“DSP原理及应用”课程改革与创新实践

闫保双 严太山 邓惟滔 伍建辉 陈 松 杨宣兵

(湖南理工学院 信息科学与工程学院,岳阳 414006)

在新工科建设和工程教育专业认证背景下,要求高等教育为建设创新型国家培养具有中国特色、符合社会需求的高素质工程技术人才[1]。DSP技术广泛应用于社会生活的各个领域,为了满足用人单位对DSP技术人才的需求,培养具有地方特色的毕业生,服务于湖南“三高四新”战略发展,必须进行课程教学的改革创新。

1 教学现状分析

1.1 课程特点及教学目标

“DSP原理及应用”课程是广大高校电气工程、电子信息、自动化和通信工程等专业的专业课程,课程软硬件相结合、内容更新快、综合性强,学习难度系数比较大。湖南理工学院作为首批国家产教融合发展工程应用型本科规划高校,课程的教学目标为[2]:

知识目标:掌握F2833x DSP的基本结构原理,系统设计及软硬件开发调试方法;

能力目标:加强学生的自主学习、综合应用能力及创新意识的培养;

素质目标:提升其行业认知、沟通协作、踏实诚信的职业素养,践行社会主义核心价值观。

1.2 传统课堂教学“痛点”问题

(1)DSP是一门工程应用型课程,实践非常重要,但课程只有36学时,内容多课时少。

(2)课程的授课对象为不同专业的毕业班学生,各专业的相关课程设置及就业方向不同,且毕业班学生成绩分化明显,导致学生学习基础和对课程的接受度差别大。

(3)学生开始面临就业选择,近几年越来越多的学生选择考研、考公、考国网,湖南理工学院2022届电气专业61名学生的就业意向调查如图1所示。

图1 毕业生就业意向调查

这些情况导致学生没有更多的心思和时间花在课程的学习上,在以“教师讲-学生听-课后实验”的传统模式教学课堂中,学生的主动参与度较低。如何提高不同层次学生的学习主动性,让其积极参与到课堂中是亟需解决的关键问题。

2 教学改革整体设计

基于上述教学问题和教学改革目标,结合OBE教学理念,从课程教学内容、方法、环境、考核、思政等方面进行了全面的改革重建,总体思路如图2所示。将内部驱动和外部约束相结合,实现以学生为主体[3],把理论学习、实践能力和素质培养融为一体的课堂教学模式。

图2 教学改革措施

对教学内容进行重构,打乱以往的章节推进方式,实行项目化递进式教学。不同项目知识点相互融合,教学项目安排如图3所示。教学项目的设计考虑学生知识水平、学习目标、专业课时情况,充分考虑不同专业接口。每个项目设置基本任务和扩展任务,前者旨在锻炼学生对基本知识和技能的掌握,由学生个体独立完成;后者加强学生综合应用能力和创新能力培养,可以分组合作完成。工程实例层层推进,让不同基础的学生都能够学有所得。每个项目安排4个课时,课前安排知识点预习,课堂上讲解和练习重难点,完成基本任务和部分扩展任务,课后完成实践扩展部分。

图3 教学项目整体设计

3 项目实施案例

以ADC模块应用项目为例,教学内容的递进式安排及相应的培养目标如图4所示。

图4 AD模块以问题为导向的递进式教学设计

(1)教学内容以问题为导向,逐步深入。扩展内容的设计从横向和纵向扩展进阶,横向考虑课程内部不同知识模块间的综合应用,纵向考虑不同课程间的知识融合,还可以更进一步结合行业发展做一些创新性研究。

(2)学习过程以学生为主体,通过课堂练习推进。为了实现理论与实验教学的相互促进,把理论教学课堂从教室转移到实验室,两者穿插进行,从形式到内容都实现统一。课堂上充分发挥学生的主体地位,如可以选择学生上台讲解AD模块基本原理、分组讨论并分享自己编程遇到的问题及解决方法、展示优秀的设计结果等方式调动学生的学习积极性。整个过程,以学生的学和练为主,学生在实践中发现问题、解决问题。有效地将教、学、做结合起来,学生可以更好地消化吸收每次课的知识点。

(3)结合实践,将课程思政融于日常学习。考虑到教学对象为毕业班的学生,已经接受过多门课程的思政教育,为了避免重复,引起学生反感,课程思政的融入除了要自然合理之外,更注重“少说多做”。教学过中程,主要结合教学环境、就业需求、行业发展等方面进行思政引导,将思政元素无声地融于日常行动中。

4 加强实践,实行教学全过程考核

改变过去以理论考试为主的考核方式,加强学习过程和实践环节的考查,通过考核有效地促进学生的自主学习。每次课完成一个项目的设计,记录一次操作成绩;每个知识模块进行一次课堂测验;期末考核采取综合课程设计的形式,各项成绩构成如图5所示。

图5 成绩构成

5 实施成效

从近三年学生的成绩分布图6可以看出,平均成绩逐年增加,基础越好优秀率越高。学生对改革后的教学形式和考评方式的满意度达到86%以上。

图6 近三年成绩分布

新的教学模式提高了各层次学生的参与度,激发了其学习兴趣,学生的自主学习能力、应用能力和创新能力得以加强,涌现出越来越多优秀的课程设计和毕业设计作品,学院学生多次在电子设计竞赛、创新创业大赛中获得多项国家级和省级奖项。

6 结语

以OBE教学理念为指导,以培养“新工科”人才为目标,DSP课程以学生为中心,开展递进式的项目化教学,构建全过程的综合考核体系,形成了理实一体的闭环教学方式,课程教学效果大幅提升。这些改革为电气电子工程应用类课程教学提供了实践参考,为学生后续毕业设计和工作实践奠定了良好基础。