《數字信號處理》課程教學的改革與探索

摘要：數字信號處理課程由于理論性強、內容抽象、公式多等特點，學生掌握起來有一定的難度。為了適應素質教育對通信工程專業人才培養的要求，對《數字信號處理》課程教學內容、課堂教學模式和考核機制進行改革，并依據考試情況，從問卷調查入手，進行改革的分析和總結。

關鍵詞：數字信號處理；教學改革；研究型作業；考核機制

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）33-0064-02

《數字信號處理》是電子通信類專業一門重要的專業基礎課，一直存在著教師難教、學生難學的問題，主要原因是該課程理論多、公式多，學生在學習過程中直觀感覺不明顯，學習興趣不大。很多同學都是為了考試而學，為了考研而學，意識不到該門課程的實際應用性，在復雜的理論推導中失去了學習該門課程的積極性，為了改變這種學習現象，迫切需要對該課程進行改革。針對教學中存在的種種問題，作者對我校通信工程2009級學生在該課程的教學內容、課堂教學模式和考核機制進行了大膽的改革，以期解決該課程的種種問題，達到較好的教學效果。

一、課程改革實施方法

1.借助Matlab軟件輔助教學，讓學生對所學知識有一個直觀的認識。使用Matlab軟件演示課程中的概念、定義、公式推導和數學演算，附加板書講解。比如使用Matlab編程演示單位脈沖序列、單位階躍序列、矩形序列、序列的傅立葉變換、有限長序列的卷積和、數字濾波器設計等[1]。這樣學生在讀程序的同時，也大概掌握了運算過程，更利于學生掌握具體理論。

2.設計研究型作業，讓學生自主去學習研究課程內容。以學生為主的互動式教學方法是提高學生學習積極性及提高教學效果的主要方法[2]。在教學過程中，根據學習內容，安排學生對自己錄制的音頻信號進行相應的處理。通過研究型作業，學生在學會理論的同時也掌握了相應的實際應用，符合高質量的教學要求，并且提高了學生的學習積極性。

3.建立課程網站，減小學習時間和地點的局限性，鞏固學習成果。建立了《數字信號處理》課程網站，把教師課件放在網上供學生自由下載。設立在線答疑專欄，及時解決學生在學習過程中存在的問題。對教師的每堂課程錄像，把視頻文件放在網上便于學生隨時學習。為了鼓勵學生在線學習，對提問和下載資源的學生進行加分，這樣學生在線學習的人數有所提高，在線學習積極性也較高，部分上課聽不懂的內容可以重復學習，實現隨時、隨地學習，減少了學習時間和地點的局限性，收到良好的效果。

4.對課程考核機制在考試形式，學生準備和課程分數構成等方面進行改革。以往學生主要針對復雜的數學推導過程、公式和計算方法進行機械的記憶，在考試中有時會因為一個定理或公式記憶的不準確而導致丟分，考試分數并沒有反映學生真實的水平，應試現象較為嚴重。針對以上情況，我們采取了一系列措施：首先，我們調整了學生的成績構成。期末考試卷面成績由原來的80%調整到如今的60%，增加的研究型作業占據了總成績的20%，對個別可以根據老師提供的參考程序進行較大改進的同學，平時成績給予滿分。其次，本次考試以考查學生應用為主，學生可以在考試之前準備一張預備紙，寫下任何自己認為有用的資料，并可以把預備紙帶到考場上，避免了一些不必要的機械記憶。再次，題型由以前的填空、判斷、計算、選擇和論述等多種題型，變成以論述為主，其他為輔的考試方式，實現了學生從應試教育到素質教育的轉變。

二、課程改革的實際效果和存在的問題

本次課程改革的對象是我校通信工程2009級110名學生，110名學生中二表生為60名，三表生為50名，經問卷調查，反映了以下情況。

1.教學改革實際效果。①學生學習興趣有所提高。通過課堂教學方法和教學內容的改革，學生的學習興趣大大提高。17%的同學認為該課程很有意思，學習興趣很濃，38%的同學認為該課程學習起來不枯燥，36%的同學認為該課程學習興趣一般，9%的同學認為一學該課程就頭疼。通過和采用傳統教學方法的通信工程專業2010級學生數據進行比較，學習興趣很濃的比率提高了5%，學習起來不枯燥的比率提高了10%。②學生成績更趨于合理化。通信工程2009級學生的該門課程的考試成績分布更趨于合理。其中不及格人數占總數的6%，60分段的人數分占總數的20%，70分段的人數占總數的48%，80分段的人數占總數的14%，90分段的人數占總數的12%，成績符合正態分布，成績能真實反映出學生掌握該門課程的實際情況。③學生的實踐能力增強。在課程教學中引入Matlab軟件，學生在掌握《數字信號處理》相關內容的同時也加強了對該軟件的掌握，所有學生都能簡單操作該軟件，其中50%的學生可以熟練操作。在課程教學中根據所學內容和階段的不同布置研究型作業，80%的同學能按照教師提供的程序對音頻信號進行處理，17%的同學可以對教師給定的程序進行簡單的改進，3%的同學可以自己編程完成作業，數據表明學生的實踐能力有顯著增強。④學生對課程所學的內容印象較深，記憶時間較長。課程考試完成一年后，對通信工程2009級學生進行了問卷調查，14%的學生認為對該課程絕大部分內容仍然記憶猶新，52%的學生認為可以回憶起該課程的一部分內容，35%的學生認為只掌握了該課程的一小部分內容，9%的學生認為學過該課程和不學差不多。學生對本課程內容的印象較深，記憶時間較長。

2.改革中存在的問題和解決方法。①二表生學習效果較好，三表生整體學習效果較差。二表學生整體學習氛圍較濃，學生對Matlab軟件掌握較好，在課堂教學中絕大部分能跟上教師的思路，三表生對Matlab軟件掌握一般，有一部分學生跟不上教師的思路，所以應根據學生對Matlab軟件的掌握情況適時調整教學進度，在教學開始應加大三表學生Matlab基礎知識的復習，待學生基礎知識牢固了才可以在教學中引入Matlab軟件。②學生對課程內容掌握很好，但對于一部分考研的學生，課堂講授內容與考研內容差距較大，期末考試題型和考研題型脫鉤在通信2009級學生中有22名學生準備考研，絕大部分考研專業課要考《數字信號處理》，他們普遍認為課程改革是成功的，效果是明顯的，但同時也反映課堂講授內容和考研時可能遇到的內容著重點不同的問題，即使本課程學的再好，考研也不一定能取得好成績。期末考試題型和考研題型差距較大，很難實現考試和考研的對接。針對這部分學生，目前并未找到好的解決方法，只有讓學生自己有針對性的學習和復習。

《數字信號處理》是一門很重要的專業基礎課，又一向被學生認為是門難課，為了達到較好的教學效果，我們在教學內容、課堂教學模式和考核機制等方面進行了一系列改革，并依據考試情況，采用問卷調查方式，對課程改革進行探討，總結經驗和教訓，完善改革機制，提出改革盲點。實踐表明，通過該課程的教學改革，教學質量很大程度的提高，增加了學生學習本課程的興趣。從以上的數據可以看出，本次改革得到大多數學生的認可，可以說該課程教學的改革是成功的。

參考文獻：

[1]于家城，高永清.數字信號處理課程教學改革的實踐[J].電氣電子教學學報，2009，（10）：20-21，31.

[2]胡學友，王穎，胡云龍.數字信號處理教學改革與實踐[J].高教論壇，2007，6（3）：67-69.

作者簡介：郭繼坤（1968-），男，黑龍江肇源人，教授，博士，碩士生導師，主要從事煤礦安全方面教學和研究工作。