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1、高等院校數(shù)字信號處理新教學(xué)方法的改革分?jǐn)?shù)字信號處理是電子信息類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是將信號以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。它的任務(wù)是使學(xué)生獲得數(shù)字信號處理方面的基礎(chǔ)理論、基本算法和DSP軟硬件開發(fā)的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。數(shù)字信號處理一般是在大三的第一個學(xué)期或第二學(xué)期開課，它的先修課程是信號與系統(tǒng)，學(xué)生掌握了連續(xù)信號與系統(tǒng)的時域、頻域及復(fù)頻域分析方法，進(jìn)一步掌握和了解數(shù)字信號與系統(tǒng)的分析方法，特別是數(shù)字濾波的設(shè)計以及在MATLAB中的實現(xiàn)。教師在教學(xué)過程中，需要把凝聚在課本上的知識、方法、技能深入淺出地傳授給學(xué)生。同時，為了提高教學(xué)效果，教師需要善于抓重點，知識結(jié)構(gòu)層
2、次要分明，對不同的學(xué)生，要因材施教。針對這門課程的應(yīng)用性、創(chuàng)新性、實踐性等特點，以及數(shù)字信號處理本身的飛速發(fā)展，需要對教學(xué)大綱的內(nèi)容進(jìn)行修改和完善，在不動搖基本理論、基本概念、以及基本分析和設(shè)計方法的前提下，優(yōu)化理論知識結(jié)構(gòu)，加強實驗操作技能訓(xùn)練，特別是諸如數(shù)字濾波器設(shè)計等綜合能力的訓(xùn)練。另外，利用多媒體教學(xué)手段和校園網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化平臺的建設(shè)為教學(xué)提供新的活力，從而使課堂教學(xué)內(nèi)容更加豐富，增加上課信息量的傳遞。在課時不斷壓縮的情況下，提高學(xué)生的主觀積極性，從而使教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率得以提高。具體可從以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)。一、多種教學(xué)手段結(jié)合使用1.數(shù)字信號處理是一門實踐性和理論性都很強的專業(yè)課，在教
3、學(xué)過程中，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，采取理論教學(xué)和實驗實訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，使學(xué)生真正做到學(xué)以致用。傳統(tǒng)的理論教學(xué)，是以灌輸式方法為主要方式進(jìn)行教學(xué)的，為了趕學(xué)習(xí)進(jìn)度，老師整堂課都是不斷地講解，這樣使學(xué)生的積極性得不到充分發(fā)揮。為充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，應(yīng)采用啟發(fā)式教學(xué)方式，即老師講解只占課堂時間的40%，學(xué)生和老師的互動（如例題與習(xí)題的解答）占30%，課堂上現(xiàn)場實驗操作與仿真占30%。通過對基本原理知識的講解、習(xí)題的解答、以及實物仿真操作訓(xùn)練，使學(xué)生在掌握基本理論知識的基礎(chǔ)上，學(xué)會分析和解決問題的方法、能力，同時也調(diào)動同學(xué)的主動參與意識，讓學(xué)生親自享受到自己的學(xué)習(xí)成果，真正發(fā)揮教學(xué)相長優(yōu)
4、勢。2.開展黑板板書、網(wǎng)絡(luò)資源共享和多媒體課件教學(xué)相結(jié)合的多形式授課方式。對數(shù)字信號處理中一些基本定理和基本結(jié)論，如DFT的性質(zhì)，F(xiàn)FT算法原理等，需要利用黑板板書進(jìn)行推導(dǎo)和證明，讓學(xué)生一步步沿著老師的思路得以理解和說明；而對于一些需要圖示舉例、演示、以及形象理解的知識點，如循環(huán)移位、循環(huán)卷積等，可通過多媒體（聲音、圖像、視頻、動畫等多種形式）形象生動的教學(xué)方式進(jìn)行互動教學(xué)；而對于課后的習(xí)題、相關(guān)背景知識的介紹以及課堂內(nèi)容的擴展部分，則充分利用校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立數(shù)字信號處理課程的主頁，上傳相關(guān)課程資源，建立答疑和討論空間。3.將數(shù)字信號處理、Matlab語言以及DSP技術(shù)有機地結(jié)合起來，使
5、同學(xué)們在學(xué)習(xí)了有關(guān)信號處理的理論知識后，通過算法語言進(jìn)行軟件仿真，并在DSP硬件平臺上得以實現(xiàn)。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能將所學(xué)的知識融會貫通，并將基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課有機地關(guān)聯(lián)起來，使學(xué)生擺脫大學(xué)各課程獨立性的錯誤觀念，從而提高教學(xué)質(zhì)量。二、理論算法與工程實踐緊密結(jié)合1.實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，提高自身基本操作技能的重要手段，是培養(yǎng)與就業(yè)結(jié)合的適用型人才不可缺少的重要部分。在完成了課堂的理論教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)后，要想真正做到學(xué)以致用，學(xué)生就必須進(jìn)行實驗學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，把課本中學(xué)到的知識用到實際的設(shè)計和工程中。實驗項目是以工程案例為背景，如：用FFT對信號作頻譜分析、人體心電圖信號的噪聲處
6、理、數(shù)字信號處理在雙音多頻撥號系統(tǒng)中的應(yīng)用等，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。實驗訓(xùn)練可加深學(xué)生對所學(xué)課本知識及原理的理解，同時也培養(yǎng)了學(xué)生獨立分析問題能力，提高編程設(shè)計和調(diào)試的基本技能，增強學(xué)生的動手能力。2.加強課程設(shè)計中數(shù)字信號處理與DSP技術(shù)的緊密結(jié)合。學(xué)生靈活運用所學(xué)的數(shù)字信號課程知識，通過對一個較小的數(shù)字信號處理去應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，如語音信號的濾波、語音信號頻譜分析、電力系統(tǒng)的諧波分析等。在課程設(shè)計尾聲階段，教師現(xiàn)場檢查學(xué)生設(shè)計的硬件和軟件調(diào)試結(jié)果，根據(jù)學(xué)生完成課程設(shè)計任務(wù)的情況，以評分細(xì)則依據(jù)公平、客觀地評價學(xué)生成績。學(xué)生通過某個工程案例的設(shè)計、調(diào)試和撰寫設(shè)計報告，掌握信號處理算法
7、設(shè)計和DSP軟硬件設(shè)計的完整過程，學(xué)會Matlab和DSP開發(fā)壞境的操作、程序編寫與調(diào)試。對學(xué)生進(jìn)行信號處理方面的工程綜合訓(xùn)練，訓(xùn)練學(xué)生的綜合設(shè)計能力、程序設(shè)計及調(diào)試能力和產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的理論知識獨立地解決實際問題的能力。為學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造思維能力、解決實際問題提供了廣闊的設(shè)計舞臺。3.著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。進(jìn)行基于DSP處理器的信號處理系統(tǒng)軟硬件設(shè)計培訓(xùn)，并與全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神及工程設(shè)計實踐能力。課程由教師講授、學(xué)生課外自學(xué)、競賽實戰(zhàn)題目制作、論文寫作、題目測試點評等環(huán)節(jié)組成。三、現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用1.讓學(xué)生通過先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)國外著名大學(xué)的
8、相關(guān)數(shù)字信號處理課程的一些相關(guān)知識，同時學(xué)習(xí)國外課程綜合大作業(yè)的考核方式，鼓勵同學(xué)利用業(yè)余時間選擇合適的課題，利用所學(xué)的知識提出問題、分析問題并解決問題，最后寫出綜合報告，真正做到學(xué)以致用。2.設(shè)置不同理論層次和不同知識模塊的課程班。在基本要求不降低的條件下，把Matlab仿真語言引入課程中，使學(xué)生以一種生動形象的方式練習(xí)學(xué)到的理論知識，深刻領(lǐng)會基本概念和基本原理。實踐課上，分別開設(shè)了軟件實驗項目（以Matlab語言仿真為主的軟件實驗）、硬件實驗項目（以DSP開發(fā)為主的硬件實驗）以及軟硬結(jié)合的綜合實驗（Matlab語軟件仿真和DSP硬件開發(fā)）等幾個層次，保證不同基礎(chǔ)的同學(xué)能有更好的選擇。四、改
9、革課程的考核方式改革課程考核方式中的單一性以及先教授再考核的傳統(tǒng)方式，變筆試考核為理論考核和設(shè)計實踐考核的結(jié)合，采取邊教授邊考核的辦法。數(shù)字信號處理課程教學(xué)內(nèi)容多、時間短，除離散信號與系統(tǒng)的時域、頻域、復(fù)頻域分析外，還重點闡述了數(shù)字濾波器設(shè)計等綜合性知識，這些都需要學(xué)生了解、掌握并能利用MATLAB進(jìn)行仿真試驗。要在課堂教學(xué)中完成教學(xué)大綱要求的基本知識點的訓(xùn)練和應(yīng)用有一定難度，教學(xué)任務(wù)很重。如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)完成基本教學(xué)內(nèi)容，又兼顧該門課程的專業(yè)性、綜合性及工程實踐性，同時又能考核學(xué)生對專業(yè)難點、橫縱向知識點的邏輯掌握是核心關(guān)鍵的問題。為解決課程教學(xué)中的矛盾，在課程考核中，帶領(lǐng)學(xué)生把部分課
10、堂搬到具體的實際設(shè)計中，讓學(xué)生親歷課程中的理論內(nèi)容和實際的結(jié)合，由此輕松記憶教學(xué)中的難點和重點。再從學(xué)生教;和學(xué);的過程中，解決教學(xué)中專業(yè)性、綜合性及實踐性的問題，同時亦可解決時間短、教學(xué)內(nèi)容多的問題。數(shù)字信號處理是綜合性和理論知識特別是數(shù)學(xué)知識很強的課程，該課程前小半部分的內(nèi)容已在前修的信號與系統(tǒng)中涉及過。但數(shù)字信號處理是以時域離散信號為處理對象，與連續(xù)信號與系統(tǒng)中的計算方法大相徑庭。例如，信號與系統(tǒng)中大量用到了積分，而在數(shù)字信號處理中就是迭分（累加求和），信號與系統(tǒng)中的微分，在數(shù)字信號處理中就變?yōu)椴罘值?，很多學(xué)生很難一下子轉(zhuǎn)變觀念。此外，數(shù)字信號處理中的DFT、DTFT、FFT三者變換之間
11、的聯(lián)系和區(qū)別更是難中之難。該課程傳統(tǒng)的考核辦法常常是先講授所有的知識點再統(tǒng)一綜合考核-閉卷考試。這種方法雖能在最后的考試成績中反映學(xué)生對該課程某些難點和重點知識的掌握，卻忽略了數(shù)字信號處理知識多樣性的特點，特別是實際設(shè)計部分。因此，在考核時，只顧及所謂的重點、難點;而舍棄綜合性、多樣性;是不夠完善的。我們應(yīng)該每講解一個獨立知識點就進(jìn)行及時的考核檢驗，這種邊講授邊考核的方式既能更好地檢驗每位學(xué)生對小知識點掌握的深度，又不影響該知識點與整個課程的聯(lián)系。參考文獻(xiàn)：1張麗麗，賈亮.數(shù)字信號處理;課程教學(xué)的改革與實踐J.中國電力教育，2012，（34）：70-76.2藍(lán)會立，廖鳳依，文家燕.數(shù)字信號處理;課程教學(xué)改革與實踐J.中國電力教育，2012，（3）：86-87.3殷海雙，王永安.數(shù)字信號處理;課程教學(xué)改革與探索J.課程教材，2011，（194）：75-76.4毛伊敏，鐘文濤.數(shù)字信號處理課程研究型教學(xué)方法研究J.中國電力教育，2008，（124）：79-80.
高等院?！稊?shù)字信號處理》新教學(xué)方法的改革分
