提高“數字信號處理”課程教學質量的思考

摘要：“數字信號處理”作為一門基礎理論與工程實踐相結合的課程，在電子信息類課程體系中占有非常重要的地位。結合課程教學實踐，從教學思想、教學手段、教學方法等方面對改善課程教學效果，提高教學質量進行了思考和探索。

關鍵詞：數字信號處理；計算機仿真；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0074-02

隨著數字信號處理技術的逐步普及和應用，“數字信號處理”課程的教學也日益引起普遍重視。作為通信、信息處理專業的重要基礎課，同時作為測控技術和電子測量等學科的專業課，該課程綜合利用高等數學、復變函數及線性代數等數學工具對工程實踐中的數據采集、分析與處理等問題進行抽象描述，是一門基礎理論與工程實踐相結合的課程，在電子信息類課程體系中占有非常重要的地位。由于“數字信號處理”課程的概念比較抽象，理論性強，內容缺乏趣味性，在傳統的單向傳授知識的教學模式下，課程中大量的理論和結論都是通過數學推導的方式得到的，所以學生往往過于注重公式推導或證明，而不能理解其實質和用途，教學效果不甚理想。因此如何提高課程的教學質量，幫助學生掌握“數字信號處理”中的基本概念、原理和工程算法，培養學生自主創新的意識，提高學生解決實際問題的能力，是該課程教學活動環節亟待解決的問題。

要解決上述問題，筆者認為首先在思想上要樹立以學生為本的教學理念，其次在具體教學活動環節上，要針對傳統教學方法和教學手段的缺陷加以改革。本文結合近年來該課程的教學實踐，對如何提高“數字信號處理”課程教學質量進行了探討。

一、樹立以學生為本的教學理念

傳統的單向傳授知識的教學模式以知識的記憶和復現為基本目標，其強調掌握知識的數量和知識記憶的準確度。[1]這種單向傳授知識的教育嚴重束縛了學生對課程學習的積極性、主動性，抑制了學生學習潛能的開發、思維能力的訓練和創新精神、創新能力的培養。為了改善“數字信號處理”課程的教學質量，必須從思想上樹立以學生為本的教學理念，以培養學生的主體意識、發展學生的主體能力、塑造學生的主體人格為教學追求的最高目標。[2]

1.注重培養學生的主體意識

個體的主體性發展不僅取決于自身的條件，也依賴于外部世界對個人的實際發展所起的推動作用。注重學生主動發展自身的意識即主體意識的培養，有益于學生在學習活動中實現自覺性的提高，從而促使學生在學習過程中充分發揮自身的主觀能動性，最大限度地發揮自己的潛能，不斷調整、改善自身的知識結構和能力結構、心理素質和行為方式。

2.注重培養學生的主體能力

主體能力是主體能動地駕馭外部世界對其才能實際發展的推動作用，從而使其身心得以不斷發展的能力。發展學生的主體能力，不僅要求學生積極汲取前人積累的文化知識經驗，而且要求他們主動在學習中加以拓展和提高。

3.注重塑造學生的主體人格

教學活動不僅要造就一代牢固掌握現代科學文化知識和智力高度發展的新人，而且還要重視培養學生的情感、意志、靈感、直覺等非理性因素，即塑造學生的主體人格。[3]

通過教學理念的轉變，樹立“以學生為本”的教學指導思想。作為教師，不僅要把“數字信號處理”課程看做是一門基礎知識與基本技能課程，而且是一門科學素質教育課程，要視學生為一切教學過程的主體、服務對象、出發點、落腳點和終極目標，把開發智力、啟迪思維、培養創造力置于首位。只有這樣，才能促使教師在“數字信號處理”課程教學活動中不斷完善教學方法和教學手段，改善教學效果，提高教學質量，并進一步鞏固理論知識。

二、提高教學效果的具體措施

為了提高課程的教學效果，教師除了要在思想上樹立“以學生為本”的教學理念以外，還必須針對“數字信號處理”課程概念比較抽象、理論性強、內容缺乏趣味性的特點，在教學活動中的課堂教學環節、實驗環節，評價體系等諸多方面進行變革，探索一些新的教學方法和手段。

1.注重多種教學方法的組合應用

隨著科技的發展，多媒體技術被廣泛應用于課程教育中。相較于傳統的板書、口述方式，多媒體教學可以借助計算機的幫助模擬演示出生動豐富的畫面，具有信息表象直觀、信息量大、教學效率高等特點，有助于在一定程度上提高學生的學習興趣。[4]但同時相較于傳統的教學方法，其也存在由于知識點多、信息量大，不利于學生深入理解等缺點。因此必須根據教學目標分析各種教學方式的特點與功能，針對不同的教學內容選擇不同的教學方法，合理組合和應用多媒體教學方式與傳統教學方式，達到最佳的教學效果。

按照“數字信號處理”課程教學內容的性質，可以將課程學習分為認知學習、概念學習、原理學習以及解決問題的訓練。對于認知性和概念性內容的學習，主要是掌握和了解前人的經驗，具有繼承性。因此教師對傳統教學難以解決的內容，如語言文字難以表達、學生難以理解的形式與關系、較為復雜的變化過程等，借助多媒體的動畫模擬、局部放大、過程演示等手段予以解決，并通過密切結合數字信號處理的工程應用，介紹通信、控制、信號處理方面的最新實例，豐富和擴展學生的知識面以及知識背景，從而提高學生的學習興趣，鞏固和加深學生對這些內容的認識和理解，幫助記憶。原理性的學習主要是指思維教學，在這部分內容的學習過程中，教師不是簡單地告訴學生原理的內容，讓學生被動地接受知識，而是注重引導，引導學生獨立思考，通過雙向交流，培養學生的思維模式。例如對于FFT知識點的學習，教師可以通過口述及板書的方式提出計算量問題，引導學生認真思考，提出各自改善或解決問題的方法，然后利用互動式的多媒體課件輔助的應用，幫助學生了解FFT算法的基本思想，并和自己的方法比較，激發學生學習的積極性與主動性，啟迪學生的創造性思維。而在例題講解訓練時，可以通過傳統的板書方式，使學生有一個思考的過程，以培養其思維模式，并加深對重點、難點的理解。

2.注重實踐教學環節

讀書是學習，使用也是學習，而且是更重要的學習。實踐教學環節作為課程學習的重要組成部分，是課堂理論學習的有益補充。在“數字信號處理”課程的實踐學習中，利用MATLAB強大的計算仿真功能及方便易用的圖形繪制功能，建立基于數字信號處理理論知識和MATLAB軟件平臺的實驗系統，對提高課程的教學效果有著非常重要的作用。按照不同的學習內容，設計不同的實驗內容。對于概念性知識點的學習，通過實驗教學將抽象的概念和技術理論轉變為易于理解的可視化圖形，結合感性認識和理性認識，可以使學生加深對數字信號處理基本概念和物理意義的理解。對于思維性知識點，通過實驗教學將理論與實踐相結合，可以使學生掌握數字信號處理的本質。通過設計綜合性、創新性實驗，可以鍛煉學生解決問題的技能、培養學生創新性思維、提高學生合作意識，激發學生綜合應用所學知識進行科學觀察、新知識探求的思維能力。

3.評價體系改革

在過去應試教育的指導思想下，對學生的評定大部分取決于學生的考試成績。而這種評價方式使學生只滿足于完成考試和獲得標準答案，學生對于知識的學習死記硬背的多，能融會貫通的少；照本宣科的多，能發展創新的少；課本成了公式庫、資料庫而非思想庫。因此傳統的評價體制不利于對學生的全面能力特別是創新能力做出準確評估，嚴重束縛了學生學習的自主性、探索性、創造性。為改變這種狀況，在“數字信號處理”課中對考核及成績評定方式進行探索及改革，其基本精神是將學生平時的各方面表現，特別是完成實踐性、創造性課題的表現作為重要考核指標納入總成績。實踐證明，這些措施對于促使學生從單純記憶型學習向研究型學習轉變起到了重要作用，有效地促進了學生學習的主動性、自覺性，提高了“數字信號處理”課程的教學質量和教學效果。

三、結論

“數字信號處理”作為一門基礎理論與工程實踐相結合的課程，廣泛應用于許多科學領域，在電子信息類課程體系中占有非常重要的地位。本文結合課程教學實踐，從教學思想、教學手段、教學方法等方面闡述了筆者對改善“數字信號處理”課程教學效果的一些思考和探索。筆者認為教師必須在思想上樹立“以學生為本”的教學理念，把“數字信號處理”課程看做是一門基礎知識與基本技能課程，是一門科學素質教育課程。在此思想指導下，通過改進課堂學習方法和手段，注重實踐教學環節，改革評價方式等措施，創設積極的學習情景，激發課堂活力，調動學生的積極性、主動性和自覺性，提高課程的教學質量，從而推動課程從傳統的“注入式知識教育”向“研究式素質教育”轉變。

參考文獻：

[1]胡居榮，曹寧.基于Matlab的數字信號處理研究型教學的探索[J].中國電力教育，2008，（19）.

[2]燕良軾.創新素質教育論[M].廣州：廣東高等教育出版社，2002.

[3]桑林瓊，邱明國，王莉，等.數字信號處理課程教學方法的探討[J].科技信息，2011，（3）.

[4]王俊峰.交互式教學在數字信號處理課程中的應用[J].中國電子教育，2010，（2）.

（責任編輯：孫晴）