高等院校《數(shù)字信號處理》新教學方法的改革分論文
《數(shù)字信號處理》是電子信息類專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，它是將信號以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。它的任務是使學生獲得數(shù)字信號處理方面的基礎理論、基本算法和DSP軟硬件開發(fā)的基本技能，培養(yǎng)學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期或第二學期開課，它的先修課程是信號與系統(tǒng)，學生掌握了連續(xù)信號與系統(tǒng)的時域、頻域及復頻域分析方法，進一步掌握和了解數(shù)字信號與系統(tǒng)的分析方法，特別是數(shù)字濾波的設計以及在MATLAB中的實現(xiàn)。教師在教學過程中，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生。同時，為了提高教學效果，教師需要善于抓重點，知識結(jié)構(gòu)層次要分明，對不同的學生，要因材施教。針對這門課程的應用性、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，需要對教學大綱的內(nèi)容進行修改和完善，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練，特別是諸如數(shù)字濾波器設計等綜合能力的訓練。
另外，利用多媒體教學手段和校園網(wǎng)絡數(shù)字化平臺的建設為教學提供新的活力，從而使課堂教學內(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，提高學生的主觀積極性，從而使教學質(zhì)量和教學效率得以提高。具體可從以下幾個方面進行改進。
一、多種教學手段結(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，在教學過程中，為提高學生學習的積極性，采取理論教學和實驗實訓教學相結(jié)合的教學方法，使學生真正做到學以致用。傳統(tǒng)的理論教學，是以灌輸式方法為主要方式進行教學的，為了趕學習進度，老師整堂課都是不斷地講解，這樣使學生的積極性得不到充分發(fā)揮。為充分發(fā)揮學生的主觀能動性，應采用啟發(fā)式教學方式，即老師講解只占課堂時間的40%，學生和老師的互動（如例題與習題的解答）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、習題的解答、以及實物仿真操作訓練，使學生在掌握基本理論知識的基礎上，學會分析和解決問題的方法、能力，同時也調(diào)動同學的主動參與意識，讓學生親自享受到自己的學習成果，真正發(fā)揮教學相長優(yōu)勢。
2.開展黑板板書、網(wǎng)絡資源共享和多媒體課件教學相結(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行推導和證明，讓學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）形象生動的教學方式進行互動教學；而對于課后的習題、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)絡教學平臺，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，使同學們在學習了有關(guān)信號處理的理論知識后，通過算法語言進行軟件仿真，并在DSP硬件平臺上得以實現(xiàn)。這樣，學生在學習過程中能將所學的知識融會貫通，并將基礎課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課有機地關(guān)聯(lián)起來，使學生擺脫大學各課程獨立性的錯誤觀念，從而提高教學質(zhì)量。
二、理論算法與工程實踐緊密結(jié)合
1.實驗教學是培養(yǎng)學生理論聯(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內(nèi)容的學習后，要想真正做到學以致用，學生就必須進行實驗學習和訓練，把課本中學到的知識用到實際的設計和工程中。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理、數(shù)字信號處理在雙音多頻撥號系統(tǒng)中的應用等，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。實驗訓練可加深學生對所學課本知識及原理的理解，同時也培養(yǎng)了學生獨立分析問題能力，提高編程設計和調(diào)試的基本技能，增強學生的動手能力。
2.加強課程設計中數(shù)字信號處理與DSP技術(shù)的緊密結(jié)合。學生靈活運用所學的數(shù)字信號課程知識，通過對一個較小的數(shù)字信號處理去應用系統(tǒng)的設計與開發(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。在課程設計尾聲階段，教師現(xiàn)場檢查學生設計的硬件和軟件調(diào)試結(jié)果，根據(jù)學生完成課程設計任務的情況，以評分細則依據(jù)公平、客觀地評價學生成績。學生通過某個工程案例的設計、調(diào)試和撰寫設計報告，掌握信號處理算法設計和DSP軟硬件設計的完整過程，學會Matlab和DSP開發(fā)壞境的操作、程序編寫與調(diào)試。對學生進行信號處理方面的工程綜合訓練，訓練學生的綜合設計能力、程序設計及調(diào)試能力和產(chǎn)品設計的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生運用所學的理論知識獨立地解決實際問題的能力。為學生發(fā)揮創(chuàng)造思維能力、解決實際問題提供了廣闊的設計舞臺。
3.著力培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力。進行基于DSP處理器的信號處理系統(tǒng)軟硬件設計培訓，并與全國大學生電子設計競賽結(jié)合，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神及工程設計實踐能力。課程由教師講授、學生課外自學、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)的應用
1.讓學生通過先進的網(wǎng)絡技術(shù)學習國外著名大學的相關(guān)數(shù)字信號處理課程的一些相關(guān)知識，同時學習國外課程綜合大作業(yè)的考核方式，鼓勵同學利用業(yè)余時間選擇合適的課題，利用所學的知識提出問題、分析問題并解決問題，最后寫出綜合報告，真正做到學以致用。
2.設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，使學生以一種生動形象的方式練習學到的理論知識，深刻領會基本概念和基本原理。實踐課上，分別開設了軟件實驗項目（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，保證不同基礎的同學能有更好的選擇。
四、改革課程的考核方式
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》課程教學內(nèi)容多、時間短，除離散信號與系統(tǒng)的時域、頻域、復頻域分析外，還重點闡述了數(shù)字濾波器設計等綜合性知識，這些都需要學生了解、掌握并能利用MATLAB進行仿真試驗。要在課堂教學中完成教學大綱要求的基本知識點的訓練和應用有一定難度，教學任務很重。如何在有限的教學時間內(nèi)完成基本教學內(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。為解決課程教學中的矛盾，在課程考核中，帶領學生把部分課堂搬到具體的實際設計中，讓學生親歷課程中的理論內(nèi)容和實際的結(jié)合，由此輕松記憶教學中的難點和重點。再從學生“教”和“學”的過程中，解決教學中專業(yè)性、綜合性及實踐性的問題，同時亦可解決時間短、教學內(nèi)容多的問題�！稊�(shù)字信號處理》是綜合性和理論知識特別是數(shù)學知識很強的課程，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。我們應該每講解一個獨立知識點就進行及時的考核檢驗，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。
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