郭潔

摘要：數(shù)字信號處理是一門重要的專業(yè)基礎課程。在教學過程中，不斷探索和實踐新的教學方法，使教與學相輔相成，才能取得良好的教學效果。本文總結了教學難點，擬定新的教學計劃，教學改進效果良好。

關鍵詞：數(shù)字信號處理；教學方法；教學改進

中圖分類號：TN911.72 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2014）22-0030-01

數(shù)字信號處理是本科電子信息專業(yè)類的專業(yè)基礎課程，是理論與工程相結合的一門課程。課程以概率統(tǒng)計、信號與系統(tǒng)等課程為理論基礎，可應用于通信、雷達以及航空等眾多科學領域，與工程應用關系密切。課程理論性強，抽象概念多，包含具體的科學方法，涉及的數(shù)學基礎較多。如何在有限的時間內(nèi)設計好教學方案，運用恰當?shù)慕虒W手段，使學生能夠領會該門課程，是值得思考和研究的。

1.教學方法

1.1 教學內(nèi)容。我院選用的教材是《數(shù)字信號處理教程》，程佩青著。該書討論了數(shù)字信號處理的基本理論、基本分析方法等，并配有習題分析。需合理運用教材，把握課程教學內(nèi)容。在課程教學內(nèi)容的安排和講解上，要緊扣課程內(nèi)容主線，采用深入淺出的教學方法進行課程教學。

注重理論聯(lián)系實踐，指導學生使用MATLAB工具。該軟件可以完成數(shù)字課程中的卷積以及濾波器的設計等運算，同時直觀地看到數(shù)值結果或圖形。采用MATLAB工具實現(xiàn)模型的仿真試驗，能幫助學生理解復雜的基礎理論，加深學生對基礎知識的理解和掌握。

1.2 教學思路?？紤]讓學生采用工程師的思維方法研究信號處理的問題。例如，數(shù)字信號處理理論中的頻域分析法是利用事物的特點和規(guī)律來解決問題。使用頻域法分析問題的原因就是我們在時域空間中看問題時，看到的是事物的表面現(xiàn)象；頻域分析法是采用分解信號的方法看到信號的成分；可采用離散傅立葉變換來分析信號頻譜。教學方法運用上要做到教學思路清晰、步驟明確，符合學生的認知規(guī)律。例如，IIR帶通數(shù)字濾波器的設計，從設計任務開始，根據(jù)具帶通濾波器的性能指標及IIR數(shù)字濾波器的設計步驟，設計出濾波器；最后用MATLAB繪出濾波器的幅頻響應與相頻響應。

1.3 教學課件。教學課件與MATLAB仿真工具的合理運用。需要教師恰當?shù)剡\用課件，輔助以合理有效的板書，就會使得教學過程變得生動而且容易理解。對于介紹性的知識采用課件教學，可以較好地發(fā)揮課件的信息量大等特點。而對于理論性強、數(shù)學推導繁瑣的公式要應用板書進行分析和推導，輔助部分MATLAB仿真。例如，學習采樣定理，使用MATLAB軟件建立采樣定理的原理仿真模型，看到仿真結果和過程，就很容易令學生理解。

2.教學難點

數(shù)字信號處理是我院的一門專業(yè)必修課，于本科三年級開設，學時一般分為48學時理論課和16學時實驗課。數(shù)字信號處理課程內(nèi)容多，理論復雜，概念抽象，涉及預備知識多，教學過程有一定難度。

2.1 教學預備知識較多。該課程中時域離散信號與系統(tǒng)時域分析和變換域分析的基本理論，是學生學習的基礎知識，與"信號與系統(tǒng)"課程有較強的連貫性；離散傅里葉變換和快速傅里葉變換這兩章的內(nèi)容是學生學習中的難點；關于IIR和FIR數(shù)字濾波器的設計方法，不僅是前幾章論知識的應用，還需要理解模擬濾波器設計。

2.2 數(shù)學理論基礎知識多。該課程涉及信號與系統(tǒng)、復變函數(shù)、高等數(shù)學等理論知識。學習數(shù)字信號處理，需要理解數(shù)學公式的推導，如序列的傅里葉變換、離散傅里葉變換、傅里葉級數(shù)等概念及其性質(zhì)，以及時域、頻域抽樣理論。

2.3 基本概念與物理含義需深入理解。該課程涉及傅里葉變換、拉普拉斯變換、序列的傅里葉變換、離散傅里葉變換等諸多變換，學生容易混淆，特別是對其物理含義理解不透，如線性卷積與圓周卷積的關系等。

3.教學改進計劃

基于上述已有教學方法探討以及教學難點的總結，課程的具體改進方案設計如下：

3.1 教學大綱。制定恰當?shù)慕虒W大綱，合理安排授課內(nèi)容，合理編寫講義是保證教學質(zhì)量的前提。教師需要制定合理的教學計劃。與"信號與系統(tǒng)"中重復內(nèi)容簡要講，相似的內(nèi)容如序列的傅里葉變換、離散傅里葉變換、傅里葉級數(shù)的性質(zhì)等上下聯(lián)系對照著講。制作課件時充分利用多媒體直觀形象、節(jié)省板書時間的特點，盡量條理清晰，突出圖表，并且在課前提出學習目標，課后總結章節(jié)重點。

3.2 課堂教學。組織好課堂教學是提高教學效果的關鍵。采用傳統(tǒng)板書教學與多媒體教學相結合的教學方式，以板書為主，多媒體演示為輔。例如，對連續(xù)時間傅里葉變換逼近的過程、矩形窗的卷積過程時，使用動畫演示能把變化過程形象地展現(xiàn)出來，有利于學生理解。

3.3 課后作業(yè)。課后布置難易適中的練習題，根據(jù)學生完成的情況，將學習中的重點、難點通過講解習題的方式幫助學生掌握。采取習題課、集中答疑和課后交流的方式，實時掌握學生學習動態(tài)。

3.4 實驗課程。教學過程需考慮如何加強MATLAB在教學中的應用?？紤]將MATLAB工具貫穿課堂教學、實驗、課程設計等環(huán)節(jié)。利用MATLAB工具可以使抽象理論得到直觀演示。比如線性卷積與圓周卷積的關系。

安排與教學緊密結合的實踐環(huán)節(jié)。安排8個實驗，涵蓋常見離散信號的產(chǎn)生和實現(xiàn)、離散系統(tǒng)的時域分析、離散系統(tǒng)的頻域分析、設計數(shù)字濾波器、設計數(shù)字濾波器等內(nèi)容。要求學生能運用MATLAB編程掌握一些數(shù)字信號處理的基本技能，從而加深對教學內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學生獨立解決問題的能力。

參考文獻：

[1] 劉會衡， 田玲. 數(shù)字信號處理課程教學方法改革與實踐[J]. 教學研究， 2008， 31（3）： 237-238.

[2] 胡居榮， 曹寧. 基于Matlab的數(shù)字信號處理研究型教學的探索[J]. 中國電力教育， 2008， 121： 67-68.endprint