数字信号处理知识点_创建“数字信号处理”教学新模式

　　摘要：“数字信号处理”课程已成为大电子信息及通信工程专业必修的重要专业课。随着学科发展，传统的“数字信号处理”教学模式在教学实践中已呈现不相适应的问题。针对传统的“数字信号处理”的教学模式存在的问题，提出了创建适应当前“数字信号处理”学科发展的教学新模式。对该课程教学新模式的具体内容进行了阐述，新模式的创建对于高等院校的教学改革具有重要的参考价值和借鉴意义。
　　关键词：数字信号处理；教学新模式；作业方式
　　作者简介：林爱英（1969-），女，河南汤阴人，河南农业大学理学院，讲师；贾树恒（1977-），男，河南驻马店人，河南农业大学理学院，讲师。（河南?郑州?450002）
　　中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）26-0049-02
　　“数字信号处理”是从20世纪60年代以来，随着信息学科和计算机的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。随着超大规模集成电路的出现和迅猛发展，数字信号处理在理论和应用方面不断地发展和完善，在越来越多的应用领域中迅速取代传统的模拟信号处理方法，并且还开辟出许多新的应用领域。[1]这些新兴的领域包括生物医学工程、声学、雷达、地震、通信等，各个领域都需要大量高素质的数字信号处理研发人才。目前“数字信号处理”作为通信、电子、控制、生物医学等专业的专业基础课程，已经越来越受到学术界和大专院校的高度重视，并达到高度发展和逐步完善的水平。
　　“数字信号处理”是一门实用性强、理论内容丰富且涉及知识面广的课程，该课程的特点是理论性强、抽象概念多、起点高、难度大、数学推导严密。随着数字信号处理理论、方法和技术的飞速发展，现代信号处理进入了新的发展阶段。随着学科发展，传统“数字信号处理”课程的教学模式在教学实践中已显现出不相适应的问题。[2]因此，近年来国内部分高校开始了对“数字信号处理”传统的课程内容和教学模式进行改革。
　　一、传统“数字信号处理”教学模式及其存在的问题
　　1.教学内容过度重视理论推导，不注重理论和实践相结合
　　“数字信号处理”是一门以算法为核心的理论性很强的学科，传统的教学主要是讨论算法和理论的推导，[3]而与实际的联系很少或基本没有。这样就使得数字信号处理的有关概念显得非常抽象，学生很难把教材中所讲的数学函数与实际的波形联系起来，给学习带来了很大的困难，这在很大程度上影响了本课程的教学效果。
　　2.教学手段过于单一，过分依赖多媒体教学
　　多媒体教学具有信息量大、形象直观的特点，[4]的确在很大程度上优化了课堂结构，目前已成为教学手段改革的主流。但不能忽视的是由于过分依赖多媒体教学，使得老师的精力过多花在课件制作的形式上，却忽略了课件的内容，使得教学质量严重下降；其次，因为多媒体教学的信息量大，容易出现“满堂灌”的现象，老师成了讲课的机器，与学生的互动性大大降低；再有，强调多媒体教学的同时，忽略了传统板书的作用，使得学生对课程的重点把握不清楚。需要强调的是多媒体仅仅是传统教学基础上增加的一个特殊的教学工具，只有充分利用多媒体教学的优点，克服其缺点，才能达到提高教学效果的目的。
　　3.作业模式非常单一，基本上都是采取课后习题的书面作业形式
　　作业作为教学的重要环节，它不仅仅是课堂教学的补充与延伸，同时也是教学信息反馈的重要途径。[5]作业可以有效地检验教与学的效果；通过作业，教师可以与学生共同探究、讨论、体验与交流等。传统作业基本上都采取课后习题的书面作业形式，这就使得传统作业模式单一、机械训练，给学生造成了抄袭作业、“复制”作业的不良习惯，导致了学生懒于思考、探究问题的行为，不利于不同层次学生发展的需求，阻碍了学生自主、合作、探究学习意识的发挥。
　　二、改进传统的“数字信号处理”教学模式，创建教学新模式
　　“数字信号处理”是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科，目前已成为发展最为迅速、应用最为广泛的学科之一。“数字信号处理”作为电子信息学科的一门专业基础课，是一门理论性和工程性都很强的学科，是联系数字电路、信号与系统、通信原理、图像（语音）信号处理、模式识别等课程的纽带，对于培养学生理论分析能力和实践能力有非常重要的作用。显然传统的“数字信号处理”教学模式已经越来越不适应学科飞速发展的需要，为此笔者在充分研究传统教学模式和教学实践的基础上，提出了创建“数字信号处理”教学新模式的理念。新的教学模式主要涵盖以下几个方面的内容：
　　1.改进传统的以单向性知识传授为主的教学方式，实施学习与研究融为一体的研究型教学方式
　　（1）“数字信号处理”是一门既注重基础理论、又紧密联系工程应用的学科，这就要求老师在讲授理论课的同时，要注重培养学生对理论知识的应用能力。传统的教学方式以单向的知识传授为主，不注重对学生的应用能力的培养，而研究型教学将学习与研究融为一体，[6]教学的重点在于培养学生学习运用知识、提出和解决问题的能力。如何在学习过程中给予学生适当的指导，对教师来说是新的挑战。Matlab教学平台的引入使得抽象的数字信号处理基本理论能够直观、形象地进行演绎，有助于学生对知识的理解和掌握，同时也大大激发了学生的学习兴趣和爱好。[7]
　　（2）针对传统的《数字信号处理》教材过分重视理论推导的现象，选择那些避免大量理论公式推导、更加注重应用的教材。教师在讲课过程中教学重点也要放在基础理论的理解和应用上，避免烦琐的数学公式推导过程，让学生从心理上避免厌学、怕学、难学的情绪。此外，教师还要随着“数字信号处理”学科的发展，把当前的一些数字信号处理的新进展引入到课程的教学中，为学生将来的研究工作指明方向。随着内容的增加，在同样多的授课时间内，要学习原本就难以理解和掌握的知识以及新的内容，效果很难保证。这就使得教师在教学过程中必须对教学内容进行精心组织和安排，并对教学内容进行合理筛选和提炼，对重点概念和难点详细讲；强调概念的物理意义和应用，跳出数学推导，注重结论的物理实质和对它的灵活应用；结合科研实践介绍具体应用。