《數字信號處理》的信息化教學模式研討

徐瑩　葛亞坤　厲力華

摘要：本文主要分析了本學院研究生《數字信號處理》課程在教學過程中出現的一些問題，可大致分為三個階段，基礎知識概念、實踐應用項目和國內外動態拓展內容，使學生在自主學習、工程實踐、科研立新、文案撰寫以及團隊協作等方面的能力有了很大提升。同時，本文針對信息化和雙語教育兩個方面進行了重點探討，對本專業研究生課《數字信號處理》利用原版教材的教學方式和方法進行探討，對教與學兩個方面存在的問題進行了研究和討論，在實踐中不斷摸索使雙語教學更加有效的途徑和方法。

關鍵詞：數字信號處理；研究生教育；課程改革

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）27-0250-02

《數字信號處理》這門課程是工科類院校的研究生不可不學的一門學位基礎課，它與多個研究方向的課程都有緊密的聯系，如人工智能等[1]在多年的教學實踐中發現，本門課程對基的要求較高，課程內容比較抽象，理論較深且對應用能力要求較高。但是本專業研究生生源本科期間所學專業較雜，對數字信號處理知識框架的理解差異較大，研究生課題研究對本課程有著多元化的要求。我們針對這些特點，對課程進行了教學改革。

一、課程教學實施中的問題

（一）對教學工作有很高要求

該課程對學生的數學基礎有較高的要求，需要數學建模來分析問題，對所獲得的信息進行整理分析。同時該門課程又與工程問題聯系緊密，缺少直觀性，與實踐聯系緊密都給教學帶來了極大的挑戰。沒有合適的教學方法，便很容易出現“講不清，學不明，用不上”的情況。[2]

（二）生源參差不齊

我院主要生源來自通信專業、測控專業、光電專業等。只有極少量的學生系統地學習過數字信號處理，學生之間的個體差異較大，數字信號處理的理解水平和實踐水平參差不齊。

（三）欠缺工程背景

數字信號處理技術有很強的實踐性，研究生缺乏扎實的工程實踐背景，對Labview、Matlab和DSP等相關仿真實踐工具基礎知識缺乏，導致學習過程和實踐環節非常被動。

（四）課程時間較少但是課程內容多且深

《數字信號處理》所包含的內容較多且理解難度較大，學生學習起來比較艱難，但課程所分配學時很有限，有限的學時和豐富的教學內容構成難以解決的矛盾，給教學增添了不小的難度。

（五）研究生課題研究所需給課程教學迎來挑戰

由于我院研究生課題主要是針對各類測控儀器展開研究，各專業儀器技術差異大，需針對具體信號在處理算法的理論和實踐上進行拓展，以滿足不同方向的研究生的課題需求，如何妥善安排理論和實踐的內容，關系到課程內容的結構系統性和實際有用性。

二、課程教學內容設計與實施

本課程的原有問題是知識點多，且課程體系較分散。因此，在新一輪以“信息化”為主題的課程改革中，我們考慮課程特點，對數字信號處理器教學中出現的問題，將課程內容進行整合梳理，形成以理論為基礎、實驗項目相輔相成的課程教學體系，分別占總課時的70%、30%。改革思路主要貫徹為以下幾點。

（一）努力提高課程實施水平

保證課程安排的科學性、系統性和合理性；增強課程內涵擴大應用外延。

（二）有效開發課程資源

根據往屆的教學資料和學生的反饋建立相關的課程資料數據庫，并相應補充國內相關課程數據拓寬課程資料及課程成果的共享渠道；利用圖書館、實驗室等場地資源，用好教材、網絡等素材性課程資源。

（三）探索課程改革評價制度

探索理論和實踐體系的共同評價和操作方法；搭建促進教師課程創造力，執行力全面升級的新平臺。

為貫徹以上三點改革思路，本學期授課主要包含理論課與實踐課兩部分，理論課包含講授與研討；實踐課包括基礎性經典案例和應用性編程綜合實驗。因此，如何組織課堂形式，增加研究生的互動性和授課效果，成為授課過程的主要內容，主要采用了以下一些方法。

1.課內實驗展示環節，將與數字信號處理應用密切相關的小型家用器械帶入課堂，講解芯片原理及應用效果，融合在相應的導論課部分，讓學生有直觀感受。

2.以此為例，逐步講解數字信號處理的工作原理、設計思路等。以具體的實際運用的例子作為課程的線索，最終歸納為一條從信號采集到系統的最終實現的體系鏈。

同時在教學過程中，應相縮減一部分晦澀難懂的理論推導，而注重在理論數學性與物理性的對應關系上進行論述，突出結論在工程應用中的意義。

3.讓學生分組市場調研，發散學生思維，查找各種最新的數字信號處理應用實例，提高學生總結和分析能力。

面對復雜的實際工程問題，學生需要的不僅是解決面臨問題的方法。能夠在相互交織的工程問題中找出主要的矛盾，對次要的矛盾進行簡化，分析出問題的本質并建立簡明有效的數學模型是關鍵所在，并能引導工程后續進行。本課程的教學中心應該由基本理論轉向實際工程，突出理論源于理論而又反服務于理論。

為豐富教學形式，添加“信息化”互動教學平臺，在每一章課程結束后介紹平臺上的3—5題典型習題，并讓學生課堂答題的形式進行，都取得了較好的效果。

為了讓研究生有更好的參與“信息化”教學體驗和互動的課堂組織形式，課堂組織形式要求分為“課前—課中—課后”三段式進行；即在開學初要求學生觀看網站課件資料，要求學生在課前預習網站資料、書本和PPT知識，帶著問題來上課；課堂上少看書，多看PPT，記好筆記；課后做重點標記及使用網站的習題資料，為討論課做準備。

“信息化”教學模式的引入，使學生的互動程度有大幅度的提高。在原來的理論考試為主的基礎考核方式上，我們增加了“亮考幫”等以學生自主概況和總結為主的討論課，完成報告并上傳網站，積極發揮學生的互動性和積極性，提升其相關的科研能力。同時，信息化教學模式的開展，也為下一步——雙語教學打好了前瞻儲備知識。雙語教學離不開信息化教學的發展。大量的互聯網教學資源是現代化教學資料的一大來源，信息化教學體現了一個學校的辦學水平和教學質量豐，使得教學不僅僅教授課本上有限的知識，使得學生接觸到更加豐富的教學內容，對課程有更加進一步的了解。

對教師來說，實施雙語教學后可以更新和掌握最新的學科知識和國內外的課程動態，拓展了外文專業詞匯庫，更加深一個層次來說，課程引入了國外先進的教學模式，提升了教學質量，使得本課程的教學走向國際化。

三、結語

經過本輪“信息化”的《數字信號處理》課程改革形式，學生的學習積極性及教學互動性都有了明顯的提高。原來被動的“接受知識點”，能轉化為主動的“搜索知識點”；并且能將所學到的傳感知識與現實中的應用性相結合，更好地達到“能動式學習”的目的。

參考文獻：

[1]梁高翔.數字信號處理的發展與應用思考[J].電子技術，2017，（8）：81.

[2]王再見.信息化環境下師范院校《數字信號處理》教學方法探索[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2008，（6）：192-193.

[3]鄧立新.數字信號處理課程雙語教學初探[J].中國電子教育，2006，（6）：38-41.

[4]姜艷玲.運用多媒體教學課件優化課堂教學[J].中國電化教育，2001，（4）：20-21.