“数字信号处理”课程是电子信息类专业一门重要的专业基础课，该课程所涉及到的知识在通信工程、电子信息工程、计算机技术等领域都得到广泛的应用。

数字信号处理课程的理论性比较强，公式多，内容抽象，课程很多内容涉及到大量的数学推导与计算。同时，随着数字化和信息化的迅速发展，新的算法，器件及仪器层出不穷，相关的算法文献，器件手册及仪器说明书几乎都是英文撰写[1]。在本领域从事教育、研究及开发的工作人员，应具备相应的英文阅读能力和撰写能力。因此，在电子信息类专业开展“数字信号处理”课程的双语教学改革具有十分重要的意义，我校从2016级开始将通信工程专业培养计划中的“数字信号处理”课程设置为双语课教学。

一、“数字信号处理”课程双语教学中存在的问题

“数字信号处理”课程在我校2016级通信工程专业的培养计划中所占学分为3个学分，共48个教学课时，其中理论教学为40学时，实验教学为8个学时。现有传统的课堂教学中仍然采用以老师讲解为主的填鸭式教学，“教”与“学”被分离，存在灌输式过多，参与式过少；重分数过多，重能力过少；书本知识过多，实践知识和解决问题的能力训练过少等问题[2]。再加上课程本身理论性较强，数学公式较多，学生容易产生畏难情绪，从而导致学生整体学习效果不佳。如果将教学大纲中需要学生掌握的所有知识点都面面俱到的讲解清楚，又希望通过本课程的学习能够启发和提高学生对知识的综合应用能力。显然，在有限的课时内，现有教学方法无法将以上两个方面高效地完成。而双语课教学本身也存在双语教学带来的一些问题：教材改为全英文教材后，学生花费在教材阅读上的时间更多，难度更大，使得学生产生畏难情绪，从而导致学生直接放弃教材的阅读和学习。另外，学生英文水平的参差不齐，也造成不同英语水平学生的教学效果差异较大[3]。教学中出现的这些问题都需要老师不断探索和总结，对教学模式进行改革，从而使得学生的学习兴趣和效率得到提高[4,5]。

同时，目前的本课程考核方式相对单一，学生最终成绩由平时作业及出勤情况（10%）、实验（20%）及期末考试（70%）决定，虽然也引入了对平时作业及实验的考查，但是几乎还是一考定成绩，即注重结果评价，忽略过程评价。由于考试形式为闭卷考试，这也使得考试内容受到一定的局限，试卷中记忆成分所占比例较大，能够测试和反映学生综合能力的题目较少[6,7]。

因此，针对“数字信号处理”课程双语教学进行改革具有极其重要的现实意义和价值。

二、教学改革与实践

通过对现有“数字信号处理”课程在双语教学中存在问题的详细分析，教学中我们从教材选用、教学内容、教学模式、考核方式四个方面入手进行改革。

（一）教材选用的改革

教材选用上，坚决杜绝“一本教案教到底”，联系实际情况，打破教材固有的知识框架，同时考虑到本专业学生个体英语水平的差异，课程中教材选用采取以英文教材为主，中文教材为辅的方式。中文辅助教材选择两本，一本为原英文版教材对应的中文版教材，另外一本选择国内的经典数字信号处理教材。具体选用教材[8,9,10]信息如下：

英文教材

SanjitK.Mitra著，阔永红改编，DigitalSignalProcessing:AComputer-basedApproach，电子工业出版社出版。

中文辅助教材SanjitK.Mitra著，余翔宇译，数字信号处理：基于计算机的方法，电子工业出版社出版。

程佩青编，数字信号处理教程，清华大学出版社。

Mitra教授所著的《DigitalSignalProcessing:AComputer-basedApproach》全书共包含14个章节，书中共涵盖了324个例题，146个MATLAB程序和代码段，845个习题及158个MATLAB练习，书中含有大量简单却又实用的数字信号处理的例子，非常适合于电子信息类“数字信号处理”课程的双语教学。程佩青的《数字信号处理教程》，其内容涵盖了本科阶段的数字信号处理的学习内容，被国内众多高校选为本科生“数字信号处理”课程教材。

教学过程中，学生只需购买英文版教材，课题组购买8套中文辅助教材，这8套辅助教材分发到课程划分的学习小组内交叉使用，每学期使用完后，由课题组收回。这种教材选用方式，主要是基于学生的英语水平有差异，考虑到不同层次的学生需求。每个讨论组配备一套中文辅助教材，可避免极少数英语水平差的同学产生畏难情绪，在阅读原版英文教材有困难的时候可以对照中文教材完成学习，同时课题组负责购买，中文辅助教材可以重复使用，也避免给学生增加经济负担。

（二）教学内容的改革

“数字信号处理”是电子信息类的一门重要专业基础课，课程主要内容可概括为一个基础———离散时间信号与离散时间系统的时域、频域分析方法，两个变换———离散序列的傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT），一个滤波———数字滤波器理论及其设计方法[10]。教学内容上，针对每个重要的知识点，扩充相应的在电子信息和通信工程领域内的实际应用案例[11]。具体体现在以下几个方面：

1.离散时间信号与系统的时域与频域分析

此部分涵盖以下重要知识点：针对离散时间信号，包括序列的简单运算、序列的卷积、相关、周期性、时域采样定理等。针对离散时间系统，包括系统的线性、时不变性、因果性、稳定性以及LTI系统的冲激响应、输入输出关系等。对每一个知识难点进行知识上的延伸，引入具体的工程应用，如在软件无线电、语音、图像信号处理中的具体应用。

2.离散序列的傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT)

整个数字信号处理知识体系中涵盖了以下四个变换：Z变换（信号与系统课程中已讲授）、离散时间信号的傅里叶变换（DTFT）、周期序列的离散傅里叶级数（DFS）、离散傅里叶变换DFT。此部分涵盖以下重要知识点：DTFT和DFT的正反变换公式、计算及相关性质，频域采样定理，FFT算法。对知识难点进行知识上的延伸，适当拓展DCT变换、小波变换等知识点，引入DFT在语音和图像信号中的具体应用。

3.数字滤波器理论及其设计方法

此部分涵盖以下重要知识点：数字滤波的基本结构、IIR和FIR滤波器的设计方法。对知识难点进行知识上的延伸，通过对平均滤波器、中值滤波器等的介绍，引入在语音去噪、图像去噪、图像边缘检测等应用中的滤波器设计案例。

（三）教学模式的改革

对教学模式的改革可分为以下几个方面：

1.思政教育和时代精神融入教学内容中

希望通过在专业课中加入思政元素，能充分激发学生上课的积极性，提高同学的抬头率，最关键的是帮助学生形成正确的世界观、人生观、价值观，增强学生的社会使命感和主人翁意识。将专业教育与思政育人紧密结合，从价值塑造、能力培养、知识传授三个方面建立三位一体的课程目标[12]。

2.学习式、问题讨论式和案例式有机融合的三合一新型课堂教学模式

课堂上授课老师以课程主要内容和架构为导向，采用学习式教学模式，授课老师首先对每一章的主要内容、重点难点进行介绍，引导学生发挥学习的主观能动性，学生以小组进行课前和课后的合作性学习和研究性学习。

问题讨论式教学模式是以学生课堂讨论小组的方式进行，学生在教师的引导和启发下，将教学内容设计成若干问题，组织学生进行有意义的思维探索及讨论活动[13]。通过小组讨论，有疑问的学生会及时发现问题症结，养成学生思考问题、解决问题的技能和自主学习的能力。

表1离散时间信号与系统的时域分析教学模式设计

最后，将信号处理课程的教学以实际的工程的案例为载体，将课程学习过程与解决实际工程问题融合起来，调动学生主动学习的兴趣，培养学生的动手能力、团队协作精神和沟通能力。教学中将学生分成不同小组，每个小组的负责人轮流担任，完成具体的学习任务。表1给出了课程中离散时间信号与系统的时域分析部分的教学模式设计的范例。

3.合理设置教学的中英文比例

专业课设置为双语教学的首要目标是使学生掌握课程专业知识，其次才是专业英语水平的提升。考虑到学生个体英语水平的差异，教学中不能本末倒置。因此，教材和课件选择为全英文，但是授课时采用中英文结合的方式来进行讲解，从而达到既能保证学生学好课程本身的专业知识，又能使得学生的英语水平得到提升的目的。而对于极少数英语水平较差的学生，每个讨论小组提供了一套中文辅助教材，同时还提供给学生配套的中文版课件来帮助其完成学习。

4.灵活采用雨课堂、微视频等教学辅助工具

有针对性地对课程中的重点和难点录制微视频，帮助学生能够更好地理解、掌握和复习课程知识。在前期的改革实践中，已完成20次雨课堂课前测，5次章节测的题库设计。同时，还针对课程中重要的matlab程序进行了微视频的制作，共20个微视频文件。学生可以通过课后观看微视频讲解，达到提升动手能力的目的。

（四）考核方式的改革

目前国内专业课程的考核方式为以课程结束后的闭卷笔试为主，平时成绩为辅，即注重结果评价，忽略过程评价。为改变此现状，根据课程本身特点、性质，灵活运用考试、日常测评、实践技能操作、撰写专题报告相结合来进行教学改革[14]。针对考核方式的改革主要考虑以下三个方面：

1.课程考核内容应减少对课程内容中纯记忆内容部分的考察，增加对学生将书本上的理论知识运用于具体实践中分析问题、解决问题的综合素质和能力的考察。例如前面所提及的三个部分的知识，在期末考试时侧重对基础理论的考核，而对于滤波器设计这一部分内容，这一部分内容不宜全部放在期末闭卷考试的考核中，可在过程性考核中去考核学生的学习情况，如小组讨论与汇报，课程实验中。

2.课程考核应进一步侧重过程性评价，并进行持续的过程性评价，连续的过程性评价可以使教师及时了解学生对知识的掌握程度，促进教师及时调整教学方案，改进教学效果。“考”不是学习的目的，只是检验学习的手段。我们更希望通过“考”使得学生更加清楚自己对知识掌握的薄弱点在何处，从而促进学生更进一步的“学”。因此，在教学中针对每节课的具体学习内容，设计了20次随堂测，每次上课时，通过雨课堂教学平台发布随堂测。每次随堂测只有2-3题，一般是填空题和选择题的测试题型。学生只需用5分钟左右即可完成答题，同时还可以起到统计学生到课率的作用。另外针对课本中前面的基础知识部分，设计了章节测，能够及时掌握学生对所讲授知识的学习情况，不但能促进学生的“学”，还能促进老师的“教”，起到一个双向促进的作用。

3.制定规范化、公开透明、操作性好、可执行度高，能切实有效促进教与学的课程考核制度。为提高学生的学习积极性，增强教学的互动性，将考核形式推行到整个学习过程中，包括：平时测试、作业测评、实验考核、工程应用案例分析、期末考核。通过平时的考核督促学生养成自学习惯，提高自学能力和查阅文献的能力。通过期末考核来整体考察学生对本课程中基础理论、基本概念及基本分析和设计方法的学习效果。学习中通过实验环节和工程应用案例分析环节，调动学生主动学习的兴趣，培养学生的动手能力、独立思考能力、团队协作精神和沟通能力。

项目实施中加大学生在学习过程、到课率、平时作业、平时表现得分率，实验考核比例，加重体现阶段性考核成绩比例，降低期末成绩考核的占分比例，推行多种成绩评定方式。考试总成绩构成由过程性考核和期末考核两部分成绩构成。考试总成绩=过程性考核成绩×50%+期末考核成绩×50%。数字信号处理课程考核评价体系和标准如表2所示。

表2数字信号处理课程评价体系和标准

三、结束语

通过分析目前“数字信号处理”课程在双语教学中存在的问题，结合电子信息类专业的特点，从教材选用、教学内容、教学模式和考核模式四个方面入手对“数字信号处理”课程进行教学改革与实践。项目自实施以来，已取得了初步成效，经过连续两个教学周期的改革，从客观上的学生考核成绩、主观上的学生反馈信息及潜在的后续专业课程学习影响三个方面，都体现出了针对“数字信号处理”双语课程的改革措施是有效的，达到了改革预期的目标。后续教学中，还可通过设计调查问卷的形式，对改革中存在的问题进行及时反馈，进一步完善“数字信号处理”课程的教学。

参考文献:

[1]彭启琮.国家精品课程“数字信号处理”双语教学实践[J].中国大学教学,2005(4):16-17.

[2]杜艳飞,张学新.“对分课堂”:高校课堂教学模式改革实践与思考[J].继续教育研究,2016(3):116-118.

[3]彭启琮.从学生的角度看双语教学[J].中国大学教学,2007(5):13-15.

[4]王婵飞,许亚美,何继爱,等.《数字信号处理》双语教学改革研究[J].教育教学论坛,2020(19):154-155.

[5]尹霄丽,张健明,李宁,等.“数字信号处理”双语教学课程建设[J].北京大学学报(哲学社会科学版),2007(5):122-123.

[6]李杰,李学军.“数字信号处理”课程考试方式改革的尝试[J].长春大学学报,2013,23(8):1037-1038+1043.

[7]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.

[8]SanjitK.Mitra,阔永红.数字信号处理:基于计算机的方法/第4版[M].北京:电子工业出版社,2018.

[9]SanjitK.Mitra,余翔宇译.字信号处理:基于计算机的方法[M].北京:电子工业出版社,2018.

[10]程佩青.数字信号处理教程(第5版)[M].北京:清华大学出版社,2017.

[11]江志红.入浅出数字信号处理[M].北京:北京航空航天大学出版社,2012.

[12]田忠利.专业教育与思想政治教育有机融合的实践与思考[J].北京教育(高教),2017(6):47-48.

[13]林静.高校新型课堂教学模式的选择及实现方法[J].中国大学教学,2011(09):74-77.

[14]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.

刘洪,林洁馨,梁建娟,杨平.“数字信号处理”课程双语教学改革研究与实践[J].高教学刊,2020(29):91-94.

基金:贵州省高等学校教学内容和课程体系改革项目“‘数字信号处理(双语)’课程教学模式改革”(编号:2019005);贵州大学“本科教学工程”建设项目“‘数字信号处理(双语)’课程教学模式改革”(编号:JG201906).