陳嘉琪 胡居榮

【摘要】“數(shù)字信號處理”課程已普遍成為大學本科電子信息工程專業(yè)必修的重要專業(yè)基礎課。隨著學科發(fā)展，“數(shù)字信號處理”課程的傳統(tǒng)教授方式在教學實踐中已日漸顯現(xiàn)出不相適應的問題。本文根據(jù)“ 數(shù)字信號處理” 的課程特點和學習認知規(guī)律，結合教學實踐，從數(shù)字信號處理課程教學內(nèi)容的安排、教學方法的運用以及學生學習的方法三個方面闡述了數(shù)字信號處理課程的教學方法。教學實踐表明，運用合適的教學方法和指導學生應用得當?shù)膶W習方法進行“數(shù)字信號處理”課程的學習和研究，可以收到良好的教學效果。

【關鍵詞】數(shù)字信號處理;教學方法;教學實踐

隨著科學技術近年來的迅猛發(fā)展，數(shù)字信號處理技術已成為我國實施以信息化帶動工業(yè)化戰(zhàn)略的橋梁，被廣泛地應用于航空航天、通信工程、生物醫(yī)學等諸多領域[1]。由于數(shù)字信號處理這一學科的內(nèi)容相當豐富，與此有關的技術又在許多技術領域起著越來越重要的作用。在這樣的背景下，“數(shù)字信號處理”課程在信息類高等教育體系中占有顯著的地位[2]，目前國內(nèi)外許多高校都已開設“數(shù)字信號處理”課程，并作為大學本科電子通信專業(yè)必修的主干課和重要的專業(yè)基礎課。

“數(shù)字信號處理”課程的特點是理論性強、抽象概念多、起點高、難度大、數(shù)學推導嚴密。作為電子信息工程專業(yè)的主干課程具有承上啟下的作用。承上的角度說，這門課的學習具有一定的門檻，需要學生先行學習高等數(shù)學、信號與系統(tǒng)、電路等課程，對信號處理有一定的認識。啟下的角度講，這門課的理論與實踐結合比較緊密，系統(tǒng)學習后可以培養(yǎng)和提高同學們對數(shù)字信號處理系統(tǒng)設計和分析的能力，為今后的研究和技術工作打下堅實的基礎。

目前，“數(shù)字信號處理”課程在教學中已日漸顯現(xiàn)出與實踐不相適應的問題[3]。傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理課程在教學的過程中往往突出數(shù)學分析，注重數(shù)學推導，工程概念相對薄弱，理論聯(lián)系實際不夠，較少涉及實現(xiàn)方法及相關的軟硬件技術，特別是對學生動手能力、技術技能和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)等方面與科技界、產(chǎn)業(yè)界的要求相去較遠。這勢必使得學生在聽課的過程中會感到內(nèi)容枯燥，缺乏學習興趣。所以“數(shù)字信號處理”課程教學的改革與實踐勢在必行。

一、數(shù)字信號處理教學內(nèi)容及考核方式的探討

1.教學內(nèi)容選擇原則

數(shù)字信號處理這門課程涉及的理論非常豐富，邏輯性很強。由于大部分知識點都與數(shù)學緊密相連，過于強調數(shù)學的推導一方面會掩蓋數(shù)字信號處理的實質，另一方面會使學生產(chǎn)生畏懼心理。因此我們在課堂教學中必須合理地篩選授課內(nèi)容，在側重基本概念、基本原理和基本方法原則指導下，重點講授帶有普遍意義的知識點，而對相似的知識只進行簡單地介紹。同時，還應盡量減少公式推導，通過分析和處理具體的信號，用直觀的圖形表示結果，便于學生接受。

2.考試安排

數(shù)字信號處理課程的考試如果僅僅著眼于考查學生套用公式的計算能力和熟練程度，難免會造成學生以應試為目標的死記硬背，生搬硬套。從而忽略了對學生能力的培養(yǎng)，并造成學生的考試成績不反映真實水平的情況。因此，在新的教學目標、教學思想的指導下，我們對課程考試方式及內(nèi)容進行了一些改革和調整。在考核方式上。我們加大了平時成績的比重，由以前的20% 增加到30%，其中出勤占10%，平時作業(yè)占10%，還有10%是課堂問答，這樣可以提高學生平時學習的積極性，一定程度上糾正一部分學生平時不學，考前突擊的情形。在考核內(nèi)容上，我們將注重計算轉移到注重分析和理解上，在強調考核基本內(nèi)容、基本概念以及知識的綜合應用的同時，加大綜合與分析型試題的比重。這樣，可以相對較為客觀地考察學生的學習情況，對學生的學習成績進行更為合理公正的評估。

二、數(shù)字信號處理教學方法的改革

1.基于知識結構分類的教學手段

數(shù)字信號處理課程的主要內(nèi)容可以分為三塊：1）線性時不變系統(tǒng)的基本概念，這是后續(xù)課程內(nèi)容的理論基石;2）離散傅里葉變換，這是全書的重點;3）數(shù)字濾波器的設計，這部分內(nèi)容與工程實際的聯(lián)系比較緊密。

根據(jù)這三部分內(nèi)容特點上的不同，我們進行了一系列教學改革，在授課時采取的授課方式各有側重。第一部分線性時不變系統(tǒng)，授課時以講授為主，教學目標是強化學生對基本概念的理解與認識，同時盡量生動有趣，激發(fā)學生對課程的興趣。第二部分離散傅里葉變換，涉及較多的數(shù)學理論，難度相對比較大，是本課程的重點和難點，授課時需要講授和互動相結合，講清講透重點內(nèi)容的基本概念，同時通過課堂練習和程序仿真展示，加深學生的理解。第三部分數(shù)字濾波器的設計，以引導學生為主，在講授基本方法和范例展示之后，需要重點突出學生的參與，加強相關的實驗仿真環(huán)節(jié)，并對學生自學過程中遇到的困難進行及時的指導。

2.將知識遷移運用于教學實踐

“信號與系統(tǒng)”作為“數(shù)字信號處理”的重要先修課程，在基礎理論部分與本課程在離散信號與系統(tǒng)部分存在內(nèi)容上的重疊[4]。為了完成對兩門課程的高效銜接，經(jīng)過教學實踐，我們對兩門課程的重疊內(nèi)容采取的教學策略是：首先讓學生自學，之后在課堂教學中如遇到相關知識作為基礎，教師將比較兩門課程中的相似概念，這樣既調動了學生的學習積極性，培養(yǎng)了學生的獨立學習、思考能力，同時利用知識遷移這一教學思想將有限的學時更好地用在后續(xù)課程的教學中，也減少了相應的授課學時，事半功倍。

3.基于Matlab的課程實踐

“數(shù)字信號處理”是實踐性很強的課程，在教學中結合適當?shù)膶嵺`環(huán)節(jié)可以有助于深入理解理論知識。Matlab是當前國外信號處理和系統(tǒng)設計等領域最為流行的仿真軟件之一，具有語言規(guī)則簡捷，程序編制、調試簡單，效率高的特點。我們在課堂教學中介紹Matlab的應用，給出若干習題Matlab仿真做法和仿真結果，使學生學會利用計算機解決理論問題。同時在Matlab仿真實驗課程中，我們鼓勵學生勤于思考，多樣化解決問題，拓展了傳統(tǒng)仿真實驗的深度和廣度，達到夯實學生理論基礎，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力的教學目標。

三、結束語

目前“數(shù)字信號處理”課程已是國內(nèi)外大學電子信息學科重要的專業(yè)基礎課，同時又往往被學生們認為是門難課。對數(shù)字信號處理課程的改革是電子信息類專業(yè)課程教師一項刻不容緩的職責。我們結合實際教學情況，在教學內(nèi)容、實踐教學和課堂教學模式等方面做了一系列改革的嘗試，并進行深入的分析、總結。實踐證明教學改革取得了一定的效果，激發(fā)了學生對該課程的興趣，拓寬了學生的視野。今后，隨著數(shù)字信號處理理論的進一步豐富和完善，我們還將不斷汲取新的知識，掌握本專業(yè)的發(fā)展方向，把本學科的新技術、新理論引入課堂，最終促進電子信息專業(yè)的持續(xù)深度發(fā)展。

參考文獻：

[1]程佩青.數(shù)字信號處理教程[M].第三版.北京：清華大學出版社，2007.

[2]盧鐵兵.崔翔等.電氣工程及其自動化專業(yè)數(shù)字信號處理課程建設[C].第二屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學改革研討會論文集（下冊），2004：438-442.

[3]汪西原.“數(shù)字信號處理”課程實踐教學改革的探索[J].高等理科教育，2005，5：94-96.

[4]張永瑞，張妮.信號與系統(tǒng)與數(shù)字信號處理兩課程教學內(nèi)容的一種整合方案[J].電氣電子教學學報，2001，23（1）：10-12.