應(yīng)用型高?！稊?shù)字信號處理》課程教學(xué)探索

許 芹 張海濤 張玉山

（安徽科技學(xué)院，安徽 鳳陽 233100）

相對于較成熟的研究性高校和教學(xué)研究型高校而言，應(yīng)用型高校是新催化產(chǎn)物。為適應(yīng)高校教育發(fā)展形式、滿足社會發(fā)展需要，應(yīng)用型高校不斷探索和摸索人才培養(yǎng)模式，提高教學(xué)水平，培養(yǎng)高質(zhì)量人才。作為高校最基層教育教學(xué)工作者，以適應(yīng)應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)為目的，從基本課程建設(shè)入手，不斷地調(diào)整課程體系教學(xué)內(nèi)容和方法，注重學(xué)生實踐、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，探索課程改革。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)被越來越多的領(lǐng)域應(yīng)用，在高校也成為電子信息、電氣工程、機械自動化等專業(yè)的必修課程。數(shù)字信號處理課程，是一門以算法為核心的理論與實踐、原理與應(yīng)用緊密結(jié)合的學(xué)科，多年來一直被認(rèn)為是一門較難學(xué)的本科課程[1]，結(jié)合本專業(yè)學(xué)生特點，圍繞教學(xué)要求，不斷凝練教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方式、方法，在教學(xué)過程中不斷摸索適合本院學(xué)生特點的教學(xué)模式并在不斷嘗試調(diào)整中。多年來，課程組取得一定研究成果。

1 教學(xué)基本原則

教學(xué)多年來，一直本著“強基礎(chǔ)，重應(yīng)用，抓能力”的宗旨及原則。本課程在信息工程、通信工程等相關(guān)專業(yè)起著“承上啟下”的重要作用，為后續(xù)信號處理應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。首先，讓學(xué)生明確課程定位與作用，掌握學(xué)習(xí)的方法，讓學(xué)生在自愿的基礎(chǔ)上建立牢固的知識基礎(chǔ)。其次，強調(diào)知識的應(yīng)用能力，應(yīng)用與能力齊抓共管，達到事半功倍的效果。從教學(xué)經(jīng)驗看，學(xué)生明確基礎(chǔ)知識概念，對課程重視程度也會增強，興趣提高，課下也會主動花更多的時間去學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)方法得當(dāng)，學(xué)習(xí)效率提高，學(xué)習(xí)主動性提高。

2 凝練課程教學(xué)內(nèi)容

數(shù)字信號處理課程理論性強，內(nèi)容枯燥，為讓學(xué)生在有限時間內(nèi)提高學(xué)習(xí)效率，更有效地拓寬知識面，培養(yǎng)創(chuàng)新、應(yīng)用能力，合理調(diào)整本課程教學(xué)體系，制定科學(xué)教學(xué)體系，有效避免學(xué)時不夠、內(nèi)容重復(fù)等傳統(tǒng)問題。

該課程國內(nèi)外經(jīng)典教材較多，結(jié)合本校應(yīng)用型辦學(xué)定位，和教學(xué)方法的改革，本課程將教材更換為王艷芬等主編的《數(shù)字信號處理原理及實現(xiàn)》，將理論推導(dǎo)內(nèi)容與MATLAB軟件融合在一起，加強學(xué)生理論實踐能力。二，加強該課程前后銜接，有效避免課程內(nèi)容重復(fù)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)。在課程體系調(diào)整中，肯定前期《信號與系統(tǒng)》基礎(chǔ)地位，但如文獻[2]中第一、二章離散時間信號與系統(tǒng)的時域及頻域分析，這部分內(nèi)容占有一定學(xué)時，但分量不足，但此部分內(nèi)容對本課程后期內(nèi)容具有重要意義，實際授課時減少此內(nèi)容的授課學(xué)時，以例題、練習(xí)題作為引導(dǎo)，復(fù)習(xí)性講解，從而重點突出離散傅里葉變換及應(yīng)用、數(shù)字濾波器設(shè)計等兩大經(jīng)典內(nèi)容。

與此同時，為做好與本課程緊密相關(guān)的后期專業(yè)課程《DSP原理與應(yīng)用》課程的銜接，利用少量學(xué)時，做過渡性介紹，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性。在前后課程的相互呼應(yīng)下，學(xué)生更加明確本課程的重要性及在專業(yè)課程中的地位，對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣起到一定幫助。

3 改進教學(xué)方法和手段

數(shù)字信號處理論課程內(nèi)容多、學(xué)時少，尤其涉及大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，學(xué)生普遍感覺枯燥、厭學(xué)以及學(xué)不懂。為調(diào)整學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，以線性時不變系統(tǒng)為中心，時域、頻域分析為基本點，應(yīng)用MATLAB軟件為工具，不斷強化學(xué)生對DFT應(yīng)用、濾波器分析設(shè)計等知識的應(yīng)用能力，將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意點引向概念的理解和技術(shù)的應(yīng)用,提高學(xué)習(xí)積極性，強調(diào)理解和掌握數(shù)字信號處理的核心理論、處理問題的方法和應(yīng)用能力。

3.1 豐富教學(xué)方法

單一的教學(xué)方法，就如同一個音調(diào)講話，無法刺激學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及興趣。根據(jù)實際授課內(nèi)容，“因地制宜”，適時調(diào)整教學(xué)方法，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容講授方式，多種方式并存，更有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

改變教學(xué)模式，學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。避免傳統(tǒng)滿堂灌的教學(xué)方式，更加注重培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識、課程學(xué)習(xí)的方法和個人素質(zhì)、能力的培養(yǎng)。以學(xué)生為主的互動式教學(xué)方法是提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及提高教學(xué)效果的主要方法，讓學(xué)生在教師的科學(xué)指導(dǎo)下主動參與，主動獲取，自主構(gòu)建，自我發(fā)展，自我完善。

圖1

采用啟發(fā)式、形象化教學(xué)，弱化理論內(nèi)容教學(xué)中數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)過程，增強知識點的應(yīng)用性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如在無限脈沖響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器設(shè)計雙線性變換法的中，采用研究問題、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的思路，利用兩個基本問題引入脈沖響應(yīng)不變法的缺點，產(chǎn)生的本質(zhì)原因？回想自變量為（-∞，+∞）而輸出為（-π，π）的函數(shù)是什么？對學(xué)生的回答做糾正分析；再利用闡述本方法的實現(xiàn)思路及目標(biāo)，思路清晰；而對于本方法所產(chǎn)生的缺點，利用MATLAB軟件仿真結(jié)果，如圖1所示，利用500Hz頻點位置闡述產(chǎn)生原因以及解決的辦法，形象化示人，學(xué)生印象深刻，樂于去接受和理解，避免了繁瑣的公式推導(dǎo)過程。

3.2 多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合

信息技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,為豐富教學(xué)手段、共享教學(xué)資源和提高教學(xué)效率提供了良好的保障。由于多媒體形式具有形象高效簡單的特點,適于展示圖表、聲音、動畫和軟件編程等。很多教師上課時通常會為了省事，過分的借助依賴于數(shù)字化多媒體教學(xué)輔助設(shè)備，而往往忽視了傳統(tǒng)的板書教學(xué)模式。而相比于多媒體，板書的教學(xué)形式靈活、易控、現(xiàn)場互動性更好,更適用于重要的推導(dǎo)、分析和演算。

所以，利用本課程特點，教師在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體內(nèi)容采用恰當(dāng)?shù)亩嗝襟w技術(shù)和一定的板書形式相結(jié)合。當(dāng)然，授課教師應(yīng)該認(rèn)識到多媒體在教學(xué)上僅僅起到的是輔助教學(xué)，而不應(yīng)該是教學(xué)行為的主角。合理運用多媒體所能演繹的動畫效果，明確主題，附以一定的圖文搭配可以取得良好的教學(xué)效果。

3.3 多樣化實踐訓(xùn)練

為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)性及加大應(yīng)用能力培養(yǎng)，數(shù)字信號處理實踐教學(xué)中也積極做出調(diào)整。首先開設(shè)綜合性和設(shè)計性實驗。再者，將傳統(tǒng)手工演、練的課程習(xí)題部分調(diào)整為上機操作，利用課后時間自主加強MATLAB軟件應(yīng)用，并采取不定期上機考核抽查，杜絕學(xué)生偷懶、抄襲等現(xiàn)象，保證學(xué)習(xí)效果。最后，重視實驗結(jié)果分析，加強學(xué)生對理論知識的掌握和理解，提高應(yīng)用能力。從實驗效果看，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性增加，知識點應(yīng)用能力增強。

3.4 制定綜合評價體系，刺激學(xué)習(xí)積極性

有效獎懲機制可以更有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。占總評成績20%的平時成績評價一直較模糊，教師主觀性較強。合理規(guī)范課前預(yù)習(xí)、課上提問與課后習(xí)題占平時成績比例，實驗報告撰寫等內(nèi)容占平時成績比重，讓學(xué)生客觀參與平時成績評定中，激勵學(xué)生自主、自發(fā)地參與學(xué)習(xí)中。做到知識傳授與學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)并重。

3.5 考試改革

為提高學(xué)生對知識點的應(yīng)用能力，重視實驗操作，重視MATLAB軟件在本課程中的應(yīng)用，考試中增加了應(yīng)用題型的比重。當(dāng)然，卷面成績在課程評價中占絕對高比例。

本文分析授課過程中出現(xiàn)的問題，探究解決辦法，及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及方法，改革了教學(xué)（理論+實驗）形式，更新了考試內(nèi)容，進一步完善課程體系，有助于課程教學(xué)。當(dāng)然，授課輔助工具不斷更新，各屆學(xué)生也有差異，尤其是師生代溝不斷加大，對學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的把我與心理的研究也是一個重要內(nèi)容，只有教、學(xué)和諧，才能培養(yǎng)出適合社會發(fā)展的應(yīng)用型人才。

［1］朱幼蓮,倪福銀.數(shù)字信號處理課程教學(xué)改革與實踐[J].江蘇技術(shù)示范學(xué)院學(xué)報，2012，08.

［2］王艷芬.“數(shù)字信號處理”精品課程建設(shè)探索[J].電氣電子教育學(xué)報，2011，02.

［3］趙偉.淺談數(shù)字信號處理重點課程的教學(xué)改革[J].成人教育，2013，1.

［4］辜小花，楊利平.“數(shù)字信號處”課程的教學(xué)方法探討[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版，2012，23：180-181.

［5］郭慶，陳尚松.傳統(tǒng)教學(xué)方法與多媒體教學(xué)方法的相互配合[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2004，26（1）：95-97.