尹立敏

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《數(shù)字信號(hào)處理》教學(xué)工作的重點(diǎn)，而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式單一、教學(xué)效果差，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。針對(duì)該問(wèn)題提出了增加綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，并對(duì)綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，重視基于MATLAB的具有與實(shí)際工程實(shí)踐相關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的積極性，并提升學(xué)生的科研能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué) 綜合設(shè)計(jì)性 MATLAB

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）04（a）-0084-02

隨著通信技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已成為眾多領(lǐng)域的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。而工科大學(xué)數(shù)字信號(hào)處理課程作為電類專業(yè)中重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，上承高等數(shù)學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng).MATLAB程序設(shè)計(jì)等課程，下啟DSP原理及應(yīng)用和數(shù)字圖像處理等專業(yè)課程，對(duì)于學(xué)生整個(gè)課程體系的建立起著關(guān)鍵性作用。但是該課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，要求學(xué)生具有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，很多算法適合在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的時(shí)候，普遍感覺(jué)比較抽象，對(duì)公式、理論難以理解，學(xué)生不知道怎么把該課程的大量公式、理論應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去解決一些實(shí)際問(wèn)題，從而無(wú)法提高學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。

1.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在《數(shù)字信號(hào)處理》課程教學(xué)中占有非常重要的位置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深學(xué)生對(duì)基本概念和基本原理的理解，提高學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。目前數(shù)字信號(hào)處理開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要是數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握了一定的數(shù)字信號(hào)處理基本知識(shí)，具有了一定的動(dòng)手能力，通過(guò)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。但是這些還都是局限在理論上，對(duì)這樣一門既有較強(qiáng)的理論性又有很強(qiáng)的實(shí)踐性的課程，就要引導(dǎo)學(xué)生如何將所學(xué)的理論知識(shí)結(jié)合學(xué)校專業(yè)特色在實(shí)際應(yīng)用中找到切入點(diǎn)，使學(xué)生的工程實(shí)踐能力有一個(gè)質(zhì)的分躍，這些都是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所缺少的。根據(jù)目前數(shù)字信號(hào)處理單一實(shí)驗(yàn)的諸多弊端，學(xué)院開(kāi)設(shè)了綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

2.綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可以由指導(dǎo)老師給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、設(shè)計(jì)要求和實(shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間是開(kāi)放的，內(nèi)容也是開(kāi)放的，除了指導(dǎo)老師規(guī)定的題目，學(xué)生也可以自己根據(jù)專業(yè)特色，選擇自己感興趣的實(shí)驗(yàn)題目，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)師啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。

2.1綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

指導(dǎo)老師結(jié)合自身教學(xué)和科研工作和學(xué)校專業(yè)特色，提出一定量的適合本科生的綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并且及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。目前，筆者學(xué)校的電子信息工程和電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案的修訂和教學(xué)過(guò)程中都在不斷地加強(qiáng)和電力系統(tǒng)的結(jié)合，這也是筆者學(xué)院該專業(yè)的特色。而實(shí)際上電力系統(tǒng)中應(yīng)用信號(hào)處理地方非常多，例如：諧波檢測(cè)、故障檢測(cè)、電能質(zhì)量分析等，所以數(shù)字信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中也要加強(qiáng)信號(hào)處理技術(shù)在電力系統(tǒng)當(dāng)中的實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生們真正地體會(huì)學(xué)有所用。目前學(xué)院提供4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供學(xué)生選擇：語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析和變頻設(shè)計(jì)，電力系統(tǒng)諧波分析與仿真，雷達(dá)信號(hào)分析，電力系統(tǒng)諧波畸變率計(jì)算分析。

下面以電力系統(tǒng)諧波分析與仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，說(shuō)明綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)的供電電壓波形為工頻正弦波形，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

2.2綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求

對(duì)于電力諧波分析中采樣頻率的選擇很主要，在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)過(guò)程中要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)50 Hz、100 Hz、150 Hz等頻率成分進(jìn)行分析，那么采樣頻率和采樣的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度怎么選擇是正確的。該實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用MATLAB對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，并且完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中學(xué)生要給實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方案、程序設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果和分析（實(shí)驗(yàn)圖和表）。

3.結(jié)語(yǔ)

數(shù)字信號(hào)處理課程是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的重要基礎(chǔ)課程，文章在分析傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足，提出結(jié)合學(xué)校專業(yè)特色開(kāi)展綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既能加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和鞏固，又能培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。