“數字信號處理”精品課程建設與教學改革探索

陳慧，王威廉

摘要：針對目前“數字信號處理”課程的教學現狀，綜合現代教學手段及該門課程對三本院校的人才培養目標，提出了教學方法的改革探索，比如采用雙語教學、結合MATLAB的實踐教學平臺、應用多媒體教學的若干設想。在教學過程中著重研究提高“數字信號處理”課程的教學水平和應用能力的方法，實現該課程的精品課程建設目標，并逐步實現教學形式多樣化、增強教研互動、加強師生互動、強化師資隊伍等目標。

關鍵詞：數字信號處理；精品課程；三本院校；獨立學院

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）37-0042-02

“數字信號處理”是利用計算機或DSP專用處理設備，對信號采用數值計算的方法進行采集、變換、綜合、估值與識別等處理，達到提取信號特征和利于應用的目的。“數字信號處理”是國內許多高校電子信息類、通信類和自動控制類的專業技術基礎課，具有基礎性強和應用性廣的特點，是應用DSP（數字信號處理）芯片、嵌入式技術、EDA技術解決實際問題的基礎。但是傳統的教學模式無論在教授內容還是教學方式上都比較偏重理論教學，其教學方式單一。課堂教學多以教師中文講課為主，缺乏必要的師生交流互動和實驗練習環節。滇池學院是教育部確認的獨立學院，學院先后被有關部門、機構和協會授予“社會滿意學校”、“民辦教育百強學校”、“全國百佳特色學校”、“2008年全國最佳獨立學院”。“數字信號處理”經過多年的課程建設，2010年被列為滇池學院的院級精品課程建設項目，該課程介紹數字信號處理的基本概念和基本理論，講授各種常用算法的計算機實現方法。在精品課程建設中，我們努力尋找新的教學方式和方法，在MATLAB實踐教學平臺上盡量做到深入淺出的教學；著重培養學生對數字處理技術的運用能力。通過學習該課程，讓學生掌握在上述技術中繼續學習和科研的必要工具。在課程建設過程中，我們應用新的教學手段，研究并實踐如何提高“數字信號處理”課程的教學水平，在對該課程的精品課程建設中，實現了教學形式的多樣化、加強了教學互動，這些手段有效地提高了數字信號處理課程的教學效果[1]。

一、確立教學目標、改革教學內容

“數字信號處理”是滇池學院“電子信息工程”專業的專業基礎課。目前，該課程中的一些主要內容，例如：離散時間傅立葉變換（DTFT）、離散傅立葉變換（DFT）、變換域中的線性時不變離散時間系統（LTI）、數字濾波器的設計等，是本課程的教學重點和難點。尤其是DFT是本課程的重點教學內容。學好這部分內容，將有助于借助計算機或DSP芯片，用數值計算的方法分析信號的頻譜。若講授只停留在理論和公式推導上，學生得到的還是較為抽象的概念。現在多數三本院校的教學方式為傳統的黑板式教學方式，大多數用的還是中文版教材，若能借助于當今先進的軟、硬件技術，相信教學效果會更好。隨著現代社會科技水平的發展，視頻教學和多媒體教學的出現，社會對三本院校學生應用能力的需求提高及學生學習目的的多樣性等原因，我們將對本課程的教學目標和內容進行改革和探索。因此，我們將從以下幾個的方面進行探索。

1.在教學內容方面改革：以培養學生應用知識能力和設計創新能力為目標，根據近年來數字信號處理在信號分析方面應用的熱點，以及電子信息專業對該課程的要求，結合課程特點，參照國內外知名大學的教學計劃體現實踐性、先進性和前沿性[1]。

2.在使用教材方面改革：選用《Digital Signal Processing——A Computer-Based Approach》，作者是SanjitK. Mitra。該教材是清華大學出版社引進的國際知名大學——美國加州大學圣·巴巴拉分校的原版（英文）教材，且作者Sanjit K. Mitra教授是國際著名的信號處理專家。

3.在教研結合方面改革：通過本課程的建設，能成立一支由專家領頭，普通教師參與，教學水平高，教研相互促進的教師梯隊，并要求擔任本課程建設的教師能積極參與教學改革、及時掌握國內外在本學科領域的先進教學理念，從而形成一流的教學成果。鼓勵學生參加電子設計大賽，將“數字信號處理”的專業知識與其他電子信息領域的知識相結合，并能參與實際項目研發和相關論文寫作；鼓勵學生參加課外科技活動小組，將所學的數字信號處理的知識應用到解決實際問題中，既提高了學習積極性，又鍛煉了學生。

4.在成績評定方面改革：除本課程基礎理論采用閉卷考試外，把MATLAB實踐教學平臺上DSP應用和數字濾波器設計實驗計入到實驗考試成績中，以鼓勵學生提高應用知識能力和創新能力。

二、創新教學手段，完善教學方法

現在“數字信號處理”課堂教學方式多數是傳統的教師講、學生聽的模式，這樣的教學手段有利于培養學生的推理能力和解題能力，但是不利于學生的自主學習能力和創新能力的提高[2]。因此，教學方法上我們積極推動現代化教學手段在該課程中的應用，實施多媒體教學與板書相結合的創新教學模式。針對應用型人才培養目標，增加課堂討論、MATLAB編程、項目訓練等教學環節，加強學生對數字信號處理理論的理解，從而提高其實踐應用的能力。通過該課程教學建設，我們將實現以下目標。

1.多媒體技術與傳統板書相結合的教學方式。我們制作與教材配套的多媒體課件，增加視頻和動畫，調動學生學習的積極性，挖掘學生的學習潛力，使學生由填鴨式接受變為主動學習探究。

2.雙語互動的教學模式。為使三本院校學生掌握“數字信號處理”學科國際最前沿知識，提高學生在該課程及電子信息相關領域方面的英語水平，我們逐步推動對該課程進行雙語教學，采用全英文教材和課件。在實際教學過程中以英語教學為主，對于重點知識點的講授增加中文解釋。適當補充“數字信號處理”學科中專業詞匯的英語解釋，讓大部分學生能順利地使用原版教材進行學習，能用英語回答提問，完成用英語出的練習題、考試題，以及讓80%的學生在完成練習與考試中能全用英語答題。

3.理論教學與實驗教學結合，創建實踐教學平臺。實驗教學是課堂教學的重要補充，能促進學生將課堂上的理論知識與實際問題相結合，既鍛煉了學生的應用能力又提高了學生的興趣。在“數字信號處理”課程的實驗教學中，MATLAB的引入很受學生的歡迎。由于其豐富的函數庫、強大的計算功能及高度的可視化，將抽象和復雜的問題變得直觀和容易理解，再加上多媒體教學手段的應用，大大方便了學生對本課程理論的學習，有效地提高了學生的學習效率。根據三本院校的特點，我們把實驗題目分為：基本型（必須完成），選做型（有一定難度，鼓勵選做），以及設計型（綜合實驗，較難，具有挑戰性，需要花較多的精力和時間來考慮）三類。三種類型的“數字信號處理”實驗題目，滿足了不同層次學生的要求。其中，綜合實驗通常還作為實驗考核的內容。大部分的學生都能完成“基本型”的題；約1/3的學生能完成“選作型”的題；不少學生不再滿足“驗證性”的實驗，而希望能做具有挑戰性的研究設計型題，尤其是應用性和實用性強的題目。

在滇池學院“數字信號處理”精品課程的建設過程中，我們將努力提高教學理念和完善教學方式，加強課程的中英雙語教學，建立MATLAB實踐教學實驗室，爭取在精品課程驗收前建立數字信號處理課程的網絡教學的平臺。我們在課程建設中總結出許多成功的經驗，同時，也存在的一些不足。為確保課程建設順利完成，我們逐步實現教學手段多樣化，加強教研互動，增進師生交流，強化師資隊伍等目標。

參考文獻：

[1]陳建華，李海燕，張榆鋒，施心陵.“隨機過程”精品課程建設與教學改革探索[J].中國科技信息，2010，（18）：1.

[2]楊鑒，張榆鋒.研究生“現代信號處理”教學改革與建設[A].中國電子高等教育學會2005年學術年會論文集[C].2007，（5）：2-3.

作者簡介：陳慧，女，云南大學滇池學院教師，講師，云南大學滇池學院“質量工程”建設項目成員，研究方向：圖像處理；王威廉，男，云南大學、云南大學滇池學院教師，教授，研究方向：信號與信息處理。