《数字信号处理》课程教学改革

摘 要：《数字信号处理》作为电子信息类专业的重要基础课,普遍被学生认为是难点课程.本文在理论教学与实践教学两个方面对《数字信号处理》课程进行了教学改革的探讨.实践证明,通过改革可以提高学生的学习兴趣,增强课程的教学效果.

关 键 词 ：数字信号处理 教学改革 知识网络

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0180-01

数字信号处理（Digital Signal Processing,简称DSP）是一门涉及许多学科而又应用领域非常广泛的新兴学科.随着计算机技术和数字信号处理器件的飞速发展,数字信号处理的理论和方法得到了广泛的应用,如在音频处理、图像处理、雷达声纳信号处理等领域都有大量的使用.因此,越来越多的高等院校开设《数字信号处理》课程作为通信与电子信息类专业学生的一门重要专业基础课.然而,由于这门课理论性强,公式推导复杂,学生常常觉得枯燥难学,直接影响了他们的学习兴趣,从而很大程度上降低了课程的教学效果.因此,为提高学生的学习积极性,改善该课程的教学效果,我们对本课程从理论教学与实践教学两个方面进行了有针对性的改革探讨.

1.理论教学改革

1.1 淡化数学推导,注重概念物理含义的阐述

《数字信号处理》这门课涉及到的公式繁多,概念抽象.由于大量结论由数学推导方式得到,学生往往过于注重结论的数学推导过程,而没有理解各种数学公式所包含的物理含义.针对这种情况,在概念与公式的讲授中,要避免通篇繁琐的数学推导,需要特别强调基本概念、基本原理等方面的物理含义阐述和定性分析.

1.2 采用多媒体与板书相结合的教学方法

由于《数字信号处理》这门课理论性强、概念抽象,对于学生来讲比较枯燥难学.因此,考虑利用现代多媒体的教学手段,将抽象的概念通过动画、声音、图像等方式展现出来,使学生能够很容易理解概念的内涵.另外,采用多媒体的教学方式,还需要与板书这种教学形式相结合.《数字信号处理》这门课数学公式推导较多,如果省去板书推导,直接给出结论,学生接受起来将会很困难.因此,为了帮助学生对结论的理解和接受,有必要适当加入板书推导.

1.3 构建知识网络,建立各知识点之间的联系

《数字信号处理》这门课,知识点多而复杂,学生往往对各个知识点之间的联系搞不清楚.实际上,数字信号处理课程系统性很强,各个知识点是紧密联系的,可以通过构建知识网络的方式加强知识点之间的联系.比如：对于离散时间信号分析相似度检测绍的DFS、DTFT、DFT等变换,通过图1构建的知识网络,可以使学生理解这几种变换之间的逻辑关系,便于学生对知识的理解与掌握.

1.4 通过建设网络教学资源,使教学资源共享化

将课程的教学大纲、教案、习题、课件、参考文献等教学资料在Inter上开放,实现教学资源共享.通过开设网络辅导、网上课程研讨、网上交付作业与实验报告和优秀作业展示,建立例题解答范例库和自测试题库等方式,可以方便学生自学和开展远程教学,使书本内容与教辅网站的参考资料相结合.教学资源的共享化可以使教学内容的广度和深度得到明显提高,为学生自主学习提供广阔平台.

2.实践教学改革

2.1 Matlab软件在《数字信号处理》教学中的应用

Matlab（矩阵实验室）是目前高等院校与科研院所广泛使用的优秀应用软件.为配合数字信号处理课程教学,在Matlab软件环境上可以进行数字信号处理实验教学平台的开发,将抽象的理论和概念用易于理解的可视化图形演示给学生看,通过这种方式,学生对数字信号处理课程基本概念、基本原理的理解会进一步加深.

2.2 将LabVIEW软件应用于《数字信号处理》教学中

LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instru-ments,NI）推出的一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程软件.在数字信号处理教学中,利用LabVIEW软件自带的信号处理套件,学生只需要拖放图形控件,便可轻松快捷地开发出人机界面友好、操作方便的应用程序,将书本上理论性较强的知识转换成直观的图形,从而加深学生对理论知识的理解,提高他们的学习兴趣.

2.3 CCS软件在《数字信号处理》实践教学中的应用

CCS是美国得州TI公司推出的DSP系统的一种开发软件,是目前使用最为广泛的DSP开发软件之一.在实践教学中,基于DSP技术在CCS开发环境下可以实现数字信号处理的理论与算法,观察其动态仿真过程,并可以将调试好的算法代码下载到DSP芯片中运行.采用CCS软件开发DSP实验,既可以加强学生对数字信号处理基础的掌握,又可以锻炼学生的工程实践能力,达到理论与实践的有机结合.

3.结语

《数字信号处理》作为电子信息类专业的重要基础课,普遍被学生认为是难点课程.为获得较好的教学效果,结合学校实际情况,对该课程在理论教学和实践教学两个方面进行了改革的探索与尝试.在理论教学中,通过现代多媒体的教学手段,使学生透彻理解各个知识点及其物理内涵,并通过构建知识网络的方式建立各个知识点之间的联系,便于学生对知识点的理解与掌握.另外,通过建设网络教学资源,使教学资源共享化,以方便学生进行自主学习.在实践教学中,采用matlab、labview等仿真软件对教学过程进行优化,可以加深学生对理论知识的理解.另外,采用CCS软件开发DSP实验,可以锻炼学生的工程实践能力,达到理论知识向实践能力的转化.通过理论与实践两个方面教学改革的探索,学生的学习兴趣得到了普遍的提高,该课程的教学效果也得到了很大程度的改善.