時間：2023-03-03 16:00:35
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1.1充分了解前期課程情況
首先，授課教師應在課前充分了解《數(shù)字信號處理》課程的全部教學內容中有哪些涉及前期的預修課程，并將所有涉及的課程和對應的知識點羅列出來。然后，教師應了解學生是否全部學習過所有的預修課程和所包含的知識點。（1）對于已經學過的預修課程，教師逐一查閱相關教材，摘出本課程中涉及到的知識點所對應的應用條件、關鍵內容、主要結論以及必要的推導過程等。以《高等數(shù)學》為例，本課程涉及到的知識點主要有：反函數(shù)和復合函數(shù)求導、等比級數(shù)求和、歐拉公式、傅里葉級數(shù)和微分方程求解等。（2）如果有某一門課程沒有學過，例如我校沒有開設《積分變換》課程，那教師就應從更基礎的《高等數(shù)學》課程出發(fā)，將本課程所涉及的知識推導出來，以便在課堂授課中補充，或作為參考資料提供給學生自學。（3）有些知識點雖然在預修課程中有所涉及，但可能不是重點或不夠系統(tǒng)，那教師就應根據前期所學知識，結合本課程需要，進行必要的歸納總結，以便學生根據個人學習情況參閱。例如本課程中數(shù)字濾波器設計是授課的重點內容，其中需要掌握模擬濾波器設計的相關知識，但是預修課程中并沒有系統(tǒng)講述，因此教師就應整理各種模擬濾波器的公式、特點和設計方法并將其融合到授課過程中。由于《數(shù)字信號處理》本身就是一個嚴格的理論體系，其中所有的定理和性質都是可推導或可證明的，而且推導和證明過程也是要求學生掌握的，因此教師在授課中就必須保證所有的推導過程都是學生以自身所掌握的知識可以理解和獨立完成的。
1.2建立通暢的師生交流渠道
首先，應轉變觀念，即使在大學高年級，課程教學也應該是以學生良好掌握本課程的知識和技能為標準，而不應僅僅是完成教學任務。這就要求教師和學生之間具有良好、通暢的交流渠道，以便教師能及時了解學生的學習進展情況、學習過程中存在的疑問以及對課程學習的建議和意見等。同時，也便于教師及時通知學生應預先復習的知識和應準備的材料、對學生提問的答復以及對后續(xù)課程教學的調整等。因此，建立通暢的師生交流渠道非常必要。我們認為師生的交流渠道應是多方面的，為此我們采用了多種的交流形式。（1）師生見面會：一般在課程開始之前或前期進行，所有參與授課的教師和全體學生面對面座談，從而實現(xiàn)初步的了解。（2）課代表制：在學生中選擇一名同學作為本課程的代表，負責收集學生中的問題、意見等并及時反饋給教師，同時將教師的通知及時傳達給所有學生。（3）公布教師的辦公室地址、電話和E-mail：讓每一名學生都能找到教師，以便提出問題并得到教師的輔導。（4）《數(shù)字信號處理》網絡課程平臺：本課程已經構建了較為完善的網絡課程，其中包括課程授課幻燈、教案、典型習題、課程電子公告片率系統(tǒng)（bulletinboardsystem，BBS）、其他參考資料等。（5）最新的即時通訊工具：例如QQ、微信等。（6）晚自習答疑：每周安排一個晚自習由1名授課教師到學生自習的教室進行答疑，學生如有課程學習中的疑問可以自由提問。通過上述措施，在教師和學生之間構建全方位、全覆蓋的交流渠道，既包含了傳統(tǒng)的見面輔導形式，也引入了學生中流行的即時通信工具，從而可以保證學生面對面或不見面地提出學習中的疑難問題，便于教師了解和掌握學生的學習狀態(tài)。
1.3在作業(yè)批改和實驗過程中深層次了解
前面的師生交流，更注重學生主動提出問題，以尋求教師的答復。不過在我們的教學經歷中，有些學生不擅長或者不習慣主動提問題，而喜歡等待接受教師講解的課程內容。這樣，教師就不容易把握學生的個人學習情況，也就難以進行個性化教學?！稊?shù)字信號處理》課程注重理論知識的學習，因此教師每講授一部分內容都會給學生布置一些習題作業(yè)。我們的要求是學生在作業(yè)中要寫出完整的解題步驟，提倡學生拋棄草稿紙，將所有的中間過程都寫到作業(yè)本上。通過對作業(yè)的批改，教師就能從中發(fā)現(xiàn)每個學生對課程內容的掌握情況，及時發(fā)現(xiàn)問題?！稊?shù)字信號處理》課程也強調理論知識的運用，因此安排了接近1/3的學時用于上機編程實驗。學生利用課堂所學理論知識在計算機上編程實現(xiàn)，并將結果顯示出來。但是這個過程并不一定是一個順理成章的事情，大部分學生都不能夠一次完成。因此，教師應不停地巡視每個學生的編程過程，及時發(fā)現(xiàn)問題并給出建議。
2個性化教學方法
開展個性化教學，并不是進行個別教學，也不是要否定傳統(tǒng)的課堂授課。我們認為個性化教學是對課堂授課的補充和完善。另外，個性化包含2層含義：一是不同年級的學生之間存在差異，教師需要針對性地調整或強調授課內容；二是不同學生之間知識背景存在差異，教師應進行個別輔導。
2.1課堂上重點講解共性難點
通過前期多種形式的師生互動，教師對學生的知識背景應該有較全面的了解，特別是要掌握可能缺失的知識點。在課程備課和幻燈制作過程中，教師就應有針對性地對存在的共性問題進行重點準備，例如對涉及前期預修課程中的知識點進行提示或回顧，對學生缺失的知識進行補充，對前期不系統(tǒng)的知識進行歸納和整理。在課堂授課過程中，不斷觀察學生的學習狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)多數(shù)人有疑問時應反復講解，必要時輔以板書推導。同時，鼓勵學生在上課過程中主動提問，并在每次課結束前預留3~5min進行簡短答疑。另外，對后續(xù)課程學習中可能涉及的預修知識應要求學生進行復習。
2.2合理布置作業(yè)并認真批改
教師布置給學生課后完成的作業(yè)應涵蓋主要的授課內容，應有一定的題量，期望學生通過做作業(yè)復習重點知識，特別是綜合運用已學過的知識分析和解決問題。教師應重視對學生作業(yè)的批改，逐步審閱，并明確指出出錯或遺漏之處，如有需要可給出修改思路的提示。曾出現(xiàn)過某一道并不難的作業(yè)卻有很多學生做錯的情況，對此種情況，教師要不怕麻煩對每一個學生都給予糾正，避免疏漏。而且《數(shù)字信號處理》課程習題的突出特點是一題多問，后面的問題需要前面問題正確的結果作條件，常常出現(xiàn)第一問解題錯誤，導致后面幾問即使方法得當也無法得到正確的結果。對此種情況，教師不僅要指出第一次出錯的地方，而且還應對后續(xù)求解的方法予以評價，便于學生自己改錯。教師對所有學生作業(yè)中存在的問題還應及時歸納。由于學生做作業(yè)和教師批改作業(yè)都需要一定的時間，一般會有2周的延時，因此教師應注意利用后續(xù)授課中的點滴空閑時間或少量的課后時間，進行作業(yè)情況的分析。這一做法往往頗受學生的喜愛。
2.3利用課間進行個別輔導
一般每次授課是2個學時連在一起上，學時之間有10min的休息時間。教師應注意在課間主動走到學生中間，這樣會無形之中鼓勵學生主動提問。我們在教學中發(fā)現(xiàn)，當教師站在講臺上時，學生要提問可能需要更多的勇氣；而如果教師走到學生身邊時，學生會感覺與教師的距離縮短了，從而可能較隨意地提問。這樣，教師才能有針對性地對學生進行個別輔導。同時，幾次之后就有助于樹立一種主動提問的良好氛圍，有利于教師更好地把握教學效果，節(jié)省了猜測和估計的時間。
2.4在線響應學生提問
除了鼓勵學生在課堂上提問外，教師應接受并適應學生通過他們熟悉和感興趣的交流方式提問，并及時作出響應。上述2種提問方式類似于實時和非實時的關系，這本就是數(shù)字信號處理技術的突出優(yōu)點，而且新的交流工具實際上也是數(shù)字信號處理技術進步的體現(xiàn)。作為教授本課程的教師也應緊跟時代的步伐，讓學生感覺與教師之間沒有代溝，更重要的是讓學生對本課程產生更濃厚的興趣，激發(fā)主動學習的熱情。
2.5讓學生獨立完成編程實驗
計算機編程實驗是《數(shù)字信號處理》課程教學的重要組成部分，我們要求給學生提供單人單機的實驗條件，雖然實驗內容相同，但強調每個學生獨立完成。教師不僅僅應關注最終的實驗結果，還應在學生進行實驗的過程中不斷巡視，及時回答學生提問，或發(fā)現(xiàn)學生有疑難主動給予幫助。每個學生對課程教學內容的掌握程度不同，存在的難點也可能有差別，而且實驗的進度更是差別明顯，因此集中講解并不必要，個別輔導才是更佳的選擇。
2.6確立每周一次晚自習答疑
由于本課程教學內容多，而學時有限，在制定教學進度時無法留出完整的學時進行答疑。為此，我們嘗試每周安排1名授課教師在學生晚自習時到教室答疑。通常教師不站在講臺上，而是在教室后面等待學生個別提問并解答。沒有問題的學生則正常自習。經過一個學期的試驗，這種方法效果較好，我們將其固定為一種輔助的教學手段。
3結語
關鍵詞 數(shù)字信號處理 DSP 課程體系 滲透
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A
Knowledge Penetration and Extension of Digital Signal
Processing Theory and Practice Teaching
CAO Xinli， TIAN Yi
（School of Electrical and Information Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430073）
Abstract This paper takes mathematical principles to the domain transform domain digital signal processing when students are learning in a digital filter network for example， correspond by comparing before and after signal processing algorithms and theory on the actual hardware implementation， allows students to easily from the Z transform， discrete Fourier transform learning theory easy to draw circuits and program their hardware implementation is achieved. In the study of digital signal processing algorithms in the process， to students whose mathematical formulas penetration corresponding hardware circuits and structures， can make subsequent DSP applications while learning courses， easy to understand and design. Theoretical and experimental study by personal experience， feel the penetration and extension of signal processing system in the teaching curriculum.
Key words digital signal processing； DSP； course system； penetration
在電子信息工程學科中，數(shù)字信號處理的實現(xiàn)和仿真課程已經很好地融合進來。很多高校的信息類專業(yè)相繼開設了數(shù)字信號處理，DSP應用的相關理論課程，并開設了matlab信號分析與處理等課程設計和實驗。如何在理論和實踐課程教學中完成對數(shù)字信號處理知識的滲透于延伸，讓學生更好的認識到數(shù)字信號處理技術的理論和實踐和有機結合呢？
1 數(shù)字信號處理的作用
數(shù)字信號處理是研究把信號用數(shù)字或符號表示成序列，通過計算機或通用（專用）信號處理設備，用數(shù)字的數(shù)值計算方法處理，提取有用信息便于應用的客觀規(guī)律性。
在信號處理中，很多信號比如聲音信號，在時域上看是雜亂無章的，沒有任何規(guī)律的，當轉化成頻域信號后，很容易看出來信號的相關性質，對信號的處理也更為方便。模擬信號在遠距離傳輸時信號衰減大，且抗干擾能力差；數(shù)字信號設備靈活、精確、抗干擾能力強、遠距離傳輸速度快且不失真。
數(shù)字信號處理可以將有用信號從雜亂無章的干擾中提取出來，恢復原始信號并可以對其增強。它對聲音，圖像，其他現(xiàn)實中的物理量進行信號調理、信號傳輸、信號接收還原、信號濾波等作用，保證信號傳輸質量，在電信和其它學科中具有重要的意義。
數(shù)字信號處理算法是對其離散信號與系統(tǒng)的變換和濾波的理論基礎，在此算法基礎上，用硬件或軟件的方法將其實現(xiàn)，這是整個數(shù)字信號處理的過程。下面我們來分析變換理論和具體實現(xiàn)之間的對應。
2 數(shù)字信號處理中數(shù)字濾波網絡算法原理
在數(shù)字信號處理中，以IIR數(shù)字濾波網絡為例。對于一個輸入輸出關系已經給定的系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)或差分方程已知，可以用不同結構的數(shù)字網絡來實現(xiàn)該系統(tǒng)。由Z變換的相關知識，我們可以知道對N階差分方程進行Z變換，得到系統(tǒng)函數(shù)的一般表示式：
（1）
如果要設計IIR級聯(lián)型數(shù)字濾波網絡，就要根據級聯(lián)型網絡結構特點，將H（z）變換成級聯(lián)型一階節(jié)和二階節(jié)的形式。
（2）
這樣，就把系統(tǒng)函數(shù)分解成了N1個一階節(jié)和N2個二階節(jié)。有了這樣的結構，就可以得到IIR級聯(lián)型網絡方框圖，如圖1。
圖1 IIR級聯(lián)型網絡方框圖
3 數(shù)字濾波網絡二階節(jié)的硬件實現(xiàn)
第二節(jié)中是數(shù)字濾波網絡IIR級聯(lián)型網絡結構的算法原理和系統(tǒng)函數(shù)分解公式，那么這樣的數(shù)字濾波網絡結構怎樣用硬件實現(xiàn)呢？
從圖1看出，IIR級聯(lián)型網絡是由M個二階節(jié)組成的，一階節(jié)可以看做二階節(jié)的特殊情況。在每一個二階節(jié)中，有四個加法環(huán)節(jié)（如圖1中的圓圈標示），有兩個延時單元，有四個標量乘法環(huán)節(jié)。其中的加法環(huán)節(jié)和標量乘法器可以有專用數(shù)字信號處理芯片中的加法器和乘法器實現(xiàn)，延時單元可以由觸發(fā)器實現(xiàn)，比如D觸發(fā)器。
現(xiàn)在以一個二階節(jié)為例，根據方框原理圖（圖2）說明其硬件構成。
（3）
（4）
所以從到有兩個延時電路——延時一個周期和兩個周期，即為，；兩個乘法電路，；兩個加法電路。用硬件實現(xiàn)如圖3所示。同樣地，從到的電路結構與前面類似，延時電路可以與前面公用。
圖2 IIR級聯(lián)型網絡二階節(jié)方框圖
圖3 IIR級聯(lián)型網絡二階節(jié)的硬件實現(xiàn)
4 數(shù)字信號處理課程理論與實踐教學的知識滲透與延伸
學生在數(shù)字信號處理的理論課程中了解了相關的算法原理后，并和實際的硬件電路實現(xiàn)對應了解，就掌握了從理論到實踐的轉換過程。
所以在講授數(shù)字信號處理的每一個知識點時，都應該按照這樣的思想去引導學生：（1）清晰透徹的講授每一章節(jié)的離散信號與系統(tǒng)的算法原理，從時域分析到頻域分析，到時頻變換，快速算法，到數(shù)字濾波結構及實現(xiàn)。在每一個知識點上，都把相應的數(shù)學原理和對應的硬件結構對應起來，使學生了解知識的實際用途。（2）在學生掌握算法原理的基礎上，引導其在相應的仿真工具上進行算法的仿真，得到相應的系數(shù)和性能，分析算法的優(yōu)缺點，并對算法進行改進。（3）根據前面學習的理論算法和硬件實現(xiàn)的知識滲透，使學生能夠快速輕松地選擇相應的數(shù)字信號處理器件，實現(xiàn)其算法原理，從而達到理論和實踐的較好結合，使得學生在數(shù)字信號處理領域，有了較深入和較高層次的認識，達到學以致用。
5 結論
論文以一個實際的《數(shù)字信號處理》教學范例——IIR級聯(lián)型網絡結構的原理，說明了教學的順序和層次，從理論知識的學習，到具體實現(xiàn)的滲透，使得學生在徹底掌握理論變換算法的基礎上，更深層次地與實際動手相結合，很好地對學生進行知識的滲透與延伸，在后續(xù)的DSP原理與應用，信號分析與處理中可以較為輕松深入地掌握，達到較好的教學效果。
參考文獻
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關鍵詞：數(shù)字信號處理；教學改革；實踐教學
作者簡介：藍會立（1975-），男，壯族，廣西馬山人，廣西工學院電子信息與控制工程系，講師；廖鳳依（1977-），女，廣西融水人，廣西工學院電子信息與控制工程系，講師。（廣西 柳州 545006）
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）01-0050-02
“數(shù)字信號處理”課程是電氣信息類專業(yè)本科生的一門重要專業(yè)基礎課，它以信號與系統(tǒng)課程的理論為基礎，直接面向實際應用，注重算法的研究，是繼續(xù)學習其它信號處理課程、通信與電子系統(tǒng)課程的必不可少的基礎。該課程的特點是使用數(shù)學語言對工程實踐中的數(shù)據采集、分析與處理問題進行描述，內容比較抽象，理論性強，包含大量公式的推導和證明，課程闡述的理論與現(xiàn)代信息技術的發(fā)展前沿和應用密切相關。因此，有效提高該課程教學質量，對提高學生專業(yè)素質和綜合分析解決問題的能力有著重要的意義。在廣西工學院（以下簡稱“我?！保?，“數(shù)字信號處理”作為電子信息、自動化和測控專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，在初期教學采用傳統(tǒng)教學方式，重視研究教師教法和理論教學，而忽視了實踐教學及對學生潛力的挖掘和應用基本理論解決實際問題能力的培養(yǎng)，教學效果不明顯。近幾年來，課程組對課程教學目標進行重新定位，在積極探索課程課堂教學模式，優(yōu)化教學內容，改進教學方法和手段，完善課程考核方式等方面進行了全面地改革和實踐，取得了較好的成果。
一、調整優(yōu)化教學內容
“數(shù)字信號處理”和“信號與系統(tǒng)”構成了我校電氣類學科的信號處理基礎理論平臺，課程內容既具有明確的分工又緊密關聯(lián)?！靶盘柵c系統(tǒng)”涉及信號分析與系統(tǒng)分析，信號分析是基礎，突出信號與系統(tǒng)的時域分析和變換域分析的物理概念和工程概念，而三大變換只是實現(xiàn)時域分析到變換域分析的數(shù)學工具。“數(shù)字信號處理”課程涉及數(shù)字信號分析和數(shù)字濾波器設計。離散傅里葉變換DFT是實現(xiàn)信號數(shù)字化分析的核心技術，F(xiàn)FT是提高DFT運算效率的重要算法。信號分析是信號處理的基礎，而數(shù)字濾波器設計則是信號處理的具體實現(xiàn)。其中離散信號與系統(tǒng)分析是信號分析和系統(tǒng)設計的理論基礎，也是“信號與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號處理”課程承上啟下的內容，在兩門課中都占有比較多的學時，造成教學重復和學生的厭學情緒，同時本門課程的重點內容因學時少而縮減。傳統(tǒng)教學計劃都強調每門課程內容的系統(tǒng)性和完整性，造成內容多學時少的矛盾，單門課程的教學改革很難收到理想效果，如何優(yōu)化教學內容，避免重復教學是“數(shù)字信號處理”課程教學改革的一個核心。因此，建立了信號處理課程群，即將內在聯(lián)系較為緊密的“數(shù)字信號處理”和“信號與系統(tǒng)”等課程組合起來構成一個課群，作為信號處理基礎系列課程，其課程體系和教學內容被作為一個整體進行優(yōu)化整合。課程群建設實行二級負責制，課程群組長負責各門課程之間的協(xié)調，課程負責人負責本課程內部的調整，以便能適應當前教學的改革與發(fā)展。根據“數(shù)字信號處理”課程在課程群中的任務和地位，以及學生就業(yè)應具備的能力，重新規(guī)劃制定課程教學計劃，通過對課程內容進行分解、整合，編寫適應應用型人才培養(yǎng)和教學的教學大綱，在強調基本概念和原理的基礎上，以突出應用性、實踐性為原則，側重于學生綜合分析解決問題和動手實踐能力的培養(yǎng)，做好“數(shù)字信號處理”課程與其他課程部分重復內容的銜接，避免造成課時浪費，使學生掌握課程的精髓部分，提高學生自主學習的能力。
其次，針對課程理論教學大多只討論算法的理論及其推導，較少涉及實現(xiàn)方法及相關的軟硬件技術，我們對實踐性教學內容進行改革，開設了少學時的MATLAB信號處理課程和DSP硬件技術應用課程。通過課堂演示、基于MATLAB的算法仿真實驗及分析、基于DSP的硬件算法綜合實驗等三個層次的實踐活動，強化工程素質和實踐能力的綜合訓練，幫助學生進一步領會和深化課堂上學到的有關數(shù)字信號處理的基本概念、基本原理以及基本的信號處理操作及濾波器設計方法。使學生逐步克服了對DSP的陌生和恐懼心理，激發(fā)了同學們強烈的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學生的動手能力，分析解決問題的能力和創(chuàng)新精神。
二、教學方法改革
“數(shù)字信號處理”課程的特點是理論性、概念性比較強，涉及到大量的數(shù)學公式和理論推導，學生普遍感覺吃力，不易理解，缺乏興趣。要提高教學效果，必須改進滿堂灌的傳統(tǒng)教學方法，采用多種教學方法相結合來豐富課程的教學過程。在教學過程中，結合學習的規(guī)律性，針對不同階段、不同知識點靈活運用不同的教學方法，激發(fā)學生的興趣，調動學生參與教學的主動性。
在教學過程的初期主要采用引導式教學法，即通過形象化的成果引導學生去了解理論知識在實踐中的應用，激發(fā)學生學習興趣。例如，通過課堂講授與課外專題講座形式介紹學科發(fā)展前沿，開拓學生視野，激發(fā)學習興趣；或者在開始講授新的內容體系之前，通過多媒體等形式有針對性地介紹相應技術在數(shù)字信號處理領域的工程應用，以調動他們學習的積極性和主動性，以致提高教學效果。
在教學的中間過程主要采用啟發(fā)式、討論式教學方法。這是一種以學生為主體、教師為主導的課堂討論式教學方法，鼓勵學生積極投入到課堂教學的過程中，由被動接受知識向主動學習轉變，改變單向灌輸?shù)慕虒W模式。在課堂上，重視討論和交流，教師根據授課內容設計一些思考題，在課堂上以設問的方式，引導學生積極思考和討論，積極引導學生參與到教學過程中來，教師根據學生的分析思路和結果進行點評、糾正和總結，積極鼓勵學生形成問題意識、進行批判思維。這種方法可以活躍課堂氣氛，重點突出，學生比較容易把握教學重點。
在教學的后期主要采用研究式教學方法。研究式教學就是將科學領域的研究方法引入課堂，通過教師的激勵、引導和幫助使學生去主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，并在探究過程中獲取知識、訓練技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在教學過程中，組織多名學生為一組，圍繞課程中一些主題，獨立搜集研究方向，在課外依循一定的步驟開展研究性學習，最終提供一份包含有課題題目、問題提出、程序、調試波形和結果說明的完整研究報告，引導學生運用數(shù)字信號處理的知識分析、解決問題，注重學生思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在研究中加深對數(shù)字信號處理基礎知識的理解，提高利用理論知識解決實際問題的能力。
三、教學手段改革
本課程的特點是大量使用了數(shù)學的方法來表示物理的過程，公式較多，計算繁復，學生不容易掌握，因此采用單一的教學手段很難提高教學效果，必須針對授課內容采用多種教學手段相結合的授課方式。其一，采用多媒體課件教學手段，使教案多媒體化、教學過程互動化。多媒體教學信息量大，可以拓展學生的知識面，精簡課堂授課學時，激發(fā)學生學習興趣，提高教學效果。例如，在對概念、公式和定理的物理含義闡述和定性分析中，利用聲音、圖像、視頻、動畫等多媒體教學手段，使抽象的內容形象化和可視化，令學生理解其物理含義或包含的思想。但是多媒體教學存在不足是授課速度比較快，因此對于基本原理和基本方法的推導和證明，宜配合板書的授課方式，放慢講課速度，讓學生跟上教師的思路和有足夠時間領會。其二，通過建設網絡教學資源，使教學資源共享化、教學方式多樣化和教師答疑實時化。針對課后的復習、相關背景知識的學習以及課堂內容的擴展部分，充分利用網絡，建立課程主頁，提供相關資源和討論空間，實現(xiàn)網絡輔導、網上課程研討、網上交付作業(yè)與實驗報告和優(yōu)秀作業(yè)展示等。
四、完善課程考核方式
成績評定既是一個重要的教學環(huán)節(jié)，也是檢驗教學效果的重要手段，教學模式的改革要求課程考核方式應靈活多樣，評價方法由“一考定全局”的傳統(tǒng)終結性評價轉向形成性評價與終結性評價相結合、課內教學與課外自主學習相結合的全程評價，從而體現(xiàn)教學評價的全面性、導向性、實效性、過程性和發(fā)展性特點。完善課程考核方式，對素質教育的實施和學生自主學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常有利，使學生考試成績更加具有層次性，更加體現(xiàn)學生的綜合素質。教師要加強學生平時學習情況考查，采用筆試、口試和論文答辯等多樣化的考核方式，多方面地測量學生的綜合素質和能力。課程綜合評定成績主要包括期末考試成績（50％）、課程論文（20％）、實驗（15％）和平時成績（15％）。期末考試主要考查學生對基本概念的掌握和知識的靈活運用能力，避免過多公式推導與演算。課程論文主要考查評估學生知識掌握程度、文獻查閱調研能力、動手實踐能力、論文撰寫和表達能力。實踐表明，這種多模式相結合的考試方式更能檢查學生的真實能力，避免了對學生的評價一刀切，有利于學生對考核的認同和接受，促進學生的學習主動性和自覺性，激發(fā)學生的潛能和個性的發(fā)展。
五、結束語
針對“數(shù)字信號處理”課程的特點，結合我校的人才培養(yǎng)目標和學生的總體水平層次，對課程的教學內容體系、教學方法和手段、教學評價方式進行了改革，以提高學生的學習興趣，激發(fā)學生的潛能和個性發(fā)展，注重學生思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過學生的評教及后續(xù)課程的評價表明課程的教學改革取得了很好的教學效果，調動了學生學習的積極性和主動性，學生的實際動手能力和綜合素質明顯提高。
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(19):45.
關鍵詞：雙語教學；數(shù)字信號處理課程；課程改革
隨著信息化的進程，半個世紀以來，尤其是最近的30年里，作為理論性和工程性都很強的學科，數(shù)字信號處理（DSP）的理論、方法和應用實現(xiàn)了飛躍式的發(fā)展，其地位和作用也變得越來越重要。社會對既掌握DSP理論和方法，又掌握DSP工程技術的人才的需求，也越來越大。在這樣的背景下，國內外各大學的電子信息類學科和專業(yè)，紛紛將數(shù)字信號處理列為必修課程，并加強了課程的建設與改革。
數(shù)字信號處理課程是我校電子信息類專業(yè)的必修課程，是一門集理論性、實踐性、綜合性于一體的主干專業(yè)基礎課程。課程包括理論教學、課程實驗及課程設計教學環(huán)節(jié)，教學計劃大致安排在大學三年級的上或下學期。其目的是使學生獲得數(shù)字信號分析與處理方面的基礎理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學生的綜合素質和創(chuàng)新能力，使學生在基礎理論、工程實踐、運用現(xiàn)代化技術的創(chuàng)新能力等方面得到全面鍛煉，為培養(yǎng)能解決挑戰(zhàn)性問題的新一代工程師和學習后續(xù)課程打下堅實的基礎。
一、以雙語教學推進數(shù)字信號處理課程改革的必要性
為適應專業(yè)發(fā)展的需要，也是為不斷提高教學水平，同時全面推進以培養(yǎng)創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和實踐能力為重點的素質教育的需要，我校2008年也將數(shù)字信號處理課程作為專業(yè)主干課程。然而，時代不斷發(fā)展，技術日新月異，需要對這門專業(yè)主干課程進一步優(yōu)化，以尋求教學質量的提高。作為培養(yǎng)人才的高等院校，采用經典的英文專業(yè)教材，開展雙語教學成為一種共識和發(fā)展趨勢。教育部在《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》中提出：“為適應經濟全球化和科技革命的挑戰(zhàn)，本科教育要創(chuàng)造條件使用英語等外語進行公共課和專業(yè)課教學?！苯逃恳褜㈦p語教學列為考核高校教學水平的一項內容，雙語教學是當前我國教學改革的研究熱點。
“以雙語教學推進數(shù)字信號處理課程改革”課題的研究，旨在通過雙語教學的研究與實踐，提高學生閱讀和理解英文專業(yè)文獻的水平，有利于培養(yǎng)應用型人才，滿足社會對復合型人才的需求，還有利于挖掘電子信息專業(yè)教學的發(fā)展?jié)撃埽箤I(yè)基礎教育和市場需求更好地結合，更有利于提高畢業(yè)生的就業(yè)適應能力，同時也有助于實現(xiàn)學?！凹夹g為先、應用為本”的教育理念。
二、以雙語教學推進數(shù)字信號處理課程改革的研究思路
課題研究的思路是從電子信息學科的基本任務出發(fā)，以信號分析為基礎，以系統(tǒng)分析為橋梁，以處理技術為手段，以綜合實現(xiàn)為目的，通過突出課程的內在聯(lián)系和方法的變革來理順課程雙語教學體系。推行數(shù)字信號處理雙語教學的目標是，將英語學習和專業(yè)課學習融為一體，使學生能夠用英文熟練地檢索、閱讀、理解有關的理論、方法以及各種數(shù)據手冊，并能用英文嫻熟地撰寫比較好的學術論文、技術報告和文檔，掌握最新的專業(yè)知識和國際先進科技，逐步實現(xiàn)教學內容與國際接軌，打好扎實的工程基礎，從而全面提升學生的綜合能力和素質，增強學生的競爭力。
三、以雙語教學推進數(shù)字信號處理課程改革的主要內容
數(shù)字信號處理課程是一門工程背景很強的課程。為使學生能更好地學好本門課程，適應科技界和產業(yè)界發(fā)展的要求，項目組認真研究分析該課程在人才培養(yǎng)和本學科中的地位、作用以及教學實踐的現(xiàn)狀，在此基礎上收集、參考國內外其他重點大學該課程的雙語教學方案，結合我校的具體情況，探索專業(yè)課雙語教學規(guī)律和方法，嘗試建立一套適應我院學生實際情況的、較為完整的數(shù)字信號處理課程雙語教學體系，包括教學大綱、配套的教材和教學團隊，形成相應的雙語教學模式和教學方法，使學生除了了解和掌握本課程知識體系外，同時通過雙語教學，提高學生閱讀和理解英文專業(yè)文獻的水平，有利于應用型人才的培養(yǎng)，滿足社會對復合型人才的需求。此次項目改革具體包括以下幾個方面：
（1）對我校數(shù)字信號處理雙語教學進行可行性調研。（2）雙語教學體系研究。在教學方法和手段上，要充分激發(fā)學生學習的主動性和積極性，并與教學內容相適應，嘗試建立與我校學生水平一致的雙語教學方案與體系。（3）選擇與引導式、啟發(fā)式、互動式的研究型教學相一致的原版教材與教學內容。（4）嘗試挑選部分課時進行雙語內容教學，研究教學效果及學生對雙語教學的適應性。
以上教學改革內容存在以下難點：（1）數(shù)字信號處理是電子信息專業(yè)的主干課程，還未有過雙語教學的實踐，所以建立較完整的雙語教學體系是一項新的嘗試。（2）數(shù)字信號處理課程教學目前仍然普遍采用滿堂灌輸?shù)慕虒W方式，與引導式、啟發(fā)式、互動的研究型教學理念和方法之間存在較大的差距。（3）雙語教學模式中英語學習與課程學習定位的研究。
四、以雙語教學推進數(shù)字信號處理課程改革的具體措施與辦法
針對上面提到的難點，筆者經過這幾個月的多方面調研，總結出以下幾點具體措施與方法。
雙語教學的可行性方面，這部分的工作由于過去進行過信號系統(tǒng)（雙語）課程的重點課程建設，為數(shù)字信號處理（雙語）理論教學提供較好的基礎，特別是信號系統(tǒng)中的離散時間部分的分析方法與數(shù)字信號處理的基礎部分是重合的。再通過精心的內容篩選與總結，雙語教學資料準備是比較充分的。本學期通過試講，學生反映因為有了信號系統(tǒng)課程基礎，數(shù)字信號處理理論部分的內容理解比較好，實驗部分因為有Matlab的內容，所以采用雙語教學適應性更佳。對兩個班級76人次進行的問卷調查表明，41%的學生認為雙語教學十分必要，28%的學生選擇可以嘗試，另有20%的學生認為可有可無，11%的學生認為完全沒必要。由以上問卷結果可以看出大部分學生對數(shù)字信號處理雙語教學是支持的。
針對學生學習積極性的問題，筆者選取了部分內容以學生專題報告的形式來進行講解與闡述，并要求學生查閱一定量的外文文獻。對第三章后的濾波器設計等內容以課程設計環(huán)節(jié)為依托進行資料的梳理及準備，其他學生及教師進行點評或補充，以分組討論的方式來學習。這方面的工作將在本學期逐步開展。
關于英語學習與專業(yè)課學習定位的問題，從專業(yè)教師的角度，筆者認為還是要以專業(yè)知識為主，從強化文獻資料的應用方面入手，對于討論式及分析報告式的教學方法更強調應用文獻的能力。所以，可以督促學生從雙語教材及電子資源兩方面入手準備匯報時的PPT并進行講述及總結，而不是單把課本上的條條框框硬塞給學生，這樣既提高了學生的興趣又能取得較好的課程學習效果。
五、結語
數(shù)字信號處理是電子信息工程及通信工程的主干課程。對當今國際化人才的培養(yǎng)目標來說，進行雙語教學勢在必行。通過雙語教學推進數(shù)字信號處理課程改革是一項艱巨的任務，需要教師和學生的共同努力。下一階段，筆者將循序漸進地將具體措施應用到教學實際中去，進一步提高課程的教學質量，提高學生的綜合素質。
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關鍵詞：數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(yè)技術基礎課，具有基礎性強和應用性廣的特點，是應用DSP（數(shù)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(tǒng)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(huán)節(jié)。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(xié)會授予“社會滿意學校”、“民辦教育百強學?！薄ⅰ叭珖偌烟厣珜W?！?、“2008年全國最佳獨立學院”?！皵?shù)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(shù)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(xiàn)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(yǎng)學生對數(shù)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(xù)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(shù)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(xiàn)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(shù)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(shù)字信號處理”是滇池學院“電子信息工程”專業(yè)的專業(yè)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(tǒng)（LTI）、數(shù)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(shù)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(xiàn)在多數(shù)三本院校的教學方式為傳統(tǒng)的黑板式教學方式，大多數(shù)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(xiàn)代社會科技水平的發(fā)展，視頻教學和多媒體教學的出現(xiàn)，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(yǎng)學生應用知識能力和設計創(chuàng)新能力為目標，根據近年來數(shù)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(yè)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(xiàn)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(shù)字信號處理”的專業(yè)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(fā)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(shù)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(shù)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(chuàng)新能力。
二、創(chuàng)新教學手段，完善教學方法
現(xiàn)在“數(shù)字信號處理”課堂教學方式多數(shù)是傳統(tǒng)的教師講、學生聽的模式，這樣的教學手段有利于培養(yǎng)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(chuàng)新能力的提高[2]。因此，教學方法上我們積極推動現(xiàn)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(chuàng)新教學模式。針對應用型人才培養(yǎng)目標，增加課堂討論、MATLAB編程、項目訓練等教學環(huán)節(jié)，加強學生對數(shù)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(xiàn)以下目標。
1.多媒體技術與傳統(tǒng)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?yōu)橹鲃訉W習探究。
2.雙語互動的教學模式。為使三本院校學生掌握“數(shù)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(shù)字信號處理”學科中專業(yè)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(chuàng)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(shù)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(shù)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(zhàn)性，需要花較多的精力和時間來考慮）三類。三種類型的“數(shù)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(zhàn)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(shù)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(shù)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(xiàn)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。
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關鍵詞數(shù)字信號處理；教學改革；實驗課程；MATLAB；工程教育專業(yè)認證
中圖分類號：G642.0文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2017）24-0156-03
1引言
工程教育專業(yè)認證是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求為導向的合格性評價，是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。工程教育專業(yè)認證的核心就是要確保工科的專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質量標準要求。目前，工科的教育實踐重理論輕實踐，重視知識學習而輕視開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強調個人能力而忽視團隊協(xié)作精神，缺乏解決復雜工程問題能力的培養(yǎng)。因此，有必要結合實踐教學改革，解決學生培養(yǎng)中有待解決的問題。
數(shù)字信號處理是目前電子信息專業(yè)的一門核心基礎課，是信息類及相關專業(yè)人才培養(yǎng)的重點課程。無論是無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，還是數(shù)字消費電子市場的發(fā)展，在人工智能、模式識別等諸多方面都離不開數(shù)字信號處理技術。因此，無論是對學生今后的就業(yè)，還是繼續(xù)深造從事相關研究，學好數(shù)字信號處理這門課程都是至關重要的。通過本課程的學習，要使學生建立數(shù)字信號處理的基礎理論知識體系，掌握常用的基本分析方法和分析工具，為從事通信和信息處理等方面工作和研究打下基礎[1-3]。
然而，本課程的理論性強，原理抽象復雜，公式及推導煩瑣，令人感覺枯燥難懂，學生大多對這樣的課程興趣不高，課堂效率較低。對于這樣一門理論性和實踐性要求均較強的綜合課程，如何有效地組織課堂教學內容并適當?shù)卦黾訉嵺`環(huán)節(jié)，使學生打好理論基礎的同時提高應用型技能，實現(xiàn)在做中學，是值得探討和需要解決的關鍵問題。
為此，本次實踐型教學改革研究探索主要針對該課程的設置特點，參照培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和教學大綱，協(xié)調相關課程，積極進行教學內容改革，開發(fā)出既有利于夯實學生基礎，又能提高學生解決實際問題能力的教學計劃和課程教案。為提高課堂教學效率，采用多種教學方式相結合，使表現(xiàn)形式更加豐富、生動和直觀，以此來吸引學生的學習注意力，激發(fā)學生的學習興趣。根據課程內容和學生特點，在教案中制定具體方法步驟，增加個性化和前沿內容。同時，增加適當?shù)膶ｎ}報告，一方面作為教材內容的補充，另一方面有利于多樣化教學。在此基礎上擴大學生知識面，提高學生專業(yè)素養(yǎng)以及實踐能力，培養(yǎng)學生分析問題和處理問題的能力。增加應用型和實例型作業(yè)，開發(fā)設計與教材相配套的練習題。教師結合承擔的相關科研工作，向學生介紹該學科領域近年來取得的一些新成果、新進展及新技術，鼓勵學生參與教師科研，以此培養(yǎng)學生的科研能力。此外，制訂合理的考核計劃以及考核內容，建立與之相適應的評價體系和反饋機制，全面檢驗學生學習和教師講授效果，并持續(xù)改進以實現(xiàn)教與學的最優(yōu)化。
2教學設計改革探討
數(shù)字信號處理主要內容包括離散時間信號與系統(tǒng)的時域分析、頻域分析，離散傅里葉變換，快速傅里葉變換，數(shù)字濾波器的設計，數(shù)字濾波器的結構和多采樣率數(shù)字信號處理。通過該課程的學習，能夠讓學生掌握基本概念和基本分析方法，在此基礎上建立數(shù)學模型，用于解決計算機信息處理的實際問題。長期以來，本課程的課堂教學形式主要采用板書式單一教學方式。教師板書推導、講解，學生課堂上聽教師講，課后通過完成作業(yè)來鞏固課堂學習的內容。在這種學習情境下，學生的時間和精力被繁雜的計算推導所占用，而未必能理解解題背后的正真意義。此次實踐型教學改革探索的具體教學設計思路如下。
通過協(xié)調相關課程，整合教學內容，拎主線、抓關鍵，去粗取精主要闡述離散系統(tǒng)、頻譜分析及濾波的基本原理和方法，用實用、易懂的理論推導并講解，通過實例對數(shù)字信號處理相關的基本原理和方法進行全面介紹，增加專題講座和前沿動態(tài)介紹以及實用案例教學，從而使學生掌握離散系統(tǒng)和離散信號的基本特性，掌握離散信號各種變換、數(shù)字濾波的基本方法，掌握數(shù)字濾波器的設計以及數(shù)字濾波器的特點，并且能夠靈活運用這些理論知識解決實際問題。
豐富教學手段和方法在講授過程中可采用啟發(fā)式教學、討論式教學、多媒體示范教學等方法，互相補充、揚長避短，激發(fā)學生興趣，吸引學生主動學習。對于一些公式的推導，邏輯性和推理性強，如果采用多媒體教學的話，PPT翻新太快，學生來不及思考。因此，這部分內容采用板書，把握好學生節(jié)奏，逐步推理。對于難以接受的抽象概念，學生需要形象直觀地認識。教師利用多媒體教學手段和仿真軟件進行圖形和動畫展示，在提高學生興趣的同時，使難以理解的內容通過形象化的界面給學生留下深刻印象。
此外，在整個教學過程中，如果自始至終都由教師來講，會比較枯燥，因此嘗試選擇一些較為簡單的章節(jié)讓學生來講解。學生通過準備和制作課件，加深對理論知識的了解，激發(fā)學習的興趣，也培養(yǎng)了表達能力。教師在此基礎上對學生所講的內容進行點評并補充。這樣一方面會調動學生的積極性，充分做好預習工作；另一方面，自己的同伴當小老師對于學生來說是新奇的，更容易激發(fā)學習興趣。
實驗與教學相互補充、相輔相成對于一些基礎性、驗證性實驗可以穿插在教學過程中進行，以多媒體的方式展現(xiàn)，這樣既可以加深學生對理論知識的理解，又能節(jié)省實驗課時，騰出時間增加一些設計性、綜合性實驗，培養(yǎng)學生靈活應用所學知識解決實際問題的能力，以適應實踐型需求；設計一些復雜性的工程問題，通過學生組隊完成，不僅可以提高學生解決問題的能力，而且能夠培養(yǎng)學生的團隊合作能力。
合理布置作業(yè)與充分利用第二課堂合理布置作業(yè)，注重完成效果，安排時間進行課外答疑與輔導工作。通過組織學生參加實踐活動，參與學術水平較高、實踐經驗豐富的專業(yè)教師的研究課題，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神；充分利用課后時間調動學生自主學習，跟蹤分析完成情況，并反饋到教學中。
3實驗課程改革探索
數(shù)字信號處理實驗課程是對課堂教學的補充和提升。目的是通過各類實驗，加深學生對課堂所學理論知識的理解，通過案例，編寫MATLAB程序來解決信號分析和處理問題。之前所設置的實驗都是簡單單一的實驗項目，很難讓學生將理論很好地聯(lián)系到實際應用中，因此非常有必要對實驗模式進行改革，建設綜合實驗體系。根據該課程的內容特點和教學目的，科學合理地設置實驗項目，制訂基礎型、提高型、研究型三層次的實驗教學方案[4-5]。
基礎型實驗主要是一些驗證性實驗，包括時域離散信號和系統(tǒng)時域分析、時域離散信號和系統(tǒng)頻域分析、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換。每個實驗對應課程的一部分基礎理論內容，主要用于鞏固和理解數(shù)字信號處理基礎理論，用以幫助學生加深對知識點的理解，明確具體的實驗過程，這些可以在學生預習環(huán)節(jié)完成。
提高型實驗包括數(shù)字濾波器設計實驗，有IIR數(shù)字濾波器設計、FIR數(shù)字濾波器設計等。這些具體的信號處理實例能夠加強學生對濾波器基本理論的理解和實踐能力，這部分內容作為課堂驗證實驗。
基于項目的研究型實驗設計有一定的開放性，能夠讓學生對各個知識點都融會貫通，又能提高工程實踐能力和團隊合作精神，為以后就業(yè)從事相關的工作做好準備。這類實驗主要由教師課后指導，學生組隊完成。
實驗考核方式也做了相應調整，分別是基本實驗和綜合能力兩部分。基本實驗又基于實驗過程和實驗結果兩個方面進行評分：每次實驗結束前以提問的方式對實驗過程的關鍵要點進行考核，依據回答情況給出實驗過程得分；在實驗結束后，學生需完成實驗報告，分為預習報告和實驗報告，依據實驗報告的撰寫情況給出實驗結果考核分數(shù)。
綜合能力考核用于考查學生綜合應用該課程知識與方法的能力，通過項目設計和小論文兩方面進行考核。依據設計的項目和提交小論文的原創(chuàng)性、新穎性和現(xiàn)實意義等給出綜合能力分。
按照以上實驗課程改革思路實施教學改革，既可以加深學生對基礎知識的掌握和鞏固，又能培養(yǎng)學生對所學知識的綜合應用能力，使學生更加直觀地領會常用的基本分析、設計方法和處理結果，有利于調動學生的學習積極性和興趣，提高解決復雜工程問題的能力，培養(yǎng)適應社會需求的實踐型人才。
4多層次的考核激勵與持續(xù)改進機制的建立
為提高學生的綜合素質和實際應用能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，應同時建立相應的多環(huán)節(jié)綜合考核評價機制，全面檢查學生各方面綜合能力。改革本門課程原有筆試為主的考核方式，增加出勤成績、作業(yè)成績、實驗成績組成，綜合表現(xiàn)、第二課堂評價成績等，采用多層次評價以體現(xiàn)學生的綜合素質。同時，建立評價體系和反饋機制，將階段性效果反饋至教學中，對教師的授課內容、授課方式、實驗內容以及綜合設計等進行不斷總結和調整，逐步實現(xiàn)教與學的最優(yōu)化。
5結語
針對工程認證背景下數(shù)字信號處理課程教學過程中存在的問題與不足，提出基于實踐的教學改革思路。此改革探索以理論為基礎，優(yōu)化實踐與考核方式，注重培養(yǎng)學生的應用能力、團隊合作能力及系統(tǒng)工程能力。這種教學改革模式將理論學習與實踐訓練相結合，有利于培養(yǎng)學生獨立思考、分析問題與解決問題的能力，加強合作和溝通技巧，促進綜合實踐與創(chuàng)新能力，有助于高層次工程技術人才的培養(yǎng)。
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[關鍵詞]數(shù)字信號處理；網絡課程：教學探索；教學實踐
[中圖分類號]G40―057
[文獻標識碼]A
[論文編號]1009―8097(2009)13―0260―02
數(shù)字信號處理在現(xiàn)代信息科學技術教育中所起到的作用是顯而易見的。21世紀信息時代的浪潮席卷而來，帶來了現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展。作為一門基礎的入門課程，數(shù)字信號處理是打開信息科學的一把鑰匙。如何更有效的引領學生進入這一科學領域，并初步了解數(shù)字信息科學的基礎理論，是數(shù)字信號處理課程教學過程一直在孜孜探索的問題。
計算機的普及，網絡技術的快速發(fā)展，以及DSP各種軟硬件的廣泛使用，使得我們在數(shù)字信號處理課程中的教學手段趨向多元化，以計算機和互聯(lián)網為教學手段的網絡課程教學也成為可能。網絡課程教學以其優(yōu)越的開放性、交互性、共享性、協(xié)作性和自主性，已成為教育改革的趨勢和方向。
一 課程教學的優(yōu)勢及可能性
1 教學資源豐富，手段多樣
網絡課程集合了各種豐富而有效的資源，以多樣網絡手段提供給老師和學生。學生可以很方便的在線學習數(shù)字信號處理各方面的知識。這些資源包括：網絡課件、實驗教學、實踐教學、圖片動畫庫、習題及試題庫、概念檢索等。學生不僅可以在線學習相關的理論和實驗的課程內容，利用習題和圖片動畫加深理解，深化學習，還可以根據自己的實際進行在線測試。在這里學生還可以查閱數(shù)字信號處理教學歷年在實踐方面所取得的成果。
2 教學更生動、形象
網絡課程豐富的資源和多樣的教學手段，使數(shù)字信號處理的教學更生動更形象，因此學生學習起來也更輕松更容易。數(shù)字信號處理是一門理論性較強的學科，公式多，概念抽象，推理繁瑣，過程復雜，理解困難。在傳統(tǒng)的課堂教學中，由于缺乏有效形象的手法，單憑老師的講解，學生難以跟上老師的思維和節(jié)奏，造成較為普遍的概念不清晰、理解不透徹等現(xiàn)象，最終給學生更深一步的學習帶來困難。而網絡課程利用各種有效輔助手段，將許多較為復雜的問題形象化，以幫助學生加深理解。例如，離散卷積理解和計算都比較復雜，網絡課程通過動畫演示的形式非常形象的演示了離散卷積的整個過程，從而幫助學生在較短的時間內有效的掌握離散卷積的運算。理論課教學難免會感覺有些枯燥，容易使學生陷入思維疲勞，而網絡課程界面友好，層次分明，易于導航定位，人性化設計，非常方便學生開展學習。
3 互動開放式教學使學生的學習更主動。
在網絡課程的站點上，學生和老師之間可以進行方便而快捷的互動，學生有任何數(shù)字信號處理方面的問題，都可以通過互動平臺向老師和其他學生進行交流探討。網絡課程教學打破了傳統(tǒng)課堂教學刻板的課程設置和時間制度，學生可以隨時隨地根據自己的需要，選擇適合自己的課程進度和學習方式，從而達到更好的學習效果。
4 計算機的普及和上網的便利使網絡課程教學的實施成為可能。
實施網絡課程教學的一個重要條件是計算機的普及應用，和上網條件的便利。結合學校的實際情況，條件是成熟的。數(shù)字信號處理是大三的必修課程。我校三年級的計算機普及率較高，80％以上的學生擁有自己的電腦，每位學生通過申請都可以擁有自己的網絡端口。這些有利的條件給了網絡課程的實施以強有力的支持。
二 網絡課程教學的實施
實施網絡課程教學，其關鍵環(huán)節(jié)是知識體系的架構和建設。要達到學生在較短時間內高效而牢固的掌握數(shù)字信號處理的基本概念和基本理論，除了要提供豐富的資源以外，優(yōu)化知識架構、采用積極有效的網絡手段也是必不可少的。
1 在理論和實驗教學方面，我們以原有的多媒體課件為基礎，加以改進編寫了新的網絡課件。理論教學方面，原有的多媒體課件過于冗長，使用起來不夠方便，針對這一缺點，我們對各個章節(jié)加以細化，使其知識脈絡更加清晰明了，更易于學習使用。同時針對各章節(jié)的重點難點通過相關的例題和習題進行解析。為了適應不同學生的學習習慣，我們還提供了原有的多媒體課件。同時利用網絡服務器上的數(shù)據庫建立一個數(shù)字信號處理概念檢索庫，學生可以通過檢索系統(tǒng)對相關概念進行檢索。管理員可以通過后臺管理系統(tǒng)向數(shù)據庫中添加新的概念條目，也可以更改或者刪除已有的概念條目。實驗教學方面，鑒于Matlab是本課程主要的實驗工具，而學生使用該軟件的水平又參差不齊，因此除了必要的實驗內容講義外，針對不熟悉Matlab的學生專門編寫了Matlab講義，幫助學生完成實驗。為了規(guī)范實驗報告的撰寫格式，我們挑選了一些較優(yōu)秀學生實驗報告加以展示，供學生參考。
2 使用各種計算機輔助手段深化學生學習。網絡課程開辟了專門的圖片、動畫和視頻教學錄像專欄。一些較抽象的基本概念和理論推演通過圖片和動畫(有Java動畫和Flas兩種)的形式得以生動形象的演示出來，使原本較為復雜的問題變得通俗易懂，進而增強學生對概念理論的感知和領悟。對于視頻教學錄像，擔任主講的教師都是數(shù)字信號處理這門課程資深的教授，有著豐富的教學經驗，對知識的講解透析明了。建立習題和試題數(shù)據庫，學生可以對所學習的知識進行在線的測試和檢驗，以鞏固學習的效果。習題庫按照章節(jié)次序提供了各章節(jié)的習題解答，輔導學生解決課后疑難。試題庫的一大特色是能夠自定義題型分值，在線生成和預覽整套試題：在后臺方面，管理員可以根據需要添加或者刪除試題以及設置每道試題的分值。
3 建立師生互動平臺，學生在學習本課程過程中遇到的所有問題，或者有新的學習方法、心得體會，都可以和老師和其他學生在平臺上交流、探討和分享；學生在這里還可以了解到一些數(shù)字信號領域的最新資訊動態(tài)，并一起參與討論，激發(fā)學生對前沿科技的了解和關注。
4 專門開設了實踐成果展示欄目。我們將歷年來學生參與各種競賽、研究項目(例如挑戰(zhàn)杯、電子設計競賽、學校的學生研究計劃、百步梯攀登計劃等)所取得的優(yōu)異成果加以展示，一方面激勵學生的學習熱情，一方面鼓勵學生積極參與實踐和研究，激發(fā)學生的創(chuàng)新精神。
5 學生電子版作業(yè)在線提交。提供學生將電子版的作業(yè)直接提交到服務器文件系統(tǒng)，同時管理數(shù)據庫記錄學生以及所提交作業(yè)的相關信息。任課教師可集中下載提交的作業(yè)進行批改，免去了采用電子郵件提交電子版作業(yè)的諸多麻煩。
三 存在的問題及思考
1 較之傳統(tǒng)的課堂教學，網絡課程教學的一個顯著的特點是沒有老師的現(xiàn)場講解和指導，完全依靠學生自主的學習，由此引發(fā)的問題的是老師無法通過網絡課程教學，直接了解到學生實際的學習情況，也無法根據學生不同的實際情況因材施教。學生的知識水平難免有不同程度的差異，再加上數(shù)字信號處理本身的特殊性(如公式多，概念抽象，推理繁瑣，過程復雜，理解困難等)，如果完全脫離老師課堂上詳細的講解，可能會給很多學生的學習帶來不少的障礙。因此，網絡課程教學在現(xiàn)階段仍然只能以輔助教學的形式存在，傳統(tǒng)的課堂教學依然主要的教學方式。
2 網絡課程畢竟是一種新的教學方式，在內容和形式上都還存在很多亟待改善的地方，還難于滿足學生各方面的學習需求。尤其在內容方面，許多相關材料還需要進一步的整理和補充，而且這是一個長期的過程。
3 網絡課程教學是開放式的教學，完全依靠學生自主的學習。于是學生使用這一網絡資源的頻率和效率就成了一個很突出的問題。如何提高學生使用網絡課程的頻率和效率是我們今后探索的一個重要課題。
網絡課程教學是一種全新的教學方式，是一種有效且可行的教學手段，它給學生提供了更多高效的獲取知識的方式，給了學生更多自主的空間。網絡課程所具備的優(yōu)勢是傳統(tǒng)教學方式無法比擬的，彌補了傳統(tǒng)教學的許多不足，同時也極大的緩解了教師的教學壓力，減少了教師的工作量。在數(shù)字信號處理網絡課程教學探索過程中我們遇到的突出問題使我們深刻的感受到，網絡課程教學是一個長期而艱巨的任務，是一個循序漸進的累積過程。在今后網絡課程教學的探索過程中我們還有很多的工作要做，因此我們要發(fā)揚銳意創(chuàng)新，勇于進取的精神，積極吸收同行優(yōu)秀的成果，以優(yōu)化和完善數(shù)字信號處理網絡課程教學體系。
參考文獻：
[1]樓策英.新型網絡課程教學的實踐與思考[J].中國遠程教育，2005，(10).
[2]劉淳，章強，武齊陽，丁志祥.交互式網絡教學平臺的研究與實現(xiàn)[J].南京大學學報(自然科學版)，2006，(1).
Wan Guofeng
（School of Electrical Engineering Northwest University for Nationality Lanzhou， 730030 ，China）
Abstract： According to digital signal processing course has the features of the deduction of many formula was very difficult and it was not easy to control. We fasten on Fourier Transform which is the main line of this course， integrated teaching material，optimized curriculum system. We also highlight the physical meaning and application of the concept ，still further pay attention on developing students’hands on ability and problem solving capability.The teaching reform turns out to achieve good results in practice.
Keywords： digital signal processing； teaching reform； main line
0引言
數(shù)字信號處理是高校電子信息類專業(yè)的一門重要課程。該課程在理論上涉及微積分、高等數(shù)學、隨機過程、線性代數(shù)、復變函數(shù)等先修課程，具有概念多、難度大、靈活度高、在有限的教學時間內不容易被學生熟練掌握等特點[1]，客觀上造成了學生對此課程的畏懼心理，甚至有些學生因此還產生了厭學情緒。那么如何做到讓學生有興趣學習，并且能學好這門課，就是老師需要解決的首要問題。筆者經過多年的教學經驗，進行了一些嘗試，收到了良好的效果?，F(xiàn)在歸納如下，以饗讀者。
1 緊抓主線
數(shù)字信號處理課程的一條線主線就是Z變換-離散傅里葉變換（對于連續(xù)信號，則是S變換-傅里葉變換），Z變換的公式是
X（z）=∑n∞=-∞x（n） z-n （1）
其收斂域是Rx-
再看看周期信號的傅里葉變換為什么不存在。因為z變換存在的條件是
|X（z）|=|∑n∞=-∞x（n） z-n
顯然周期信號是不滿足式（2）的，學生自然就知道了周期信號的傅里葉變換只能用傅里葉級數(shù)表示了。
而對于用模擬濾波器間接設計數(shù)字濾波器，更是應用了這條主線。Z變換與s變換的關系是[2]：z=esT，設s=σ+jΩ，z=rejω，則
σ=0，r=1σ1 （3）
由式（3）看出，單位圓上的z變換對應的是虛軸上的s變換，單位圓內的z變換對應的是左半平面的s變換，單位圓外的z變換對應的是右半平面的s變換。一目了然，簡單明了。
因此，只要一開始給學生說明，整本書就是講一個公式，則學生就會以比較輕松的心態(tài)去學習了。
2優(yōu)化授課內容，減少數(shù)學推導
首先，選擇難度適中的教材，難度過大的教材一開始就降低了學生學習的積極性。所以在教材和教學內容上要做到優(yōu)選內容、側重兼顧，本教學團隊選擇的是由高西全和丁玉美編著，西安電子科技大學出版社出版的《數(shù)字信號處理》，本書內容難度相對較小，但不失系統(tǒng)性，由連續(xù)信號經過采樣得到離散信號及離散系統(tǒng)，從而講清楚了采樣定理，在此基礎上講授離散傅里葉變換及z變換，以及二者的關系，通過z變換的收斂域講清楚了只有當單位圓上的z變換存在時，其離散傅里葉變換才存在，從而讓學生知道了周期信號的傅里葉變換不存在的道理。
其次，要注意前后教學內容的銜接和優(yōu)化。將信號與系統(tǒng)的基礎概念、連續(xù)與離散系統(tǒng)的時域分析與頻域分析（傅里葉分析、拉氏分析、z變換分析等），以及系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析等內容在“信號與系統(tǒng)”課程講。而將數(shù)據采集、量化、A/D、D/A轉換、離散傅里葉變換（DFT）、快速傅里葉變換（FFT）、IIR和FIR數(shù)字濾波器的設計及有限字長效應等內容作為“數(shù)字信號處理”課程的主要內容。這樣，就不至于出現(xiàn)重復講授，既節(jié)約了時間，又不至于使得學生生厭。
“數(shù)字信號處理”是建立在數(shù)學基礎上的學科[2]，課程的特點是理論性強、抽象概念多、起點高、難度大、數(shù)學推導嚴密[3]。但大量的數(shù)學推導會讓學生感到枯燥乏味，產生畏懼心理甚至厭學情緒。因此，在教學過程中教師應強調基礎理論知識，減少數(shù)學推導，更加注重強調應用背景和實際意義，盡量將學生的注意力放在概念意義的理解和技術應用，從而加深學生理解。例如在講解離散傅立葉變換時，假如單單講解離散傅立葉變換的定義和特性再進行數(shù)學推導，學生會很難理解，而且會感到枯燥乏味。但是通過對離散傅立葉變換和反變換在語音信號處理、生態(tài)系統(tǒng)處理以及數(shù)值分析等各個領域應用的講解，可以使學生深刻的理解和掌握其概念。
還要對課程重點內容通過深入詳細地分析其特性及與其他知識點之間的相互關系，使學生能夠真正理解其實質，從而達到觸類旁通的效果[1]。
