學(xué)院信息與通信工程學(xué)院

中北大學(xué)微課教學(xué)設(shè)計(jì)方案PAGEPAGE4中北大學(xué)微課教學(xué)設(shè)計(jì)方案中北大學(xué)微課教學(xué)設(shè)計(jì)方案學(xué)院信息與通信工程學(xué)院任課教師韓建寧中北大學(xué)微課教學(xué)設(shè)計(jì)方案課程名稱信號(hào)與系統(tǒng)授課章節(jié)§3-4傅里葉尺度變換性質(zhì)及其應(yīng)用所屬學(xué)科電子信息類授課對象信息類專業(yè)本科二年級(jí)授課時(shí)間13分16秒任課教師韓建寧【教學(xué)目的】知識(shí)層面：1、理解傅里葉變換性質(zhì)的意義及工程應(yīng)用的價(jià)值。2、掌握傅里葉變換中時(shí)域尺度變換對頻譜影響的規(guī)律。2）能力層面：1、通過尺度變換性質(zhì)的學(xué)習(xí)，掌握理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，樹立學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。2、通過傅里葉變換性質(zhì)變換的實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐探究能力及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析與綜合工程問題的能力。3）認(rèn)知層面：1、在學(xué)習(xí)了傅里葉級(jí)數(shù)、傅里葉變換定義及典型信號(hào)的傅里葉變換之后，通過本節(jié)知識(shí)講解體會(huì)信號(hào)的時(shí)域變換與信號(hào)頻域變換的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)一步提升傅里葉變換分析工程問題的思想。2、充分理解信號(hào)傅里葉頻譜分析的內(nèi)涵，為后期的信號(hào)處理學(xué)習(xí)、研究奠定良好的基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。【教學(xué)內(nèi)容】復(fù)習(xí)傅里葉變換定義及傅里葉頻譜分析的基本概念結(jié)合學(xué)生熟悉的音樂信號(hào)進(jìn)行時(shí)域特性及頻譜特性的形象演示理解傅里葉變換性質(zhì)的意義基礎(chǔ)上樹立解決工程問題的變換思想結(jié)合音樂播放速度快慢感知頻譜變化實(shí)例，利用公示推導(dǎo)及典型信號(hào)時(shí)域、頻域分析使學(xué)生深刻理解傅里葉尺度變換對頻譜的影響借助有趣的圖像處理頻譜變化，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：傅里葉變換性質(zhì)的意義及解決工程題的變換思想處理方法：應(yīng)用學(xué)生喜歡并熟悉的音樂信號(hào)的時(shí)域圖像與頻譜分析有助于學(xué)生明白傅里葉變換性質(zhì)內(nèi)涵，利用MATLAB形象的頻譜圖展示及人體信號(hào)中頻譜、驚奇的找到了美妙音樂的人體“共振頻譜”范圍，使得學(xué)生加深了對傅里葉變換的理解，把學(xué)生帶入了頻譜變換的新空間，同時(shí)為學(xué)生解決工程問題提供了新途徑，培養(yǎng)了學(xué)生的新思維。教學(xué)難點(diǎn)：信號(hào)變換中時(shí)域尺度變換對頻譜“反比”變化的抽象性。處理方法：通過對“昨日重現(xiàn)”音樂的頻譜特點(diǎn)及調(diào)整播放音樂的播放速度變化引起頻譜變換的實(shí)例，借助MATLAB軟件的圖示波形，使得學(xué)生充分的傅里葉變換的內(nèi)涵，在教師的引導(dǎo)下使學(xué)生加深對傅里葉尺度變換性質(zhì)的理解。3）教學(xué)亮點(diǎn)：有趣的圖像視覺問題鼓勵(lì)學(xué)生深入分析頻譜，啟發(fā)創(chuàng)新思維。處理方法：結(jié)合“水流變化”引起的學(xué)生視覺中的“水倒流”，使學(xué)生更深刻理解傅里葉尺度變換性質(zhì)揭示的“反比”變換規(guī)律。通過引入有趣的圖像問題（愛因斯坦-瑪麗蓮夢露圖像），提高學(xué)生對傅里葉頻譜學(xué)習(xí)的興趣，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。圖像視頻中圖像空間尺度的變化包含了的豐富頻譜變化，直接產(chǎn)生學(xué)生視覺中奇異的變換效果，激發(fā)了學(xué)生深入進(jìn)行傅里葉變換內(nèi)涵學(xué)習(xí)的動(dòng)力，課后的綜合分析作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)思考學(xué)科前沿問題，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。4.【教學(xué)意義分析】“傅里葉變換性質(zhì)”是信號(hào)與系統(tǒng)的重要內(nèi)容，也是與信號(hào)處理工程實(shí)踐結(jié)合比較緊密的部分。本次課是第三章傅里葉變換的第四節(jié)內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)傅里葉變換性質(zhì)的意義及方法，體會(huì)信號(hào)的時(shí)域變換與信號(hào)頻域變換的內(nèi)在聯(lián)系。這節(jié)知識(shí)是后續(xù)信號(hào)處理高級(jí)階段的理論依據(jù)，對培養(yǎng)學(xué)生信號(hào)處理能力有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本節(jié)微課中的傅里葉尺度變換性質(zhì)的學(xué)習(xí)對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、思維能力和分析問題、解決問題的能力有著重要的意義?！緦W(xué)生能力分析】知識(shí)特點(diǎn)：授課對象是大二信息類專業(yè)學(xué)生，在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了傅里葉級(jí)數(shù)及傅里葉變換定義等基礎(chǔ)知識(shí)，具備了學(xué)習(xí)本節(jié)課程內(nèi)容的理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)傅里葉變換性質(zhì)方法，比較容易接受。思維特點(diǎn)：大二學(xué)生的思維方法從死記硬背、正確再現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，逐漸向匯集眾家之長、確立個(gè)人見解的方向轉(zhuǎn)變。教學(xué)中要注意引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，利用學(xué)生熟悉的音樂實(shí)例強(qiáng)化應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生考慮工程問題，并提出自己的見解。通過學(xué)科前沿問題的深入分析，引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)有知識(shí)考慮學(xué)術(shù)問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想與創(chuàng)新意識(shí)，從而達(dá)到提高創(chuàng)新能力的目的。心理特點(diǎn)：大學(xué)生有較強(qiáng)的獨(dú)立意識(shí)，迫切要求表達(dá)自己的想法，對許多事物傾向于持批評態(tài)度。課堂中，利用音樂信號(hào)實(shí)例充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性，并引導(dǎo)學(xué)生積極思考，引入有趣的圖像問題（愛因斯坦-瑪麗蓮夢露圖像），鼓勵(lì)學(xué)生自己課后分析，強(qiáng)調(diào)課堂知識(shí)的后續(xù)延生。特別是課后，學(xué)生深入的頻譜知識(shí)學(xué)習(xí)，可以更有效的提高學(xué)生積極性，在這過程中還需要結(jié)合本專業(yè)前沿圖像處理知識(shí)，這可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新能力?！疚⒄n教學(xué)策略】““水波倒流”視頻的引入加深學(xué)生對傅里葉尺度變換頻譜的理解。（教學(xué)亮點(diǎn)）強(qiáng)調(diào)傅里葉性質(zhì)的重要地位，“新空間”“新途徑”“新思維”啟發(fā)探究欲望熟悉音樂的分析揭示傅里葉頻譜內(nèi)涵，提升學(xué)生變換思想。（教學(xué)重點(diǎn)）昨日重現(xiàn)音樂的快慢播放實(shí)例，激發(fā)興趣，理論聯(lián)系實(shí)際。（教學(xué)難點(diǎn)）有趣的圖像處理頻譜分析及后續(xù)綜合作業(yè)完成，啟發(fā)學(xué)生思維，提升創(chuàng)新能力。【微課教學(xué)過程】授課步驟教學(xué)內(nèi)容教師及學(xué)生活動(dòng)時(shí)間分配知識(shí)點(diǎn)回顧傅里葉變換的定義及傅里葉變換意義引導(dǎo)學(xué)生回顧知識(shí)點(diǎn)，并提升知識(shí)點(diǎn)的重要意義，為學(xué)生樹立信號(hào)傅里葉頻譜分析的意識(shí)。1分30秒知識(shí)點(diǎn)深入音樂信號(hào)的傅里葉頻譜分析教師為學(xué)生播放學(xué)生喜歡的音樂，并通過傅里葉頻譜進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)人體心跳的“共振”頻率范圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。1分40秒知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)出使用“昨日重現(xiàn)”的音樂播放吸引學(xué)生關(guān)注變換性質(zhì)教師為學(xué)生播放正常速度、快速及慢速的“昨日重現(xiàn)”，使學(xué)生切身體會(huì)頻譜的變化，考慮其中蘊(yùn)藏的傅里葉變換性質(zhì)及規(guī)律。1分20秒知識(shí)點(diǎn)分析結(jié)合傅里葉變換的定義式和積分知識(shí)進(jìn)行公式推導(dǎo)教師首先點(diǎn)明傅里葉尺度學(xué)習(xí)的重要意義，并進(jìn)行尺度變換性質(zhì)的公式推導(dǎo)和典型信號(hào)分析。5分50秒知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用“昨日重現(xiàn)”音樂的時(shí)域及頻域分析，呼應(yīng)前面內(nèi)容教師通過前面的知識(shí)點(diǎn)分析，結(jié)合時(shí)域與頻譜分析，回答知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)出部分學(xué)生考慮的問題。1分10秒知識(shí)點(diǎn)總結(jié)傅里葉尺度中的“反比”關(guān)系教師總結(jié)本節(jié)微課的知識(shí)要點(diǎn)，使得學(xué)生抓住本節(jié)課的要點(diǎn)。1分知識(shí)點(diǎn)拓展有趣的圖像尺度變化及其頻譜分析教師鼓勵(lì)學(xué)生課后結(jié)合本節(jié)課知，深入考慮頻譜，提高創(chuàng)新力。40秒【微課教學(xué)總結(jié)】本節(jié)微課中的傅里葉尺度變換性質(zhì)的教學(xué)過程對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、邏輯思維能力和分析問題、解決問題的能力都具有重要的意義。此微課中，在江南style和小蘋果等音樂的頻譜分析中驚奇地找到了人體信號(hào)的“共振頻譜”的實(shí)例，提升了學(xué)習(xí)傅里葉變換的積極性；通過YesterdayOnceMore音樂的快慢播放后的聽覺變換，激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行傅里葉尺度變換的性質(zhì)學(xué)習(xí)的興趣；尺度變換性質(zhì)的公式推導(dǎo)及典型信號(hào)分析揭示了時(shí)域與頻域的“反比”關(guān)系，“流水倒流”的引入加深了學(xué)生對尺度變換的理解；有趣的圖像問題（愛因斯坦-瑪麗蓮夢露圖像）展