基于OBE理念的数字信号处理课程混合式教学改革研究

［摘 要］文章针对数字信号处理课程理论性较强、公式推导较多、内容较抽象的特点，以及课程授课互动性不强、理论与应用脱节等教学问题，提出了基于OBE理念的线上线下混合式教学模式，分析了线上线下混合式教学模式的优势，打造学生自主、合作、探究式的学习环境；提出教师应该突破传统教学思维，革新教学理念，由“教师为中心”向“学生为中心、教师为主导”的教学理念转变，坚持以教学成果为导向，引导学生主动思考、讨论、实践、探索；改革教学评价方式，重视学生过程性评价，形成全方位、形成性的多元评价方法，有效地激发学生的学习兴趣，对培养学生的知识、能力、素养形成积极作用。

［关键词］OBE理念；混合式教学；学生为中心；过程性评价；数字信号处理

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）23-0085-03

在“互联网+”的时代背景下，信息技术、互联网技术被广泛应用，学习资源的获取较为便捷，知识的传播方式也发生改变，打破了传统课堂单一传授知识的模式。当前，高校传统的线下课程教学模式正在向线上线下混合式教学模式转变[1]。

数字信号处理课程作为电子信息和计算机科学等学科的一门重要的专业基础课程，是学生后续学习专业知识的重要基础，其理论性强，要求学生能够使用硬件和软件处理简单的信号，是一门理论与实践相结合的课程。而传统的教学方式枯燥乏味，部分学生难以理解知识点，无法在实践中运用[2]。线上线下混合式教学模式和OBE（Outcome⁃Based Education）理念，可以有效地服务于这一课程教学。

线上线下混合式教学为高校教师提供了广阔的教学空间和多样的教学资源。教师可以通过线上学习平台和工具，为学生提供丰富多样的学习资源，从而满足不同学生的学习需求和兴趣。通过在线课程、教学视频以及网络讨论等，可以促进学生自主学习，促进师生互动、交流、合作，培养学生的综合能力和创新精神，推动教育教学不断发展创新。

OBE理念是一种以学生为中心，强调学生的学习成果产出和能力培养的教育方法[3]。鼓励学生积极参与学习过程，通过课堂活动、实践项目和团队合作等方式，培养学生的学习能力、创造力和解决问题的能力。OBE理念强调全面的评价体系，不仅关注学生的学习成绩，还注重对学生能力和成果的评估[4]。

一、数字信号处理课程的特点及教学过程中存在的问题

（一）课程特点

数字信号处理课程是一门理论性较强的专业基础课程，包含了很多抽象的概念和原理，一些定理和结论的推导涉及复杂的数学过程，对学生的数学功底要求较高。课程与高等数学、复变函数、信号与系统、数字电路等先修课程紧密联系。课程内容包含信号的数字表示、采样定理、离散时间信号的线性系统、数字滤波器设计、频谱分析、快速傅里叶变换等，需要学生掌握数学工具和技巧，如复数运算、级数展开、拉普拉斯变换等。

（二）教学过程中存在的问题

第一，一些学生对先修课程的掌握不足，学习积极性不高。如一些学生在学完信号与系统课程之后，对信号分解、系统、时域、频域等概念的理解仍不够透彻，导致在学习数字信号处理时难以理解离散的内容，容易产生厌学情绪，学习积极性不高。

第二，部分教师授课时，生硬地将知识点进行“满堂灌”，忽略学生的学习反馈。如数字信号处理课程的名词和概念、公式的推导较多，一些通过公式推导得出的结论令人难以理解，教师在讲授时难度较大。加上课时的限制，教师为了讲解更多的知识点，与学生的互动较少，教学效果不佳。

第三，课程偏重理论内容，重视知识传授，轻视工程实践能力的培养。一些教师在教学中偏重对算法理论的讲解等，对算法的实践应用、实际工程例子的讲解不多，学生对知识的理解仍停留在公式符号的浅层面，对工程应用的理解不够，难以将所学知识运用到实际中。

第四，课程评价方式单一，重结果轻过程。将期末成绩作为结论性评定，且期末试卷的考核以教材理论内容及授课重点为主，注重理论知识点的考核，应用能力的考核较少，没有反映出学生的真实学习情况。此外，缺少对学生学习过程的考核，学生无法及时了解自己对课堂内容的掌握程度，存在部分学生考前突击、死记硬背、考完即忘的现象。

二、数字信号处理课程教学改革的举措

（一）采用线上线下混合式教学模式

充分发挥线上线下混合式教学模式的优势，将课堂延伸至课外，突破学习时间和空间的限制，让学生在学习过程中有更大的灵活性和自主性。线上线下混合式教学实施过程如图1所示。

课前，教师引导学生带着任务和问题随时随地自主学习在线课程的内容、反复观看在线视频，参与讨论并进行学前测试，在线反馈课前学习情况。课中，教师根据学生线上预习情况，在线下课堂上进行互动式、引导式、参与式、启发式教学，培养学生的学习能力，帮助学生掌握课程知识。同时，结合工程案例、实际应用等，借助现代化信息技术，加深学生对重点内容的理解。课后，教师根据学生作业、测试、讨论等情况，分析学生的学习情况，为学生答疑解惑，帮助学生拓展知识面，并及时进行教学反思和调整。

（二）革新教学理念

教师要转变教学角色，成为学生学习的引导者和合作伙伴，由“以教师为中心”向“以学生为中心、教师为主导”的教学理念转变。打造自主式、参与式和合作式的学习课堂，鼓励学生积极参与，引导学生主动思考、讨论、实践、探索。关注学生的学习需求，设计互动教学环节，如通过课堂讨论、分组研讨、团队项目等活动，提高学生的学习主动性和团队协作能力。关注课堂反馈并及时调整教学策略，注重学生对知识的吸收。

（三）将学术前沿知识、工程案例引入课堂，促进实践与理论教学相融合

将专业知识与最新技术、工程应用融合，让学生通过项目实践、实验操作等方式，深入地理解和运用所学知识，提高学习动力和热情，培养解决实际问题的能力，进一步提高课程教学质量。同时，教师可以结合自身的科研经验，将数字信号处理课程的研究成果融入课堂，反哺教学，及时将最新的科研成果转化为教学内容。

在教学活动中，教师将概念、原理、方法、应用等方面置于工程实践背景下，使学生在明确工程实践背景的前提下，学习课程知识并进行实际应用。如将理论内容教学与MATLAB相结合，直观展示实际应用中的有趣案例，增加课堂的趣味性，提高学生的创新思维能力和解决复杂问题的能力。又如在讲解一些知识点时，可进行互动式、引导式、启发式教学设计（见表1）。

（四）改革教学评价

要改变单一的考试评价方式，形成全方位、形成性的多元评价方法，不仅要重视对学生基础知识掌握情况的评价，还要注重对知识以外的学生综合素质发展情况的评价，尤其是创新能力、合作能力等方面的评价。课程评价内容的占比情况如表2所示。

教师通过对学生学习过程数据的分析，及时给予学生反馈，动态地改进教学策略。利用信息化技术，对学生视频观看及讨论数据、学习过程数据、交互数据、成绩等进行分析，多角度评价学生的学习情况，形成动态化、全方位、形成性的多元评价方法，充分调动学生的积极性。

三、结语

教学改革旨在提高教学质量、培养综合素质高和创新能力强的社会需求人才，并满足不断变化的教育需求。基于OBE理念的数字信号处理课程线上线下混合式教学模式，将学生置于学习的核心，促进教师与学生协同发展，授课方式灵活多样，使学生更加积极主动地参与学习，为学生的综合能力培养提供了新的思路和方法。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 薛成龙，郭瀛霞.高校线上教学改革转向及应对策略[J].华东师范大学学报（教育科学版），2020，38（7）：65-74.

[2] 郝慧艳，李静怡，郝利华，等.以OBE理念为导向的数字信号处理课程改革与实践[J].大学教育，2023（5）：27-30.

[3] 胡建波.应用型高校“以学生为中心”范式转型的案例研究：西安欧亚学院的实践与思考[J].高等教育研究，2021，42（11）：57-68.

[4] 蒋琳琼，何登录.能力导向下应用型本科院校课程考核改革探讨[J].教育观察，2023，12（4）：45-47.

［责任编辑：苏祎颖］