试论《数字信号处理》课程教学研究

　　【论文关键词】数字信号处理　多媒体教学　实验教学　双语教学
    【论文摘要】《数字信号处理》是电子信息类专业的一门重要专业基础课。本文通过对多媒体教学、实验教学、双语教学三个方面的教学研究打破了传统的纯理论讲授方式，在保证专业教学质量的前提下提高了学生的实验能力和外语应用能力。
　　0引言
    《数字信号处理》是电子信息类专业的一门重要专业基础课。它是多门课程相互连接的桥梁和纽带，实现了从理论到实践的相互过渡，对于培养学生理论分析和综合应用能力有非常重要的作用。随着电子技术及计算机技术日新月异的飞速发展，数字信一号处理的新理论和新技术层出不穷，它的地位和作用越来越突出。我们的课程教学中仍然普遍采用的满堂灌输的教学理念和方法，与世界一流大学的研究型教学理念和方法之间，存在较大的差距。如何通过教学改革，让它具有高科技数字时代的特色是一个值得探索的课题。
　　1 多媒体教学
    由于《数字信号处理》课程理论比较抽象，概念、公式较多，传统的教学手段和方法是教师在讲台上讲授课程的内容，主要讨论算法和理论的推导;学生在教室里听课和学习，学习活动很大程度上需要依靠检测考试。多媒体教学改进了传统教学模式，以图文并茂、声像具全、化抽象为具体的方式，优化整个教学过程和实践过程。
    为了增强教学的互动性，任课教师在课堂上一边使用MATLAB图形演示，一边在黑板上讲解推导相关公式，并鼓励学生把课堂学习的重点放在理解概念和解决问题的思路上。使学生在接受枯燥理论知识的同时，可以看到相应知识点的验证演示，从而使课堂教学更加直观、生动和紧凑。平时以书面形式难以完成的作业，让学生利用MATLAB软件完成，加深对所学知识的理解，提高学习兴趣。
    为了保证学时和良好的教学效果，授课要主次分明、详略得当。比如对FFT算法的讲解，由于基2-DIT-FFT与基2-DIF-FFT算法具有对称关系，因此可详细讲解前者的算法，而对照性简要说明后者的算法原理，无需再进行详细的公式推导了;再比如IIR滤波器设计内容，由于巴特沃斯低通滤波器和其它几种滤波器在设计原理方面类似，因此可以巴特沃斯低通滤波器为例，详细推导和讲解设计过程，而对于另外几种滤波器可简要说明，给出结论性的设计过程即可。这样，可节约许多授课学时，同时可达到重点突出、举一反三的效果，有利于学生对内容的掌握和理解。
    教师设计的课堂教学型教学内容，一般水平的学生能理解和接受。学生自主学习型教学内容既要反映教学大纲要求，兼顾不同水平和基础的学生学习，学生根据自己学习速度和理解、掌握能力选择学习内容、学习顺序。采用多媒体教学，教师从传统的以讲授变为为学生准备、设计资源和提供个性化的帮助。同时，制定出学习效果、学习总结、学习反思、网上答疑等评价监督策略，激发学生学习兴趣，实现教学目标。
　　2实验教学
    在以往的教学模式中，实验教学仅要求学生了解所学知识的应用。近年来，国内外先进的信号处理教学模式要求实验教学提升到新的高度，即用实验演示辅助学生理解课程中的重要概念，让学生了解所学知识的应用，在实验中引导学生由被动学习转变为主动学习。为此，教学也需相应的变革:采用基于MATLAB演示、大量增加数字信号处理的应用实例，使实验教学真正成为培养学生实践能力的重要环节。
    针对该课程的特点和教学目的，数字信号处理的实验教学内容分为数字信号处理理论基础实验、数字滤波器设计实验和数字信号处理的实现与应用。将教学内容中比较抽象的理论和方法制成模拟软件，比如《数字信号处理》中的时域和频域抽样定理、离散傅立叶变换、频谱分析、快速傅立叶变换、滤波器的设计等内容，学生可以通过网上的虚拟实验室，验证这些信号处理的理论和方法，加深对这些知识的理解和掌握。
    实践中要求同学们带预习报告进实验室，并通过抽查提问的方式了解学生预习的程度。采取这样的方法同时也提高了实验设备的利用率和实验的课堂效率。然后将实验成绩的评定拿到实验现场，把实验过程的各个环节纳人考核要素中，采取现场打分的方式，这样，实验成绩就基本上反映了学生实验的真实水平，最大限度地保证了实验成绩的客观公正。
　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0424/fontbr />   教师在实验前准备充分，精心设计实验内容，采用启发式、讨论式开展实验教学，注重培养学生严谨的科学态度、相互协作的团队精神和勇于开拓的创新意识。通过实践，学生反映良好，既培养学生理论联系实际及数字信号处理的能力，又提高了的实际工作能力和创新能力。
　　3双语教学
    随着信号处理技术的飞速发展，国际上《数字信号处理》课程的教学内容、教学手段和教学方法都发生了巨大变化。国内多数中文教材没有及时反映这些变化。在教学诸多方面与国外教材相比存在较大差距。为了使教学内容与国际先进水平接轨，该课程引进英文原版教材，实行双语教学。
    双语教学必须考虑学生的外语水平，采用合适的教学模式。在教材选取上，我们采用一本英文教材、一本电子版的中文教材和一本中文参考书。英文教材为授课内容的主要来源，选用的是清华大学出版社引进的国际知名大学原版教材—AV.奥本海姆(A. V. Oppenheim)等着的《Discrete-Time Signal Processing))。这本书是奥本海姆在数字信号处理方面的的一本力作，其概念清晰、阐述严谨、内容安排合理、例题习题丰富，是一本很好的基础教材。该教材也有相应的中译本，中英文版本二者相辅相成，使学生能够更好地体验其精髓并付诸实践。电子版的中文教材为英文教材的翻译版，选用的是西安交通大学出版社出版的《离散时问信号处理(中文版第2‘版)》。中文参考书在内容上覆盖、超越课程内容，选用的是由清华大学出版社出版的《MATLAB在数字信号处理中的应用》。该书通过工程中的具体实例，将MATLAB的工具应用和数字信号处理的基础知识有机地结合起来，给用户的学习带来了极大的帮助，每章最后给出富有针对性、实用性的练习题，便于用户对知识的学习与掌握。
    讲课过程是以英文开场(概括介绍本讲内容)，然后对于重要专业词汇进行讲解;主要内容分为若干模块，以中文讲解为主、辅以英文术语，最后用中文进行总结。对中等以下难度的英文题目作业和英文考试题用英语答题，高难度的则用汉语答题。
但教学中一部分学生反映英文原版教材看不懂、生词多、效率低;而有的学生反映本来数字信号处理就难学，用外文教材就更难了。任课教师针对学生的问题认真分析后认为:一是学生缺乏自信心，担心专业课使用英文教材难以理解;二是学生没有恰当的学习方法和技巧。为此，任课教师采取积极措施鼓励学生树立信心，同时在学习方法上加以引导和帮助，并反复强调双语教学是培养学生用英语学习专业知识的有效手段，使学生真正从思想上重视双语教学。通过努力，大多数学生现已接受英文原版教材了。
    实践证明，双语教学只有采用合适的教学模式，才能较好的保证学习效果。学生既较好的理解了课程中的专业内容，又提高了英文文献的阅读能力，同时克服了采用英文进行学术交流的恐惧感，逐步提高了英语的应用能力。
　　4结束语
    《数字信号处理》课程教学研究实践表明:本课程打破了传统的纯理论讲授方式，通过仿真技术及多媒体手段，加深了学生对理论知识的理解和实际应用的感性认识，激发了学生的创新思维及强烈的实践欲望。采用先进的实验教学模式，加强对数字信号处理基本概念、基本定义、基本原理的深人理解和建立一个生动形象的感性认识，做到理论与实践密切结合。而不是停留在只会背公式、做习题、考高分的层面上。双语教学使学生的专业英语实际应用能力明显提高;熟悉了专业术语、专业英语口语及书面表达;了解了如何通过多媒体手段进行国际学术交流。《数字信号处理》课程的教学研究是时代发展的需要，是实施素质教育和创新教育的需要。
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