《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)改革探討

摘 要：《數(shù)字信號處理》作為電子信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，普遍被學(xué)生認(rèn)為是難點(diǎn)課程。本文在理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面對《數(shù)字信號處理》課程進(jìn)行了教學(xué)改革的探討。實(shí)踐證明，通過改革可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理 教學(xué)改革 知識網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0180-01

數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing，簡稱DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛的新興學(xué)科。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號處理器件的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理的理論和方法得到了廣泛的應(yīng)用，如在音頻處理、圖像處理、雷達(dá)聲納信號處理等領(lǐng)域都有大量的使用。因此，越來越多的高等院校開設(shè)《數(shù)字信號處理》課程作為通信與電子信息類專業(yè)學(xué)生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。然而，由于這門課理論性強(qiáng)，公式推導(dǎo)復(fù)雜，學(xué)生常常覺得枯燥難學(xué)，直接影響了他們的學(xué)習(xí)興趣，從而很大程度上降低了課程的教學(xué)效果。因此，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善該課程的教學(xué)效果，我們對本課程從理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行了有針對性的改革探討。

1 理論教學(xué)改革

1.1 淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，注重概念物理含義的闡述

《數(shù)字信號處理》這門課涉及到的公式繁多，概念抽象。由于大量結(jié)論由數(shù)學(xué)推導(dǎo)方式得到，學(xué)生往往過于注重結(jié)論的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，而沒有理解各種數(shù)學(xué)公式所包含的物理含義。針對這種情況，在概念與公式的講授中，要避免通篇繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，需要特別強(qiáng)調(diào)基本概念、基本原理等方面的物理含義闡述和定性分析。

1.2 采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)方法

由于《數(shù)字信號處理》這門課理論性強(qiáng)、概念抽象，對于學(xué)生來講比較枯燥難學(xué)。因此，考慮利用現(xiàn)代多媒體的教學(xué)手段，將抽象的概念通過動(dòng)畫、聲音、圖像等方式展現(xiàn)出來，使學(xué)生能夠很容易理解概念的內(nèi)涵。另外，采用多媒體的教學(xué)方式，還需要與板書這種教學(xué)形式相結(jié)合?！稊?shù)字信號處理》這門課數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)較多，如果省去板書推導(dǎo)，直接給出結(jié)論，學(xué)生接受起來將會(huì)很困難。因此，為了幫助學(xué)生對結(jié)論的理解和接受，有必要適當(dāng)加入板書推導(dǎo)。

1.3 構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，建立各知識點(diǎn)之間的聯(lián)系

《數(shù)字信號處理》這門課，知識點(diǎn)多而復(fù)雜，學(xué)生往往對各個(gè)知識點(diǎn)之間的聯(lián)系搞不清楚。實(shí)際上，數(shù)字信號處理課程系統(tǒng)性很強(qiáng)，各個(gè)知識點(diǎn)是緊密聯(lián)系的，可以通過構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)的方式加強(qiáng)知識點(diǎn)之間的聯(lián)系。比如：對于離散時(shí)間信號分析中介紹的DFS、DTFT、DFT等變換，通過圖1構(gòu)建的知識網(wǎng)絡(luò)，可以使學(xué)生理解這幾種變換之間的邏輯關(guān)系，便于學(xué)生對知識的理解與掌握。

1.4 通過建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，使教學(xué)資源共享化

將課程的教學(xué)大綱、教案、習(xí)題、課件、參考文獻(xiàn)等教學(xué)資料在Internet上開放，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享。通過開設(shè)網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)、網(wǎng)上課程研討、網(wǎng)上交付作業(yè)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告和優(yōu)秀作業(yè)展示，建立例題解答范例庫和自測試題庫等方式，可以方便學(xué)生自學(xué)和開展遠(yuǎn)程教學(xué)，使書本內(nèi)容與教輔網(wǎng)站的參考資料相結(jié)合。教學(xué)資源的共享化可以使教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度得到明顯提高，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供廣闊平臺。

2 實(shí)踐教學(xué)改革

2.1 Matlab軟件在《數(shù)字信號處理》教學(xué)中的應(yīng)用

Matlab（矩陣實(shí)驗(yàn)室）是目前高等院校與科研院所廣泛使用的優(yōu)秀應(yīng)用軟件。為配合數(shù)字信號處理課程教學(xué)，在Matlab軟件環(huán)境上可以進(jìn)行數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的開發(fā)，將抽象的理論和概念用易于理解的可視化圖形演示給學(xué)生看，通過這種方式，學(xué)生對數(shù)字信號處理課程基本概念、基本原理的理解會(huì)進(jìn)一步加深。

2.2 將LabVIEW軟件應(yīng)用于《數(shù)字信號處理》教學(xué)中

LabVIEW是美國國家儀器公司（National Instru-ments，NI）推出的一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程軟件。在數(shù)字信號處理教學(xué)中，利用LabVIEW軟件自帶的信號處理套件，學(xué)生只需要拖放圖形控件，便可輕松快捷地開發(fā)出人機(jī)界面友好、操作方便的應(yīng)用程序，將書本上理論性較強(qiáng)的知識轉(zhuǎn)換成直觀的圖形，從而加深學(xué)生對理論知識的理解，提高他們的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 CCS軟件在《數(shù)字信號處理》實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

CCS是美國得州TI公司推出的DSP系統(tǒng)的一種開發(fā)軟件，是目前使用最為廣泛的DSP開發(fā)軟件之一。在實(shí)踐教學(xué)中，基于DSP技術(shù)在CCS開發(fā)環(huán)境下可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的理論與算法，觀察其動(dòng)態(tài)仿真過程，并可以將調(diào)試好的算法代碼下載到DSP芯片中運(yùn)行。采用CCS軟件開發(fā)DSP實(shí)驗(yàn)，既可以加強(qiáng)學(xué)生對數(shù)字信號處理基礎(chǔ)的掌握，又可以鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力，達(dá)到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

3 結(jié)語

《數(shù)字信號處理》作為電子信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，普遍被學(xué)生認(rèn)為是難點(diǎn)課程。為獲得較好的教學(xué)效果，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，對該課程在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行了改革的探索與嘗試。在理論教學(xué)中，通過現(xiàn)代多媒體的教學(xué)手段，使學(xué)生透徹理解各個(gè)知識點(diǎn)及其物理內(nèi)涵，并通過構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)的方式建立各個(gè)知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，便于學(xué)生對知識點(diǎn)的理解與掌握。另外，通過建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，使教學(xué)資源共享化，以方便學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。在實(shí)踐教學(xué)中，采用matlab、labview等仿真軟件對教學(xué)過程進(jìn)行優(yōu)化，可以加深學(xué)生對理論知識的理解。另外，采用CCS軟件開發(fā)DSP實(shí)驗(yàn)，可以鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力，達(dá)到理論知識向?qū)嵺`能力的轉(zhuǎn)化。通過理論與實(shí)踐兩個(gè)方面教學(xué)改革的探索，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了普遍的提高，該課程的教學(xué)效果也得到了很大程度的改善。

參考文獻(xiàn)

[1]胡廣書.數(shù)字信號處理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[2]候國屏，王珅，葉齊鑫.LabVIEW 7.1編程與虛擬儀器設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3]彭啟琮，管慶.DSP集成開發(fā)環(huán)境[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.