劉岳巍++孫曉云++郝絨華

摘 要：“數(shù)字信號(hào)處理”這門課在高校電氣與電子類專業(yè)課中占有重要的地位，如何將理論和實(shí)踐很好地結(jié)合起來(lái)，是教學(xué)過程中不斷探索的問題。本文在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出了一些改革措施，并取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理 教學(xué)改革 MATLAB 實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）09（b）-0160-02

“數(shù)字信號(hào)處理”課程是高校電氣與電子類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。該課程的特點(diǎn)是內(nèi)容抽象，數(shù)學(xué)公式多[1，2]。如果單純依賴教材講解， 學(xué)生會(huì)覺得這門課程有難度又枯燥， 可能還會(huì)產(chǎn)生畏懼感。另外，數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)驗(yàn)必須要有理論指導(dǎo)，在理論指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果反過來(lái)又能驗(yàn)證理論。因而，若要提高學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣，真正理解這門課程的理論知識(shí)，并能夠運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理這門技術(shù)，就要求教師要充分結(jié)合本門課程的特點(diǎn)和該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀、社會(huì)需求，重新審視數(shù)字信號(hào)處理的教學(xué)模式，加強(qiáng)數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)改革。

1 教學(xué)內(nèi)容

1.1 處理好與先開后設(shè)課程之間的關(guān)系

在“數(shù)字信號(hào)處理”課程之前已開設(shè)“積分變換”、“復(fù)變函數(shù)”、“電路”及“信號(hào)與系統(tǒng)”等課程，學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，已經(jīng)掌握了信號(hào)與系統(tǒng)的概念，這樣有利于學(xué)生理解“數(shù)字信號(hào)處理”課程中的理論公式。后續(xù)有“語(yǔ)音信號(hào)處理”、“DSP原理及應(yīng)用”以及“數(shù)字圖像處理”等課程。在課程講授過程中要明確本課程在整個(gè)課程體系中的位置和作用，講清楚“數(shù)字信號(hào)處理”與先開后設(shè)課程之間的聯(lián)系和區(qū)別，使學(xué)生建立完整的知識(shí)體系，做好課程間的銜接和過渡。

1.2 精選教學(xué)內(nèi)容

不論選用哪本經(jīng)典教材，“數(shù)字信號(hào)處理”課程的主要教學(xué)內(nèi)容只包括兩部分：信號(hào)譜分析和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。在教材上會(huì)出現(xiàn)一些與先開課重復(fù)的內(nèi)容，比如傅里葉變換，“電路”和“信號(hào)與系統(tǒng)”課程里面都講過，比如Z變換，在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中也講過。針對(duì)這些重復(fù)性的內(nèi)容應(yīng)采用復(fù)習(xí)的形式或者知識(shí)比較的形式講解[3，4]，并且要把學(xué)過的內(nèi)容轉(zhuǎn)變到數(shù)字信號(hào)與系統(tǒng)的分析上，比如連續(xù)信號(hào)時(shí)域和頻域的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在數(shù)字信號(hào)分析中也適用。還要強(qiáng)調(diào)重復(fù)的內(nèi)容在數(shù)字信號(hào)處理中的意義和作用，比如要強(qiáng)調(diào)“信號(hào)與系統(tǒng)”中Z變換求解的H（z）在數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)過程中的重要性。另外，要做好知識(shí)的銜接，比如“信號(hào)與系統(tǒng)”中講的信號(hào)流圖是FFT蝶形流圖和數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。不重復(fù)講授理論性太強(qiáng)的知識(shí)，突出“數(shù)字信號(hào)處理”這門課的特點(diǎn)。另外，在教學(xué)內(nèi)容上，為了理論與實(shí)踐的結(jié)合，適當(dāng)?shù)募尤胍恍┕こ虒?shí)踐的例子，便于學(xué)生理解理論知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，比如，講解濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，可以加入語(yǔ)音信號(hào)處理的例子，讓同學(xué)們對(duì)比出各種濾波器的區(qū)別，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意哪些問題。

2 教學(xué)方法

2.1 多媒體課件與板書相結(jié)合

“數(shù)字信號(hào)處理”課程理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，要根據(jù)課程面向工程實(shí)踐應(yīng)用的特點(diǎn)，從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，將原理、方法與應(yīng)用緊密結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生學(xué)以致用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)手段上要注重多媒體課件與板書的結(jié)合。多媒體課件（加入動(dòng)畫、視頻、語(yǔ)音等）可以使一些抽象化的概念形象化，比如信號(hào)頻譜分析。雖然在講課過程中要淡化公式的推導(dǎo)和解題技巧，但是基本概念和基本原理還是需要同學(xué)們深刻理解的，大部分工程人員反映如果要解決實(shí)際的信號(hào)處理問題，沒有最基本的理論為依據(jù)是不可能解決的。板書的教學(xué)方法要靈活，課堂上同學(xué)們很難理解的問題可以在黑板上一點(diǎn)一點(diǎn)畫出來(lái)或者一點(diǎn)一點(diǎn)求解出來(lái)，另外，整堂課的知識(shí)體系還是要用板書列出來(lái)才清楚。通過多媒體教學(xué)與板書的結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生將課堂學(xué)習(xí)的重點(diǎn)放在理解概念和解決問題的思路上。

2.2 應(yīng)用Matlab作為輔助教學(xué)工具

在數(shù)學(xué)信號(hào)處理的教學(xué)過程中，涉及到大量數(shù)學(xué)運(yùn)算和推導(dǎo)，計(jì)算量大，枯燥無(wú)味。Matlab軟件具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力和圖形功能，能生動(dòng)形象地解決數(shù)學(xué)問題，增強(qiáng)教學(xué)效果。比如，可以通過Matlab編程觀察不同信號(hào)的頻譜，可以應(yīng)用Matlab設(shè)計(jì)各種數(shù)字濾波器。在課堂上，可以用Matlab進(jìn)行仿真和演示，揭示物理概念，形象的幫助同學(xué)們理解抽象的知識(shí)點(diǎn)。需要注意的是，授課過程中不要讓Matlab喧賓奪主，還是要以基本理論為主線，Matlab作為教學(xué)和學(xué)習(xí)的輔助工具。

2.3 考核方式靈活

“數(shù)字信號(hào)處理”課程起初的考核方式是期末統(tǒng)一考試，但部分學(xué)生復(fù)習(xí)起來(lái)覺得難度大，成績(jī)分布往往不是很理想。改革過程中將考核方式改為期中與期末的綜合測(cè)評(píng)，期中考試成績(jī)占總成績(jī)的20%，期末考試成績(jī)占總成績(jī)的80%。經(jīng)過實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)這種考核方式效果很好，既能督促學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，避免學(xué)期中間惰性太強(qiáng)，又不會(huì)讓學(xué)生在期末復(fù)習(xí)時(shí)覺得難度大，無(wú)頭緒。

3 實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)是“數(shù)字信號(hào)處理”課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，它能夠深化數(shù)字信號(hào)處理理論，促進(jìn)學(xué)生將課上的理論知識(shí)與實(shí)際問題結(jié)合起來(lái)?！皵?shù)字信號(hào)處理”課程的實(shí)驗(yàn)分為三類：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。我校的軟硬件實(shí)驗(yàn)室都是對(duì)學(xué)生開放的，自學(xué)能力較強(qiáng)的學(xué)生可以在完成必做的實(shí)驗(yàn)后，設(shè)計(jì)一些綜合性的實(shí)驗(yàn)，也可以結(jié)合移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室、通信原理實(shí)驗(yàn)室、DSP實(shí)驗(yàn)室、嵌入式實(shí)驗(yàn)室等進(jìn)行一些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，或者直接參與老師的科研項(xiàng)目。在實(shí)踐環(huán)節(jié)還設(shè)有數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)，學(xué)生分組合作共同完成一些綜合設(shè)計(jì)性的課題，這樣既增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的深入理解，又培養(yǎng)了學(xué)生的合作協(xié)調(diào)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

“數(shù)字信號(hào)處理”這門課在高校電氣與電子類專業(yè)課中占有重要的地位，如何將理論和實(shí)踐很好地結(jié)合起來(lái)，是教學(xué)過程中不斷探索的問題。本文在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出了一些改革措施，對(duì)比幾屆學(xué)生的反饋信息，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的積極性提高了，提出問題解決問題的能力也增加了，表明這些改革措施確實(shí)起到了一定的作用。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王秋生，袁海文.基于知識(shí)比較的"數(shù)字信號(hào)處理"課程教學(xué)方法[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（1）：98-99.

[4] 葉新榮，張愛清."數(shù)字信號(hào)處理"課程教學(xué)中對(duì)比教學(xué)法應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2013（1）：58-59.endprint