論《數字信號處理》課程教學(xué)

　　【論文論文關(guān)鍵詞】數字信號處理　多媒體教學(xué)　實(shí)驗教學(xué)　雙語(yǔ)教學(xué)

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    【論文論文摘要】《數字信號處理》是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎課。本文通過(guò)對多媒體教學(xué)、實(shí)驗教學(xué)、雙語(yǔ)教學(xué)三個(gè)方面的教學(xué)研究打破了傳統的純理論講授方式，在保證專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量的前提下提高了學(xué)生的實(shí)驗能力和外語(yǔ)應用能力。

　　0引言

    《數字信號處理》是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎課。它是多門(mén)課程相互連接的橋梁和紐帶，實(shí)現了從理論到實(shí)踐的相互過(guò)渡，對于培養學(xué)生理論分析和綜合應用能力有非常重要的作用。隨著(zhù)電子技術(shù)及計算機技術(shù)日新月異的飛速發(fā)展，數字信一號處理的新理論和新技術(shù)層出不窮，它的地位和作用越來(lái)越突出。我們的課程教學(xué)中仍然普遍采用的滿(mǎn)堂灌輸的教學(xué)理念和方法，與世界一流大學(xué)的研究型教學(xué)理念和方法之間，存在較大的差距。如何通過(guò)教學(xué)改革，讓它具有高科技數字時(shí)代的特色是一個(gè)值得探索的課題。

　　1 多媒體教學(xué)

    由于《數字信號處理》課程理論比較抽象，概念、公式較多，傳統的教學(xué)手段和方法是教師在講臺上講授課程的內容，主要討論算法和理論的推導;學(xué)生在教室里聽(tīng)課和學(xué)習，學(xué)習活動(dòng)很大程度上需要依靠檢測考試。多媒體教學(xué)改進(jìn)了傳統教學(xué)模式，以圖文并茂、聲像具全、化抽象為具體的方式，優(yōu)化整個(gè)教學(xué)過(guò)程和實(shí)踐過(guò)程。

    為了增強教學(xué)的互動(dòng)性，任課教師在課堂上一邊使用MATLAB圖形演示，一邊在黑板上講解推導相關(guān)公式，并鼓勵學(xué)生把課堂學(xué)習的重點(diǎn)放在理解概念和解決問(wèn)題的思路上。使學(xué)生在接受枯燥理論知識的同時(shí)，可以看到相應知識點(diǎn)的驗證演示，從而使課堂教學(xué)更加直觀(guān)、生動(dòng)和緊湊。平時(shí)以書(shū)面形式難以完成的作業(yè)，讓學(xué)生利用MATLAB軟件完成，加深對所學(xué)知識的理解，提高學(xué)習興趣。

    為了保證學(xué)時(shí)和良好的教學(xué)效果，授課要主次分明、詳略得當。比如對FFT算法的講解，由于基2-DIT-FFT與基2-DIF-FFT算法具有對稱(chēng)關(guān)系，因此可詳細講解前者的算法，而對照性簡(jiǎn)要說(shuō)明后者的算法原理，無(wú)需再進(jìn)行詳細的公式推導了;再比如IIR濾波器設計內容，由于巴特沃斯低通濾波器和其它幾種濾波器在設計原理方面類(lèi)似，因此可以巴特沃斯低通濾波器為例，詳細推導和講解設計過(guò)程，而對于另外幾種濾波器可簡(jiǎn)要說(shuō)明，給出結論性的設計過(guò)程即可。這樣，可節約許多授課學(xué)時(shí)，同時(shí)可達到重點(diǎn)突出、舉一反三的效果，有利于學(xué)生對內容的掌握和理解。

    教師設計的課堂教學(xué)型教學(xué)內容，一般水平的學(xué)生能理解和接受。學(xué)生自主學(xué)習型教學(xué)內容既要反映教學(xué)大綱要求，兼顧不同水平和基礎的學(xué)生學(xué)習，學(xué)生根據自己學(xué)習速度和理解、掌握能力選擇學(xué)習內容、學(xué)習順序。采用多媒體教學(xué)，教師從傳統的以講授變?yōu)闉閷W(xué)生準備、設計資源和提供個(gè)性化的幫助。同時(shí)，制定出學(xué)習效果、學(xué)習總結、學(xué)習反思、網(wǎng)上答疑等評價(jià)監督策略，激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣，實(shí)現教學(xué)目標。

　　2實(shí)驗教學(xué)

    在以往的教學(xué)模式中，實(shí)驗教學(xué)僅要求學(xué)生了解所學(xué)知識的應用。近年來(lái)，國內外先進(jìn)的信號處理教學(xué)模式要求實(shí)驗教學(xué)提升到新的高度，即用實(shí)驗演示輔助學(xué)生理解課程中的重要概念，讓學(xué)生了解所學(xué)知識的應用，在實(shí)驗中引導學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習轉變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習。為此，教學(xué)也需相應的變革:采用基于MATLAB演示、大量增加數字信號處理的應用實(shí)例，使實(shí)驗教學(xué)真正成為培養學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節。

    針對該課程的特點(diǎn)和教學(xué)目的，數字信號處理的實(shí)驗教學(xué)內容分為數字信號處理理論基礎實(shí)驗、數字濾波器設計實(shí)驗和數字信號處理的實(shí)現與應用。將教學(xué)內容中比較抽象的理論和方法制成模擬軟件，比如《數字信號處理》中的時(shí)域和頻域抽樣定理、離散傅立葉變換、頻譜分析、快速傅立葉變換、濾波器的設計等內容，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)上的虛擬實(shí)驗室，驗證這些信號處理的理論和方法，加深對這些知識的理解和掌握。

    實(shí)踐中要求同學(xué)們帶預習報告進(jìn)實(shí)驗室，并通過(guò)抽查提問(wèn)的方式了解學(xué)生預習的程度。采取這樣的方法同時(shí)也提高了實(shí)驗設備的利用率和實(shí)驗的課堂效率。然后將實(shí)驗成績(jì)的評定拿到實(shí)驗現場(chǎng)，把實(shí)驗過(guò)程的各個(gè)環(huán)節納人考核要素中，采取現場(chǎng)打分的方式，這樣，實(shí)驗成績(jì)就基本上反映了學(xué)生實(shí)驗的真實(shí)水平，最大限度地保證了實(shí)驗成績(jì)的客觀(guān)公正。

    教師在實(shí)驗前準備充分，精心設計實(shí)驗內容，采用啟發(fā)式、討論式開(kāi)展實(shí)驗教學(xué)，注重培養學(xué)生嚴謹的科學(xué)態(tài)度、相互協(xié)作的團隊精神和勇于開(kāi)拓的創(chuàng )新意識。通過(guò)實(shí)踐，學(xué)生反映良好，既培養學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際及數字信號處理的能力，又提高了的實(shí)際工作能力和創(chuàng )新能力。

　　3雙語(yǔ)教學(xué)

    隨著(zhù)信號處理技術(shù)的飛速發(fā)展，國際上《數字信號處理》課程的教學(xué)內容、教學(xué)手段和教學(xué)方法都發(fā)生了巨大變化。國內多數中文教材沒(méi)有及時(shí)反映這些變化。在教學(xué)諸多方面與國外教材相比存在較大差距。為了使教學(xué)內容與國際先進(jìn)水平接軌，該課程引進(jìn)英文原版教材，實(shí)行雙語(yǔ)教學(xué)。

    雙語(yǔ)教學(xué)必須考慮學(xué)生的外語(yǔ)水平，采用合適的教學(xué)模式。在教材選取上，我們采用一本英文教材、一本電子版的中文教材和一本中文參考書(shū)。英文教材為授課內容的主要來(lái)源，選用的是清華大學(xué)出版社引進(jìn)的國際知名大學(xué)原版教材—AV.奧本海姆(A. V. Oppenheim)等著(zhù)的《Discrete-Time Signal Processing))。這本書(shū)是奧本海姆在數字信號處理方面的的一本力作，其概念清晰、闡述嚴謹、內容安排合理、例題習題豐富，是一本很好的基礎教材。該教材也有相應的中譯本，中英文版本二者相輔相成，使學(xué)生能夠更好地體驗其精髓并付諸實(shí)踐。電子版的中文教材為英文教材的翻譯版，選用的是西安交通大學(xué)出版社出版的《離散時(shí)問(wèn)信號處理(中文版第2‘版)》。中文參考書(shū)在內容上覆蓋、超越課程內容，選用的是由清華大學(xué)出版社出版的《MATLAB在數字信號處理中的應用》。該書(shū)通過(guò)工程中的具體實(shí)例，將MATLAB的工具應用和數字信號處理的基礎知識有機地結合起來(lái)，給用戶(hù)的學(xué)習帶來(lái)了極大的幫助，每章最后給出富有針對性、實(shí)用性的練習題，便于用戶(hù)對知識的學(xué)習與掌握。

    講課過(guò)程是以英文開(kāi)場(chǎng)(概括介紹本講內容)，然后對于重要專(zhuān)業(yè)詞匯進(jìn)行講解;主要內容分為若干模塊，以中文講解為主、輔以英文術(shù)語(yǔ)，最后用中文進(jìn)行總結。對中等以下難度的英文題目作業(yè)和英文考試題用英語(yǔ)答題，高難度的則用漢語(yǔ)答題。

但教學(xué)中一部分學(xué)生反映英文原版教材看不懂、生詞多、效率低;而有的學(xué)生反映本來(lái)數字信號處理就難學(xué)，用外文教材就更難了。任課教師針對學(xué)生的問(wèn)題認真分析后認為:一是學(xué)生缺乏自信心，擔心專(zhuān)業(yè)課使用英文教材難以理解;二是學(xué)生沒(méi)有恰當的學(xué)習方法和技巧。為此，任課教師采取積極措施鼓勵學(xué)生樹(shù)立信心，同時(shí)在學(xué)習方法上加以引導和幫助，并反復強調雙語(yǔ)教學(xué)是培養學(xué)生用英語(yǔ)學(xué)習專(zhuān)業(yè)知識的有效手段，使學(xué)生真正從思想上重視雙語(yǔ)教學(xué)。通過(guò)努力，大多數學(xué)生現已接受英文原版教材了。

    實(shí)踐證明，雙語(yǔ)教學(xué)只有采用合適的教學(xué)模式，才能較好的保證學(xué)習效果。學(xué)生既較好的理解了課程中的專(zhuān)業(yè)內容，又提高了英文文獻的閱讀能力，同時(shí)克服了采用英文進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的恐懼感，逐步提高了英語(yǔ)的應用能力。

　　4結束語(yǔ)

    《數字信號處理》課程教學(xué)研究實(shí)踐表明:本課程打破了傳統的純理論講授方式，通過(guò)仿真技術(shù)及多媒體手段，加深了學(xué)生對理論知識的理解和實(shí)際應用的感性認識，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng )新思維及強烈的實(shí)踐欲望。采用先進(jìn)的實(shí)驗教學(xué)模式，加強對數字信號處理基本概念、基本定義、基本原理的深人理解和建立一個(gè)生動(dòng)形象的感性認識，做到理論與實(shí)踐密切結合。而不是停留在只會(huì )背公式、做習題、考高分的層面上。雙語(yǔ)教學(xué)使學(xué)生的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)實(shí)際應用能力明顯提高;熟悉了專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)、專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)口語(yǔ)及書(shū)面表達;了解了如何通過(guò)多媒體手段進(jìn)行國際學(xué)術(shù)交流�！稊底中盘柼幚怼氛n程的教學(xué)研究是時(shí)代發(fā)展的需要，是實(shí)施素質(zhì)教育和創(chuàng )新教育的需要。
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