《數(shù)字信號(hào)處理》教學(xué)改革與實(shí)踐的探索

馮俊杰　季立貴

摘要：針對(duì)《數(shù)字信號(hào)處理》課程中公式繁瑣，理論性較強(qiáng)，如何讓學(xué)生在有限的課程學(xué)習(xí)中既能掌握基本理論及基本分析方法，又能在實(shí)際應(yīng)用中得到鍛煉，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將MATLAB仿真軟件應(yīng)用在數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)中，并對(duì)課程教學(xué)及實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行改革探索，取得了較好的成果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理；教學(xué)改革；Matlab

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）17-4072-02

Research and Exploration of Teaching Reform Digital Signal Processing

FENG Jun-jie， JI Li-gui

（Liupanshui Normal Universtiy， Liupanshui 553004， China）

Abstract： In this paper， aiming at the shortages of Digital Signal Processing，how to make the students not only can master the basic theory and analysis method but also can get exercise in practical application is a problem to be solved.In order to improve studentsinterest in learning，we introduce Matlab software to teaching of Digital Signal Processing，make reform in course teaching and practical project and achieve some results.

Key words： Digital Signal Processing； Teaching reform； Matlab

1 概述

數(shù)字信號(hào)處理是以計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子技術(shù)為基礎(chǔ)的課程，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、電子信息系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?！稊?shù)字信號(hào)處理》課程已經(jīng)是高等院校電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生極為重要的主干課程之一。但學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的過(guò)程中，普遍感覺(jué)這門(mén)課程理論性較強(qiáng)，概念抽象，用到較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，公式繁瑣。學(xué)習(xí)起來(lái)比較枯燥，對(duì)書(shū)中基本理論及基本分析方法不能很好地理解和掌握。單純采用板書(shū)形式講授課程，教學(xué)效率不高且直觀性不強(qiáng)；因此，要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生更清楚的理解掌握基本概念和分析方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)教師在教學(xué)過(guò)程中提出更高的要求。為了提高教學(xué)質(zhì)量我們使用多媒體教學(xué)手段，將Matlab仿真軟件引入到數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合直觀的具體應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，并在教學(xué)過(guò)程中嘗試一些創(chuàng)新教學(xué)方法和改革措施，加強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 使用MATLAB仿真工具改善教學(xué)

Matlab仿真軟件有著強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算、信號(hào)處理和圖形顯示的功能。在教學(xué)中， 我們可以借助該軟件作為教學(xué)輔助工具完成數(shù)字信號(hào)處理課程的數(shù)值計(jì)算、算法的推導(dǎo)及數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。在使用多媒體教學(xué)課件的基礎(chǔ)上穿插演示用Matlab制作的示例和現(xiàn)場(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)， 學(xué)生可以更直接觀察到數(shù)字信號(hào)的處理過(guò)程，對(duì)涉及知識(shí)點(diǎn)有更直觀的認(rèn)識(shí)和更深層次的理解。這樣，可將數(shù)字信號(hào)處理課程中的比較抽象的理論以更形象化的形式呈現(xiàn)出來(lái)，擺脫冗長(zhǎng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高。把重點(diǎn)放在對(duì)性質(zhì)、方法的理解運(yùn)用和實(shí)踐能力培養(yǎng)上面，達(dá)到改善教學(xué)效果的目的。

下面， 以一個(gè)示例來(lái)解釋Matlab在數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)中的應(yīng)用。

離散傅里葉變換（ DFT） 的計(jì)算在數(shù)字信號(hào)處理中有著重要的作用， 信號(hào)的循環(huán)卷積運(yùn)算、濾波等都要通過(guò)DFT來(lái)實(shí)現(xiàn)。有限長(zhǎng)序列x（n）的離散傅里葉變換定義為：

[X（k）=DFT[x（n）]=n=0N-1x（n）WknN ， ]其中：[WN=e-j2πN]

可以看出該公式較抽象，學(xué)生理解頻域形式比較困難。引入Matlab后可以使公式更直觀，更形象化，便于學(xué)生理解。

設(shè)序列[x（n）=sin（0.84πn）+sin（0.88πn），0≤n≤90]使用Matlab仿真軟件可以快速繪制出其DFT，程序如下：

[N=90；n=[0：90]；xn=sin（0.84*pi*n）+sin（0.88*pi*n）；k=0：N-1；WN=exp（-j*2*pi/N）；nk=n*k；WNnk=WN.^nk；Xk=WN.*WNnk；subplot（2，1，1）stem（n，xn）；title（'序列 x（n）'）；subplot（2，1，2）stem（k，abs（Xk））；title（x（n） 的離散傅里葉變化 ）]

3 提高教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)方法

3.1 利用多媒體軟件動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)《數(shù)字信號(hào)處理》課程，課程理論性較強(qiáng)，概念抽象，用到較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，公式繁瑣的特點(diǎn)，在教學(xué)工程中采用多媒體結(jié)合板書(shū)的方法。涉及多媒體教案時(shí)，包括基本概念、定理的推導(dǎo)過(guò)程、變換的具體過(guò)程等等。如講解FFT章節(jié)時(shí)，針對(duì)具體的蝶形運(yùn)算，涉及動(dòng)態(tài)演示過(guò)程，這樣使該課程生動(dòng)有趣，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而板書(shū)則作為輔助教學(xué)使用。此外，采用多媒體教學(xué)的另一個(gè)好處是，針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)際應(yīng)用，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示。例如《數(shù)字信號(hào)處理》課程中的窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器中，就目前存在的矩形窗、布萊克曼窗、凱塞窗、三角窗等，結(jié)合MATLAB仿真軟件，進(jìn)行程序書(shū)寫(xiě)，運(yùn)行、驗(yàn)證，比較它們之間的區(qū)別、優(yōu)缺點(diǎn)等。另外可以結(jié)合新產(chǎn)生的方法與傳統(tǒng)加窗方法進(jìn)行比較，又聯(lián)系了實(shí)際科研創(chuàng)新。

3.2 重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才

傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理教程中， 多數(shù)只針對(duì)算法的理論推導(dǎo)，較少涉及具體的實(shí)現(xiàn)方法和相關(guān)的軟硬件技術(shù)問(wèn)題。我們采用觀察性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性和提出問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如“用FFT 對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析”，“IIR濾波器與FIR濾波器的設(shè)計(jì)”等，幫助學(xué)生理解掌握數(shù)字信號(hào)處理中的基本方法與理論， 對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行鞏固。還要多增加一些難度適中的綜合性實(shí)驗(yàn)。如在“雙語(yǔ)音多頻率濾波器的設(shè)計(jì)”的實(shí)驗(yàn)中，給定頻譜分辨率的指標(biāo)， 有學(xué)生自己根據(jù)需要選擇不同的頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生具體問(wèn)題具體分析的能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字信號(hào)處理是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，為了改善教學(xué)效果，將MATLAB應(yīng)用到教學(xué)中。不僅提供便捷的分析方法， 還提供了形象、生動(dòng)的教學(xué)演示， 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問(wèn)題的形象化，使學(xué)生能夠直觀地領(lǐng)會(huì)和理解課程的分析方法和處理結(jié)果。另外，注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的加強(qiáng)，提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鞏萍， 趙杰. Matlab 在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)， 2009（9）：78-79.

[2] 高遠(yuǎn). 基于Matlab 的5數(shù)字信號(hào)處理6 課程的教學(xué)改革實(shí)踐[J]. 高教論壇， 2007（8）：141-143.

[3] 趙發(fā)勇.數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)研究：仿真演示教學(xué)[J].阜陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，30（1）：84-87.

[4] 程佩青.程數(shù)字信號(hào)處理教程（第三版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[5] 高西全，丁玉美.數(shù)字信號(hào)處理（第三版）[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.

[6] 潘偉.MATLAB在數(shù)字信號(hào)處理輔助教學(xué)中的應(yīng)用[J].綿陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，29（2）：99-103.endprint

摘要：針對(duì)《數(shù)字信號(hào)處理》課程中公式繁瑣，理論性較強(qiáng)，如何讓學(xué)生在有限的課程學(xué)習(xí)中既能掌握基本理論及基本分析方法，又能在實(shí)際應(yīng)用中得到鍛煉，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將MATLAB仿真軟件應(yīng)用在數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)中，并對(duì)課程教學(xué)及實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行改革探索，取得了較好的成果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理；教學(xué)改革；Matlab

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）17-4072-02

Research and Exploration of Teaching Reform Digital Signal Processing

FENG Jun-jie， JI Li-gui

（Liupanshui Normal Universtiy， Liupanshui 553004， China）

Abstract： In this paper， aiming at the shortages of Digital Signal Processing，how to make the students not only can master the basic theory and analysis method but also can get exercise in practical application is a problem to be solved.In order to improve studentsinterest in learning，we introduce Matlab software to teaching of Digital Signal Processing，make reform in course teaching and practical project and achieve some results.

Key words： Digital Signal Processing； Teaching reform； Matlab

1 概述

數(shù)字信號(hào)處理是以計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子技術(shù)為基礎(chǔ)的課程，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、電子信息系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?！稊?shù)字信號(hào)處理》課程已經(jīng)是高等院校電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生極為重要的主干課程之一。但學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的過(guò)程中，普遍感覺(jué)這門(mén)課程理論性較強(qiáng)，概念抽象，用到較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，公式繁瑣。學(xué)習(xí)起來(lái)比較枯燥，對(duì)書(shū)中基本理論及基本分析方法不能很好地理解和掌握。單純采用板書(shū)形式講授課程，教學(xué)效率不高且直觀性不強(qiáng)；因此，要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生更清楚的理解掌握基本概念和分析方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)教師在教學(xué)過(guò)程中提出更高的要求。為了提高教學(xué)質(zhì)量我們使用多媒體教學(xué)手段，將Matlab仿真軟件引入到數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合直觀的具體應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，并在教學(xué)過(guò)程中嘗試一些創(chuàng)新教學(xué)方法和改革措施，加強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 使用MATLAB仿真工具改善教學(xué)

Matlab仿真軟件有著強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算、信號(hào)處理和圖形顯示的功能。在教學(xué)中， 我們可以借助該軟件作為教學(xué)輔助工具完成數(shù)字信號(hào)處理課程的數(shù)值計(jì)算、算法的推導(dǎo)及數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。在使用多媒體教學(xué)課件的基礎(chǔ)上穿插演示用Matlab制作的示例和現(xiàn)場(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)， 學(xué)生可以更直接觀察到數(shù)字信號(hào)的處理過(guò)程，對(duì)涉及知識(shí)點(diǎn)有更直觀的認(rèn)識(shí)和更深層次的理解。這樣，可將數(shù)字信號(hào)處理課程中的比較抽象的理論以更形象化的形式呈現(xiàn)出來(lái)，擺脫冗長(zhǎng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高。把重點(diǎn)放在對(duì)性質(zhì)、方法的理解運(yùn)用和實(shí)踐能力培養(yǎng)上面，達(dá)到改善教學(xué)效果的目的。

下面， 以一個(gè)示例來(lái)解釋Matlab在數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)中的應(yīng)用。

離散傅里葉變換（ DFT） 的計(jì)算在數(shù)字信號(hào)處理中有著重要的作用， 信號(hào)的循環(huán)卷積運(yùn)算、濾波等都要通過(guò)DFT來(lái)實(shí)現(xiàn)。有限長(zhǎng)序列x（n）的離散傅里葉變換定義為：

[X（k）=DFT[x（n）]=n=0N-1x（n）WknN ， ]其中：[WN=e-j2πN]

可以看出該公式較抽象，學(xué)生理解頻域形式比較困難。引入Matlab后可以使公式更直觀，更形象化，便于學(xué)生理解。

設(shè)序列[x（n）=sin（0.84πn）+sin（0.88πn），0≤n≤90]使用Matlab仿真軟件可以快速繪制出其DFT，程序如下：

[N=90；n=[0：90]；xn=sin（0.84*pi*n）+sin（0.88*pi*n）；k=0：N-1；WN=exp（-j*2*pi/N）；nk=n*k；WNnk=WN.^nk；Xk=WN.*WNnk；subplot（2，1，1）stem（n，xn）；title（'序列 x（n）'）；subplot（2，1，2）stem（k，abs（Xk））；title（x（n） 的離散傅里葉變化 ）]

3 提高教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)方法

3.1 利用多媒體軟件動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)《數(shù)字信號(hào)處理》課程，課程理論性較強(qiáng)，概念抽象，用到較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，公式繁瑣的特點(diǎn)，在教學(xué)工程中采用多媒體結(jié)合板書(shū)的方法。涉及多媒體教案時(shí)，包括基本概念、定理的推導(dǎo)過(guò)程、變換的具體過(guò)程等等。如講解FFT章節(jié)時(shí)，針對(duì)具體的蝶形運(yùn)算，涉及動(dòng)態(tài)演示過(guò)程，這樣使該課程生動(dòng)有趣，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而板書(shū)則作為輔助教學(xué)使用。此外，采用多媒體教學(xué)的另一個(gè)好處是，針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)際應(yīng)用，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示。例如《數(shù)字信號(hào)處理》課程中的窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器中，就目前存在的矩形窗、布萊克曼窗、凱塞窗、三角窗等，結(jié)合MATLAB仿真軟件，進(jìn)行程序書(shū)寫(xiě)，運(yùn)行、驗(yàn)證，比較它們之間的區(qū)別、優(yōu)缺點(diǎn)等。另外可以結(jié)合新產(chǎn)生的方法與傳統(tǒng)加窗方法進(jìn)行比較，又聯(lián)系了實(shí)際科研創(chuàng)新。

3.2 重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才

傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理教程中， 多數(shù)只針對(duì)算法的理論推導(dǎo)，較少涉及具體的實(shí)現(xiàn)方法和相關(guān)的軟硬件技術(shù)問(wèn)題。我們采用觀察性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性和提出問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如“用FFT 對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析”，“IIR濾波器與FIR濾波器的設(shè)計(jì)”等，幫助學(xué)生理解掌握數(shù)字信號(hào)處理中的基本方法與理論， 對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行鞏固。還要多增加一些難度適中的綜合性實(shí)驗(yàn)。如在“雙語(yǔ)音多頻率濾波器的設(shè)計(jì)”的實(shí)驗(yàn)中，給定頻譜分辨率的指標(biāo)， 有學(xué)生自己根據(jù)需要選擇不同的頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生具體問(wèn)題具體分析的能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字信號(hào)處理是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，為了改善教學(xué)效果，將MATLAB應(yīng)用到教學(xué)中。不僅提供便捷的分析方法， 還提供了形象、生動(dòng)的教學(xué)演示， 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問(wèn)題的形象化，使學(xué)生能夠直觀地領(lǐng)會(huì)和理解課程的分析方法和處理結(jié)果。另外，注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的加強(qiáng)，提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鞏萍， 趙杰. Matlab 在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)， 2009（9）：78-79.

[2] 高遠(yuǎn). 基于Matlab 的5數(shù)字信號(hào)處理6 課程的教學(xué)改革實(shí)踐[J]. 高教論壇， 2007（8）：141-143.

[3] 趙發(fā)勇.數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)研究：仿真演示教學(xué)[J].阜陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，30（1）：84-87.

[4] 程佩青.程數(shù)字信號(hào)處理教程（第三版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[5] 高西全，丁玉美.數(shù)字信號(hào)處理（第三版）[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.

[6] 潘偉.MATLAB在數(shù)字信號(hào)處理輔助教學(xué)中的應(yīng)用[J].綿陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，29（2）：99-103.endprint

摘要：針對(duì)《數(shù)字信號(hào)處理》課程中公式繁瑣，理論性較強(qiáng)，如何讓學(xué)生在有限的課程學(xué)習(xí)中既能掌握基本理論及基本分析方法，又能在實(shí)際應(yīng)用中得到鍛煉，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將MATLAB仿真軟件應(yīng)用在數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)中，并對(duì)課程教學(xué)及實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行改革探索，取得了較好的成果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理；教學(xué)改革；Matlab

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）17-4072-02

Research and Exploration of Teaching Reform Digital Signal Processing

FENG Jun-jie， JI Li-gui

（Liupanshui Normal Universtiy， Liupanshui 553004， China）

Abstract： In this paper， aiming at the shortages of Digital Signal Processing，how to make the students not only can master the basic theory and analysis method but also can get exercise in practical application is a problem to be solved.In order to improve studentsinterest in learning，we introduce Matlab software to teaching of Digital Signal Processing，make reform in course teaching and practical project and achieve some results.

Key words： Digital Signal Processing； Teaching reform； Matlab

1 概述

數(shù)字信號(hào)處理是以計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子技術(shù)為基礎(chǔ)的課程，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、電子信息系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。《數(shù)字信號(hào)處理》課程已經(jīng)是高等院校電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生極為重要的主干課程之一。但學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的過(guò)程中，普遍感覺(jué)這門(mén)課程理論性較強(qiáng)，概念抽象，用到較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，公式繁瑣。學(xué)習(xí)起來(lái)比較枯燥，對(duì)書(shū)中基本理論及基本分析方法不能很好地理解和掌握。單純采用板書(shū)形式講授課程，教學(xué)效率不高且直觀性不強(qiáng)；因此，要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生更清楚的理解掌握基本概念和分析方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)教師在教學(xué)過(guò)程中提出更高的要求。為了提高教學(xué)質(zhì)量我們使用多媒體教學(xué)手段，將Matlab仿真軟件引入到數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合直觀的具體應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，并在教學(xué)過(guò)程中嘗試一些創(chuàng)新教學(xué)方法和改革措施，加強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 使用MATLAB仿真工具改善教學(xué)

Matlab仿真軟件有著強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算、信號(hào)處理和圖形顯示的功能。在教學(xué)中， 我們可以借助該軟件作為教學(xué)輔助工具完成數(shù)字信號(hào)處理課程的數(shù)值計(jì)算、算法的推導(dǎo)及數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。在使用多媒體教學(xué)課件的基礎(chǔ)上穿插演示用Matlab制作的示例和現(xiàn)場(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)， 學(xué)生可以更直接觀察到數(shù)字信號(hào)的處理過(guò)程，對(duì)涉及知識(shí)點(diǎn)有更直觀的認(rèn)識(shí)和更深層次的理解。這樣，可將數(shù)字信號(hào)處理課程中的比較抽象的理論以更形象化的形式呈現(xiàn)出來(lái)，擺脫冗長(zhǎng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高。把重點(diǎn)放在對(duì)性質(zhì)、方法的理解運(yùn)用和實(shí)踐能力培養(yǎng)上面，達(dá)到改善教學(xué)效果的目的。

下面， 以一個(gè)示例來(lái)解釋Matlab在數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)中的應(yīng)用。

離散傅里葉變換（ DFT） 的計(jì)算在數(shù)字信號(hào)處理中有著重要的作用， 信號(hào)的循環(huán)卷積運(yùn)算、濾波等都要通過(guò)DFT來(lái)實(shí)現(xiàn)。有限長(zhǎng)序列x（n）的離散傅里葉變換定義為：

[X（k）=DFT[x（n）]=n=0N-1x（n）WknN ， ]其中：[WN=e-j2πN]

可以看出該公式較抽象，學(xué)生理解頻域形式比較困難。引入Matlab后可以使公式更直觀，更形象化，便于學(xué)生理解。

設(shè)序列[x（n）=sin（0.84πn）+sin（0.88πn），0≤n≤90]使用Matlab仿真軟件可以快速繪制出其DFT，程序如下：

[N=90；n=[0：90]；xn=sin（0.84*pi*n）+sin（0.88*pi*n）；k=0：N-1；WN=exp（-j*2*pi/N）；nk=n*k；WNnk=WN.^nk；Xk=WN.*WNnk；subplot（2，1，1）stem（n，xn）；title（'序列 x（n）'）；subplot（2，1，2）stem（k，abs（Xk））；title（x（n） 的離散傅里葉變化 ）]

3 提高教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)方法

3.1 利用多媒體軟件動(dòng)態(tài)地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)《數(shù)字信號(hào)處理》課程，課程理論性較強(qiáng)，概念抽象，用到較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，公式繁瑣的特點(diǎn)，在教學(xué)工程中采用多媒體結(jié)合板書(shū)的方法。涉及多媒體教案時(shí)，包括基本概念、定理的推導(dǎo)過(guò)程、變換的具體過(guò)程等等。如講解FFT章節(jié)時(shí)，針對(duì)具體的蝶形運(yùn)算，涉及動(dòng)態(tài)演示過(guò)程，這樣使該課程生動(dòng)有趣，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而板書(shū)則作為輔助教學(xué)使用。此外，采用多媒體教學(xué)的另一個(gè)好處是，針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)際應(yīng)用，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示。例如《數(shù)字信號(hào)處理》課程中的窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器中，就目前存在的矩形窗、布萊克曼窗、凱塞窗、三角窗等，結(jié)合MATLAB仿真軟件，進(jìn)行程序書(shū)寫(xiě)，運(yùn)行、驗(yàn)證，比較它們之間的區(qū)別、優(yōu)缺點(diǎn)等。另外可以結(jié)合新產(chǎn)生的方法與傳統(tǒng)加窗方法進(jìn)行比較，又聯(lián)系了實(shí)際科研創(chuàng)新。

3.2 重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才

傳統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理教程中， 多數(shù)只針對(duì)算法的理論推導(dǎo)，較少涉及具體的實(shí)現(xiàn)方法和相關(guān)的軟硬件技術(shù)問(wèn)題。我們采用觀察性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性和提出問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，如“用FFT 對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析”，“IIR濾波器與FIR濾波器的設(shè)計(jì)”等，幫助學(xué)生理解掌握數(shù)字信號(hào)處理中的基本方法與理論， 對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行鞏固。還要多增加一些難度適中的綜合性實(shí)驗(yàn)。如在“雙語(yǔ)音多頻率濾波器的設(shè)計(jì)”的實(shí)驗(yàn)中，給定頻譜分辨率的指標(biāo)， 有學(xué)生自己根據(jù)需要選擇不同的頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生具體問(wèn)題具體分析的能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字信號(hào)處理是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，為了改善教學(xué)效果，將MATLAB應(yīng)用到教學(xué)中。不僅提供便捷的分析方法， 還提供了形象、生動(dòng)的教學(xué)演示， 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問(wèn)題的形象化，使學(xué)生能夠直觀地領(lǐng)會(huì)和理解課程的分析方法和處理結(jié)果。另外，注重實(shí)踐環(huán)節(jié)的加強(qiáng)，提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。

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