劉玉敏 李艷輝 霍鳳財

【摘 要】 數(shù)字信號處理是信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，本文根據(jù)自動化專業(yè)卓越工程師應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的要求，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式、實驗教學(xué)等多方面對數(shù)字信號處理課程的教學(xué)模式進(jìn)行了研究。通過實現(xiàn)課程內(nèi)容的整合，加大了課程的容量;采用結(jié)合實際案例、學(xué)生講課，討論等方式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;采用“連貫式”的實驗教學(xué)，提高了學(xué)生的動手能力;加入口試環(huán)節(jié)，客觀評價了學(xué)生能力。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)字信號處理;教學(xué)模式;探究

【中圖分類號】G643.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）25-00-01

在自動控制領(lǐng)域，數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用正在逐步普及。我院自動化系為本科生在大三下學(xué)期開設(shè)了“數(shù)字信號處理”課程作為專業(yè)限選課。由于自動化專業(yè)以控制為核心，信息為基礎(chǔ)，著眼于系統(tǒng)，所以其教學(xué)內(nèi)容與其它專業(yè)有不同的側(cè)重點。同時我院自動化專業(yè)在2013年入選卓越工程師計劃，為實現(xiàn)“應(yīng)用型人才能力培養(yǎng)”這一核心目標(biāo)，課程的教學(xué)內(nèi)容及方法需要全方位的改革。本文將對“數(shù)字信號處理”課程從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實驗教學(xué)、考核方式四方面來進(jìn)行研究和探討。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

我院自動化專業(yè)在大三上學(xué)期開設(shè)“信號與系統(tǒng)”限選課，“自動控制原理”必修課，大三下學(xué)期開設(shè)“數(shù)字信號處理”限選課。這幾門課程有部分內(nèi)容重疊。所以，將幾門課程進(jìn)行資源整合，勢必會提高授課效率。

經(jīng)過整理，“信號與系統(tǒng)”與“數(shù)字信號處理”在信號的概念、系統(tǒng)的定義、分類、采樣定理等方面有重疊，只不過一個是模擬信號，一個是數(shù)字信號。所以這部分內(nèi)容只作為回憶性知識點，不作為重點?！白詣涌刂圃怼迸c“數(shù)字信號處理”在Z變換的定義和性質(zhì)方面是重復(fù)的。所以只要對此稍加復(fù)習(xí)即可，重點放在利用Z變換對系統(tǒng)進(jìn)行頻域分析。基于以上分析，確定了課程內(nèi)容如下：

1、時域離散信號和時域離散系統(tǒng)：復(fù)習(xí)性的內(nèi)容。

2、時域離散信號和系統(tǒng)的頻域分析：離散信號的傅里葉變換、Z變換（復(fù)習(xí)）、利用Z變換對系統(tǒng)頻域特性進(jìn)行分析。

3、離散傅里葉變換及其應(yīng)用：定義、性質(zhì)、應(yīng)用。

4、快速傅里葉變換：時域抽取法、頻域抽取法。

5、數(shù)字濾波器的設(shè)計：無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計，有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計，增加濾波器穩(wěn)定性分析的內(nèi)容，使之更符合自動化專業(yè)的需求。

6、Matlab應(yīng)用：每一章的理論，都配合Matlab的應(yīng)用。

經(jīng)過上述的調(diào)整，可以將有限的時間節(jié)省下來，對數(shù)字濾波器進(jìn)行更詳細(xì)的講解，避免了以前數(shù)字濾波器學(xué)時緊張的弊端，同時增加了Matlab的應(yīng)用，使學(xué)生學(xué)會理論之后，能夠用Matlab實現(xiàn)，使課程更貼近實際應(yīng)用，更符合對卓越工程師教育的要求。

二、教學(xué)方式的改革

數(shù)字信號處理課程理論性強(qiáng)、概念抽象，涉及大量數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，學(xué)生學(xué)習(xí)時缺乏整體把握，各知識點之間聯(lián)系不上，不了解理論在生產(chǎn)中有何實際應(yīng)用。同時“數(shù)字信號處理”不是自動化專業(yè)的考研課程，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。導(dǎo)致學(xué)生考前突擊背公式應(yīng)付考試，由于沒有真正學(xué)懂，使得該課程的合格率不高。針對目前存在的這些問題，必須對教學(xué)方法進(jìn)行改革。

1、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。在授課過程中，如果一味的理論推導(dǎo)，必然導(dǎo)致課程乏味無趣。所以首要任務(wù)就是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，可以采用以下方法：

（1）可以適時地將科技事件和授課內(nèi)容聯(lián)系起來，既可以拓展學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，又可以提高學(xué)習(xí)興趣。如將“神州六號”涉及信號傳輸問題與課程頻域濾波聯(lián)系起來;在講授信號延遲時，將其與回聲聯(lián)系起來;講頻譜概念時，與旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷結(jié)合起來等等。

（2）調(diào)動學(xué)生的主動性。由于授課內(nèi)容上的調(diào)整，一些內(nèi)容是復(fù)習(xí)性的知識，這部分內(nèi)容完全可以讓掌握較好的學(xué)生來講解或者學(xué)生來討論。但在講解的過程中，需要老師的點評和補充。

通過以上方法，將學(xué)生充分調(diào)動起來，讓學(xué)生知道，學(xué)習(xí)這門課程是非常有實際意義的，勢必會激起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和欲望。

2、合理運用多媒體技術(shù)

多媒體教學(xué)是一種先進(jìn)的教學(xué)方式，目前大部分課程都采用多媒體技術(shù)來輔助教學(xué)。多媒體技術(shù)可以圖片、視頻、音頻、動畫等技術(shù)提高課程的直觀性和興趣度，可以濃縮教學(xué)內(nèi)容、減輕教學(xué)負(fù)擔(dān)，但是對于“數(shù)字信號處理”課程來說，公式推導(dǎo)居多，如果將公式都放在多媒體講解，要求學(xué)生高度的注意力集中，而往往學(xué)生初學(xué)，思路跟不上多媒體的進(jìn)度，時間一長，就會導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。所以在教學(xué)中，多媒體應(yīng)該只是輔助（比如一些實際的應(yīng)用等），而更多的應(yīng)該是板書。

3、即時解決問題

目前高校教學(xué)中，普遍存在“一言堂”現(xiàn)象。教師占用整整一節(jié)課的時間講授課程，可是學(xué)生又能理解多少呢？所以，每節(jié)課最后要留出十分鐘左右，使教師充分地與學(xué)生交流，了解學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱點和難點，并及時進(jìn)行內(nèi)容調(diào)整和解答。當(dāng)然，這對教師也提出了更高的要求。

三、實驗教學(xué)的改革

1、本課程實驗，學(xué)習(xí)Matlab在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用。要求理論課的老師也要帶實驗課。這樣利于課堂上要事先對理論知識點與實驗內(nèi)容進(jìn)行關(guān)聯(lián)，引起學(xué)生的興趣，同時也避免理論與實驗脫節(jié)。

2、精選實驗內(nèi)容。避免單純的Matlab函數(shù)學(xué)習(xí)和驗證，盡量挑選綜合性的實驗項目，每次實驗完成其中一部分內(nèi)容，直至最終完成。比如語音信號的濾波及處理。理論課講完信號的基本操作之后，可以讓學(xué)生錄制一段語音，實現(xiàn)語音信號的延時、疊加處理產(chǎn)生回聲效果。而講完濾波器之后，還是對這一語音信號，可以讓學(xué)生完成信號的去噪和語音的分離。這種“連貫式”的實驗一環(huán)扣一環(huán)，且與實際生活密切相關(guān)，大大提高了學(xué)生的實驗興趣。

四、考核方式的改革

為了使學(xué)生注重平時的學(xué)習(xí)過程，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用能力，我們逐步對該課程進(jìn)行考核方式的改革。（1）平時過程考核具體化，含有隨堂測試、考勤、作業(yè)、課上回答問題情況等。（2）增加實驗成績的比例，注重學(xué)生實踐動手能力。（3）增加口試環(huán)節(jié)，教師可以和學(xué)生面對面的溝通，學(xué)生的實際能力和綜合素質(zhì)可以更確切的表現(xiàn)出來，同時學(xué)生也可以提出自己對教學(xué)內(nèi)容的看法，對教師也是一個促進(jìn)。

五、結(jié)論

培養(yǎng)“知識、能力、素質(zhì)”復(fù)合型高級工程技術(shù)人才一直是我專業(yè)卓越工程師人才培養(yǎng)的目標(biāo)和專業(yè)教學(xué)改革的方向。本文對“數(shù)字信號處理”課程從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式、實驗教學(xué)四方面進(jìn)行了探討，通過實際教學(xué)的驗證，確實能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。該方法也值得其它課程借鑒。

參考文獻(xiàn)

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