數(shù)字信號處理教學(xué)中理性與實(shí)用性的沖突解研論文
摘要：分析了數(shù)字信號處理的教學(xué)活動中呈現(xiàn)的“理性”與“實(shí)用性”沖突，指出這種沖突的形成原因，并從教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)手段的更新3個(gè)方面探尋數(shù)字信號處理教學(xué)中“理性”與“實(shí)用性”沖突解。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理；理性；實(shí)用性；沖突解
數(shù)字信號處理主要講述經(jīng)典的時(shí)域名、離散信號處理內(nèi)容[1，2]，它是國內(nèi)外眾多高校自動化、電子信息類專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。一方面，它蘊(yùn)含著大量的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論，這些理論是指導(dǎo)學(xué)生深刻理解專業(yè)知識的基礎(chǔ)，有助于學(xué)生創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)；另一方面，其應(yīng)用面很廣，并且與工程實(shí)際緊密結(jié)合，這些實(shí)踐應(yīng)用使學(xué)生對基礎(chǔ)理論更加融會貫通。從理想的狀態(tài)上看，這種理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程對于學(xué)生掌握相關(guān)知識是較為有效的。然而，在現(xiàn)實(shí)的教學(xué)活動中，這種理論知識與實(shí)踐知識的傳授往往意味著“理性”教學(xué)與“實(shí)用性”教學(xué)，兩者之間時(shí)常發(fā)生著沖突。
1數(shù)字信號處理課程中“理性”與“實(shí)用性”的沖突
1.1“理性”知識與“實(shí)用性”知識是不同的
數(shù)字信號處理這門課程所蘊(yùn)含的“理性”知識與“實(shí)用性”知識是不同的。前者主要是指大量的概念和理論，涉及到線性微分方程、積分變換、復(fù)變函數(shù)、離散數(shù)學(xué)等多門數(shù)學(xué)課程的內(nèi)容，對數(shù)學(xué)能力要求比較高，學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程時(shí)，常常感到枯燥乏味，對其中的分析方法與基本理論不能很好地掌握理解[3]。后者注重問題集形式，要求從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行解釋與應(yīng)用的過程，“經(jīng)世致用”的“實(shí)用性”觀念尤為突出。
1.2教師群體中的個(gè)體是有差異的
對于社會的任一群體，其中的個(gè)體之間是有差異的，其所掌握的知識比例是有所側(cè)重的，教師群體亦不例外，有的教師擅長理論傳授，有的教師擅長實(shí)踐知識講解，二者重疊的部分將是教師整體中很小的一部分。由于教師個(gè)體的差異，將“理性”知識與“實(shí)用性”知識完美理想地結(jié)合起來并高效地傳授給學(xué)生的情況畢竟只是很小的一部分。
1.3學(xué)生的知識基礎(chǔ)是不同的
學(xué)生群體中的個(gè)體由于先天、社會背景、努力程度、知識偏好等原因，其所擁有的知識基礎(chǔ)是不同的，由此導(dǎo)致不同的知識接受能力。有的學(xué)生對“理性”知識的接受能力很強(qiáng)，但由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)不多或缺乏，對“實(shí)用性”知識就不是那么容易理解了。另一些學(xué)生的生活閱歷較廣，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)較多，對“實(shí)用性”知識的理解更為容易，自然也就更容易接受“實(shí)用性”知識了。此外，由于學(xué)生對教師的情感、價(jià)值觀認(rèn)同等方面的原因，他們對教師所傳授的知識的接收程度也是各異的。
2“理性”與“實(shí)用性”動態(tài)平衡進(jìn)入數(shù)字信號處理教學(xué)的思考
為了幫助學(xué)生系統(tǒng)理解和掌握數(shù)字信號處理課程中的基本概念、基本原理和分析方法，充分鍛煉他們綜合應(yīng)用所學(xué)知識獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力和工程實(shí)踐創(chuàng)新能力，尋求如何融合“理性”知識的傳授與“實(shí)用性”知識的傳授尤為重要。可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行思考。
2.1以學(xué)生的和諧發(fā)展為目標(biāo)，避免走向極端
數(shù)字信號處理是一門理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系的課程，“理性”與“實(shí)用性”的沖突是該門課程教學(xué)過程中凸顯的特點(diǎn)。
要使得學(xué)生扎實(shí)、牢固掌握該門課程，就要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求，在教學(xué)過程中架起“理性”與“實(shí)用性”溝通的橋梁，讓學(xué)生成為數(shù)字信號處理學(xué)習(xí)過程中的積極參與者、探索者，讓學(xué)生親身經(jīng)歷將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行解釋應(yīng)用的過程，做到在更高層次上理解實(shí)際問題，因此，數(shù)字信號處理教學(xué)的過程應(yīng)注重學(xué)生綜合應(yīng)用知識能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。在計(jì)算能力和技巧方面，應(yīng)側(cè)重計(jì)算方法，注重利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。教學(xué)過程中應(yīng)注重師生的互動，突出基本原理中蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)概念、物理概念和工程概念。然而，從建構(gòu)主義的角度看，學(xué)習(xí)活動因個(gè)體而不同，因?qū)W習(xí)內(nèi)容和環(huán)境而存在差異，因此，數(shù)字信號處理的教學(xué)活動不能過分追求統(tǒng)一，即注重“實(shí)用性”絕不是要走向一個(gè)極端。數(shù)字信號處理以理論與實(shí)踐的統(tǒng)一性趨勢在發(fā)展著，其教學(xué)活動也在“理性”與“實(shí)用性”的張力中動態(tài)地前進(jìn)。鑒于此，數(shù)字信號處理的'教學(xué)活動應(yīng)在“理性”與“實(shí)用性”兩者之間尋求其沖突解，既要重視相關(guān)技術(shù)產(chǎn)生的背景及其“實(shí)用性”，也要重視其中的數(shù)學(xué)理論及其證明的“理性”。
2.2加強(qiáng)教師自身的知識修養(yǎng)
當(dāng)今世界知識日新月異，教師所擁有的知識體系不應(yīng)是靜止的，應(yīng)是與時(shí)俱進(jìn)的，因此，教師要不斷地更新自己的知識，不斷地改進(jìn)教學(xué)方法、教學(xué)手段，為提高教學(xué)質(zhì)量不斷完善自身的素質(zhì)。此外，隨著高校社會服務(wù)功能的凸顯，目前的高校專業(yè)課程所倡導(dǎo)的教育理念加重了“實(shí)用性”教學(xué)的砝碼，因此，作為工科類教師，不僅要處于理論知識的前沿，更要參與到具體的技術(shù)勞動中去，提升自身的“實(shí)用性”知識，以便為傳授知識奠定基礎(chǔ)。 2.3更新數(shù)字信號處理的教學(xué)方法與手段，促進(jìn)“理性”向“實(shí)用性”的提升
2.3.1更新教學(xué)方法數(shù)學(xué)信號處理這門課程與許多專業(yè)課有很強(qiáng)的聯(lián)系，例如，通信原理、數(shù)字信號處理、通信電路、圖象處理等。因此，可通過加強(qiáng)課程之間的聯(lián)系來更新教學(xué)方法，同時(shí)也指導(dǎo)學(xué)生掌握新的學(xué)習(xí)方法。如通常所說的DSP有兩層含義，一是數(shù)字信號處理（DigitalSignalProcessing），二是數(shù)字信號處理器（DigitalSignalProcessor）。“數(shù)字信號處理”課程是DSP的第一層含義，主要是學(xué)習(xí)DSP的基礎(chǔ)理論和算法，最終是要用到實(shí)際中。“數(shù)字信號處理器原理及應(yīng)用”課程，體現(xiàn)的是DSP的第二層含義。只有將這兩門課程緊密地結(jié)合起來，加強(qiáng)對這兩門課程（即數(shù)字信號處理系列課程）的聯(lián)系，才能使學(xué)生真正掌握DSP的知識，畢業(yè)后才能在信號處理的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮最大的才干[4]。
2.3.2采用多樣化教學(xué)手段數(shù)字信號處理的教學(xué)中，有許多的數(shù)學(xué)概念、物理概念及工程概念，特別適用于多媒體教學(xué)手段（CAI課件和電子教案等）。在CAI課件和電子教案中，不僅包含課程的基本原理和基本概念，更重要的是演示信號的變化過程，系統(tǒng)的響應(yīng)結(jié)果等。如把卷積圖示、系統(tǒng)的頻率響應(yīng)等做成Flash，直觀生動，便于學(xué)生理解和記憶。此外，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、MATLAB演示等對提高學(xué)生的課程理解能力發(fā)揮著及其重要的作用。尤其是MATLAB，它提供了信號處理有關(guān)函數(shù)和工具箱可方便地進(jìn)行數(shù)字信號處理中的相關(guān)計(jì)算，并繪出圖形，將教學(xué)內(nèi)容中難以理解的抽象概念、公式和例題的結(jié)果用圖形的方法直觀地表示出來，避免了大量復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，節(jié)省了時(shí)間，把注意力集中在概念、原理的理解上，通過對結(jié)果的分析，加深對概念和理論的理解和掌握，使課堂教學(xué)更生動、更具有吸引力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量[5]。
3結(jié)語
數(shù)字信號處理這門課程是電子信息類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)質(zhì)量的好壞，對學(xué)生后繼課程的學(xué)習(xí)有重要影響。本文分析了該門課程的教學(xué)過程中存在的“理性”與“實(shí)用性”沖突及其形成原因，繼而從教學(xué)理念、方法和手段3方面探尋其沖突解。未來研究可擴(kuò)展到課程設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)體系、教師科研水平等方面來尋求沖突解。
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