(商丘師范學院，河南 商丘 476000)

隨著信息技術的飛速發(fā)展，20世紀80年代數(shù)字信號處理應運而生.由于其具有精度高、靈活性高、可靠性強、容易大規(guī)模集成、可進行二維與多維處理等特點[1]，近年來被廣泛應用于語音處理、數(shù)字移動電話、軍事、醫(yī)療等領域.數(shù)字信號處理理論教學和實驗教學相輔相成，傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理實驗教學主要以教師為主導，學生按照實驗指導書按部就班地進行實驗，由于課堂時間有限，基本沒有理論分析和相關知識擴展，也就沒有達到實驗與理論相結合的目的，更沒有自主創(chuàng)新性的實驗.針對目前數(shù)字信號處理實驗所存在的弊端，本文提出相應的改革方案，并進行了實際驗證，得到了良好的實驗教學效果，達到了預期的實驗改革目的.

1 數(shù)字信號處理實驗課程現(xiàn)狀分析

《數(shù)字信號處理》課程是理論和實踐相結合的一門課程，涉及基礎專業(yè)較多，比如C語言、匯編語言、單片機、微機原理等，是大三下學期電子通信和信號信息類專業(yè)開設的主要專業(yè)課程之一，共有126個學時，其中理論學時占72個，實驗學時占54個.目前某校數(shù)字信號處理實驗使用的實驗箱為ICETEK-VC64XX系列教學實驗箱，并配有專用Code Composer Studio(簡稱CCS)調試軟件.按照實驗的內容，可以分為以下4種類型的實驗：

(1)基礎性實驗.基礎性實驗包括CCS入門實驗、編寫以C語言、ASM語言為基礎的DSP程序實驗、DSP數(shù)據(jù)存儲實驗.

(2)驗證性實驗.驗證性實驗包括基于DSP系統(tǒng)的指示燈實驗、DSP的定時器實驗、自啟動實驗、異步串口通信實驗.

(3)設計性實驗.設計性實驗包括有限沖擊響應濾波器(FIR)算法實驗、無限沖擊響應濾波器(IIR)算法實驗、快速傅里葉變換(FFT)算法實驗、卷積算法鍵盤輸入實驗、自適應濾波器算法實驗.

(4)綜合性實驗.綜合性實驗包括語音采集和放送實驗、語音信號編碼和解碼實驗、語音信號FIR濾波實驗.

傳統(tǒng)的教學實驗是讓學生按照實驗指導書做實驗，雖然最終實驗能夠完成，但是絕大部分學生都不會考慮每個操作步驟的原理和意義，只是機械地按照步驟去操作，結果是學生做與不做實驗沒有多大區(qū)別，甚至會產(chǎn)生一些迷惑，就這違背了實驗目的[2].分析其產(chǎn)生原因，有以下幾點：第一，學生對所做實驗準備時間參差不齊，大三階段一部分學生準備考研，沒有太多時間預習實驗；第二，實驗能力差別較大，大部分學生只關注學習知識，并沒有與實際工程相聯(lián)系；第三，預習報告和實驗報告相似度太高，預習報告幾乎都是一個版本，而且都是只抄不看，實驗報告有很多抄襲現(xiàn)象，大多是應付相應學分要求.

每一個實驗都有相對應的理論基礎，做實驗的目的不僅是提高學生的實踐能力，同時也是對理論課程的鞏固.因此，在學生做實驗之前，需將實驗內容、理論基礎和相關知識講解給學生，讓學生去探討如何才能夠把實驗做成功[3].根據(jù)以上分析，對《數(shù)字信號處理》實驗課程的改革勢在必行，需要探索新的實驗教學方法.

2 實驗教學改革

2.1 優(yōu)化實驗教學體系

目前，某校的數(shù)字信號處理實驗教學存在著一定的弊端，比如學生只按照實驗教材中提供的實驗步驟進行實驗，理論課上完之后不及時上實驗課等.優(yōu)化實驗教學體系的主要措施如下：

(1)提高實驗教學質量.很多教師都認為理論基礎課程比較重要，把大部分時間花在理論教學上，長此以往，實驗教學就被忽視，從而實驗教學的時間就相對比較少，導致了學生只會理論知識，雖然自己做了實驗，但最終不能夠明白實驗的目的，不知道所做實驗與實際工程有何聯(lián)系[4].數(shù)字信號處理是實驗性非常強的一門課程，如何處理好實驗課程與理論課程的合理搭配是提高實驗教學的關鍵一步.

(2)提高實驗課的及時性.數(shù)字信號處理本身就是理論與實驗緊密聯(lián)系的課程，老師講解的理論知識恰恰就是實驗課的實驗原理，而實驗過程也是學生對所學知識及其應用的更深層次的理解過程，只有充分把理論和實驗相結合，使學生融會貫通，才能夠提高學生學習興趣和學生的自身能力.

2.2 建設開放型實驗室

所謂開放型實驗室，就是指實驗室對學生開放.僅只在實驗課上做實驗是遠遠不夠的，課堂上時間緊、任務重，學生沒有足夠的時間來思索所碰到的問題，只是按照實驗指導書來完成實驗，最終可能不理解實驗原理，這樣實驗就沒有多大意義.這就要求學生能夠有充足的時間自己探索實驗內容.因此，建立開放型實驗室是極其必要的[5].應從以下幾個方面建立開放型實驗室：

(1)延長實驗室的開放時間.數(shù)字信號處理課程是具有一定難度的課程，不同層次的學生對課程掌握的程度不一樣，做實驗和理解實驗的層次也是不一樣的.對于一般層次的學生，可以適當配備專業(yè)教師，在學生完成課堂上的基本實驗以外，利用課余時間在實驗室進行輔導，進一步提升他們的相關理論和實驗知識水平.

(2)實驗器材根據(jù)需求進行購買.就某校來說，實驗器材比較緊缺，每組都是2～3人一個實驗箱，一個實驗做下來，有的學生沒有熟悉實驗箱實驗就結束了.學校應該根據(jù)實際學生人數(shù)來配備相應的實驗室和實驗設備，最好可以每人一套實驗設備，這樣可以使學生有足夠的時間去做一些自己感興趣的實驗，從而提高學生的思維能力和動手能力.

2.3 調整實驗結構

目前，某?！稊?shù)字信號處理》實驗課中一些必做實驗較多，而學生的時間有限，所以應該對實驗結構進行調整，在能滿足教學要求的條件下減少一些不必要的實驗，或者把一些必做實驗改為選做實驗.因為必做實驗是為了基礎訓練，而選做實驗則是為了提升能力.要把學生的基礎知識掌握作為重點來抓，同時對選做的實驗拓寬相應實驗范圍，以便給學生充分發(fā)揮的空間.

(1)概念原理型實驗.依據(jù)課程內容涉及的基本概念和基本原理，設計若干個必做實驗，用于對基本概念和基本原理的驗證與分析.在設計此類實驗時，一方面降低實驗難度，保證多數(shù)學生能夠完成；另一方面增加實驗數(shù)目，擴大實驗內容覆蓋范圍[6].

(2)知識應用型實驗.針對課程內容涉及的分析方法和典型應用，設計面向知識應用的若干個實驗，并劃分為必做部分和選做部分. 前者內容相對簡單，經(jīng)過簡單分析，多數(shù)學生能夠獨立完成；后者內容難度稍大，經(jīng)過認真思考，多數(shù)學生也可以獨立完成[7].

2.4 增加學生自主實驗

自主實驗學生可以不根據(jù)實驗教材提供的實驗步驟去做，可以按照自己的思路去做.整個數(shù)字信號處理實驗都完成之后，學生可以根據(jù)這些實驗的基本原理，綜合各個實驗，結合自己的想法設計一個實驗.增加學生自主實驗，不僅能提高學生的學習積極性，而且同時還能夠提高學生的動手能力和創(chuàng)造能力.自主實驗是學生綜合運用所學的理論知識所做的實驗，只有理論知識掌握熟練，而且之前實驗課程上所做的基礎性實驗、驗證性實驗、設計性實驗以及綜合性實驗都非常熟悉，才能根據(jù)這些知識、原理來實現(xiàn)自主實驗[8].

3 結 語

進行數(shù)字信號處理實驗教學改革的目的是提高實驗教學質量，使學生的自學能力以及動手能力、分析問題能力、解決問題能力得到提高.在2012—2013 年度春季教學工作中，該實驗教學方法得到了有效實施，達到預期目標，不僅使學生理論知識得到鞏固，同時也提升了學生動手能力.

參考文獻：

[1] 程佩青．數(shù)字信號處理教程(原書第三版)[M]．北京：清華大學出版社，2012．

[2] 王秋生, 袁海文．《數(shù)字信號處理》課程的分層實驗教學方法[J]．北京航空航天大學學報(社科版)，2011，24(5)：109-112．

[3] Sanjit K M．Digital Signal Processing-acomputer Based Approach[M]．Second Edition．New York: Mcgraw-Hill Companies，2001: 1-40．

[4] 劉婷, 孫云山, 張立毅．數(shù)字信號處理課程的教學初探[J]．太原理工大學學報(s)，2006，24(12): 88-94．

[5] 張剛, 賀利芳, 何方白, 等．基于Matlab 的“數(shù)字信號處理”課程教學探索[J]．高等教育研究，2007，24(2): 45-46．

[6] 羅忠亮．地方性本科院?！稊?shù)字信號處理》的教學改革[J]．韶關學院學報, 2009(3)：141-146．

[7] 許爽,李敏．綜合設計性數(shù)字信號處理實驗的探討[J]．大連民族學院學報，2010(3)：277-280．

[8] 張建平, 戴詠夏．CCS在數(shù)字信號處理實驗教學中的探究[J]. 高等理科教育, 2009(1): 92-94,146．