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关键词 信息课 实践案例 使用策略
在初中信息课教学中,学生上机实践操作案例主要凭借教师的个人经验、爱好、专业水准以及对教学内容的单方面理解进行设计与实施,存在较大的盲目性和随意性,缺乏对不同学习阶段课程内容和培养目标的整体规划与设计。“在教学过程中必须要确保学生掌握好每一环节的基础知识。通常前一阶段的学习是后一阶段学习的先决条件,不掌握前面的基础知识,就会影响后面的学习”。[1]基于此,以信息课培养目标为依据,根据初中不同学习阶段的培养目标,将学生上机操作案例划分为三种类型:验证型、拓展型与应用型。
一、操作案例的类型
学生在初中不同的学习阶段,通过不同的学习方法和学习过程,会经历不同类型的操作实践,达成不同的学习目标。
1.适用于初始学习阶段的验证型案例
心理学家艾伯特・班杜拉阐述了人类的观察学习模式:“人类大多数的行为是通过观察、模仿学会的。通过观察其他人,一个人对新行为如何实施就有了认识,并且储存在记忆中。在以后的场合,这些认识会成为他的行动指南。”验证型案例就是通过观察、模仿和验证,促使学生循序渐进地学会基础知识,掌握基本技能,奠定信息技术学习基础。验证型案例以掌握基础知识、验证基本操作为学习目标,包含一节课的关键知识点与操作方法,具有基础性、标准性、规范性和统一性等特征,适用于一个教学单元的初始学习阶段。在教学中,教师对验证型案例进行讲解和示范,给出作业要求,提供助学稿和相关资源,学生仿照教师的操作完成作业,作业的完成率和相似度比较高。较高的作业完成率能够让学生获得成功的体验,增强学习信心。
验证型案例是基于基础知识与技能的学习,是对一节课教学目标的实际验证,学生必须完全理解并熟练掌握。
2.适用于中、后期学习阶段的拓展型案例
著名心理学家维果茨基强调:“好的教学必须为学生创造开展实验和探究的情境,利用已有的理论知识提出问题,再通过各种方法解决问题,寻找答案。”拓展型案例就是通过思考、想象、尝试和探究,帮助学生将少数、简单、独立的知识点融会贯通,获得全面、复杂、综合的学习成果。拓展型案例以解决复杂问题、培养创造力与创新精神为学习目标,侧重于表现学生的个人想法和独立意识,具有开放性、复杂性、个体性和探究性等特征,适用于一个教学单元的中、后期学习阶段。在教学中,教师不做讲解和示范,直接给出作业要求,学生结合生活中的实际问题,按照自己的习惯、喜好、能力和认知水平,自主选择解决问题的途径与方法,最终形成解决方案并动手完成。学生在完成作业过程中,超越了对操作技能的模仿和验证,注重过程与方法的灵活运用,突出个性,强化主体意识,最终形成高度个性化的学习方式。
拓展型案例是基于问题的学习,是对基础知识与基本技能的延展与扩充,学生在探索中利用知识有效迁移的能力获得发展。
3.适用于应用阶段的应用型案例
杰罗姆・布鲁纳的发现学习理论认为:“社会性对话在学习过程中扮演着非常重要的角色,校内外的社会交往有助于学生习得技能,解决问题。”正确的学习过程应该是“通过教师或其他精通学业的人提供的帮助,来解决一个超出他能力的实际问题”。应用型案例正是将学生从封闭的教室带入到开放的社会,在真实情景、真实条件下解决真实问题,经历用信息技术创造社会效益和经济效益的实际过程。应用型案例用以搭建课堂与社会之间的桥梁,实现学习与实践的统一,体现信息技术开放性、技术性和实用性的课程本质。应用型案例以参与社会实践、提升综合实践能力为学习目标,要求学生运用信息技术解决面向社会的实际问题,具有问题真实性、方法科学性、过程完整性以及成果价值性等特征,适用于课程学习的最终应用阶段。在教学中,通过处理具体事物,学生将课堂上获得的知识技能践行为创造力和创新精神,在好奇心、成就感、自我意识以及求知欲望的驱动下,参与社会实践,提高学习技能,促进全面发展。
应用型案例是基于项目的学习,是拓展型案例的延伸和扩展。应用型案例来源于现实生活和社会需求,学生通过接触生产实际,扮演职业角色,承担社会分工,最终掌握解决某个实际问题的科学原理、技术思想以及操作方法。
二、操作案例的使用策略
1.验证型案例的使用
对验证型案例,学生只要按照作业要求模仿操作就能掌握本节课的关键知识点与操作方法。验证型案例应具有以下性质。
(1)能激发并保持学生的兴趣,让学生快乐学习。学生对操作案例感兴趣,情绪就会愉快,知识伴随着快乐的情绪,会一起被存储到记忆中,从而获得好的学习效果。
(2)要从实际生活或其他学科中提取和构造,降低认知难度,引发并保持学习兴趣。案例所描述的事实应力求贴近学生实际,拉近与学生的距离。
(3)以良构问题呈现,即案例要有明确的初始条件、已知的目标状态、统一的答案和一致的评价标准。90%以上的学生能够运用本节课所学的知识与技能,用可知、可理解的解决方法处理、解决问题。
(4)知识点覆盖全面,难易程度分布合理,难度系数控制在0.3~0.5之间。
(5)能培养学生积极、健康、丰富而细腻的情感。情感在学生成长中起着积极的作用,是构建一个完整的人、全面发展的人、健全人格的人的重要组成部分。
验证型案例举例:以“对本班期中考试成绩进行评价”为题目,利用本班和全年级的期中考试成绩,对本班前阶段的学习情况进行总结和评价,编写一份评价报告。作业标准如下图所示。
由于案例同时提供了问题的解决方案,学习态度认真、肯动脑筋想的学生,都能完成一份高质量的分析报告。学生在学会加工信息和利用图表表达意图的同时不仅获得成功体验,并且能更深刻感受数据处理的实用功能。
2.拓展型案例的使用
拓展型案例只有简单的问题描述,没有完整的解决方案和明确的作业标准,也没有详细、清晰的格式要求和内容界定,学生只能依靠自己的推断、分析和探究来完成作业。拓展型案例应具有以下性质。
(1)是真实存在、有思考价值、有研究意义,需要利用较复杂的操作才可完成的问题。
(2)学生熟悉并有生活体验,具备对事情进行深度分析、获得有效结论的条件。
(3)能适应学生已有的知识结构和操作技能。
(4)能够提供充足的拓展空间。紧密联系生活或者学习中的问题,让学生容易将课本中的知识与操作技能,迁移、运用到现实问题中。减少规定和约束,使得学生更容易从被动模仿转向主动探究。
(5)有丰富的学习资源。学生通过网络可以搜索到丰富的资源,也可以由教师根据学生性别、爱好、操作水平等提供不同资源。
(6)以劣构问题呈现,即案例有多种解决途径和解决方案,允许学生得出自己的观点和结论,激发学生的好奇心和探求欲望。
(7)利于展示和评价。锻炼学生的表达能力,教师从中发现问题、总结方法,引领学生学习。
拓展型案例举例:以“对本班期中考试成绩进行评价”为题目,利用本班和全年级的期中考试成绩,对本班前阶段的学习情况进行总结和评价,编写一份评价报告。
此案例作业标准非常模糊、简略和宽泛,而且没有指定用什么软件处理数据、用什么形式呈现报告。从作业效果看,有人用Word,有人用Excel,还有人用PowerPoint;在数据分析上,有的详尽,有的粗略,分析角度和语言表达也大不相同。可以看出,学生在解决问题时,方法和途径极具个性化。与验证型案例相比,此案例要求的作业开放性强,对学生的约束很小,留出了较大的发挥空间,更能锻炼学生数据分析、信息提炼以及概括总结的能力,但作业难度和整体差异都比较大,对学生的基本素质要求较高,适用于善于动脑动手、有独立想法和创新意识的学生。
3.应用型案例的使用
经过验证型案例、拓展型案例的学习,学生已经知道了用信息技术解决问题的思路与方法,掌握了必要的知识与技能,在技术方法上已经具备了实际应用的基础与能力。应用型案例就是要给学生提供多样化的自主探索空间,鼓励不同意见和创造性思路的迸发。应用型案例应具有以下性质。
(1)是一个真实、完整的问题,有社会实用价值和个人学习意义,能够体现一定的社会效益或经济效益。
(2)可以是科技产品,也可以是艺术作品,或者是研究某个事物、调查某个事件、论证某种现象等,以适应不同学生的兴趣、特长和发展志向。
(3)有通过自主学习对其本质进行深入探究的可能。问题的性质容易被学生理解,使他们不至于感到束手无策或力不从心。
(4)以劣构问题呈现,完成劣构作业,需要有足够的知识储备、生活体验、操作技术和经验积累,是对理解、探究、动手等实际能力的综合考量。
(5)问题的难度要略高于学生现有水平,有适当的挑战性。
(6)没有过于复杂的逻辑推理和技术方法,符合学生的智力发展、思维特点、知识积累和动手能力。
(7)有合作学习的条件和意义,需要由一个团队协作完成。
(8)成果适合用多种方法展示、交流和评价,评价标准多样化。
(9)需要数节课、数周甚至更长时间才能完成。
应用型案例举例:以“手机软件的开发与创新”为题目,以教师身份参与学习项目,亲历项目的策划、准备、实施和评价,获得研究成果。
学生对手机有充分的生活体验,对手机软件的强大功能充满了神秘感和好奇心,有较强的学习兴趣和探求欲望,此案例帮助学生将书本知识与现实技术挂钩,经历用信息技术创造社会效益和经济效益的实际过程。
参考文献
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[关键词]数字媒体艺术 基础课 软件课 衔接
一、专业基础课与软件课教学的误区
在数字技术应用逐渐广泛的今天,高校艺术设计的基础课教学与软件课教学走向了两个极端。一种做法是无限留恋传统的教学模式,在表达媒介上,坚守传统材料与手工制作的唯一性。另一种做法是,在艺术基础谍教学过程中表现出对计算机的无限盲从。存在着教学误区。
1、计算机基础课和专业基础课教学脱节
目前,数字媒体艺术专业的计算机基础课程的教学还是较单纯地从技术角度讲授,联系艺术实际操作得不够。同时计算机基础课程的教师也缺乏数字图形、图像软件技术及相关知识的掌握,因此怎样使我们学生的艺术创意与计算机技术更好的结合还是一个要研究和探索的问题。
2、专业基础课教学与数字输入衔接存在不足
数字媒体艺术是利用现代数字技术,在数字输入设备、数字照相机、数字摄像机、扫描料、制作技术、概念等各个方面的局限,使学生的设计理念与设计能力产生质的变化。从系统性上讲,从技术到艺术,从平面到立体、从造型到创意,由浅入深,互相关联,使学生对该专业领域有一个较全面、整体的概念和认识,同时也为高年级的专业方向课程打下良好基础。
二、专业基础课教学与专业课程及软件应用课程衔接实现的构想
综上所述,数字媒体艺术专业基础课在教学思路、方法上急需依据新学科数字化、动态、交互等新特点做出相应的调整与变革。
1、素描课教学与专业课程及计算机应用衔接的实现
数字媒体艺术设计专业的素描基础课在教学过程中,建议与传统素描有所区别。建议将设计素描代替基础素描,多进行动态景物、人物的速写。由于基础素描与设计素描的表现形式不同,基础素描的画面效果注重视觉形象明暗、块面关系的表现,形象的艺术感染力是衡量作品的标准:设计素描的画面效果注重对形体结构的理解,对形体结构表达得是否准确、科学,是衡量设计素描作品效果的标准。
设计素描画面上的空间实际上是对三维空间意识的理解,设计素描要求把客观对象想象成透明体,要把物体自身的前与后、外与里的结构表达出来。这实际上就是在训练我们对三维空间的想象和把握能力。设计师用设计素描以及其他手段表达最初设计意图。其目的是为了创造实实在在的样式和造型,也就是说。能力的培养是平面的表现终究要向立体的表现过渡,而这种能力与基础素描的空间感表达完全是两个概念。其次在形象的典型细节表现方面,设计素描所要表现的是对象的结构关系,它要说明形体是由什么样的结构构成的,它的局部或各部部件是通过什么方式组合成一个整体的,设计素描关心的是对象最本质的特征,这些本质特征要从具体的现实的形体中提炼、概括出来。
基础素描与设计素描虽然在观察方法,构图安排、表现形式以及画面效果等方面都有类似的要求,但很多地方还有相当大的差异性。通过设计素描的训练能培养学生在今后更好驾驭数字媒体艺术设计工作中所涉及到的二维、三维造型方面的能力。而以往在传统素描课程中往往不能够引起足够重视的速写,由于数字艺术所呈现的动态特征,显得愈加重要。通过加大人物、景物的速写训练,可以培养学生对形态、特别是动态的迅速、准确把握,更好的为今后的动画原画、FLAsH动画等课程打下基础。
2、构成课教学与计算机应用衔接的实现
在传统的平面构成课程中,应及早摆脱以前平面构成教学对点、线、面过于模式化的训练。老师教学中应对点、线、面的概念有深入认识,在一定基础上,启发学生利用新技术,发挥创造力,给予点、线、面新的形式和内容。日本武藏野美术大学教授、构成学者“青木正夫”以具像造型资源作为构成素材,他发展了以观察为基础的构成方法。他认为以各种角度来观察自然界的物态,会感到它们是以预想不到的各种形状和非常复杂的组织形态构成的。青木正夫构成课程的特点,在于了解物体形成的各种要素、形状、大小、肌理,同时探索它们的有机联系,即分析部分和部分、部分和整体之间的关系,不是将观察所得原封不动的加以表现,而是提出需要的部分加以强调,并整理形状,使物体的特点表现得更为充分、准确。但这种对形体的构成表现观念。如果通过纯粹手工绘制的方法实现,就会非常的困难,费时费力。而且效果也不会很好,但如果学生利用数字摄影和计算机来完成此类构成作业,就会收到很好的效果。这样我们的构成课就不仅仅是点、线、面的构成,而是赋予了点、线、面更丰富、更形象、更广泛的内涵。在提高学生对形态把握能力这一构成课根本目的的同时。也锻炼了学生利用新资源进行创新思维的能力。
【关键词】健康体检中心;现状分析;科学管理
引言
人们生活的水平的提升,对自身健康也越来越关注。健康体检是了解自身健康状态最直观也是最有效的方式。健康体检是一个特殊的医疗服务项目,它是预防疾病的重要措施,也是实施自我健康管理的重要依据。国内健康体检中心的发展时间较短,在管理与经营方面都存在诸多问题。提升健康体检中心的管理方式,对提升其服务质量与经济效益都有着非常重要的意义。
1.国内健康体检中心的现状及问题
1.1国内健康体检中心的现状
根据2009年我国颁布的《健康查体管理暂行规定》调查发现,我国大多数健康体检中存在设立科室不全,没有实施“医检分离”,使得疾病患者与健康检查者使用同一检查设备,大大增加了较差感染的几率。医院的体检中心的面积较小,布局不合理,完全不符合《规定》中的相关标准。体检中心没有张贴流程指引,导致体检者检查盲目。体检中心的体检设备大多陈旧,没有定期更新。
1.2国内健康体检中心的问题
(1)没有形成完善的行业标准,体检质量低
目前我国的体检中心还没有形成一个完善的行业标准及相关资质评定,这就导致体检中心入行标准低,体检中心良莠不齐。根据《规定》中关于体检结构软硬件的标准来看,大多数体检中心是不达标的。而从专业的医疗服务角度来看,体检工作人员需要丰富的临床体检工作经验。但体检中心很难聘请到足够的专业医务人员,形成严重的人力资源不足。为了缓解这一现象,不少体检中心不得不聘请已经退休的医务人员或并没有足够工作经验的年轻医务工作者。这类情况在民营的体检中心更为突出。这将严重影响体检的结果与质量。
(2)没有完善有效的管理制度
就外部而言,我国目前并没有有效管理体检中心的机构,关于其管理的法律法规也非常的不完善。而体检中心内部,也没有制定有效的管理方案与激励制度,在选取与录用人才方面也缺乏统一的标准。
(3)体检项目没有足够的目的性
为了增加经济效益,不少体检中心推出体检套餐。套餐中虽然有常规检查,但也缺乏足够的目的性。大多数体检者是希望通过体检了解自己某一方面的症状,而不是整体的身体状况。而大多数体检中心只考虑到健康体检者的需求,忽视了某些疾病患者的需求。且体检的流畅大多复杂,若没有专业的介绍与指引,体检者在选择体检项目时就会非常的盲目。
(4)检查之后的健康管理不规范
我国健康体检中心还处于起步发展极端,只停留在健康检查的阶段。对检查之后的健康管理还没有形成一个有效的执行模式。且大多数体检中心在完成体检后,只是将体检报告交给体检者,并没有对报告内容作出系统详细的分析,帮助体检者更好的进行健康护理。
2.有效提升健康体检中心科学管理的方式
2.1建立完善的管理制度
目前我国健康体检中心主要分为三类:一类是依附与综合性医院设立的体检机构;一类是独立于医院之外的专业体检机构;一类是设立在疗养院内的体检中心【】。政府及相关部门需要根据不同的体检机构制定完善的管理办法,引导体检中心逐步形成行业标准与规范。
体检中心内部应该根据检查项目多样,建立分级管理制度。以科室主任为核心,护士长为主要落实者并协助管理工作。并设立不同的小组,专门进行对外营销、体检报告总结分析、体检操作培训、设备管理及客户服务等方面。并针对不同的岗位与小组,制定详细的管理办法,明确各自职责。
2.2开展人性化的服务
所有的护理人员都需要接受人性化服务的培训,深化人性化服务的意识。营造良好的体检环境:在大厅醒目处张贴体检指引及相关的注意指向;设立专门的咨询台,以及时为体检者提供帮助;建立叫号设备,避免体检者长时间的排队等待。当体检者询问体检项目时,要耐心听完体检者的讲述,了解体检者的目的,在根据体检者的需求提供意见。体检者在领到体检报告中,应附带一份关于体检结果的分析及建议。明确指出体检者潜在的健康隐患,与相关的健康指导。建立完善的客户档案,实行体检后的随访。
2.3提升体检项目的目的性
体检中心应减少体检套餐的推销,而应该根据体检者的实际要求合理的进行体检。在体检前,医护人员可以先对体检者进行初步的检查,在根据结果着重选择体检项目。如此体检者即了解自己想要知道的信息,又显示出体检中心的专业性。若体检者是患有某种疾病的患者,医护人员要根据体检者的病情进行有针对性的检查,关注体检者的病情发展,并对体检者提出相应的护理建议,帮助体检者更好的制定康复计划。
结论
随着我国人民的生活水平不断提升,对自身健康的关注度也会不断升高。健康体检中心的出现,正是满足国民对健康的需求。健康体检中心目前并没有完善的管理办法及行业标准,体检项目的针对性不强,内部管理混乱等问题严重制约着该行业的发展。政府不仅要尽快制定相关法律,促进该行业规范;体检中心也应该自觉的实行有效的内部管理方案,开展人性化服务,提升体检项目的目的性,才能有效提升体检质量,满足体检者对体检的要求。
【参考文献】
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关键词:数字信号处理;课程设计;FPGA
中图分类号:G434文献标志码:A文章编号:1673-8454(2017)24-0034-03
一、引言
数字信号处理课程是电子技术类、通信类专业的一门重要的专业基础课。目前我们对本科生开设的《数字信号处理》课程大多侧重在理论技术方面,注重理论推导而忽略具体实现技术的介绍。结果导致学生在学习了数字信号处理课程之后并不能把所学的理论知識与实际的工程应用联系起来。如果将现有的《数字信号处理》课程与FPGA技术相结合,以已有的理论为基础,重点介绍数字信号处理实现平台和一些具体可用的实现算法,可促进教员教学水平的提高及学员动手能力的加强和创新意识的养成[1-5]。
我校已设立了《数字信号处理课程设计》课程,为进一步培养学生的创新实践能力,我们将FPGA引入到数字信号处理课程设计的实验教学中,精选和优化课程设计内容,使数字信号处理课程设计更具科学性和实践性。以Xilinx公司提供的集成开发工具ISE软件和实验室自研的基于Spartan3系列的FPGA多功能实验箱,作为“数字信号处理课程设计”的软、硬件平台。在此平台上,学生最终能完成从基础实验、典型应用到综合设计的一系列教学实验。通过近三届学生的教学实践,收到了良好的教学效果。
二、课程设计的目的与要求
本课程设计是《数字信号处理》课程的具体应用和实践,是《数字信号处理》课程理论知识的综合运用,其基本任务是着重提高学员在模/数转换、数/模转换、数字信号处理、系统分析与综合方面的实践技能和科学作风,培养学员综合利用理论知识解决实际问题的能力。
要求学员根据所学数字信号处理知识独立设计完成基本任务,熟悉、掌握、熟练使用FPGA开发软件,掌握模拟信号的数字化采集与产生、数字滤波和频谱分析的基本原理,运用FPGA技术对数字信号处理系统进行系统分析和综合设计。
三、课程设计的内容安排
本课程的教学内容包括FPGA设计基础、FPGA典型应用案例、综合课程设计实验三大部分内容。
1.FPGA设计基础
第一部分FPGA设计基础介绍了可编程逻辑器件的编程器件工作原理、基本结构和电路表示方法,现代数字系统的设计方法,可编程逻辑器件的一般设计流程;FPGA的典型应用场合;主流的FPGA芯片厂家(如Xilinx和Altera等)及其市面代表产品;硬件描述语言基础(VHDL和Verilog);Xilinx的可编程逻辑器件设计工具ISE软件,以及基于ISE的开发设计流程。
2.FPGA典型应用案例
选择合适的典型应用案例是做好数字信号处理课程设计的关键所在。通过实际教学实践,使学生利用FPGA工具开发软件来掌握信号处理系统基本原理,以及数字信号处理的设计方法。同时利用配套的仪器和设备,在FPGA多功能实验箱上完成数字信号处理的算法验证与调试。
本实验箱充分采用了模块化设计思想,具有良好的扩展性和移植性。实验箱由底板、FPGA核心板、双路A/D模块、双路D/A模块、IO模块、面包括展板等组成。其中,FPGA核心板采用Xilinx公司的Spartan3系列FPGA芯片XC3S400-PQ208,门数容量为40万门;A/D模块搭载双通道65MHz高速12位ADC,满足高速高精度数据采集需求;D/A模块搭载双通道125MHz高速14位DAC,满足高速高精度波形输出需求;I/O模块板配备了丰富的I/O设备,其中有12个LED灯、4*4矩阵键盘、拨码开关、四位七段数码管、液晶模块(1602和12864)和蜂鸣器。
根据课程设计的目的与要求,在对多年教学实践分析的基础上,为学生提供了下列5个FPGA典型应用案例:①正弦信号发生器设计;②数字电压表设计;③数字频率计设计;④FIR滤波器设计;⑤简易数字频谱仪设计。这一部分内容是本门课程设计的重点,是在课堂上教师重点讲授的内容。首先对工作原理进行分析,然后在FPGA多功能实验箱上演示实验结果,再打开ISE实验例程进行程序讲解,最后安排学生自己实做练习,复现实验结果。
在以上典型应用案例中,不仅注重数字信号处理基本知识的理解和应用,而且强调知识的融汇贯通,重点加强学生对课程知识的综合应用和实践能力的培养。例如,正弦信号发生器设计实验,注重运用直接数字频率合成(DDS)和数/模转换(D/A)的实现方法;数字电压表和数字频率计设计实验,注重运用模/数转换(A/D)和数字化测量幅度、频率的实现方法;FIR滤波器和简易数字频谱仪设计试验,注重运用FIR数字滤波和FFT进行实际信号频谱分析的实现方法。
3.综合课程设计实验
综合课程设计实验要求学生运用FPGA技术对数字信号处理系统进行系统分析和综合设计,完成数字信号处理课程设计报告总结,以及课程设计过程中的学习体会与收获、对FPGA开发设计经验总结、本次课程设计的认识与建议。
具体实施时,教师布置4个可选的综合设计实验:①数字储存示波器、②逻辑信号分析仪、③程控滤波器、④简易数字信号传输性能分析仪。学生可以任选其中一题作为综合课程设计实验题目,要求学生运用FPGA技术对数字信号处理系统进行系统分析和综合设计,并在FPGA多功能实验箱上完成整个系统的设计与实现。
下面是一组学生选择第3题(程控滤波器)进行综合课程设计的部分实验结果。其中设计了一个截止频率为10KHz高通滤波器,先用Matalbfdatool滤波器设计软件进行FIR线性滤波器的系数设计[6-7](如图1所示),然后导入到MATLAB工作空间进行相应的操作,并保存为FPGAIP核所需的.coe文件,再在ISE工程中将.coe文件导入到FIRIP核中,并编译下载至FPGA多功能实验箱上观察输出结果。截止频率10KHz高通滤波器输出结果(10KHz输入)如图2所示,截止频率10KHz高通滤波器输出结果(8KHz输入)如图3所示。
四、教学模式和方法的选择
1.以学生为主体,采用启发式教学
“数字信号处理课程设计”教学的基本模式是采用多媒体课件进行部分精讲,伴以大量的自学、讨论和实践。在以启发式为基本方法的前提下,针对本课程的特点,采用了以下三種方法。一是对比分析法。不同FPGA在芯片结构、外围接口、程序开发以及功能上都有可比之处,通过对比教学,可以加深印象提高教学效果,让学员更好的理解所讲述的内容。二是系统分析法。一个完整的FPGA系统是一个完备的系统。在介绍各种不同系统结构的设计时,还必须从硬件和软件两个角度统一阐述,使学员明白为什么采用该型号芯片、为什么采用该软件结构等,从而更深入的理解数字信号处理的硬件实现的本质。三是典型分析法。FPGA系统多种多样,适当的选取几种典型的系统进行详细分析,由浅入深,由表及里,使学员不但能熟练的掌握和分析各种FPGA系统,还能学会自己设计或构造具有特定意义的数字信号处理系统。
2.丰富的多媒体教学手段
针对数字信号处理课程设计中一些内容比较抽象难以理解,教师用传统的教学手段很难讲解清楚,某些规律学习者难以捕捉,同时有许多设计的概念需要通过实验验证来加以阐述,例如,在讲解滤波器设计过程时,虽然在理论上说明了设计过程的步骤和方法,但是,实际滤波的应用具体是怎样,需要通过实验来加以验证。因此在教学中,可发挥多媒体的强大的辅助教学功能,使得抽象的或难以进行传统教学的内容能形象直观生动地再现出来,实现教学由难化易,由繁化简,激发学生学习兴趣。
在课堂教学中可以引入Matlab仿真和FPGA技术演示,可以加深学生对基本概念、理论的理解,可以使抽象的内容生动、直观,从而提高学生的学习兴趣,事半功倍;同时将视频、动画制作在课堂讲解中,利用动画与视频产生的动态效应,将深奥难懂的理论问题转换成直观、动态的视频或动画,这样不但增加了知识的趣味性,而且增加了知识的连贯性。对教师来说,能够通过动画与视频将知识点更好、更直观的表现出来,学生也可以在学习过程中对自己的抽象思维进行验证。
3.分组协作共同完成
具体实现来说,可以将学生分组(3~4人一组),每组重点准备一个可选的综合设计实验。教师引领学生对项目进行任务分解、剖析与本课程设计相关的内容。学生按照实验小组讨论方案设计、任务分解、搜集资料、项目制作、调试测试、撰写报告的一般项目研发过程进行综合性实验。整个综合性实验以一个项目研发的形式进行组织,不但能加深学生对理论知识的理解,而且能够极大提高学生的科研素质。全组同学既要独立思考又要集体讨论,鼓励学生设计出不同的方案。采用这种方式,可以极大调动学生的积极性,同时增强同学之间的团队合作。
4.课程设计考核方式
建立完善合理的考核制度无疑可以有效的对学生形成正确的引导,考核方式应该以考核学员能力为主要目的。数字信号处理课程设计考核成绩根据学生的实验报告和实际操作情况进行综合评分。考核内容包括:设计方案是否合理,编程、调试和测试数据是否正确,设计指标是否完成,撰写报告是否格式规范和条理清楚等方面。按100分考核,最后评定为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。
五、结束语
通过《数字信号处理课程设计》课程的学习,培养学员综合数字信号处理方面的理论知识,解决模/数转换、数/模转换、数字信号处理、系统分析与综合方面常见实际问题的能力。基于FPGA硬件实验平台,学生通过查阅参考资料、设计实验方案,分组讨论、分析解决问题,最终完成设计课题,初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能,逐渐熟悉开展科学实践的程序和办法,为将来从事和逐步适应日新月异发展的系统科学提供一定的适应能力与基础。
参考文献:
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关键词:创新实践;理工科;实践性课程
中图分类号:G640 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)09-0013-02
一、引言
在科学技术突飞猛进的今天,社会的发展将越来越依赖于知识创新的能力,需要有一大批具有创新能力的人才在社会发展中发挥关键作用。因此作为社会生产重要人才支柱的大学生,强调培养其创新实践能力是知识经济发展的必然要求。创新精神和实践能力是大学生素质教育的重要部分。
在完成了中学阶段的学习此后,学生一方面掌握了扎实的数、理、化、史、地、生基础知识,这一点甚至在全球处于领先,但是另一方面,在高考为导向的应试教育模式下,对知识的真正灵活运用和思维的活跃程度却处于较低水平,绝大多数学生已经养成了自身的思维惯性。进入大学后,进入到了一个全新的体系,学生有更多的时间去独立思考,本身的知识也更加完善,感性认识与理性认识能力都有很大的提升。因此大学是人才创新实践能力培养的最重要阵地。特别是低年级阶段,这是学生的学习方法和思维模式转变的最佳时机,也是最关键时机,这个阶段的培养将在极大程度上影响大学生的综合素质,尤其是创新实践的能力。
大学生创新实践能力的培养日益受到人们的重视[1,2]。一名理工科大学的通常培养方案是从低年级的数学、物理等基础课程到高年级的专业基础课程、专业课程。其中在每一个阶段都包含理论课程和实践课程,其中实践环节正是大学生创新实践能力培养的主要阵地。但是,目前的理工科大学生培养方案中,高年级的专业课程设计、毕业论文以及社会实践环节与学生的专业相关性较强,所以其在学生创新实践能力培养方面的作用往往得到教育者的重视;而低年级的大学基础理论和实践性课程,其主要的功能与目标被定位于为高年级的课程打下坚实的基础知识和培养基本的实验技能。特别是基础实践性课程(如:大学物理实验)在传统教育模式下往往处于从属地位,其在大学生创新实践能力培养方面的巨大潜在作用被忽视。
如果在低年级阶段没有通过有效的手段激发大学生的创新思维和热情,甚至形成思维惯性和惰性,就势必会影响到将来专业知识的综合运用和未来的个人发展。事实上,具有独立完整知识体系的大学基础实践性课程具有包含知识面宽,教学方式灵活等很多很多优势。因此,合理利用有限的基础教育时间和资源,在大学生进入大学后最早接触的到的基础实践性课程中,积极优化课程内容和教学模式,从低年级开始注重培养学生的创新实践能力对大学生的个人素质培养具有重要意义。
二、现状分析
近年来,许多高校的针对理工科大学生的培养方案已经针对大学生创新实践能力培养做出了积极调整,主要体现在:(1)重视了专业课的课程设计环节;(2)组织参观学习和社会实践;(3)提供大学生课外科技活动平台。专业课的课程设计在很大程度上对培养学生运用所学知识的能力,但是主要对象是高年级的学生。社会实践和参观学习对开阔眼界起到了积极作用,但是由于目前社会经济高速发展,各企业单位的对于生产效率特别重视,很多单位不愿意接收参观和实习,这就导致了该环节的质量和数量呈现萎缩迹象。大学生课外科技活动对于学有余力的学生是一个学习科学研究方法,提高自己创新能力的平台,对提高学生的综合素质起到了和好的作用,但是迫于学生的学习压力,以及科研条件所能提供的机会有限,只有少数学生能够参与进来。不仅如此,以下方面的不足仍然之约了大学生的创新实践能力的提高:
(一)高年级学生相关专业知识面狭窄
理工科大学生创新能力培养的前提之一,就是要掌握本学科及相关专业学科的广博知识及工业技术背景。在这方面,目前理工科学生培养方案的不足首先体现在课程与工业应用脱节。创新必须做到”有的放矢”,而不是盲目求变,这就要求学生对本学科主要的应用方向有较为深入的了解。目前,大学中的大多课程与社会实际工业应用相距甚远,学生产生的一些新的想法已经在工业中应用或者很多创新具有盲目性。
另外,多学科的融会贯通对科学发展和个人素质培养的积极作用已经成为教育者们所重视。但是各个专业的学生,在低年级时没有机会接触专业知识,而到了高年级,只能接触到本专业的课程,很难了解更多的其他专业的信息。在网络时代,当代大学生的信息获取渠道虽然已经非常的广泛,但学生宽广的学科专业相关知识仍然需要靠课程教育来实现。目前,学生的培养方案往往不能快速有效的调整以适应学生素质教育的要求。并且为了拓宽学生在相关专业的知识,如果给学生增加更多的课程,加重了学生的负荷,也往往起不到很好的效果。
(二)低年级学生埋没于大量基础理论学习中,对专业背景知之甚少