應用型高校《數字信號處理》課程教學探索

許 芹 張海濤 張玉山

（安徽科技學院，安徽 鳳陽 233100）

相對于較成熟的研究性高校和教學研究型高校而言，應用型高校是新催化產物。為適應高校教育發展形式、滿足社會發展需要，應用型高校不斷探索和摸索人才培養模式，提高教學水平，培養高質量人才。作為高校最基層教育教學工作者，以適應應用型培養目標為目的，從基本課程建設入手，不斷地調整課程體系教學內容和方法，注重學生實踐、創新能力的培養，探索課程改革。

隨著信息技術的發展，數字信號處理技術被越來越多的領域應用，在高校也成為電子信息、電氣工程、機械自動化等專業的必修課程。數字信號處理課程，是一門以算法為核心的理論與實踐、原理與應用緊密結合的學科，多年來一直被認為是一門較難學的本科課程[1]，結合本專業學生特點，圍繞教學要求，不斷凝練教學內容，優化教學方式、方法，在教學過程中不斷摸索適合本院學生特點的教學模式并在不斷嘗試調整中。多年來，課程組取得一定研究成果。

1 教學基本原則

教學多年來，一直本著“強基礎，重應用，抓能力”的宗旨及原則。本課程在信息工程、通信工程等相關專業起著“承上啟下”的重要作用，為后續信號處理應用打下堅實基礎。首先，讓學生明確課程定位與作用，掌握學習的方法，讓學生在自愿的基礎上建立牢固的知識基礎。其次，強調知識的應用能力，應用與能力齊抓共管，達到事半功倍的效果。從教學經驗看，學生明確基礎知識概念，對課程重視程度也會增強，興趣提高，課下也會主動花更多的時間去學習；學習方法得當，學習效率提高，學習主動性提高。

2 凝練課程教學內容

數字信號處理課程理論性強，內容枯燥，為讓學生在有限時間內提高學習效率，更有效地拓寬知識面，培養創新、應用能力，合理調整本課程教學體系，制定科學教學體系，有效避免學時不夠、內容重復等傳統問題。

該課程國內外經典教材較多，結合本校應用型辦學定位，和教學方法的改革，本課程將教材更換為王艷芬等主編的《數字信號處理原理及實現》，將理論推導內容與MATLAB軟件融合在一起，加強學生理論實踐能力。二，加強該課程前后銜接，有效避免課程內容重復，提高學生綜合素質培養。在課程體系調整中，肯定前期《信號與系統》基礎地位，但如文獻[2]中第一、二章離散時間信號與系統的時域及頻域分析，這部分內容占有一定學時，但分量不足，但此部分內容對本課程后期內容具有重要意義，實際授課時減少此內容的授課學時，以例題、練習題作為引導，復習性講解，從而重點突出離散傅里葉變換及應用、數字濾波器設計等兩大經典內容。

與此同時，為做好與本課程緊密相關的后期專業課程《DSP原理與應用》課程的銜接，利用少量學時，做過渡性介紹，提高學生學習的系統性。在前后課程的相互呼應下，學生更加明確本課程的重要性及在專業課程中的地位，對激發學生的學習興趣起到一定幫助。

3 改進教學方法和手段

數字信號處理論課程內容多、學時少，尤其涉及大量數學推導過程，學生普遍感覺枯燥、厭學以及學不懂。為調整學生學習狀態，以線性時不變系統為中心，時域、頻域分析為基本點，應用MATLAB軟件為工具，不斷強化學生對DFT應用、濾波器分析設計等知識的應用能力，將學生的學習興趣和注意點引向概念的理解和技術的應用,提高學習積極性，強調理解和掌握數字信號處理的核心理論、處理問題的方法和應用能力。

3.1 豐富教學方法

單一的教學方法，就如同一個音調講話，無法刺激學生學習積極性及興趣。根據實際授課內容，“因地制宜”，適時調整教學方法，調整教學內容講授方式，多種方式并存，更有效地提高學生的學習興趣。

改變教學模式，學生變被動學習為主動學習。避免傳統滿堂灌的教學方式，更加注重培養學生主動學習的意識、課程學習的方法和個人素質、能力的培養。以學生為主的互動式教學方法是提升學生學習積極性及提高教學效果的主要方法，讓學生在教師的科學指導下主動參與，主動獲取，自主構建，自我發展，自我完善。

圖1

采用啟發式、形象化教學，弱化理論內容教學中數學公式推導過程，增強知識點的應用性,激發學生的學習興趣。如在無限脈沖響應（IIR）數字濾波器設計雙線性變換法的中，采用研究問題、發現問題并解決問題的思路，利用兩個基本問題引入脈沖響應不變法的缺點，產生的本質原因？回想自變量為（-∞，+∞）而輸出為（-π，π）的函數是什么？對學生的回答做糾正分析；再利用闡述本方法的實現思路及目標，思路清晰；而對于本方法所產生的缺點，利用MATLAB軟件仿真結果，如圖1所示，利用500Hz頻點位置闡述產生原因以及解決的辦法，形象化示人，學生印象深刻，樂于去接受和理解，避免了繁瑣的公式推導過程。

3.2 多媒體與傳統教學手段相結合

信息技術的發展和廣泛應用,為豐富教學手段、共享教學資源和提高教學效率提供了良好的保障。由于多媒體形式具有形象高效簡單的特點,適于展示圖表、聲音、動畫和軟件編程等。很多教師上課時通常會為了省事，過分的借助依賴于數字化多媒體教學輔助設備，而往往忽視了傳統的板書教學模式。而相比于多媒體，板書的教學形式靈活、易控、現場互動性更好,更適用于重要的推導、分析和演算。

所以，利用本課程特點，教師在教學過程中應當根據具體內容采用恰當的多媒體技術和一定的板書形式相結合。當然，授課教師應該認識到多媒體在教學上僅僅起到的是輔助教學，而不應該是教學行為的主角。合理運用多媒體所能演繹的動畫效果，明確主題，附以一定的圖文搭配可以取得良好的教學效果。

3.3 多樣化實踐訓練

為培養學生自主學習性及加大應用能力培養，數字信號處理實踐教學中也積極做出調整。首先開設綜合性和設計性實驗。再者，將傳統手工演、練的課程習題部分調整為上機操作，利用課后時間自主加強MATLAB軟件應用，并采取不定期上機考核抽查，杜絕學生偷懶、抄襲等現象，保證學習效果。最后，重視實驗結果分析，加強學生對理論知識的掌握和理解，提高應用能力。從實驗效果看，學生學習主動性增加，知識點應用能力增強。

3.4 制定綜合評價體系，刺激學習積極性

有效獎懲機制可以更有效調動學生學習積極性。占總評成績20%的平時成績評價一直較模糊，教師主觀性較強。合理規范課前預習、課上提問與課后習題占平時成績比例，實驗報告撰寫等內容占平時成績比重，讓學生客觀參與平時成績評定中，激勵學生自主、自發地參與學習中。做到知識傳授與學生綜合素質培養并重。

3.5 考試改革

為提高學生對知識點的應用能力，重視實驗操作，重視MATLAB軟件在本課程中的應用，考試中增加了應用題型的比重。當然，卷面成績在課程評價中占絕對高比例。

本文分析授課過程中出現的問題，探究解決辦法，及時調整教學內容及方法，改革了教學（理論+實驗）形式，更新了考試內容，進一步完善課程體系，有助于課程教學。當然，授課輔助工具不斷更新，各屆學生也有差異，尤其是師生代溝不斷加大，對學生學習狀態的把我與心理的研究也是一個重要內容，只有教、學和諧，才能培養出適合社會發展的應用型人才。

［1］朱幼蓮,倪福銀.數字信號處理課程教學改革與實踐[J].江蘇技術示范學院學報，2012，08.

［2］王艷芬.“數字信號處理”精品課程建設探索[J].電氣電子教育學報，2011，02.

［3］趙偉.淺談數字信號處理重點課程的教學改革[J].成人教育，2013，1.

［4］辜小花，楊利平.“數字信號處”課程的教學方法探討[J].重慶科技學院學報：社會科學版，2012，23：180-181.

［5］郭慶，陳尚松.傳統教學方法與多媒體教學方法的相互配合[J].電氣電子教學學報，2004，26（1）：95-97.