《數(shù)字信號處理》與《信號與系統(tǒng)》教學(xué)方法的探索

于泓博 張微 朱恒軍 李會 劉文禮

摘要：由于《數(shù)字信號處理》和《信號與系統(tǒng)》兩門電子信息類信號處理課程具有的自身特點，本科生要先學(xué)《信號與系統(tǒng)》，是為學(xué)《數(shù)字信號處理》的做鋪墊，相對于《信號與系統(tǒng)》而言，《數(shù)字信號處理》的內(nèi)容稍微貼近實際操作，也是為了后續(xù)專業(yè)課打基礎(chǔ)。針對兩門課具有公式多和計算量大的特點，增加理論課中的MATLAB案例教學(xué)，從而達(dá)到提高學(xué)生對信號處理類課程的興趣與能力，增強(qiáng)應(yīng)用創(chuàng)新能力和動手實踐能力培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理;教學(xué)方法;案例教學(xué);動手能力

中圖分類號：G4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.05.076

1引言

在系統(tǒng)數(shù)字化和智能化的飛速發(fā)展的今天，《信號與系統(tǒng)》理論和數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用隨處可見。特別是數(shù)字信號處理理論的學(xué)習(xí)對于通信類專業(yè)的學(xué)生尤為重要。近幾年來，全國很多高校學(xué)生擴(kuò)招，本科學(xué)生水平良莠不齊，數(shù)字信號處理和信號系統(tǒng)課程對數(shù)學(xué)能力的要求比較高等，學(xué)生學(xué)習(xí)成績和效果不理想。為了改善目前這種狀況，提高學(xué)生理論和實踐的能力，對于該門課程的教學(xué)內(nèi)容、方法也在不斷更新，特別是教學(xué)方法。為避免上述的不利因素，提出MATLAB案例實踐教學(xué)的方法進(jìn)行探索，將會具有很強(qiáng)的進(jìn)步意義。

2課程存在的特點

《信號與系統(tǒng)》和《數(shù)字信號處理》兩門課程是歸類于電子類業(yè)信號處理課程，在平時教學(xué)中要求學(xué)生有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和喜愛，學(xué)生才能愛學(xué)和喜歡學(xué)。

2.1具有一定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

《數(shù)字信號處理》和《信號與系統(tǒng)》與數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有密切關(guān)系，具備高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)和微積分運(yùn)算等知識，信號與系統(tǒng)應(yīng)用課程和數(shù)字信號處理課程有求有強(qiáng)的技術(shù)能力和計算思想。信號系統(tǒng)課程主要研究連續(xù)時間信號的各種運(yùn)算和響應(yīng)，數(shù)字信號處理課程主要研究離散時間信號和系統(tǒng)，《數(shù)字信號處理》要比研究連續(xù)信號的《信號與系統(tǒng)》容易理解和好學(xué)，同時《信號與系統(tǒng)》課程如果理論知識理解深刻和學(xué)的扎實，就能為《數(shù)字信號處理》課程的做好鋪墊，因為這兩門課中有些知識是相通的。

2.2學(xué)習(xí)缺乏主動性

學(xué)生對這兩門課學(xué)習(xí)缺乏主動性。因為這兩門課程聯(lián)系實際應(yīng)用很難，由于課程本身就具有理論強(qiáng)，與實踐聯(lián)系困難，特別是《信號與系統(tǒng)》課程研究的是連續(xù)時間信號，與實際嚴(yán)重脫軌，相對來說《數(shù)字信號處理》中還提到的有限長和無限長數(shù)字濾波器設(shè)計的方法和基本應(yīng)用，所以大部分本科生在學(xué)習(xí)這門信號處理課程中，反應(yīng)難點大，不愛學(xué)，學(xué)習(xí)缺乏主動性，存在及格就行的不良思想，尤其有產(chǎn)生對未來就業(yè)和考研毫無用處的錯誤思想。同時再學(xué)課程之前沒有復(fù)習(xí)相關(guān)數(shù)學(xué)，對課程中的表達(dá)式就不理解和分析，學(xué)生不會，就會導(dǎo)致興趣缺乏和沒有主動性，這樣就形成了惡性循環(huán)，課程掌握的難度就越來越大和越難了。

根據(jù)以上問題，提出在理論課程中增加案例教學(xué)，引入MATLAB應(yīng)用案例，對這兩門課程的教學(xué)方法進(jìn)行探索。

3案例教學(xué)的引入

頻域采樣信號與連續(xù)頻率信號的頻域、時域關(guān)系;時域混疊效應(yīng);有限長序列頻域采樣的不失真條件;原連續(xù)頻率信號的恢復(fù)、內(nèi)插函數(shù)及其物理意義;時域采樣與頻域采樣的對偶關(guān)系。

3.1數(shù)字信號處理課程案例分析

經(jīng)過數(shù)字信號和信號系統(tǒng)課程相關(guān)理論學(xué)習(xí)，引入MATLAB應(yīng)用案例教學(xué)，能夠加深對快速傅里葉變換的理解程度，特別是在快速傅里葉變換對信號頻譜分析的過程中，能夠加深理論的理解，將實踐和理論有效的結(jié)合。例如在給求給定的高斯序列的頻譜，繪制時域波形及頻譜圖，并簡要分析其頻譜的特點。高斯序列信號如式1所示。

4總結(jié)

通過案例增加學(xué)生對理論知識的理解，信號與系統(tǒng)和數(shù)字信號處理理論課程的學(xué)習(xí)要在MATLAB軟件中加以分析，加深學(xué)生的動手能力和理論印象。

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