論《數字信號處理》課程教學

論《數字信號處理》課程教學

　　【論文論文關鍵詞】數字信號處理　多媒體教學　實驗教學　雙語教學

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    【論文論文摘要】《數字信號處理》是電子信息類專業的一門重要專業基礎課。本文通過對多媒體教學、實驗教學、雙語教學三個方面的教學研究打破了傳統的純理論講授方式，在保證專業教學質量的前提下提高了學生的實驗能力和外語應用能力。

　　0引言

    《數字信號處理》是電子信息類專業的一門重要專業基礎課。它是多門課程相互連接的橋梁和紐帶，實現了從理論到實踐的相互過渡，對于培養學生理論分析和綜合應用能力有非常重要的作用。隨著電子技術及計算機技術日新月異的飛速發展，數字信一號處理的新理論和新技術層出不窮，它的地位和作用越來越突出。我們的課程教學中仍然普遍采用的滿堂灌輸的教學理念和方法，與世界一流大學的研究型教學理念和方法之間，存在較大的差距。如何通過教學改革，讓它具有高科技數字時代的特色是一個值得探索的課題。

　　1 多媒體教學

    由于《數字信號處理》課程理論比較抽象，概念、公式較多，傳統的教學手段和方法是教師在講臺上講授課程的內容，主要討論算法和理論的推導;學生在教室里聽課和學習，學習活動很大程度上需要依靠檢測考試。多媒體教學改進了傳統教學模式，以圖文并茂、聲像具全、化抽象為具體的方式，優化整個教學過程和實踐過程。

    為了增強教學的互動性，任課教師在課堂上一邊使用MATLAB圖形演示，一邊在黑板上講解推導相關公式，并鼓勵學生把課堂學習的重點放在理解概念和解決問題的思路上。使學生在接受枯燥理論知識的同時，可以看到相應知識點的驗證演示，從而使課堂教學更加直觀、生動和緊湊。平時以書面形式難以完成的作業，讓學生利用MATLAB軟件完成，加深對所學知識的理解，提高學習興趣。

    為了保證學時和良好的教學效果，授課要主次分明、詳略得當。比如對FFT算法的講解，由于基2-DIT-FFT與基2-DIF-FFT算法具有對稱關系，因此可詳細講解前者的算法，而對照性簡要說明后者的算法原理，無需再進行詳細的公式推導了;再比如IIR濾波器設計內容，由于巴特沃斯低通濾波器和其它幾種濾波器在設計原理方面類似，因此可以巴特沃斯低通濾波器為例，詳細推導和講解設計過程，而對于另外幾種濾波器可簡要說明，給出結論性的設計過程即可。這樣，可節約許多授課學時，同時可達到重點突出、舉一反三的效果，有利于學生對內容的掌握和理解。

    教師設計的課堂教學型教學內容，一般水平的學生能理解和接受。學生自主學習型教學內容既要反映教學大綱要求，兼顧不同水平和基礎的學生學習，學生根據自己學習速度和理解、掌握能力選擇學習內容、學習順序。采用多媒體教學，教師從傳統的以講授變為為學生準備、設計資源和提供個性化的幫助。同時，制定出學習效果、學習總結、學習反思、網上答疑等評價監督策略，激發學生學習興趣，實現教學目標。

　　2實驗教學

    在以往的教學模式中，實驗教學僅要求學生了解所學知識的應用。近年來，國內外先進的信號處理教學模式要求實驗教學提升到新的高度，即用實驗演示輔助學生理解課程中的重要概念，讓學生了解所學知識的應用，在實驗中引導學生由被動學習轉變為主動學習。為此，教學也需相應的變革:采用基于MATLAB演示、大量增加數字信號處理的應用實例，使實驗教學真正成為培養學生實踐能力的重要環節。

    針對該課程的特點和教學目的，數字信號處理的實驗教學內容分為數字信號處理理論基礎實驗、數字濾波器設計實驗和數字信號處理的實現與應用。將教學內容中比較抽象的理論和方法制成模擬軟件，比如《數字信號處理》中的時域和頻域抽樣定理、離散傅立葉變換、頻譜分析、快速傅立葉變換、濾波器的設計等內容，學生可以通過網上的虛擬實驗室，驗證這些信號處理的理論和方法，加深對這些知識的理解和掌握。

    實踐中要求同學們帶預習報告進實驗室，并通過抽查提問的方式了解學生預習的程度。采取這樣的方法同時也提高了實驗設備的利用率和實驗的課堂效率。然后將實驗成績的評定拿到實驗現場，把實驗過程的各個環節納人考核要素中，采取現場打分的方式，這樣，實驗成績就基本上反映了學生實驗的真實水平，最大限度地保證了實驗成績的客觀公正。

    教師在實驗前準備充分，精心設計實驗內容，采用啟發式、討論式開展實驗教學，注重培養學生嚴謹的科學態度、相互協作的團隊精神和勇于開拓的創新意識。通過實踐，學生反映良好，既培養學生理論聯系實際及數字信號處理的能力，又提高了的實際工作能力和創新能力。

　　3雙語教學

    隨著信號處理技術的飛速發展，國際上《數字信號處理》課程的教學內容、教學手段和教學方法都發生了巨大變化。國內多數中文教材沒有及時反映這些變化。在教學諸多方面與國外教材相比存在較大差距。為了使教學內容與國際先進水平接軌，該課程引進英文原版教材，實行雙語教學。

    雙語教學必須考慮學生的外語水平，采用合適的教學模式。在教材選取上，我們采用一本英文教材、一本電子版的中文教材和一本中文參考書。英文教材為授課內容的主要來源，選用的是清華大學出版社引進的國際知名大學原版教材—AV.奧本海姆(A. V. Oppenheim)等著的《Discrete-Time Signal Processing))。這本書是奧本海姆在數字信號處理方面的的一本力作，其概念清晰、闡述嚴謹、內容安排合理、例題習題豐富，是一本很好的基礎教材。該教材也有相應的中譯本，中英文版本二者相輔相成，使學生能夠更好地體驗其精髓并付諸實踐。電子版的中文教材為英文教材的翻譯版，選用的是西安交通大學出版社出版的《離散時問信號處理(中文版第2‘版)》。中文參考書在內容上覆蓋、超越課程內容，選用的是由清華大學出版社出版的《MATLAB在數字信號處理中的應用》。該書通過工程中的具體實例，將MATLAB的工具應用和數字信號處理的基礎知識有機地結合起來，給用戶的學習帶來了極大的幫助，每章最后給出富有針對性、實用性的練習題，便于用戶對知識的學習與掌握。

    講課過程是以英文開場(概括介紹本講內容)，然后對于重要專業詞匯進行講解;主要內容分為若干模塊，以中文講解為主、輔以英文術語，最后用中文進行總結。對中等以下難度的英文題目作業和英文考試題用英語答題，高難度的則用漢語答題。

但教學中一部分學生反映英文原版教材看不懂、生詞多、效率低;而有的學生反映本來數字信號處理就難學，用外文教材就更難了。任課教師針對學生的問題認真分析后認為:一是學生缺乏自信心，擔心專業課使用英文教材難以理解;二是學生沒有恰當的學習方法和技巧。為此，任課教師采取積極措施鼓勵學生樹立信心，同時在學習方法上加以引導和幫助，并反復強調雙語教學是培養學生用英語學習專業知識的有效手段，使學生真正從思想上重視雙語教學。通過努力，大多數學生現已接受英文原版教材了。

    實踐證明，雙語教學只有采用合適的教學模式，才能較好的保證學習效果。學生既較好的理解了課程中的專業內容，又提高了英文文獻的閱讀能力，同時克服了采用英文進行學術交流的恐懼感，逐步提高了英語的應用能力。

　　4結束語

    《數字信號處理》課程教學研究實踐表明:本課程打破了傳統的純理論講授方式，通過仿真技術及多媒體手段，加深了學生對理論知識的理解和實際應用的感性認識，激發了學生的創新思維及強烈的實踐欲望。采用先進的實驗教學模式，加強對數字信號處理基本概念、基本定義、基本原理的深人理解和建立一個生動形象的感性認識，做到理論與實踐密切結合。而不是停留在只會背公式、做習題、考高分的層面上。雙語教學使學生的專業英語實際應用能力明顯提高;熟悉了專業術語、專業英語口語及書面表達;了解了如何通過多媒體手段進行國際學術交流。《數字信號處理》課程的教學研究是時代發展的需要，是實施素質教育和創新教育的需要。
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