王申 周杰 田敏

[摘 要]微課是近年來興起的一種使用短視頻進行課堂教學的新型教學手段?；谖⒄n進行了《DSP技術與應用》課程的教學探索，設計了針對不同知識點的微課教學視頻。測驗表明，進行微課視頻教學后，學生對重要知識點的掌握程度明顯提升，即微課有效提高了學生課堂學習效率。

[關鍵詞]DSP技術;實驗教學;微課;教學改革

一、引言

《DSP技術與應用》是電子信息工程、通信工程、電氣工程與自動化等專業(yè)學生的一門專業(yè)課，系統(tǒng)地講授了數(shù)字信號處理芯片的硬件結構、指令系統(tǒng)、開發(fā)工具、程序設計、片內外設接口及應用等理論知識，除此之外作為一門實踐工程性學科，還需要完成課標要求的實驗課程對課堂理論知識進行應用，鍛煉動手能力[1-4]。在理論課中，需要記憶的知識點較多，部分學習內容晦澀難懂，理論性太強，對編程及數(shù)學基礎有一些要求。采用原有的幻燈片講授的講課模式，在90分鐘的教學過程中常常出現(xiàn)學生注意力不集中、教學重點和教學難點掌握不牢的問題。在實驗課中，因為部分學生基礎差，底子薄，造成對于課堂知識理解不深，相應地導致不能順利地完成實驗，最后對該課程徹底失去學習興趣[5-6]。

二、引進微課視頻教學的必要性

1.課時有限

《DSP技術與應用》在本科課程體系中承接C語言程序設計、數(shù)模電子技術、單片機原理等課程，進一步學習數(shù)字信號處理芯片及設計相關知識，在整個本科知識體系中有著舉足輕重的作用。原有的課程在課時安排上課堂傳授只有54個學時，時間有限，很難把每章節(jié)的重難點講透，使學生充分理解。比如在尋址方式這一知識點的講解中，有限的課堂時間很難把各個尋址方式講清楚。

2.課堂教學效率低下

該課程承接學生對數(shù)字信號處理的學習，主要介紹DSP芯片的結構特點，匯編語言，系統(tǒng)設計方法，對DSP技術基本的調試方法。理論性強，學生在學習的過程中很容易出現(xiàn)注意力不集中，對學習的知識點不感興趣等情況，教學效率低下。

3.實驗安排不合理

DSP實驗教學效果很大程度影響著學生對于DSP技術與應用理論教學內容的深化，學生是否掌握DSP技術的實際操作對于將來走上工作崗位起著至關重要的作用。由于課程進度、設備等問題的影響，DSP實驗教學時間與對應的理論內容教學存在實踐上的偏差。沒有做到實驗題目與對應知識點的同步。比如DSP的基本四則運算實驗安排在第十二周，但是在理論課上這一知識是在第9周傳授，時間跨度將近一個月，使得學生遺忘部分內容，不利學生對于這一知識點的消化和吸收。

微課視頻教學是近年來新興的一種教學手段。微課是指以簡單精練的視頻作為表現(xiàn)方式，旨在講述課程中的重要知識點，可被利用在教學中的視頻材料，一般還應含有對應的教學設計，素材資料，學習測評及解答等教學支持資源，形成一種凸顯主題的資源應用[7]。

微課將課堂講授的重要知識點凝練成5～10分鐘的一段短視頻，富有趣味性，知識點凝練，在知識點的講授過程中能夠有效吸引學生注意力，引發(fā)學生學習興趣。學生可以在課前的預習過程中就重難點通過觀看視頻學習，在課堂上有針對性地提問存在的疑惑。教師教學有針對性，極大地提高了課堂的教學效率。同時，微課教學還包括與短視頻配套的課堂練習、提問環(huán)節(jié)、討論環(huán)節(jié)、教師點評環(huán)節(jié)等輔助性教學手段，能夠有效提升課堂上師生的互動性，有效避免了填鴨式教學模式的缺點。這種教學方式，把學生的課堂時間無形地延長，學生可以在任何時間任何地點通過移動設備學習，成功解決了課時有限的問題。提前錄制好實驗課程的微課，學生可以在課前觀看微課，可將要完成的實驗流程有大致了解，在實驗課堂上減少教師的講解時間，學生也更加容易吸收，達到更好的實驗效果。

三、DSP教學改革

為了改善課堂教學質量，提高課堂時間的利用效率，課程組基于微課的相關教育理論進行了《DSP技術與應用》課程教學探索。針對課堂教學及實驗教學課程中每章，每個實驗題目的教學重點和教學難點分別設置了5～10分鐘不等的微課教學視頻。

1.針對課堂教學的微課視頻設計

（1）緒論章節(jié)的微課視頻設計

緒論章節(jié)中，重點介紹了DSP芯片在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的應用，因此課堂教學的重點是要給學生留下DSP芯片及技術在各個領域廣泛使用的直觀印象。因為學生只有建立了學習DSP知識對以后的工程實踐有用的信念，認為將來學習這門知識可以實際使用到未來工作情境及生活中，學生才會對這門學科感興趣，主動積極地學習。針對這一特點，設計了一段6分鐘左右的微課視頻，大致介紹了DSP技術應用在信號處理、語音圖像、醫(yī)療設備、消費電子、家用電器等各方面的實例，并對技術當前的發(fā)展形勢進行一些講解。在視頻實例中，既有目前最新型號的某品牌手機，也有對當前最先進的飛行器和醫(yī)療設備的介紹。DSP技術在工作場景中的應用實例可以極大地豐富學生的興趣，激發(fā)學生的學習熱情，調動學生的主觀能動性。

（2）硬件結構章節(jié)的微課視頻設計

硬件結構這一章是《DSP技術與應用》課程的一個基礎章節(jié)，作為一門軟硬件兼顧的學科，學生掌握好硬件結構對于后續(xù)的程序設計將起到很大的幫助作用。然而，部分學生反映該章節(jié)需要記憶和理解的知識點眾多，比如C54x系列各引腳功能，內外線中間結構等，概念抽象，學習起來枯燥乏味。因此，針對這一章的重點問題設計了相應的微課視頻，通過動畫的表現(xiàn)形式使對于學生原本枯燥的知識點變得易于理解和富有趣味性和動態(tài)化。

例如，在學習C54x的8組16位總線這一知識點時，并沒有采用傳統(tǒng)的講授方法，而是用動畫模擬了C54x芯片如何完成簡單的“1+2=3”的運算。學生通過觀看微課視頻，學習每條總線在運算中起到的數(shù)據(jù)和地址傳遞作用，將CPU、RAM、程序空間、數(shù)據(jù)空間、程序總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線等概念逐步建立起來。在觀看完微課視頻后，立即組織分組討論，就視頻中出現(xiàn)的相關知識點進行交流，討論后每個小組派一個代表上臺講述每條總線在運算過程中使用的先后順序，臺下的學生可以對該講述中出現(xiàn)的問題提出糾正，同時反思自己的學習情況。在這個互動過程中，一方面提升了學生的課堂注意力，另一方面還可以增強小組組員之間的交流及表達能力。傳統(tǒng)教學模式下學生感覺課堂枯燥等問題也迎刃而解。

（3）指令系統(tǒng)章節(jié)的微課視頻設計

在指令系統(tǒng)章節(jié)中，要學習的重難點尋址方式是理解所有指令系統(tǒng)的基礎。部分學生反映，C54x的七種尋址方式較為接近，不容易區(qū)分和理解。針對這一問題，制作了相應的微課視頻，視頻中給出了立即尋址、絕對尋址、累加器尋址、直接尋址、間接尋址、存儲器映像寄存器尋址和堆棧尋址的動畫講解。在動畫中，在給出了每種尋址方式的常用指令之外，還重點講解了地址和操作數(shù)的區(qū)別，以及地址存儲的不同位置。通過微課視頻學習，學生們普遍反映對于尋址方式的概念更加清晰，相關知識點的理解也更加容易，混淆操作數(shù)和地址的情況變少。

（4）FIR濾波器小節(jié)的微課視頻設計

FIR濾波器設計是DSP應用程序設計中的一個重點和難點，很多學生出現(xiàn)混淆區(qū)分線性緩沖區(qū)法和循環(huán)緩沖區(qū)法的情況。針對這一問題，制作了相應的微課視頻，視頻通過動畫動態(tài)地反映出數(shù)據(jù)的填充過程，學生可以在視頻里清晰地看到緩沖區(qū)頂部和緩沖區(qū)底部以及指針的指向。通過微課視頻對線性緩沖區(qū)法和循環(huán)緩沖區(qū)法進行動態(tài)化描述，學生普遍反映取數(shù)和填充的過程十分清晰易懂，線性緩沖區(qū)法和循環(huán)緩沖區(qū)法差別明顯，易于分辨。

（5）FFT實現(xiàn)小節(jié)的微課視頻設計

在FFT的DSP實現(xiàn)小節(jié)中，部分學生反映在數(shù)字信號處理課上學到的FFT蝶算過程已經(jīng)基本遺忘導致無法很好地理解這一部分，而《DSP技術與應用》課時有限，并沒有充足的時間再重新講述一遍FFT蝶算過程。針對這一問題，制作了相應的微課視頻，利用動畫手段清晰的重現(xiàn)了FFT蝶算過程，學生可以在課前提前復習這一知識點，反復觀看，在8分鐘左右的時間內完成了對這一重要知識點的回顧，為利用匯編語言在DSP芯片上實現(xiàn)FFT算法打下了堅實的理論基礎。通過觀看微課，學生在新的FFT的DSP實現(xiàn)這一重難點的學習中得心應手，達到更好的學習效果。

2.針對實驗教學的微課視頻設計

（1）DSP的基本四則運算實驗

在DSP的基本四則運算實驗中，許多學生只滿足于利用匯編語言實現(xiàn)加減乘除的功能，沒有考慮溢出、進借位、除零等特殊情況。針對這一問題，制作了相應的微課視頻，詳細給出了幾種特殊情況可能出現(xiàn)的問題，在進行試驗和編寫代碼前就給出了往屆學生犯過的典型錯誤。通過觀看微課，學生們的實驗質量明顯提高，所犯的實驗錯誤減少，在運算過程中基本考慮了邊界條件，也加入了相應的注釋。

（2）IIR濾波器設計實驗

在IIR濾波器設計實驗中，許多學生對MATLAB軟件進行濾波器設計的方法不熟悉。針對這一問題，制作了相應的微課視頻，給出了如何設計常用高通、低通、帶通濾波器的方法，并講解了相應參數(shù)的意義。在觀看了微課后，學生普遍學會使用MATLAB軟件計算濾波器參數(shù)，實驗報告的質量也有了顯著提高。

結語

微課是課堂和實驗教學過程中一種非常有用的手段。本文通過微課進行了《DSP技術與應用》課程的教學探索，設計了課堂教學及實驗教學的微課視頻。教學實踐表明，進行微課學習后，學生對重要知識點的掌握程度明顯提升，取得了較好的教學效果。

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[8]程義軍，樓國紅.基于微課翻轉課堂的DSP實驗教學的研究[J].西部素質教育，2017，3（15）：169-170.

[作者簡介]

王申（1992-），男，河南商丘人，碩士研究生，現(xiàn)就讀于石河子大學，研究方向：翻轉課堂

通信作者：田敏（1968-），男，河南商丘人，副教授，研究方向：農業(yè)信息技術與精準農業(yè)

[作者單位]

新疆石河子大學

（編輯：梁素娟）