課程教學的數字信號論文

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一、課程教學方法和手段的改革

教學中要注重教學方法和手段的推陳出新，充分調動學生的積極性和創(chuàng)造性，強調基本概念和原理的正確理解，教學中應特別注意以下幾個方面。

(一)優(yōu)化教學方法上好“緒論”課，以知識的應用提升學生學習興趣。目前，有相當一部分學生“信號與系統(tǒng)”學得不好，主要原因是學習積極性不高，看到滿篇的公式就害怕，由此對課程學習失去信心。針對這種情況，教師要在提高學生學習興趣和主動性方面下功夫。教師需用啟發(fā)式教學取代以教師、課堂、課本為中心的灌輸式教學。可利用“緒論”課激發(fā)學生學習熱情:利用多媒體著重介紹數字信號處理在通信、語音和圖像處理等領域的應用實例，如，手機的DSP芯片、門禁系統(tǒng)、心電信號濾波、數字圖像處理、視頻監(jiān)控、微信等，讓學生明白該課程的重要性及其應用領域，提升學生對數字信號處理的興趣與學習積極性。在教學過程中靈活設置教學情境，增加互動環(huán)節(jié)，多做一些設計性實驗，拓展思維、增強信心。淡化公式推導，著重強調概念的物理意義和聯(lián)系。由于教材中大部分定理和結論是通過推導得出的，一些學生過于注重公式推導或證明。其實，授課時只需詳細推導典型公式，把一些重要的公式講清楚，類似的內容可讓學生課后自學。課堂上教師要盡可能淡化推導和解題技巧，強調所得出結論的物理意義和工程應用，將抽樣、頻譜分析、濾波等工程應用案例穿插于理論教學中，讓工程應用成為“數字信號處理”教學中的主線，做到數學概念、物理意義、工程應用三者并重，［4］提高學生學習這門課程的興趣，增強學習的目的性和主動性。突出重難點，靈活采用多種教學方法。教學過程中分清主次，重難點內容重點講、詳細講，較簡單的或應用不多的內容則少講或讓學生自學。教師根據教學內容靈活選取不同的教學方法，如案例法、比喻法、對比法等，［5］通過分析和歸納總結的方式優(yōu)化教學方法，分解復雜問題。如，講授線性卷積時，將待卷積的兩個序列看作站成兩排等待領導接見的群眾，而卷積運算過程相當于領導和所接見群眾依次握手的過程。教師要善于運用幽默形象的語言和高超的藝術，把抽象而枯燥無味的知識變得生動有趣。巧用對比法。對比法能潛移默化地引導學生將相近或相似的概念和方法進行小結、比較和分析，不僅能更好地理解不同內容之間的共性和個性，而且能夠培養(yǎng)發(fā)散思維能力，提高學習效率，如圖2，將ZT、DFS、DTFT、DFT幾種變換通過圖表來比較，清晰地展現(xiàn)常見變量間的關系，避免混淆。為了讓學生對所學知識之間的聯(lián)系、用途有清晰的認識，可利用“知識樹”的形式把每個章節(jié)的重點層層分解，將所學知識點和應用聯(lián)系起來，便于歸納和總結(如圖2)。講解IIR和FIR濾波器設計時，先向學生講清為什么要設計數字濾波器、有哪些應用、設計數字濾波器需要用到哪些知識。這樣，學生會自然而然地把所學知識點聯(lián)系起來。關注師生交流和信息反饋，重視因材施教。教師要根據不同專業(yè)和學生基礎等方面的差異，在講課方式和側重點上有所區(qū)別。教師要及時掌握學生的學習動態(tài)，調整教學內容和方法，幫扶“學困生”，提升“優(yōu)等生”。

(二)改革課堂教學模式傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學手段并用。運用多媒體教學能使抽象難懂的教學內容形象化、直觀化，提高教學效率。［6］但在實際的“數字信號處理”課程教學中，過多地采用多媒體教學，教學效果并不理想。課堂中靈活運用黑板板書、多媒體課件、Matlab或LabView軟件演示，可增強師生互動。［7］難一點的公式推導和證明，仍然采用傳統(tǒng)板書方式教學，盡量放慢講課節(jié)奏，留給學生充裕的思考時間，達到深刻理解的目的。對于比較抽象的概念、原理或結論，如信號采樣及恢復、頻譜分析、循環(huán)卷積等，可借助多媒體技術將教學內容生動、形象、高效地展示在學生面前，讓學生更清晰地理解其物理意義。建設網絡或視頻資源共享平臺也可避免多媒體教學課堂容量大、教學內容難消化的問題。課后，讓學生登陸網絡課程，彌補大班教學人數過多造成的師生溝通不便、信息反饋通道不暢的問題;通過網絡答疑、討論和激勵制度激發(fā)學生學習興趣和主動參與性。建立“學習共同體”教學模式。“學習共同體”是指由學習者及助學者(包括教師、專家、輔導員等)共同構成的團體。［8］共同體成員在學習過程中經常溝通、交流，分享學習資源，共同完成特定學習任務，形成相互影響、相互促進的學習組織。在大班教學中建立學習共同體，在課堂教學中形成師生互教、互學的互動關系，教師在教學過程中給學生自主學習的空間，學生根據所接受的任務去發(fā)現(xiàn)、思考和解決問題，增進協(xié)作和互動，激發(fā)學習主動性，從而改善課堂教學效果，提高學習效率。

(三)強化實踐教學，高度重視學生實踐能力的培養(yǎng)應用型人才培養(yǎng)應始終堅持理論與實踐并重的原則。理論教學只是學習該門課程的一部分，將所學理論知識應用于實踐，才能達到學以致用的目的。為此，必須加強實踐教學環(huán)節(jié)。運用仿真軟件教學。仿真軟件Matlab和Labview以其編程和調試簡單、代碼短、效率高等特點深受廣大教學和科研人員的歡迎，［9］廣泛應用于控制系統(tǒng)、系統(tǒng)仿真等領域。結合幾年來“數字信號處理”課程的授課經驗，在課程中引入Matlab和Labview軟件，讓學生動手完成系統(tǒng)設計和仿真，拓展實驗教學的深度和廣度，有助于增強學生學習成就感，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和設計能力。CCS是TI公司推出的DSP軟件集成開發(fā)環(huán)境，它運用圖形接口界面，提供工程管理和編輯工具。教師可以用2學時介紹DSP結構、開發(fā)環(huán)境、DSP系列及其應用實例。通過了解DSP仿真軟件CCS，為后續(xù)的DSP課程設計教學奠定基礎。優(yōu)化實驗教學內容和改革實驗教學手段，加強教學內容和工程應用的融合。“數字信號處理”教學應堅持以實踐性和應用性為教學目的，分層設計實驗，優(yōu)化實驗內容，盡量減少驗證性實驗，增加綜合性、設計性、創(chuàng)新性、開放性實驗教學內容。革除填鴨式教學，開展“項目導向、任務驅動、案例教學”的教學模式，結合學生情況，創(chuàng)設情境，教師提出任務，學生邊學邊練，完成自主學習任務，充分培養(yǎng)學生的再學習和主動學習的能力。［10］針對每一章的具體內容，在講授理論知識之前先給學生一個具體的工程應用例子，提出問題，引導學生積極開動腦筋，督促學生課后以小組為單位主動查找相關資料，提出解決問題的方法和思路。如，在講授數字濾波器之前，教師可設計數字濾波器對心電信號進行去噪處理。同時，教師可以電子設計大賽等學科競賽為契機，以畢業(yè)設計為導向，有意識地引導學生進行創(chuàng)新性課題的研究，深入掌握信號處理理論，增強工程應用能力和團隊合作精神，做到學以致用。

二、考核方式的改革

學生普遍反映“數字信號處理”有“三多”———概念多、公式多和習題多。該課程的考試往往強調考查套用公式的能力和計算能力，導致部分學生以應試為目的，忽略綜合能力的培養(yǎng)，考試成績不能有效地反映學生對該門課程的掌握程度。因此，應對當前考試方式及考試內容進行實質性改革。在考核方式上，可以提高平時成績比重，其中出勤、平時作業(yè)占10%，課堂互動情況占10%，實驗成績占10%，大作業(yè)成績占10%;考核內容上，在強調考核基礎知識、基本概念的同時，加大分析與綜合型試題的比重，增加部分創(chuàng)新與拓展題，增加答辯環(huán)節(jié)并將其作為最終成績的一部分，這樣的考核結果能比較全面、客觀地反映學生對該門課程的掌握情況。五、結語“數字信號處理”課程是電氣信息類專業(yè)的重要基礎課，其教學效果直接影響后續(xù)課程教學質量的好壞。課程建設與教學改革是一個長期的、不斷探索和完善的過程。本研究旨在讓學生明確課程學習目的和知識的應用領域，調動學生學習的積極性和主動性。緊緊圍繞應用型人才的培養(yǎng)目標，理論與實踐兼顧，堅持以工程應用為中心，精心選擇和優(yōu)化教學內容，靈活采用多種教學方法和教學手段，采用教師指導下“項目導向、任務驅動”的教學模式提升工程實踐能力。經過幾年的教學實踐和探索，教學效果顯著，教學質量有較大幅度的提高。

作者：羅忠亮單位：韶關學院副教授