赵杰+王刚+孙慧霞+刘洋
摘 要：随着移动互联网和移动设备的飞速发展，借助移动通讯设备丰富教学、建设智慧课堂逐渐成为新型教学模式研究的关注点。该文结合智慧课堂的基本特征和微信公众平台的功能特点，针对数字信号处理课程开展了微信公众平台智慧课堂的建设。首先分析了数字信号处理传统课堂的现状及其局限性。其次通过对比分析传统课堂与智慧课堂，得出智慧课堂建设的优势。最后针对数字信号处理课程，设计了基于微信公众平台的智慧课堂，研究成果具有较好的扩展性。
关键词：数字信号处理 微信公众平台 智慧课堂
中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0242-03
数字信号处理问题无处不在，其基本概念和基本方法已经渗透到了信息与通信工程、集成电路工程、电气工程、航空工程、环境工程、水生工程、电路与系统、导航、制导与控制、生物医学工程等领域。《数字信号处理》作为通信、电子类专业的一门重要专业课程，其理论性与应用性均很强，目前已广泛应用于图像、语音、通信、雷达、控制、声纳、故障检测、航空航天、遥感遥测、地质勘探、生物医学、自动化仪表等领域。但是，《数字信号处理》课程大多仍采用侧重于理论讲授的教学模式，不能充分体现其工程应用性，不利于应用型人才的培养。
《数字信号处理》课程一方面以《高等数学》《信号与系统》等课程为基础，另一方面又作为《随机信号处理》《自适应信号处理》《图像处理》等后续课程的基础，在教学环节上起到承上启下的作用，其教学效果的好坏直接影响到后续课程的教学质量。该课程理论性较强，概念抽象，公式推导繁多，学习效果普遍不好。对于应用型地方本科院校的学生来说，由于其数学基础相对薄弱，对数字信号处理课程的基本原理及物理意义往往不能很好地掌握和领悟，更难进行实际的应用。因此，应结合应用型地方本科院校的特点和需求，对《数字信号处理》课程进行教学改革与实践。
微信公众平台于2012年正式上线，通过该平台可以群发文字、图片、语音、视频以及多图文等信息，实现即时交互功能，为基于微信公众平台的智慧课堂建设提供了可能[5]。因此，本文尝试将微信应用作为“互联网+教育”的一个载体，探索微信公众平台在《数字信号处理》智慧课堂建设中的应用，将枯燥的理论知识以声音、图像和视频等方式加载到微信公众号的运营中，充分激发学生的学习兴趣，加深学生对重点难点知识的理解，在互动中提升学生的应用能力。
1 数字信号处理传统课堂的现状及局限性
1.1 传统课堂采用满堂灌的教学过程，缺乏师生互动
传统课堂满堂灌的教学过程缺乏师生间的有效交流和沟通，教师无法实时地掌握学生对所学知识的理解程度，学生亦无法将学习过程中遇到的问题及时反馈给教师，从而导致教与学的效果均不佳。
1.2 教学偏重理论讲授，缺乏实践应用
由于《数字信号处理》课程具有较强的理论性，目前的教学过程多偏重理论知识的讲授和公式的推导，而忽视了所涉及知识的实际物理意义及其工程应用，必然使学生失去学习兴趣，学习效果不佳。
1.3 传统的教学模式多为碎片化知识的讲解，学生缺乏对课程的整体把握
传统的自底向上的教学模式容易使学生仅掌握知识碎片，不能对课程进行整体把握，此教学模式导致学生仅为了应付考试死记硬背知识点，而对知识的掌握不够牢固，在考完试后基本忘光，实际效果不理想。
1.4 授课方式单一，学生学习兴趣不高
由于《数字信号处理》课程的理论性较强，传统的授课方式主要采用板书的形式，容易使学生陷入仅重视理论推导而不重视应用的误区。另一部分教师为了避免繁琐的理论推导而采用多媒体课件讲授的授课方式，这又导致重要结论的理论推导被忽视，不利于基础知识的掌握。
2 传统课堂与智慧课堂的对比分析
智慧课堂是相对于传统的知识课堂而言的，指利用先进的信息技术手段实现课堂教学的信息化、智能化，将传统课堂的知识传授过程转化为开发学生的智慧、实现学生综合素质提升的过程。
针对传统课堂师生间缺乏有效互动的问题，基于微信公众平台的智慧课堂能够实现师生的实时互动，通过在线辅导答疑可以及时解决学生在学习过程中遇到的难点问题，通过增加学生的参与性激发学生持续的学习积极性，教师亦可及时掌握学生对于所学知识的理解程度，并及时修正教学进度，实现教师的教与学生的学之间的有效闭环反馈，从而改善教学效果。
针对传统课堂偏重理论讲授，缺乏实践应用的问题，结合《数字信号处理》课程的特点，开发MATLAB图形用户界面，实现典型的数字信号处理算法和实际案例的演示，并将开发好的MATLAB图形用户界面通过云端加载到微信公众平台，使学生能够通过在线平台实现典型数字信号处理算法的验证及实际工程案例的仿真，从而将理论教学与实践教学统一起来。
针对传统的自底向上的教学模式导致学生对课程的整体把握不足的问题，采用自顶向下的教学模式，先对课程的整体构架、知识体系进行梳理，形成“知识树”或“知识链”，并在课前及时通过微信公众平台推送给学生，使得学生对课程有一个整体把握。
针对传统课堂授课方式单一，导致学生学习兴趣不高的问题，通过录制重点难点问题的微课视频，制作系统的多媒体课件，将抽象的理论知识具体化、形象化，并加载到微信公众平台，实现微课视频、多媒体课件、MATLAB图形用户界面仿真平臺、在线辅导答疑以及课堂讲授的多位一体化的授课方式，充分调动学生的学习积极性，提升学生自主学习的能力[8]。
3 基于微信公众平台的数字信号处理智慧课堂建设
基于微信公众平台的数字信号处理智慧课堂能够突破时空限制，学生可以随时随地学习，并对学习过程中遇到的难点问题进行在线提问，教师通过监测微信后台数据，可以及时掌握学生的学习进度，并对学生提出的问题进行在线答疑，极大地方便了师生间的交流与互动，并形成了教师的教与学生的学之间的有效闭环反馈，切实做到因材施教，提升教学质量。endprint
《数字信号处理》智慧课堂微信公众平台的自定义菜单包括三个模块：课程教学、课程资料和实验实践，可以通过关键词回复进行在线答疑，如图1所示。课程教学包括课程介绍和课程大纲，如图2所示，其中，课程介绍包括本课程使用的教材、本课程的特点以及应用领域。课程大纲包括课程基本信息、课程性质与任务、课程教学基本要求（理论教学内容、基本要求和重点难点）、有关教学环节的要求及学时分配。课程资料包括参考习题，多媒体课件和电子教案，如图3所示，其中，参考习题包括历年考研真题及自测题，多媒体课件和电子教案是针对高西全、丁玉美编著的《数字信号处理》（第三版）制作的。实验实践包括课程实验和实践拓展，如图4所示，其中课程实验是针对该门课程的配套实验，实践拓展则是数字信号处理的典型算法及工程应用实例的MATLAB GUI演示。
4 结语
本文将现代教育资源整合到微信公众平台，实现了《数字信号处理》课程的智慧课堂建设，是“互联网+教育”的一个重要应用。通过该微信公众平台，学生可以随时随地学习本课程，了解本课程的具体安排，并实现在线答疑解惑，实验实践的MATLAB仿真以及自测习题练习等，教师亦可根据微信公众平台的统计数据了解学生的学习进展，学习过程中的难点问题，并及时解答疑问，针对学生个性化的需求进行因材施教，实现学生的学与教师的教双赢。本文的研究成果具有较强的灵活性和扩展性，一方面可以根据实际教学需求，灵活添加教学资源，从而使传统的封闭课堂走向开放；另一方面，利用开放的互联网平台，也可以将本文的研究成果更便捷地推广到其他专业课程的教学中。
参考文献
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[2]王恩亮，张丽华.应用型高校“数字信号处理”课程教学改革与实践[J].科技经济市场，2012（12）：98-99.
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[4]富爽，索丽敏，孟耀华，等.应用型本科院校《数字信号处理》课程教学改革初探[J].教育教学论坛，2013（25）： 30-31.
[5]曹琼.基于微信公众平台的翻转课堂教学模式研究[D].武汉：华中师范大学，2016.
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[7]房婷玲，曹菡，王长缨.基于微信公眾平台的智慧课堂教学模式初探[J].工业和信息化教育，2017（3）：77-83.
[8]孙慧霞，杨杰杰，徐孟杰.基于微信平台的数字信号处理智慧课堂建设[J].科技创新导报，2016（19）：153-154.endprint
