)驗(yàn)。
在課堂教學(xué)中,我注重指導(dǎo)學(xué)生個(gè)別學(xué)習(xí),讓他們真正作為獨(dú)立的學(xué)習(xí)個(gè)體參與學(xué)習(xí)。與此對(duì)應(yīng),我也常常采用小組學(xué)習(xí)、分組教學(xué)的方式。學(xué)生交流討論時(shí),我鼓勵(lì)他們?cè)谕瑢W(xué)遇到疑難問題時(shí),大膽地說一聲:“你有困難嗎?讓我來幫助你吧!”
這一句話更適合一些學(xué)有余力、心理較成熟的優(yōu)等生,他們的心理負(fù)擔(dān)并不是由學(xué)習(xí)上遇到的障礙和壓力造成的。眾所周知,學(xué)習(xí)需要是學(xué)習(xí)動(dòng)力的基本構(gòu)成成分,它直接制約著主體的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)習(xí)需要由認(rèn)知需要、交往需要、自我提高需要三種因素構(gòu)成。對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生而言,他的認(rèn)知需要不難得到滿足。時(shí)間一長(zhǎng)后,他們渴望從后兩種需要中獲得成功感,而這兩種需要是在人與人之間的交往過程中出現(xiàn)的,它們不直接指向知識(shí)本身。
五 培養(yǎng)學(xué)生克服困難的意志力
關(guān)鍵詞:自信心;興趣性;耐挫能力;良好習(xí)慣
一、引導(dǎo)學(xué)困生樹立積極向上的自信心
學(xué)困生由于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差,在過去學(xué)習(xí)經(jīng)歷中屢遭挫折的心理體驗(yàn),自信心不足,自卑感嚴(yán)重。針對(duì)這一問題,首先我引導(dǎo)學(xué)困生學(xué)會(huì)全面而積極的自我評(píng)價(jià)。在看到自己?jiǎn)栴}和不足的同時(shí),引導(dǎo)他們挖掘自身的“閃光點(diǎn)”。我利用心理活動(dòng)課和個(gè)別輔導(dǎo)引導(dǎo)他們學(xué)會(huì)用一分為二的觀點(diǎn)全面評(píng)價(jià)自己。同時(shí),在日常教育教學(xué)中給學(xué)生以積極的期待和評(píng)價(jià),從而培養(yǎng)學(xué)生的自信心。長(zhǎng)期以來,學(xué)困生由于成績(jī)差,受到老師和周圍同學(xué)的負(fù)面評(píng)價(jià)較多,導(dǎo)致自信心不足。我注意在教育教學(xué)中堅(jiān)持多給予學(xué)生肯定性評(píng)價(jià)的話語。其次引導(dǎo)同學(xué)之間也要學(xué)會(huì)用積極的眼光來看待和評(píng)價(jià)周圍的同學(xué),使同學(xué)們?cè)诶蠋熀屯榈目隙ㄖ信囵B(yǎng)自信的力量。通過這些活動(dòng),有效地培養(yǎng)了學(xué)生的自信心。
二、通過“一幫一”活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)困生的積極學(xué)習(xí)興趣
為了讓愛走進(jìn)學(xué)困生的心靈,使學(xué)生真正“親其師,信其道”,我跟所有的科任教師進(jìn)行溝通,在學(xué)困生中建立“一幫一”活動(dòng),即一位任課教師與每位學(xué)困生結(jié)對(duì),幫助他們,全面關(guān)心學(xué)困生的學(xué)習(xí)、生活、思想品行、興趣愛好等各個(gè)方面。建立這個(gè)活動(dòng)前,我會(huì)將該學(xué)生各方面的情況,如優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、存在問題、個(gè)性、思想品德、愛好、家庭情況、學(xué)習(xí)情況等寫下來給每一位幫教老師。幫教老師就會(huì)有針π緣囟愿蒙通過定期談心、學(xué)習(xí)上的幫助、生活上的關(guān)心等方式來讓他們的愛真正走進(jìn)這些學(xué)困生的心靈。當(dāng)然,幫教老師也會(huì)定時(shí)與我溝通,匯報(bào)他們的情況,我也會(huì)不定時(shí)地關(guān)心、肯定、幫助他們。這樣改變了長(zhǎng)期以來學(xué)困生被忽視、被冷落的狀態(tài),促進(jìn)了他們積極情感的產(chǎn)生,激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣。
三、從多處著手,培養(yǎng)學(xué)困生的耐挫能力
學(xué)困生的學(xué)習(xí)意志較為薄弱,耐挫力差。怎樣引導(dǎo)學(xué)困生以積極、樂觀的態(tài)度正確地看待學(xué)習(xí)過程中的困難和挫折呢?我的做法是:
1.學(xué)習(xí)名人名言,激發(fā)學(xué)生內(nèi)心的意志力量
比如我利用黑板的左上角,在學(xué)生中開展每天一句的關(guān)于意志力的名人名言的學(xué)習(xí)活動(dòng),如“堅(jiān)持到底就是勝利”“有志者事竟成”等。以此來激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的潛能,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)激勵(lì)自己,挖掘自身的積極力量。
2.利用榜樣激勵(lì)學(xué)困生
榜樣的力量是無窮的。我常以學(xué)生看得見、學(xué)得上的優(yōu)秀同學(xué)來激勵(lì)在學(xué)習(xí)上自暴自棄的學(xué)生,學(xué)習(xí)優(yōu)秀同學(xué)對(duì)待困難的積極精神和樂觀態(tài)度,激起學(xué)困生的上進(jìn)心,從而潛移默化地影響和改變學(xué)困生。
3.組織活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)困生的意志力
在體育活動(dòng)中我曾經(jīng)做過這樣的實(shí)驗(yàn)研究:讓學(xué)生在練習(xí)或?qū)W習(xí)某項(xiàng)技能的過程中,老師不斷地給予積極鼓勵(lì)。結(jié)果證明:意志薄弱的學(xué)困生也能夠頂住失敗挫折的壓力,戰(zhàn)勝挫折或失敗帶來的打擊,把挫折轉(zhuǎn)化為繼續(xù)奮斗和前進(jìn)的動(dòng)力。
四、堅(jiān)持培養(yǎng)學(xué)困生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣
造成學(xué)困生成績(jī)不好的主要原因之一是學(xué)習(xí)習(xí)慣差。而良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣是積極心理品質(zhì)的重要方面,因此我在教育過程中著力培養(yǎng)學(xué)困生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
首先,從細(xì)節(jié)入手,培養(yǎng)學(xué)困生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,包括課前準(zhǔn)備的習(xí)慣,課后整理的習(xí)慣,課前預(yù)習(xí)的習(xí)慣,課后及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固的習(xí)慣,上課認(rèn)真聽、及時(shí)記筆記的習(xí)慣,閱讀的習(xí)慣,思考的習(xí)慣,獨(dú)立、認(rèn)真完成作業(yè)的習(xí)慣等。
其次,注重在日常教學(xué)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)困生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。培養(yǎng)學(xué)困生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,主要陣地在課堂,重要載體是教學(xué)活動(dòng)。因此,我十分注重在課堂上培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。我們通過班會(huì)課來探討“我的學(xué)習(xí)好習(xí)慣”,讓優(yōu)秀生講講自己的學(xué)習(xí)習(xí)慣;還通過小品表演、回憶錄等,讓學(xué)生體驗(yàn)不良習(xí)慣給學(xué)習(xí)帶來的影響,以積極心態(tài)擺脫粗心、懶惰、馬虎的壞習(xí)慣,逐步養(yǎng)成細(xì)心、負(fù)責(zé)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
五、營(yíng)建積極的班級(jí)心理環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)困生樂觀向上的學(xué)習(xí)態(tài)度
研究表明:樂觀的學(xué)生常常看到生活的光明面,對(duì)前途充滿希望和信心,對(duì)自己學(xué)習(xí)抱有濃厚的興趣,并在其中發(fā)揮自身的智慧和能力,即使在遇到困難和挫折時(shí),也能不畏艱險(xiǎn),勇于拼搏。多年的教育工作實(shí)踐也表明:注重班級(jí)氛圍建設(shè)的老師,能讓班級(jí)的每一面墻都說話,讓班級(jí)的每一個(gè)角落都能微笑。在這樣的溫馨環(huán)境中,同學(xué)們積極、團(tuán)結(jié)、互助、友愛、和諧。學(xué)困生若處在這種積極的心理環(huán)境中,也會(huì)萌發(fā)樂觀向上的積極品質(zhì)。
通過多年的實(shí)踐研究,我深深體會(huì)到:教育轉(zhuǎn)化學(xué)困生是一項(xiàng)復(fù)雜而有意義的工作,只要我們遵循教育規(guī)律,自覺運(yùn)用積極心理學(xué)理念,充分相信每個(gè)學(xué)困生內(nèi)心深處都有向好、向上的愿望和發(fā)展?jié)撃?,?duì)學(xué)困生充滿愛心、耐心和恒心,采取恰當(dāng)?shù)慕逃呗院头椒ǎ湍軌蛉〉妙A(yù)期的成效。
參考文獻(xiàn):
1.林崇德.學(xué)習(xí)與發(fā)展.北京:北京師范大學(xué)出版社,1999.
2.馬云鵬.教育科學(xué)研究方法.長(zhǎng)春:東北師范大學(xué)出版社,2001.
關(guān)鍵詞:數(shù)字信號(hào)處理;軟件仿真;實(shí)踐環(huán)節(jié);教學(xué)方法
作者簡(jiǎn)介:張麗麗(1979-),女,黑龍江訥河人,沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院,講師;賈亮(1971-),男,遼寧營(yíng)口人,沈陽航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院,副教授。(遼寧 沈陽 110136)
基金項(xiàng)目:本文系沈陽航空航天大學(xué)數(shù)字信號(hào)處理課程的優(yōu)化與改革(項(xiàng)目編號(hào):JG110202C)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?????文章編號(hào):1007-0079(2012)34-0070-01
數(shù)字信號(hào)處理的地位和作用在信息化的進(jìn)程中變得越來越重要。在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域中,近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)理論和基本方法的應(yīng)用已經(jīng)由傳統(tǒng)的通信、測(cè)量和控制工程等領(lǐng)域迅速擴(kuò)大到如電力系統(tǒng)、電機(jī)與電器、電力電子、生物醫(yī)學(xué),甚至經(jīng)濟(jì)學(xué)與社會(huì)科學(xué)等許許多多需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸、處理和分析的領(lǐng)域。[1]由于數(shù)字信號(hào)處理這一學(xué)科的內(nèi)容極為豐富,與這些內(nèi)容有關(guān)的技術(shù)又在很多科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域起著愈來愈重要的作用。在這樣的背景下,國內(nèi)外各個(gè)大學(xué)的電子信息類專業(yè)將數(shù)字信號(hào)處理課程列為本專業(yè)的必修課程,并逐漸加強(qiáng)課程的建設(shè)與改革。
數(shù)字信號(hào)處理課程在教學(xué)的過程中往往突出數(shù)學(xué)分析,注重?cái)?shù)學(xué)推導(dǎo),工程概念相對(duì)薄弱,理論聯(lián)系實(shí)際不夠,較少涉及實(shí)現(xiàn)方法及相關(guān)的軟硬件技術(shù),特別是對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、技術(shù)技能和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)等方面與科技界、產(chǎn)業(yè)界的要求相去較遠(yuǎn)。這樣,學(xué)生在聽課的過程中會(huì)感到教學(xué)內(nèi)容枯燥,沒有什么實(shí)際用處。所以“數(shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐勢(shì)在必行。
一、數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)內(nèi)容的改革
1.精簡(jiǎn)本門課程和信號(hào)與系統(tǒng)課程重合的部分
“數(shù)字信號(hào)處理”課程的第一章內(nèi)容為離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)。對(duì)于這一部分內(nèi)容來說,很大一部分內(nèi)容對(duì)于學(xué)生來說并不是新的知識(shí),學(xué)生在前期的信號(hào)與系統(tǒng)課程中已經(jīng)學(xué)過。但是由于這些內(nèi)容對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程后面部分知識(shí)的學(xué)習(xí)是一個(gè)前期基礎(chǔ),所以在數(shù)字信號(hào)處理課程中會(huì)重新學(xué)習(xí),而且這部分的學(xué)習(xí)會(huì)占用4個(gè)學(xué)時(shí)左右的時(shí)間。在教學(xué)課時(shí)有限的情況下,教學(xué)的過程中應(yīng)該注重講課內(nèi)容的精選,盡量讓學(xué)生在有限的課堂時(shí)間里能夠吸收更多的新知識(shí)。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐,我們對(duì)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)采用首先學(xué)生自學(xué),然后在隨后的課堂教學(xué)中如遇到相關(guān)知識(shí)作為基礎(chǔ),采用教師概括介紹并啟發(fā)學(xué)生自主復(fù)習(xí)思考的方式進(jìn)行。這樣既使學(xué)生掌握了相關(guān)知識(shí),調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了學(xué)生的獨(dú)立思考能力,也減少了相應(yīng)的授課學(xué)時(shí),將有限的學(xué)時(shí)更好地用在后續(xù)課程的教學(xué)中。精簡(jiǎn)本門課程和信號(hào)與系統(tǒng)課程重合的部分將為整個(gè)數(shù)字信號(hào)處理課程的改革提供基礎(chǔ)。
2.注重經(jīng)典信號(hào)處理與現(xiàn)代信號(hào)處理的銜接
在本科教學(xué)階段,數(shù)字信號(hào)處理講述的內(nèi)容屬于經(jīng)典信號(hào)處理理論,主要講述的內(nèi)容為離散傅里葉變換理論的基本概念、性質(zhì)以及實(shí)現(xiàn)和濾波器的設(shè)計(jì)這兩部分知識(shí)。但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和數(shù)字信號(hào)處理理論研究的逐步深入,對(duì)于本科生尤其是有繼續(xù)深造需求的本科生來說,了解現(xiàn)代信號(hào)處理理論的某些知識(shí)是非常必要的。
對(duì)于這部分知識(shí)的引入,主要從兩方面考慮:第一,這一部分內(nèi)容學(xué)時(shí)如何分配;第二,給本科生講述關(guān)于現(xiàn)代信號(hào)處理的哪一部分內(nèi)容。
對(duì)于第一個(gè)方面,前期課程改革試驗(yàn)階段為這部分內(nèi)容分配的學(xué)時(shí)數(shù)為4個(gè)學(xué)時(shí),使學(xué)生對(duì)于現(xiàn)代信號(hào)處理理論有粗淺認(rèn)識(shí)。講述這一部分內(nèi)容的目的在于引導(dǎo)學(xué)生,讓學(xué)生對(duì)信號(hào)處理理論感興趣。講述這幾個(gè)學(xué)時(shí)的過程中,輕理論推導(dǎo),重實(shí)際應(yīng)用,讓學(xué)生實(shí)實(shí)在在地感覺到數(shù)字信號(hào)處理不再是滿黑板公式推導(dǎo)的、和數(shù)學(xué)相關(guān)的一門理論課程,而是一門有著廣泛應(yīng)用前景的專業(yè)基礎(chǔ)課程,使學(xué)生的學(xué)習(xí)更加完整,提高學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣。
對(duì)于第二方面,經(jīng)過幾位教師的研討,決定講述時(shí)頻分析的有關(guān)內(nèi)容并根據(jù)電子信息工程學(xué)院本科培養(yǎng)計(jì)劃對(duì)于學(xué)生后續(xù)課程的安排,在課堂上將重點(diǎn)講述短時(shí)傅里葉變換以及小波變換等內(nèi)容。讓學(xué)生對(duì)時(shí)間域、頻率域、時(shí)頻域有清晰的認(rèn)識(shí),理解關(guān)于數(shù)字信號(hào)處理中所講述過的一些變換的本質(zhì)。
3.通過軟件仿真與硬件搭建相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)算法
在數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,目的是為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方式。數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方式有:采用計(jì)算機(jī),通過編寫程序、用軟件的方式來完成數(shù)字信號(hào)處理算法的實(shí)現(xiàn);采用專用或者通用設(shè)備、通過硬件的形式來完成數(shù)字信號(hào)處理過程。[2]
我院根據(jù)電子信息工程專業(yè)發(fā)展需要,在2005年就開設(shè)了MATLAB與科學(xué)計(jì)算這門課程。學(xué)生在上數(shù)字信號(hào)處理課程之前已經(jīng)修完了這門課程,所以在數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中使用MATLAB作為數(shù)字信號(hào)處理仿真實(shí)驗(yàn)的工具。MATLAB是科學(xué)計(jì)算軟件,它強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)可視化能力適用于工程應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì)與復(fù)雜計(jì)算。學(xué)生采用MATLAB進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生非常直觀地看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果,理解算法的精髓。
對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理的硬件實(shí)現(xiàn),我院有和TI公司共建的實(shí)驗(yàn)室。我們計(jì)劃開設(shè)DSP選修課程作為數(shù)字信號(hào)處理理論的后續(xù)拓展課程,爭(zhēng)取做到厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用。這樣,學(xué)生的知識(shí)體系從理論到實(shí)踐應(yīng)用有了一個(gè)完整的前后呼應(yīng)過程,學(xué)生的動(dòng)手和動(dòng)腦的能力會(huì)得到雙重提高。
4.增加數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)
作為省屬本科院校,我校著重培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才。現(xiàn)代大學(xué)生動(dòng)手能力弱、實(shí)踐經(jīng)歷少是在教學(xué)過程中應(yīng)該注意的問題。大學(xué)四年過程中學(xué)生學(xué)習(xí)的課程非常之多,如何把這些課程從基礎(chǔ)課到專業(yè)基礎(chǔ)課再到專業(yè)課進(jìn)行漸進(jìn)的整合是高等學(xué)校教師需要思考的問題。對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理的教學(xué)來說也是一樣的。在前期的課程講述中注重的是單一課程的講述,即使是硬件實(shí)現(xiàn)部分也是簡(jiǎn)單的一個(gè)算法的實(shí)現(xiàn),課程的綜合應(yīng)用稍顯不足。所以,第七學(xué)期末學(xué)生將進(jìn)行4個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)。這4個(gè)星期的實(shí)踐環(huán)節(jié)采取因材施教的原則。對(duì)那些對(duì)數(shù)字信號(hào)處理感興趣的同學(xué),將給出和數(shù)字信號(hào)處理知識(shí)相關(guān)的課程設(shè)計(jì)任務(wù),使學(xué)生分散掌握的各門課程有一個(gè)整合過程,讓學(xué)生采用DSP硬件設(shè)備具體實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)的功能。這部分課程設(shè)計(jì)將包括信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、C語言、數(shù)字電路、DSP等各門學(xué)科的內(nèi)容。這次課程設(shè)計(jì)將為學(xué)生即將迎來的畢業(yè)設(shè)計(jì)打一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),并且培養(yǎng)學(xué)生從全局思考問題的能力。
二、數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)方法的改革
針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程概念抽象難懂、所涉及數(shù)學(xué)知識(shí)較多、公式推導(dǎo)非常繁瑣等問題,學(xué)校改革并豐富了傳統(tǒng)的教學(xué)手段,采用板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì),盡量將抽象的概念感性化,通過形象生動(dòng)的圖像、動(dòng)畫來展示理論知識(shí)的內(nèi)涵。例如,講述采樣定理的時(shí)候,可以通過電腦錄制語音,然后通過MATLAB對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣,使學(xué)生從感官上就會(huì)看到欠采樣、過采樣的結(jié)果。這樣可以啟發(fā)學(xué)生的思維,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,實(shí)施形象教學(xué)。并逐步搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)學(xué)生的異步自主式學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有個(gè)性突出、內(nèi)容廣泛、交互性強(qiáng)等特點(diǎn),可以擴(kuò)大學(xué)生的學(xué)習(xí)課堂。開展通過數(shù)字信號(hào)處理課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué),建立該課程的網(wǎng)站,并且要求課程網(wǎng)站具有良好的導(dǎo)航結(jié)構(gòu),要按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行內(nèi)容的組織和描述。實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享,加強(qiáng)教與學(xué)的信息交流,重視對(duì)學(xué)生主動(dòng)式學(xué)習(xí)的培養(yǎng),調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性,通過問題和思考題等啟發(fā)學(xué)生的探索精神,為學(xué)生提供課堂以外的豐富的學(xué)習(xí)空間和資源。由于數(shù)字信號(hào)處理課程中大量的理論和結(jié)論都是通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方式得到,所以學(xué)生往往過于注重公式推導(dǎo)或證明而不能理解其實(shí)質(zhì)和用途。針對(duì)這種情況,在教學(xué)別要強(qiáng)調(diào)結(jié)論的物理意義和應(yīng)用,尤其是結(jié)合科研實(shí)踐給出理論在圖像處理、語音信號(hào)處理方面的具體應(yīng)用,以此加深學(xué)生理解,提高學(xué)習(xí)興趣。
三、結(jié)束語
“數(shù)字信號(hào)處理”課程現(xiàn)在已是國內(nèi)外大學(xué)電子類學(xué)科和專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程的改革是電子信息類專業(yè)課程教師一項(xiàng)刻不容緩的職責(zé)。我們結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況對(duì)該門課程進(jìn)行了多方面的改革嘗試,實(shí)踐證明改革取得了一定的效果,激發(fā)了學(xué)生對(duì)這一系列課程的興趣,拓寬了學(xué)生的視野,也進(jìn)一步促進(jìn)了電子信息專業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】數(shù)字信號(hào)處理 DSP Builder 教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)
【基金項(xiàng)目】論文由“上海理工大學(xué)‘精品本科’系列研究項(xiàng)目”專項(xiàng)資助。
【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2016)35-0231-01
數(shù)字信號(hào)處理是一門的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,由于理論性很強(qiáng)、比較抽象,對(duì)于聽課的學(xué)生和授課的教師均是一個(gè)難點(diǎn)。為了能讓學(xué)生深入的體會(huì)和學(xué)好數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí),教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)是必不可少的。
1.數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀
目前在數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中,較為普遍的是采用MathWorks公司的數(shù)學(xué)分析軟件Matlab,學(xué)生通過Matlab軟件編程對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)進(jìn)行仿真和驗(yàn)證,這種通過純粹軟件編程進(jìn)行仿真驗(yàn)證的實(shí)踐方法仍然是比較抽象的,不利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的深入理解,也不利于理論聯(lián)系實(shí)踐。
國內(nèi)一些高校開始采用Matlab編程與可編程邏輯器件相結(jié)合的方法來進(jìn)行該課程的實(shí)踐教學(xué),這種將軟、硬件平臺(tái)相結(jié)合的方法是一個(gè)很好的嘗試,但它需要學(xué)生在熟悉可編程邏輯器件的基礎(chǔ)上,熟練進(jìn)行硬件描述語言(HDL,hardware description language)的編程,這樣就容易使學(xué)生在掌握軟件使用和熟悉硬件平臺(tái)等方面花費(fèi)過多的時(shí)間,從而忽視了對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程本身一些重要理論和概念的理解與掌握,達(dá)不到教學(xué)實(shí)踐目的。因此,需要對(duì)本課程教學(xué)實(shí)踐的方法進(jìn)行探索和改革。
2.教學(xué)實(shí)踐方法的改革
2.1教學(xué)實(shí)踐方法的思路探索
需要找到一種簡(jiǎn)單易行的方法,使得數(shù)字信號(hào)處理的理論算法可以在硬件上得以實(shí)現(xiàn),并且可以通過嵌入式測(cè)量軟件(如:QuartusII中的SignalTapII Logic Analyzer)對(duì)信號(hào)的處理結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)在線觀測(cè),那么學(xué)生必然會(huì)對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)能有更生動(dòng)的體會(huì)和更深刻的理解,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。
鑒于學(xué)生在前期課程中已學(xué)習(xí)過可編程邏輯器件FPGA的相關(guān)知識(shí),而FPGA是一種實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的通用硬件器件,如果能夠通過一種簡(jiǎn)單的操作將數(shù)字信號(hào)處理的理論算法在FPGA器件中得以直接實(shí)現(xiàn),那么就能起到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。
2.2 DSP Builder工具軟件的特點(diǎn)
在數(shù)字信號(hào)處理中Matlab是用作算法開發(fā)和仿真的軟件,而DSP Builder通過Matlab中的Simulink模塊將Matlab的算法開發(fā)和仿真與硬件描述語言(HDL)的綜合、仿真和Altera開發(fā)工具整合在一起,實(shí)現(xiàn)了這些工具軟件的集成,從而使學(xué)生在進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)時(shí)共享同一個(gè)開發(fā)平臺(tái),并且不需要過多關(guān)注硬件設(shè)計(jì)方面的知識(shí)和硬件描述語言的編程,同時(shí),DSP Builder是作為Matlab中Simulink模塊的一個(gè)工具箱出現(xiàn)[1],使得學(xué)生可以通過Simulink圖形界面調(diào)用DSP Builder工具箱中的提供Altera知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(IP core, intellectual propert core)MegaCore進(jìn)行DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì),因此學(xué)生只需要掌握Simulink的使用即可,并不需要花過多的精力熟悉DSP Builder的使用。
2.3 DSP Builder應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐
應(yīng)用DSP Builder在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行基于FPGA的DSP系統(tǒng)開發(fā),整個(gè)設(shè)計(jì)流程是基于Matlab的Simulink模塊,DSP Builder和QuartusII的,包括從系統(tǒng)描述到硬件實(shí)現(xiàn)都可以在一個(gè)完整的設(shè)計(jì)環(huán)境中完成,構(gòu)成了一個(gè)自頂向下的設(shè)計(jì)流程。它主要分為以下幾步[2, 3]:
(1)利用Simulink模塊、DSP Builder模塊以及IP核模塊Matlab的Simulink模塊中對(duì)DSP系統(tǒng)進(jìn)行建模,只需雙擊系統(tǒng)中的模塊就可以對(duì)該模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,同時(shí)可以基于Simulink平臺(tái)仿真驗(yàn)證所搭建DSP系統(tǒng)的功能。
(2)利用DSP Builder具箱中的Signal Compiler模塊,將Simulink模塊文件(.mdl)轉(zhuǎn)換成RTL級(jí)的VHDL硬件描述語言代碼描述以及用于綜合、仿真、編譯的TCL腳本。
(3)在得到VHDL文件后,設(shè)計(jì)者仍然可以通過Signal Com?鄄piler自動(dòng)調(diào)用綜合工具和編譯工具。目前DSP Builder自動(dòng)流程中支持的綜合器有QuartusII, Synplify和Leonardo Spectrum。綜合后產(chǎn)生的網(wǎng)表文件送到QuartusII中進(jìn)行編譯優(yōu)化,最后生成編程文件和仿真文件,即利用生成的POF和SOF配置文件對(duì)目標(biāo)器件進(jìn)行編程配置和硬件實(shí)現(xiàn),同時(shí)生成可分別用于QuartusII的門級(jí)仿真文件和Modelsim的VHDL時(shí)序仿真文件以及配套的VHDL仿真激勵(lì)文件,可用于實(shí)時(shí)測(cè)試DSP系統(tǒng)的工作性能。另外,設(shè)計(jì)者也可以在Simulink外手動(dòng)調(diào)用其他C合工具和編譯工具。
(4)針對(duì)第二步中生成的VHDL,利用自動(dòng)生成的Modelsim的TCL腳本和仿真激勵(lì)文件所做的仿真為功能仿真,而當(dāng)由QuartusII編譯后生成的VHDL仿真激勵(lì)文件和Modelsim的TCL腳本進(jìn)行的仿真為時(shí)序仿真。
(5)最后將QuartusII生成的配置文件下載到目標(biāo)器件中,形成DSP硬件系統(tǒng)。
2.4教學(xué)實(shí)踐的實(shí)施步驟
(1)教授學(xué)生使用DSP Builder進(jìn)行基于FPGA的DSP系統(tǒng)開發(fā)的過程。
(2)設(shè)計(jì)出利用DSP Builder進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)實(shí)踐的典型題目。
(3)讓學(xué)生將Matlab中編寫的數(shù)字信號(hào)處理算法,直接在FPGA器件中得以實(shí)現(xiàn)。
(4)對(duì)信號(hào)的處理結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試,解決數(shù)字信號(hào)處理中的實(shí)際問題,切實(shí)做到理論聯(lián)系實(shí)踐。
3.教學(xué)實(shí)踐的效果
在數(shù)字信號(hào)處理的教學(xué)實(shí)踐中,應(yīng)用DSP Builder在FPGA器件上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的算法,使學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中擺脫了繁瑣的具體硬件設(shè)計(jì),將更多的精力關(guān)注在數(shù)字信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)上,對(duì)所學(xué)數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)能有一個(gè)更生動(dòng)的體會(huì)和更深刻的理解,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力,取得了良好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]楊守良. Matlab/simulink在FPGA設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 微計(jì)算機(jī)信息,2005(8):[98].
一、正確處理好基礎(chǔ)教學(xué)與彈性教學(xué)的關(guān)系。防止盲目拓展知識(shí)內(nèi)容
縱觀高一化學(xué)必修模塊,其學(xué)習(xí)內(nèi)容幾乎是以前三年高中的全部化學(xué)內(nèi)容,如果教師不認(rèn)真理會(huì)新課標(biāo)要求,就會(huì)出現(xiàn)任意拔高教學(xué)要求,拓展教學(xué)內(nèi)容,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),人為制造教學(xué)時(shí)間與教學(xué)內(nèi)容的緊張關(guān)系。
二、正確處理好探究教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的關(guān)系,加強(qiáng)師生間的互動(dòng)和學(xué)生主動(dòng)參與意識(shí)
探究式教學(xué)是新課標(biāo)大力提倡的教學(xué)方法之一。探究式教學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是教師通過創(chuàng)設(shè)一定的探究情境,讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題,并在這一探究過程中讓學(xué)生獲得知識(shí)與技能,掌握解決問題的方法,獲得情感體驗(yàn)。
三、正確處理好演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)的關(guān)系,防止出現(xiàn)弱化學(xué)生實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象
高一化學(xué)必修課程最大的變化之一就是沒有像舊教材那樣在教材后面安排專門的學(xué)生實(shí)驗(yàn),這是不是認(rèn)為在教學(xué)中沒有必要安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)?一些教師認(rèn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)既浪費(fèi)時(shí)間,又耗損精力,不如一概改為教師演示實(shí)驗(yàn),這樣既方便又省事,認(rèn)為有學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間不如拿來上新課或復(fù)習(xí),而這恰恰違背了新課標(biāo)的精神。要知道新課標(biāo)不是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)弱化了,而是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)提出了更高的要求。
四、正確處理好知識(shí)的科學(xué)呈現(xiàn)方式,積極對(duì)教材進(jìn)行第二次“創(chuàng)作”
高中化學(xué)教材的編排采用的是專題式的模塊結(jié)構(gòu),缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)理論作支撐,在很大程度上影響了知識(shí)的內(nèi)在邏輯關(guān)系,給教師的教、學(xué)生的學(xué)都帶來了許多邏輯思維上的不便,許多學(xué)生反應(yīng)“一學(xué)就會(huì),一用就混”,因此教師一定要深入地研究教材內(nèi)容,挖掘知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系,結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律組織教學(xué)。
因此,教師在實(shí)施新課標(biāo)教學(xué)時(shí),要善于突破教材編排的局限性,在不超越教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上根據(jù)新課標(biāo)的要求和學(xué)生的實(shí)際情況靈活處理教材,重新整合知識(shí),對(duì)教材進(jìn)行第二次“創(chuàng)作”,以更加科學(xué)和符合學(xué)生實(shí)際的方式呈現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)。
(作者單位山西省壽陽縣宗艾高中)
能力上自主,學(xué)習(xí)才有興趣/王小平
《全日制義務(wù)教育語文課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“要積極倡導(dǎo)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式。”這是對(duì)傳統(tǒng)語文教學(xué)重接受輕探究、重認(rèn)識(shí)輕體驗(yàn)的接受性學(xué)習(xí)方式的摒棄。這一理念強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)和發(fā)展的主體是學(xué)生,學(xué)生在課程與教學(xué)中的主體地位得到了真正的確認(rèn)和尊重。所以,調(diào)動(dòng)每一位學(xué)生的參與意識(shí)和學(xué)習(xí)積極性,在一定程度上能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,給語文課堂帶來生機(jī)。
一、自主學(xué)習(xí)的能力――方法指點(diǎn)
要提高課堂學(xué)習(xí)效率,關(guān)鍵在于教師在教學(xué)過程中是否始終保持學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài),即是否發(fā)揮學(xué)生的主體作用,要使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體,能駕馭學(xué)習(xí)的全過程,就必須教給學(xué)生學(xué)習(xí)語文的“點(diǎn)金”之術(shù),讓學(xué)生掌握語文學(xué)習(xí)的基本方法和技能技巧?!度罩屏x務(wù)教育語文課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“語文教學(xué)要充分發(fā)揮師生雙方在教學(xué)過程中的主動(dòng)性和創(chuàng)造性?!边@就是說,教師在教學(xué)過程中要充分發(fā)揮引導(dǎo)者、組織者的作用,使語文教學(xué)成為在教師和教材輔導(dǎo)下的學(xué)生生動(dòng)活潑、自主、快樂的學(xué)習(xí)活動(dòng)。
1 指導(dǎo)學(xué)法,培養(yǎng)能力
所謂學(xué)法指導(dǎo),就是教師在教學(xué)過程中,通過最優(yōu)途徑,使學(xué)生掌握一定的學(xué)習(xí)方法,并能選擇和運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行有效的學(xué)習(xí),這也許是衡量學(xué)生主體能否發(fā)揮的一方面。那么首先應(yīng)在教學(xué)中增強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)法指導(dǎo)意識(shí)的培養(yǎng)。例如《哲學(xué)家的最后一課》的中心句:“要想根除曠野里的雜草,方法只有一種,那就是在上面種上莊稼;同樣,要想鏟除靈魂里的雜草,唯一的方法就是用美德去占據(jù)它?!睂?duì)于句中的兩個(gè)“雜草”的理解,我先讓學(xué)生認(rèn)識(shí)“雜、草”的表面意思,即一種植物。再引導(dǎo)學(xué)生由表及里,讓學(xué)生討論人身上真的有“雜草”嗎?這樣學(xué)生通過積極的參與討論不難得知人的“雜草”只能是人的思想上有問題,學(xué)生很快領(lǐng)悟思想上只能是不健康的、骯臟的東西。
2 鼓勵(lì)質(zhì)疑,發(fā)展思維
“學(xué)起于思,思源于疑?!币龑?dǎo)學(xué)生質(zhì)疑問難,是訓(xùn)練思維的基本方法,學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷地發(fā)現(xiàn)問題,學(xué)習(xí)才有興趣,才會(huì)主動(dòng)。學(xué)生有了問題才會(huì)產(chǎn)生求知欲望。教師要善于利用學(xué)生已有的知識(shí),誘發(fā)他們存在的疑難問題,進(jìn)而解決疑難,使學(xué)習(xí)取得進(jìn)步。教學(xué)中,提倡、鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生提問,及時(shí)地表揚(yáng),通過學(xué)生不同方式的質(zhì)疑,教給他們提問的方法。
3 學(xué)會(huì)遷移,培養(yǎng)技能
小學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)還不完善,他們不善于將新知識(shí)納入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中,因而思考問題缺乏深度,遇到新問題不善于從已有的認(rèn)知體系中尋找問題的答案,因而思考問題又缺乏廣度。在教學(xué)中,教師應(yīng)不失時(shí)機(jī)地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)新舊知識(shí)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)念惐?,抓住知識(shí)系統(tǒng)中同類要素的聯(lián)系,實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移,從而獲得扎實(shí)牢固的新知識(shí)體系和技能。
二、學(xué)習(xí)意識(shí)的主導(dǎo)――興趣養(yǎng)成
現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為:“一切有成效的活動(dòng)必須是以興趣作基礎(chǔ)的,有了這樣的心理?xiàng)l件,才能使學(xué)生進(jìn)入積極的思維狀態(tài)?!卑l(fā)展和加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣,是教師的一項(xiàng)重要任務(wù)。在教學(xué)活動(dòng)中,教師首先要樹立以“學(xué)生為主體”的教學(xué)思想,發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)精神,使之成為學(xué)習(xí)的真正主人。教學(xué)過程中更應(yīng)當(dāng)有目的、有計(jì)劃地培養(yǎng)學(xué)生形成濃厚、強(qiáng)烈的自主學(xué)習(xí)興趣。
1 課前預(yù)習(xí)――多姿多彩
現(xiàn)代社會(huì)的高度文明,讓這個(gè)世界變得多姿多彩。學(xué)生獲取新知識(shí)的方式、途徑很多,速度也更加快捷。小學(xué)生從小能夠主動(dòng)運(yùn)用高科技提高自己的學(xué)習(xí)效率,是每位家長(zhǎng)和老師的心愿。所以,布置預(yù)習(xí)課文的時(shí)候,老師應(yīng)明確學(xué)習(xí)要求,讓學(xué)生利用自己的方法獲取與課文相關(guān)的內(nèi)容和資料,使學(xué)習(xí)要求與學(xué)生的求知欲望相統(tǒng)一。
2 啟引有方――熱情流暢
我國教育學(xué)家孔子曾說過:“知之者不如好知者,好之者不如樂之者?!痹谡n上,教師的啟發(fā)方法得當(dāng),能使學(xué)生感到有趣、有味、有奇、有惑,就會(huì)讓學(xué)生精神興奮,情緒高漲,對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣。因此,教師在啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí),應(yīng)根據(jù)學(xué)生的心理需求和學(xué)力實(shí)情,運(yùn)用豐富多彩的引導(dǎo)方式,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。教學(xué)《學(xué)會(huì)合作》時(shí),我這樣開場(chǎng):“同學(xué)們做過‘兩人三條腿’的游戲嗎?說說當(dāng)時(shí)的情況。”這種游戲體育課上學(xué)生大都做過,稍加回憶,回答起來不是難事。在學(xué)生熱烈匯報(bào)時(shí),我進(jìn)一步引導(dǎo):“能介紹一下開展好這個(gè)游戲的成功經(jīng)驗(yàn)嗎?”學(xué)生很快就談到配合、合作的話題,就此板書課題,導(dǎo)入新課,帶著回憶時(shí)的興奮學(xué)生進(jìn)入了課文的學(xué)習(xí)之中。
3 美的熏陶――經(jīng)久不息
古人云:文章不是無情物。語文是最富有人性美的學(xué)科。我們教材所選范文不但具有思想美、結(jié)構(gòu)美、文字美,而且還具有版式編排設(shè)計(jì)美。學(xué)習(xí)中,教師應(yīng)積極指導(dǎo)學(xué)生去體味、感悟作品,引導(dǎo)學(xué)生在廣闊的思維空間中,多角度、多層面地去理解、欣賞作品,培養(yǎng)學(xué)生的美感,觸發(fā)學(xué)生的靈感,豐富學(xué)生的精神世界,提升學(xué)生的文明素養(yǎng)和文化底蘊(yùn)。
【關(guān)鍵詞】 電氣信息;信號(hào)處理;課程體系
近年來,隨著以語言處理、圖像處理、大數(shù)據(jù)分析處理等為核心技術(shù)的人工智能技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號(hào)獲取與處理的技術(shù)從制造業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)大到農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育、能源、國防等諸多領(lǐng)域,不斷給人類社會(huì)帶來更多發(fā)展。由此,隨著信號(hào)處理理論與方法應(yīng)用的范圍的擴(kuò)大,信號(hào)處理系列課程也成為國內(nèi)外各個(gè)工科專業(yè)的核心課程,除了電子類專業(yè),光電、機(jī)電、計(jì)算機(jī)、生物醫(yī)學(xué)等各專業(yè)也均已開設(shè)信號(hào)處理系列課程。由于存在著與原有課程體系的銜接,其在教學(xué)體系建設(shè)和教學(xué)內(nèi)容安排上存在各種問題。
一、課程群建設(shè)思路
面向國內(nèi)外高等教育的發(fā)展,跟蹤學(xué)科發(fā)展,借鑒CDIO 理念,以信號(hào)處理課群為背景,拓寬電氣信息類專業(yè)知識(shí)模塊為突破口,體現(xiàn)“厚基礎(chǔ),重應(yīng)用”的特點(diǎn),構(gòu)建信號(hào)處理系列課程體系,及時(shí)引入高等工程教育的教研與科研成果,強(qiáng)化基本方法、基本技能,提高綜合素養(yǎng),實(shí)現(xiàn)具有普適性的學(xué)科大類工程基礎(chǔ)教育的目標(biāo),并建立可持續(xù)發(fā)展的良好機(jī)制。
由于信號(hào)處理系列課程均以數(shù)學(xué)為主要工具,其理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng),體系內(nèi)課程之間及與相關(guān)課程之間在內(nèi)容上具有一定的重疊性,需要分析各門課程內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn),理清課程之間的相互關(guān)系以保證課程內(nèi)容的有效銜接,將其作為一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化整合,以形成模塊化的理論教學(xué)體系,并在大類知識(shí)平臺(tái)上建立層次化的實(shí)踐教學(xué)體系。在該體系下,注重理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)融合,注重工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
二、理論課程體系構(gòu)建
1、構(gòu)建專業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)課程Map
通過深入研究信號(hào)處理系列課程在各專業(yè)中與前開、后續(xù)課程的知識(shí)相關(guān)性,按照國家“卓越工程師計(jì)劃”的要求,按照知識(shí)領(lǐng)域、知識(shí)點(diǎn)構(gòu)造知識(shí)能力矩陣,理順各知識(shí)點(diǎn)的銜接關(guān)系,進(jìn)一步理清對(duì)應(yīng)課程的學(xué)期設(shè)置,為使其在培養(yǎng)計(jì)劃中的設(shè)置更為合理奠定基礎(chǔ)。
在電氣信息大類學(xué)科中,通識(shí)教育的核心課程中,信號(hào)處理類課程主要包括信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理兩門核心課程,根據(jù)專業(yè)需求還有信號(hào)分析與處理、DSP 技術(shù)及應(yīng)用以及系列實(shí)驗(yàn)課程等核心課程。結(jié)合各專業(yè)的開課情況,構(gòu)建電工電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程體系Map,如D1所示,可供開設(shè)專業(yè)選擇參考。對(duì)信號(hào)處理類課程整體要求較高的專業(yè)可以采用(a),要求較低的專業(yè)可以采用(b) 圖結(jié)構(gòu)。各專業(yè)可根據(jù)實(shí)際需要選擇開設(shè)的課程及學(xué)期學(xué)時(shí)。
電氣信息類專業(yè)的首要專業(yè)基礎(chǔ)課程為“電路”(非電專業(yè)為“電路分析”)課程,它也是“自動(dòng)控制原理”以及信號(hào)處理系列課程的理論基礎(chǔ),一般課程群中的基礎(chǔ)課程“信號(hào)與系統(tǒng)”需設(shè)置在“電路”開課后的學(xué)期?!白詣?dòng)控制原理”課程一般可以與“信號(hào)與系統(tǒng)”同時(shí)開設(shè)。若有些專業(yè)對(duì)信號(hào)處理類課程要求不高,建議開設(shè)“信號(hào)分析與處理”課程,建議學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)(至少48學(xué)時(shí)),由教學(xué)經(jīng)驗(yàn),開設(shè)在“自動(dòng)控制原理”課程之后授課效果較好。
2、建立課程群體系結(jié)構(gòu)
按照信號(hào)分析系統(tǒng)分析信號(hào)的數(shù)字處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)作為教學(xué)體系的組織結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)原理、方法和應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合,構(gòu)建課群內(nèi)課程的知識(shí)能力矩陣。各專業(yè)可選擇與本專業(yè)相適應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí),以形成適合本專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容完善、分工合理的教學(xué)體系。建立信號(hào)處理課程群內(nèi)課程的體系結(jié)構(gòu),如圖2 所示。
課程群中,信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理兩門課程為核心基礎(chǔ),以連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的分析和處理為基礎(chǔ),以離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的分析和處理為目的。按照目前的技術(shù)發(fā)展,信號(hào)處理的核心概念應(yīng)主要放在離散域的頻域(即ω域)的分析和處理。
圖2 信號(hào)處理課程群體系結(jié)構(gòu)
三、課程群教學(xué)內(nèi)容的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)
1、“信號(hào)與系統(tǒng)”
“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的傳統(tǒng)內(nèi)容包括信號(hào)分析與線性系統(tǒng)分析兩部分內(nèi)容。按照研究對(duì)象所在時(shí)間域分為連續(xù)時(shí)間和離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)兩種系統(tǒng);按照處理方法可以分為時(shí)域分析方法和變換域分析方法兩類方法。變換域的方法主要概括為頻域(ω域)、復(fù)頻域(s域)和Z變換(Z域)。課程中重要的運(yùn)算方法是卷積積分/卷積和的概念。當(dāng)今由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及各類工程軟件的普及,從變換域的角度,課程重點(diǎn)應(yīng)放在信號(hào)的頻譜分析以及系統(tǒng)的頻率響應(yīng)上;從時(shí)間域的角度,課程重點(diǎn)應(yīng)放在離散域分析。電路的時(shí)域方程求解,逆變換的求解應(yīng)弱化。
2、“電路”與“信號(hào)與系統(tǒng)”
電路課程應(yīng)主要介紹電路的基本概念和電路定律,其線性電阻電路、線性動(dòng)態(tài)電路時(shí)域分析的方法與定理是所有后續(xù)課程的基礎(chǔ)。其傳統(tǒng)內(nèi)容中,除電氣工程專業(yè)外,均可適當(dāng)進(jìn)行削減,傅里葉級(jí)數(shù)、復(fù)頻域分析等均可放至后續(xù)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程。
3、“信號(hào)與系統(tǒng)”與“自動(dòng)控制原理”
這兩門課程分別是弱電、強(qiáng)電專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程。主要內(nèi)容均包含對(duì)線性系統(tǒng)進(jìn)行分析的內(nèi)容,除了頻域外,其他變換域兩者均有涉及,內(nèi)容上不可避免存在有重疊,區(qū)別僅在涉及的深度與廣度?!白詣?dòng)控制原理”重點(diǎn)在對(duì)系統(tǒng)的分析,主要掌握控制系統(tǒng)的基本原理、分析方法,如控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,可控性等,關(guān)注系統(tǒng)的建模、分析和綜合?!靶盘?hào)與系統(tǒng)”課程更為關(guān)注信號(hào)的分析,尤其是信號(hào)的頻域分析,從頻譜分析角度掌握信號(hào)和系統(tǒng)之間的關(guān)系。
4、“信號(hào)與系統(tǒng)”與“數(shù)字信號(hào)處理”
“信號(hào)與系統(tǒng)”是“數(shù)字信號(hào)處理”的理論基礎(chǔ),兩者從理論上來說,是同一個(gè)理論體系細(xì)分后的結(jié)果,內(nèi)容本身并不存在重復(fù),只是由于大多數(shù)“數(shù)字信號(hào)處理”教材,為了保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性,往往將抽樣定理、離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)、頻域分析方法等內(nèi)容再次進(jìn)行了闡述。
“數(shù)字信號(hào)處理”的教學(xué)內(nèi)容注重面向工程實(shí)際,主要突出數(shù)字化方法與技術(shù),其重點(diǎn)內(nèi)容應(yīng)放在DFT、FFT算法、數(shù)字濾波器有關(guān)原理與設(shè)計(jì)方法。可以將離散時(shí)間傅里葉變換、離散傅里葉級(jí)數(shù)等基礎(chǔ)概念下移,適當(dāng)增加現(xiàn)代信號(hào)處理的內(nèi)容。
5、“信號(hào)分析與處理”
“信號(hào)分析與處理”課程為“信號(hào)與系統(tǒng)”與“數(shù)字信號(hào)處理”兩門課程的綜合體,適用于有信號(hào)處理知識(shí)需求但學(xué)時(shí)要求無法滿足的專業(yè)。實(shí)際運(yùn)行中,若專業(yè)開設(shè)了“自動(dòng)控制理論”,建議作為其后續(xù)課程開設(shè)。該課程由于學(xué)時(shí)有限,一般只能涉及信號(hào)分析與處理的基本原理與分析方法:信號(hào)的傅里葉頻譜、抽樣定理、信號(hào)的傳輸與濾波、DTFT、DFT、FFT、數(shù)字濾波器的基本設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容。
四、實(shí)驗(yàn)課程體系構(gòu)建
1、分層次設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)
整體規(guī)劃內(nèi)容,體現(xiàn)從原理到工程應(yīng)用,構(gòu)建與“厚基礎(chǔ),重應(yīng)用”培養(yǎng)目標(biāo)相一致的“軟硬結(jié)合,循序漸進(jìn),培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)”的信號(hào)處理實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)體系。
仍然按照“信號(hào)分析系統(tǒng)分析信號(hào)的數(shù)字處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)”組織整個(gè)課程群實(shí)驗(yàn)體系的內(nèi)容,改革實(shí)驗(yàn)方式,注重基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),其層次結(jié)構(gòu)如圖3所示。
隨著信號(hào)處理學(xué)科技術(shù)的發(fā)展,海量存儲(chǔ)器的出現(xiàn)使得用C語言等高級(jí)語言在DSP上實(shí)現(xiàn)變得更為容易,從而我們可以在實(shí)驗(yàn)室中以更接近于實(shí)際工程開發(fā)的過程,
用軟硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理的設(shè)計(jì)過程?;谛盘?hào)處理課程體系整體規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,不同專業(yè)可以采用不同的實(shí)現(xiàn)方案。在整個(gè)系列課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,我們按照同一個(gè)內(nèi)容的基于MATLAB軟件平臺(tái)的基礎(chǔ)軟件仿真實(shí)驗(yàn)到DSP或ARM硬件實(shí)現(xiàn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),并構(gòu)造基于實(shí)際系統(tǒng)的綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),從而讓實(shí)驗(yàn)更接近于實(shí)際的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。
2、基于CDIO理念中的二、三級(jí)項(xiàng)目原則來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
將科研項(xiàng)目中的以心電信號(hào)處理、汽輪機(jī)震動(dòng)信號(hào)處理、語音信號(hào)處理等實(shí)際數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)規(guī)劃為二級(jí)項(xiàng)目?jī)?nèi)容(通過綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)施),從工程應(yīng)用的角度出發(fā)設(shè)計(jì)題目,規(guī)劃設(shè)計(jì)課內(nèi)的三級(jí)項(xiàng)目?jī)?nèi)容,且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有從基礎(chǔ)到提高的層次性。
基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要包括基本信號(hào)運(yùn)算、典型信號(hào)的實(shí)現(xiàn)、卷積與相關(guān)的實(shí)現(xiàn)、連續(xù)信號(hào)的頻譜分析、離散信號(hào)的頻譜分析、時(shí)域/頻域抽樣、系統(tǒng)分析等內(nèi)容;綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容主要是將信號(hào)處理系統(tǒng)的各子系統(tǒng)構(gòu)建的系列的濾波實(shí)驗(yàn);軟硬結(jié)合實(shí)驗(yàn)及綜合設(shè)計(jì)部分主要放在FFT分析連續(xù)信號(hào)的頻譜及濾波處理、信號(hào)的采樣與濾波,以及用DSP/ARM實(shí)現(xiàn)語音、心電信號(hào)等信號(hào)壓縮、實(shí)時(shí)濾波、頻譜分析等內(nèi)容。
3、探索新的實(shí)踐教學(xué)實(shí)施方式
我們?cè)谠O(shè)計(jì)的信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)中,設(shè)計(jì)了信號(hào)分析、系統(tǒng)分析、信號(hào)處理綜合實(shí)驗(yàn)三個(gè)板塊。由于每個(gè)板塊中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都具有對(duì)應(yīng)地層次性,各專業(yè)可根據(jù)教學(xué)的深廣度需求靈活選擇與教學(xué)配套的內(nèi)容。如在信號(hào)分析板塊實(shí)驗(yàn)中,信號(hào)的頻域分析包括周期信號(hào)的頻譜、非周期信號(hào)的頻譜、信號(hào)的時(shí)域采樣等內(nèi)容,可在其中選擇部分內(nèi)容作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,也可以作為課后作業(yè)進(jìn)行練習(xí)。對(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)較少的專業(yè),還可以將信號(hào)處理綜合實(shí)驗(yàn)板塊的內(nèi)容變更為開放性實(shí)驗(yàn)或大型程序作業(yè)環(huán)節(jié)。
在具體實(shí)施中,我們將其作為大型程序設(shè)計(jì)作業(yè)進(jìn)行了嘗試,有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。具體實(shí)施步驟如下:
(1)制定了以二級(jí)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)任務(wù)書。任務(wù)書僅提供工程項(xiàng)目背景介紹及需要的設(shè)計(jì)指標(biāo),不提供設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)需要處理的信號(hào)也由學(xué)生自行采集。
(2)實(shí)施時(shí)間:開課中期~課程結(jié)束后一周。
(3)實(shí)施方式:由教師指定學(xué)生成立3人小組,由學(xué)生自由分工。采取指定組合的形式是為了更接近實(shí)際工作中,個(gè)人無法選擇合作伙伴的情況,以鍛煉學(xué)生的協(xié)作能力。
(4)項(xiàng)目考核:采取撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告的方式評(píng)定成績(jī)。學(xué)生需設(shè)計(jì)報(bào)告、源程序。項(xiàng)目組按照規(guī)范撰寫項(xiàng)目報(bào)告,并在指定時(shí)間內(nèi)提交報(bào)告、有關(guān)數(shù)據(jù)、源程序及運(yùn)行結(jié)果,并進(jìn)行結(jié)果分析。學(xué)生提交報(bào)告時(shí),同時(shí)提交自評(píng)成績(jī)與互評(píng)成績(jī),最終學(xué)生的個(gè)人成績(jī)由項(xiàng)目組成績(jī)與自互評(píng)成績(jī)加權(quán)進(jìn)行評(píng)定。
從實(shí)施效果來看,學(xué)生以超乎預(yù)料的熱情按時(shí)完成了設(shè)計(jì)任務(wù),并在實(shí)施過程中提出了很多建設(shè)性意見,收到良好效果。
五、結(jié)語
課程體系的內(nèi)容應(yīng)是隨著技術(shù)的發(fā)展不斷更新的,如何面向工程實(shí)際構(gòu)建符合電氣信息各專業(yè)要求的信號(hào)處理課程體系,優(yōu)化教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,需要我們持續(xù)研究探索。我們希望通過信號(hào)處理理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的研究和構(gòu)建,使學(xué)生熟悉理論知識(shí),掌握從軟件仿真到硬件處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和基本技能,培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題的能力。
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一、 感悟課程,形成新理念。
語文新舊課程課堂的最大區(qū)別在于:舊課程課堂是以知識(shí)傳授為重點(diǎn),教師要將語文基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能進(jìn)行分解,學(xué)生通過傾聽、練習(xí)和背誦,再現(xiàn)老師傳授的知識(shí),以應(yīng)付大大小小考試。而新程課堂則是以學(xué)生的發(fā)展為中心,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,參與學(xué)生開放式的探究,讓學(xué)生真正掌握終身有用的學(xué)習(xí),研究問題的方法和步驟。那么,什么樣的初中語文課程才符合“語文新課程標(biāo)準(zhǔn)”的要求,能在實(shí)際的語文教學(xué)得以落實(shí)并達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)呢?
1.課堂教學(xué)要全面提高學(xué)生的語文素質(zhì)。
全面提高學(xué)生的語文素養(yǎng)是“中學(xué)語文新課程標(biāo)準(zhǔn)”的一個(gè)基本理念。這一理念要求在課堂教學(xué)中,即要注意學(xué)生豐富語言的積累、良好的語感和整體把握能力的培養(yǎng),以及識(shí)字、寫字、閱讀、寫作、口語交際等各種技能的訓(xùn)練,同時(shí)也要重視提高學(xué)生的品德修養(yǎng)和審美情趣。
2.課堂要有開放意識(shí)。
只有開放的中學(xué)語文課堂才是有活力的中學(xué)語文課堂,才能學(xué)生開闊視野,提高學(xué)習(xí)效率。
3.語文課堂要重視學(xué)生良好方式的形成。
新的課程標(biāo)準(zhǔn)積極倡導(dǎo)自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式。這就要在語文課堂中教學(xué)內(nèi)容的確定,教學(xué)方法的選擇,評(píng)價(jià)的方式的設(shè)計(jì)。都應(yīng)有助于這種學(xué)習(xí)方式的形成。
4.課堂要盡可能地為學(xué)生提供語文實(shí)踐的機(jī)會(huì),以培養(yǎng)學(xué)生的語文實(shí)踐能力。
語文課程標(biāo)準(zhǔn)指出:語文是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,應(yīng)通過語文實(shí)踐培養(yǎng)語文實(shí)踐能力。
二、 加強(qiáng)新課程課程教學(xué)探究,駕馭新課程標(biāo)準(zhǔn)下的新課堂。
1.要有民主的氛圍。
民主和諧的課堂教學(xué)氛圍是培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探究、勇于創(chuàng)新精神的基本前提。在課堂中,教師必須采取民主、寬容、理解的態(tài)度,支持學(xué)生發(fā)表不同意見,鼓勵(lì)學(xué)生積極探究。師生不但在人格地位上是平等的,而且在心理、情感等方面也是平等的。
如果教師能帶著這樣一種認(rèn)識(shí)走進(jìn)課堂,那這樣的課堂才真正屬于師生雙方的,學(xué)生的主體地位才能得以確保,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣必然得以激發(fā),學(xué)生的創(chuàng)造潛能才會(huì)得到最大限度的開發(fā)。
2.準(zhǔn)確定位學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)。
幫助學(xué)生決定適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)目標(biāo),并確定和協(xié)調(diào)達(dá)到目標(biāo)的最佳途徑,是教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)的重要任務(wù)之一。新課程的特征具有開放性,要求達(dá)成學(xué)生知識(shí)與能力、過程與方法及情感、態(tài)度、價(jià)值觀三維目標(biāo)。
3.要有充分的讀。
讀的形式很多,有朗讀、默讀、誦讀等,這些都是閱讀的重要方法。它們?cè)趲椭鷮W(xué)生搜集處理信息、認(rèn)識(shí)世界、發(fā)展思維、獲得審美體驗(yàn)等方面起到了非常重要的作用。語文課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中要重視培養(yǎng)學(xué)生良好的語感和整體把握的能力。筆者認(rèn)為學(xué)生充分地讀是達(dá)到這一目的的最有效的方法之一。通過各種形式的讀配合使用,使學(xué)生在讀中加深理解和體驗(yàn),有所感悟和思考,從而受到情感的熏陶,獲得思想的啟迪,享受審美的樂趣。
4.要有自由的表達(dá)。
“中學(xué)語文新課程標(biāo)準(zhǔn)”指出:“語文教學(xué)應(yīng)在師生平等對(duì)話的過程中進(jìn)行,學(xué)生是語文學(xué)習(xí)的主人。因此課堂不是老師單一表演的舞臺(tái),也不是學(xué)生被動(dòng)靜聽的場(chǎng)所。在課堂中師生應(yīng)有充分的交流,學(xué)生應(yīng)有自由表達(dá)的權(quán)利和機(jī)會(huì)。
5.改變課堂結(jié)構(gòu),化教師的講授為學(xué)生學(xué)習(xí)的活動(dòng)。
新課程理念認(rèn)為,課堂是經(jīng)驗(yàn)。課程是人類已有經(jīng)驗(yàn)和教師、學(xué)生個(gè)人生活經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合。因而新課標(biāo)強(qiáng)調(diào),教學(xué)是教師與學(xué)生間、學(xué)生與學(xué)生間的交流、互動(dòng)的過程,在交流互動(dòng)中生成新的知識(shí),求得新的發(fā)展。
6.要有客觀的評(píng)價(jià)。
在“中學(xué)語文新課程標(biāo)準(zhǔn)”中,評(píng)價(jià)的地位越來越高,評(píng)價(jià)的方法越來越活,評(píng)價(jià)的作用也越來越大。在中學(xué)課堂教學(xué)中教師要注意對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋評(píng)價(jià)。通過課堂評(píng)價(jià),可以起到如下三個(gè)方面的作用:使學(xué)生明確自己在學(xué)習(xí)中的優(yōu)缺點(diǎn);發(fā)揮教師在課堂中的引導(dǎo)作用;激勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。只要教師的評(píng)價(jià)是客觀合理的,而且蘭時(shí)體現(xiàn)了一種師愛、一種民主的話,即使是指出學(xué)生的缺點(diǎn)的評(píng)價(jià),學(xué)生也是會(huì)樂意接受的,并且更能激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)探索的興趣。
7.要熱烈的討論。
討論教學(xué)是新課程倡導(dǎo)的參與式教學(xué)的一種重要方式,體現(xiàn)了新課程中“自主――探究――合作”學(xué)習(xí)的理念。在語文課堂中凡是可以由學(xué)生討論解決的問題盡可以放手讓學(xué)生自己去解決,千萬不要擔(dān)心“浪費(fèi)”了時(shí)間,完不成教學(xué)任務(wù)。
論文關(guān)鍵詞:信號(hào)分析與處理,教學(xué)改革,應(yīng)用型,考核方式
近幾年隨著信息科學(xué)發(fā)展日新月異,對(duì)相應(yīng)的基礎(chǔ)理論教學(xué)不斷提出更新的要求,“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)正在受到?jīng)_擊。為適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和當(dāng)今的教學(xué)規(guī)律,并結(jié)合我校“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)理念,我院采用將“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”這兩門課程整合為一門課程“信號(hào)分析與處理”,并率先在應(yīng)用電子專業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)。本文主要論述我院“信號(hào)分析與處理”課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和考核方式上的改革思路和方案。
1 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整
“信號(hào)分析與處理”課程內(nèi)容廣泛、抽象,涉及的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)多。我院??茖W(xué)生由于基礎(chǔ)薄弱,很多內(nèi)容不管是從概念的理解還是公式計(jì)算上都會(huì)有一定的難度,而且按照教學(xué)大綱要求在規(guī)定的60學(xué)時(shí)內(nèi)把連續(xù)時(shí)間信號(hào)和系統(tǒng)分析,離散時(shí)間信號(hào)和系統(tǒng)分析,離散傅里葉變換,快速傅里葉變換,數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì),包括無限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)和有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的內(nèi)容講述完,是有一定難度的。因此,有必要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整,內(nèi)容既不能貪多求全,又不能抽象偏難。
在教學(xué)內(nèi)容改革中,從實(shí)用性出發(fā),將理論和應(yīng)用相結(jié)合。首先,改變過去的以系統(tǒng)分析為主體,信號(hào)分析服從系統(tǒng)分析需要的格局,建立起信號(hào)分析為基礎(chǔ),系統(tǒng)分析與綜合為信號(hào)分析與綜合服務(wù)的概念。緊緊抓住信號(hào)這條主線,舍棄一些偏理論性且不適用的內(nèi)容,重點(diǎn)介紹信號(hào)分析、處理的基本概念、基本原理和基本分析方法。
其次,“信號(hào)分析與處理”課程涉及的分析方法較多,如對(duì)連續(xù)信號(hào)有時(shí)域法、傅立葉變換、拉普拉斯變換,對(duì)離散信號(hào)有時(shí)域法、離散傅立葉變換、快速傅立葉變換、z變換,如果每種方法都詳細(xì)講述并推導(dǎo)過程,會(huì)讓學(xué)生陷于紛繁的公式推導(dǎo)中,讓很多學(xué)生感覺在上一門數(shù)學(xué)課,可以想象這樣的教學(xué)效果肯定不好,也讓學(xué)生感到枯燥乏味。在分析方法教學(xué)內(nèi)容安排上,注重概念的理解和建立,弱化數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo),簡(jiǎn)化求解運(yùn)算,給學(xué)生講解這些知識(shí)點(diǎn)可以解決哪些實(shí)際的問題,培養(yǎng)學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。比如用經(jīng)典法求解系統(tǒng)的微分方程,在“高等數(shù)學(xué)”課程中已花費(fèi)較多時(shí)間學(xué)習(xí),在“信號(hào)與分析”課程中直接應(yīng)用,不再推導(dǎo);離散狀態(tài)方程的時(shí)域解法對(duì)??瓢嗤瑢W(xué)不做要求;把拉普拉斯變換、Z變換作為數(shù)學(xué)工具介紹,告訴學(xué)生如何用這些工具;對(duì)傅立葉變換,重點(diǎn)放到對(duì)頻譜、振幅譜和相位譜的分析上,讓學(xué)生掌握?qǐng)D譜所包含的信息。
再有,適當(dāng)增加Matlab軟件應(yīng)用的內(nèi)容。“信號(hào)分析與處理”是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,通過這門課程,不在乎讓學(xué)生記住多少個(gè)公式、定理,而更在于學(xué)生能否借助這個(gè)工具去分析處理問題。財(cái)務(wù)論文因此,增加了MATLAB在信號(hào)分析與處理的內(nèi)容,由于課堂教學(xué)學(xué)時(shí)的限制,這部分內(nèi)容更多地放在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。
2 教學(xué)手段的多樣性
2.1 靈活性教學(xué)
傳統(tǒng)的教學(xué)次序是先講連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的分析,再講離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的分析。鑒于兩部分內(nèi)容之間的相互關(guān)系,教學(xué)次序上先信號(hào)后系統(tǒng),先連續(xù)后離散。什么是信號(hào)?什么是連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)??jī)烧哂惺裁磪^(qū)別和聯(lián)系??jī)烧叩姆治龇椒ㄓ钟惺裁吹漠愅肯到y(tǒng)是為了達(dá)到特定目的對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、變換的器件、裝置、設(shè)備及其組合。為了處理不同的信號(hào),對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的分析方法又有什么異同?在教學(xué)上把注意力放在它們之間的類同點(diǎn)和不同點(diǎn)上,對(duì)分析方法和過程進(jìn)行類比推導(dǎo)講授,這樣既能幫助學(xué)生梳理課程的脈絡(luò)結(jié)構(gòu),又能加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。
2.2 板書和多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合
改革傳統(tǒng)的黑板式單一教學(xué)模式,在課堂教學(xué)過程中按講授內(nèi)容靈活使用黑板和PowerPoint。“信號(hào)分析與處理”課程中包含大量的數(shù)學(xué)公式和理論推導(dǎo),如果單純應(yīng)用板書,公式的推導(dǎo)和圖形繪制會(huì)占用大量的時(shí)間和精力,可充分利用多媒體的教學(xué)優(yōu)勢(shì),對(duì)已知的公式和易懂的內(nèi)容快速顯示,而重點(diǎn)和難點(diǎn)的地方又可應(yīng)用板書予以補(bǔ)充,增加知識(shí)保留時(shí)間,有利于師生交流的融合。借助于多媒體,還可以把課程中難以理解的概念形象化,加深學(xué)生的理解。比如卷積積分、卷積和,信號(hào)的采樣和恢復(fù)等內(nèi)容的教學(xué),可以借助多媒體把復(fù)雜的求解過程,以圖形方式演示出來,中間過程一目了然,這種方式能夠加深他們對(duì)于信號(hào)的理解和掌握。因此,在課堂教學(xué)中,要做好板書書寫和多媒體播放的完美結(jié)合,充分發(fā)揮兩種教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì),增進(jìn)學(xué)生對(duì)課程的理解和掌握。
2.3 將Matlab引入課程教學(xué)
Matlab 軟件提供了數(shù)據(jù)采集工具箱、信號(hào)處理工具箱以及時(shí)頻工具箱等相關(guān)命令和函數(shù)。用戶不僅可以使用Matlab語言靈活方便地編寫應(yīng)用程序,也可以通過Simulink軟件包對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真以及分析。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中側(cè)重于MATLAB在信號(hào)分析與處理的應(yīng)用,在課程教學(xué)中則是借助Matlab加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。如連續(xù)信號(hào)的時(shí)域運(yùn)算,如果按照常規(guī)的課堂板書推導(dǎo)計(jì)算方法,學(xué)生是很難想象信號(hào)如何進(jìn)行運(yùn)算的。為此我們通過Matlab環(huán)境編寫了連續(xù)信號(hào)的時(shí)域運(yùn)算的演示環(huán)節(jié),幫助學(xué)生理解信號(hào)時(shí)域運(yùn)算的每個(gè)環(huán)節(jié)和步驟。通過Matlab演示,一方面能加深學(xué)生對(duì)已學(xué)概念、原理的理解,另一方面也為信號(hào)分析方法的研究、信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
3 考核方式的改革
考試在一定程度上是學(xué)生學(xué)習(xí)的指揮棒,為避免學(xué)生為了考試而學(xué),為了考試而背,臨時(shí)抱佛腳的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法。在新的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)思想的指導(dǎo)下,對(duì)當(dāng)前的考試方法及考試內(nèi)容進(jìn)行了改革。考試內(nèi)容不再過多地注重公式記憶和單調(diào)的公式計(jì)算,而是側(cè)重在問題的分析方法,強(qiáng)調(diào)基本內(nèi)容、基本概念及知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。考核總評(píng)成績(jī)不再單一是期末的卷面成績(jī),而是由卷面成績(jī)、平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)齻€(gè)部分組成,并提高實(shí)驗(yàn)比例,占到了總評(píng)成績(jī)的百分之三十。平時(shí)成績(jī)包括學(xué)生出勤情況、作業(yè)情況、答疑情況等,如果有與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的,可以適當(dāng)調(diào)高總評(píng)成績(jī)。
4 結(jié)束語
“信號(hào)分析與處理”是工科院校中一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,為了提高該門課程的教和學(xué)的質(zhì)量,我們從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面對(duì)課程進(jìn)行了改革,實(shí)踐證明這些改革是切實(shí)有效的,學(xué)生對(duì)信號(hào)分析與處理的應(yīng)用能力都得到了加強(qiáng)。教學(xué)改革是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),雖然取得了一定的進(jìn)步和成績(jī),但在各個(gè)環(huán)節(jié)還需要繼續(xù)的探索,還要加強(qiáng)教學(xué)研究和與其他學(xué)校的交流,努力把它建設(shè)成為學(xué)生愿意學(xué)習(xí)并真正能夠應(yīng)用到實(shí)踐中去解決實(shí)際問題的課程。
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關(guān)鍵詞 數(shù)字信號(hào)處理 MATLAB 窗函數(shù) FIR數(shù)字濾波器
中圖分類號(hào):G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
0 引言
MATLAB①已經(jīng)成為數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用中分析和仿真設(shè)計(jì)的主要工具。軟件提供了數(shù)字信號(hào)處理工具箱,為數(shù)字信號(hào)處理課程及實(shí)驗(yàn)的仿真提供了方便。該軟件語句簡(jiǎn)練、編程簡(jiǎn)單、使用方便,可以很方便地進(jìn)行信號(hào)分析、處理和設(shè)計(jì)。
1 基于MATLAB的數(shù)字信號(hào)處理
數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)是數(shù)字信號(hào)處理課程中的主要內(nèi)容,利用MATLAB可以方便地對(duì)數(shù)字信號(hào)處課程中的理論、算法進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。下面就利用FIR的窗函數(shù)法,設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器,以說明MATLAB在數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)中的應(yīng)用。
1.1 用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)步驟
窗函數(shù)設(shè)計(jì)法是FIR數(shù)字濾波器的主要設(shè)計(jì)法,該設(shè)計(jì)法原理簡(jiǎn)單、運(yùn)算精度高,廣泛應(yīng)用于FIR工程數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)中。窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的步驟:(1)根據(jù)給定的濾波器技術(shù)指標(biāo),得出理想濾波器的單位抽樣響應(yīng): = ;(2)根據(jù)阻帶衰減和過度帶寬度選擇窗函數(shù)及濾波器長(zhǎng)度;(3)對(duì)加窗確定有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng) = ;(4)在頻域檢查幅頻響應(yīng)∣∣是否滿足技術(shù)指標(biāo)的要求,如果不滿足,則需要修改設(shè)計(jì),使?jié)M足所有技術(shù)指標(biāo)要求。
1.2 實(shí)例
試用凱塞-貝塞爾窗函數(shù)法窗函數(shù)②設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)度M=45的帶阻濾波器,其阻帶衰減 = 60dB,濾波器上下限截止頻率為%i/3和2%i/3。
由于 = 60dB,則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得: = 0.1102(8.7),≥50,是一個(gè)可以自由選擇的參數(shù),它能夠同時(shí)調(diào)整窗函數(shù)的主瓣寬度及旁瓣衰減,值越大,則旁瓣衰減越大,但此時(shí)過渡帶將變寬。
1.2.1 凱塞-貝塞爾窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器的MATLAB源程序
源程序:③
%bsf.m帶阻濾波器主程序
M=45;n=[0:1:M-1];AS=60;%給定參數(shù)
beta=0.1102*(AS-8.7) %經(jīng)驗(yàn)公式求kaiser窗函數(shù)的beta值并顯示
win_kai=(kaiser(M,beta))'; %調(diào)用用凱塞-貝塞爾窗函數(shù)
w1=pi/3;w2=2*pi/3;%帶阻濾波器截止頻率
h_d=i_lp(pi,M)-i_lp(w2,M)+i_lp(w1,M);%調(diào)用理想LPF子程序i_lp,設(shè)計(jì)理想BSF
hn=h_d.*win_kai;%加窗后實(shí)際BSF的單位抽樣響應(yīng)
[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(hn,[1]);%調(diào)用子程序freqz_m,求幅頻響應(yīng)
figure(1)
subplot(2,2,1);stem(n,h_d);ylabel('h_d(n)');axis([-1,M,-0.2,0.8]);title('理想帶阻濾波器沖激響應(yīng)');
subplot(2,2,2);stem(n,win_kai);axis([-1,M,0,1.1]);ylabel('w(n)');title('凱塞-貝塞爾窗函數(shù)');
subplot(2,2,3);stem(n,hn);ylabel('h(n)');axis([-1,M,-0.2,0.8]);title('實(shí)際帶阻濾波器沖激響應(yīng)');
subplot(2,2,4);plot(w/pi,db);grid;xlabel('頻率');ylabel('db');title('幅頻響應(yīng)(db)');
axis([0,1,-80,10]);set(gca,'XTickMode','manual','XTick',[0;1/3;2/3;1])
%幅頻響應(yīng)子程序Freqz_m
function[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a)
[H,w]=freqz(b,a,1000,'whole');H=(H(1:501))';mag=abs(H);pha=angle(H); db=20*log10((mag+eps)/max(mag));w=(w(1:501))';grd=grpdelay(b,a,w);
%理想LFP子程序i_lp
function h_d=i_lp(wc,M)
n=0:M-1;alpha=(M-1)/2;m=n-alpha+eps;hd=sin(wc*m)./(pi*m);
1.2.2 運(yùn)行結(jié)果
= 5.6533及如圖1所示。
由圖1可以看出阻帶衰減未達(dá)到60dB,不滿足要求,則需要修改設(shè)計(jì)。通常采用2種方法修改設(shè)計(jì):(1)增大的值;(2)增大窗口長(zhǎng)度M。
(1)對(duì)直接賦值,取 = 5.9,重新運(yùn)行主程序,得到如圖2所示的仿真結(jié)果。由圖2可以看出,此時(shí)濾波器的時(shí)域、頻域指標(biāo)均達(dá)到了要求。
(2)選擇窗口長(zhǎng)度M=49,重新運(yùn)行上面的程序,得到如圖3所示的仿真結(jié)果。也可以使該濾波器的時(shí)域、頻域指標(biāo)都達(dá)到了要求。
2 結(jié)束語
由上面的仿真實(shí)例可以看出,借助MATLAB數(shù)字信號(hào)處理工具箱,在課程教學(xué)中通過編程對(duì)一些比較抽象的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行仿真演示,將FIR數(shù)字濾波器復(fù)雜的設(shè)計(jì)方法、修正設(shè)計(jì)的過程具體化,這樣可以使學(xué)生很好地理解和掌握數(shù)字信號(hào)處理課程中的基本原理、基本概念、基本設(shè)計(jì)方法,加深了學(xué)生對(duì)課程中抽象概念的理解,能更好地鞏固理論課上所學(xué)知識(shí),克服學(xué)生的畏難情緒,并能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣。近幾年將MATLAB仿真演示引入課堂教學(xué)中,取得了良好的教學(xué)效果。
注釋
① 馬興義等.Matlab 6應(yīng)用開發(fā)指南[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
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