《數(shù)字信號處理》課程改革的實踐與體會

1、?數(shù)字信號處理?課程改革的理論與體會摘要：?數(shù)字信號處理?課程是電類本科教學(xué)中的一門重要專業(yè)根底課程。針對本課程理論性較強的教學(xué)特點，結(jié)合ATLAB信號處理工具箱的應(yīng)用及多媒體教學(xué)工具可使得課堂教學(xué)形象、通俗并易于理解。通過教學(xué)理論，獲得了預(yù)期的效果。關(guān)鍵字：數(shù)字信號處理ATLAB多媒體教學(xué)方法教學(xué)理論目前數(shù)字信號處理課程已成為國內(nèi)外電子信息、通信工程、自動控制及計算機等幾乎所有電類專業(yè)甚至非電類專業(yè)如：生物、紡織、醫(yī)學(xué)等專業(yè)的專業(yè)根底課程。讓學(xué)生理解和掌握數(shù)字信號的產(chǎn)生及處理過程對學(xué)生將來從事電子工程設(shè)計是非常必要的。二十多年來，隨著電子技術(shù)的開展，該課程教材內(nèi)容發(fā)生了很大的變化，教學(xué)的對象

2、也從研究生課程或本科選修課變成專業(yè)根底必修課。為適應(yīng)電子技術(shù)的開展，使學(xué)生所學(xué)盡可能的與社會開展接軌，對數(shù)字信號處理這一課程進展改革勢在必行。數(shù)字信號處理課程的特點是課程本身理論性強、公式推導(dǎo)較多、概念比擬抽象，學(xué)生常有枯燥難學(xué)之感。近年來，國外及國內(nèi)有些學(xué)校對一般電類專業(yè)該課程的教學(xué)主要強調(diào)應(yīng)用性學(xué)習(xí)，主要介紹數(shù)字信號處理的用處和用法，而對其深奧的理論推導(dǎo)僅做一般介紹，并給學(xué)生提供進展實驗的時機，以激發(fā)學(xué)生對該課程的興趣和學(xué)習(xí)主動性。目前，所開設(shè)的數(shù)字信號處理課程主要面向電子信息和通信工程專業(yè)的本科生必修課以及全院研究生非電類專業(yè)的研究生選修課。教學(xué)手段主要以課堂教學(xué)為主。課時4050學(xué)時，

3、主要內(nèi)容為確定性數(shù)字信號處理的概念和方法。教授這門課的老師感到相當(dāng)一局部學(xué)生學(xué)習(xí)起來比擬吃力，概念不清。特別是對于一些數(shù)學(xué)根底較差的學(xué)生，更是感到力不從心。對該課程的改革思想主要是課程內(nèi)容要適應(yīng)數(shù)字信號處理技術(shù)的開展現(xiàn)狀，淡化枯燥的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，輔助以現(xiàn)代化教學(xué)手段，并開設(shè)相應(yīng)的實驗課。結(jié)合專業(yè)現(xiàn)狀，將課堂教學(xué)一局部變?yōu)槎嗝襟w教學(xué)，盡量將一些理論分析用圖形手段展示出來，以增強學(xué)生的感性認識。實驗課主要是以ATLAB為平臺，充分利用ATLAB的數(shù)字信號處理工具箱提供的各種功能讓學(xué)生親自動手將課堂所學(xué)進展仿真實現(xiàn)。實驗課還可以通過用DSP試驗箱實現(xiàn)數(shù)字信號處理的功能向?qū)W生進展演示。一、結(jié)合ATLAB信

4、號處理工具箱，豐富教學(xué)內(nèi)容將數(shù)字信號處理的理論教學(xué)和ATLAB的應(yīng)用結(jié)合起來，使學(xué)生在學(xué)習(xí)根本理論的同時學(xué)會應(yīng)用ATLAB進展信號與系統(tǒng)的分析，加深對根本概念和根本理論的理解，增進學(xué)習(xí)的深度和廣度。通過各種教學(xué)內(nèi)容及手段的改革，改變目前該課程的現(xiàn)狀。努力進步學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣及主動性，使學(xué)生對數(shù)字信號處理的根本概念和處理方法有較深的認識，從而進步對所學(xué)專業(yè)的認識。通過教學(xué)理論，也不斷進步老師對課程的認識和教學(xué)程度，為進一步將該課程建立成精品課程奠定基矗ATLAB數(shù)字信號處理工具箱中涵蓋了數(shù)字信號處理課程中所有重要概念，也是工程設(shè)計的得力工具。對于培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才來說，掌握好設(shè)計工具的應(yīng)用，

5、是人才素質(zhì)的表達。根據(jù)這個思路，在該課程的教材選用上，應(yīng)采用根本理論與ATLAB信號處理工具箱相結(jié)合的教材，老師上課可以在講完根本理論知識后，通過用ATLAB程序編制的例程，畫出相關(guān)的波形并給出相應(yīng)的答案。對于合適用ATLAB完成的作業(yè)應(yīng)鼓勵學(xué)生嘗試用ATLAB完成編程工作。鼓勵學(xué)生進機房運行程序。當(dāng)然用ATLAB進展輔助教學(xué)應(yīng)能表達課堂教學(xué)的思路，對根本函數(shù)的應(yīng)用多加關(guān)注。而有些功能超強的函數(shù)并不利于學(xué)生對概念的理解。比方：FIR濾波器設(shè)計函數(shù)fir1和fir2,這些函數(shù)并不能反映FIR濾波器的設(shè)計思路。而應(yīng)采用與理論教學(xué)相一致的程序設(shè)計方法。如窗函數(shù)設(shè)計法，程序中表達如何根據(jù)指標(biāo)實現(xiàn)理想濾

6、波器，如何調(diào)用窗函數(shù)實現(xiàn)FIR實際濾波器，如何驗證濾波器的頻率特性。和理論設(shè)計步驟相一致，就可使學(xué)生更好的理解濾波器的設(shè)計方法。借助于ATLAB進展教學(xué)應(yīng)和多媒體教學(xué)相結(jié)合，作為進展課堂教學(xué)舉例的方法。這樣可使學(xué)生加深學(xué)習(xí)印象。對于課程感興趣的學(xué)生，可以逐步學(xué)會ATLAB工具的應(yīng)用，對于將來的工程設(shè)計者，具有重要的意義。從長期教學(xué)理論中，可以體會到該課程的教學(xué)方法應(yīng)采用多種教學(xué)手段，而不能一味的追求多媒體，而應(yīng)穿插板書教學(xué)、多媒體教學(xué)、ATLAB，可以防止手段單一使學(xué)生容易疲勞而影響教學(xué)效果。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.二、實驗課讓學(xué)生擴展視野除了課堂教學(xué)外，要讓學(xué)生親自參與到數(shù)字信號處理的理論中，

7、通過親自驗證理論并設(shè)計系統(tǒng)，進一步加深學(xué)生的理論應(yīng)用才能。實驗課的設(shè)置可以分為四個局部，信號的時域分析，信號的頻域分析。數(shù)字濾波器的設(shè)計有限脈沖響應(yīng)和無限脈沖響應(yīng)兩大類濾波器。每個局部的實驗可以根據(jù)課時情況設(shè)置不同的理論驗證或設(shè)計內(nèi)容。除了規(guī)定必做的內(nèi)容外，可以讓學(xué)生根據(jù)個人情況自己設(shè)計實驗內(nèi)容。實驗仍以ATLAB作為平臺，通過實驗學(xué)生不但對理論有了新的認識，而且對ATLAB信號處理工具箱的應(yīng)用才能得到進步。當(dāng)然對于學(xué)習(xí)才能較低的學(xué)生，要做到這一點還有些困難，可以通過實驗指導(dǎo)書給予較詳盡的指導(dǎo)。理論驗證性實驗的內(nèi)容中應(yīng)設(shè)置問題讓學(xué)生考慮。鼓勵學(xué)生通過重新編寫ATLAB程序驗證個人答案。比方信號

8、分析中時域信號采樣是一個非常重要的概念，信號的時域采樣，要引起頻譜發(fā)生變化，教科書上通常給出香農(nóng)采樣定量，即只有在采樣頻率大于或等于信號的最高頻率的2倍時，信號的信息才不喪失。這一點通過用AILAB編程比擬不同采樣頻率下的信號頻譜就可得到驗證。但是假如問假設(shè)x(t)的香農(nóng)采樣頻率為fs，那么x(3t)的香農(nóng)采樣頻率是什么？有些學(xué)生會感到茫然，這是可以讓學(xué)生將x(t)和x(3t)的時域信號和頻譜分別用ATLAB表示出來，學(xué)生很容易看出由于時域信號在時域上被壓縮，而其頻譜卻得到了擴展,故香農(nóng)采樣頻率也應(yīng)相應(yīng)進步。在這一過程中學(xué)生通過動手體會到了時域、頻域信號的對應(yīng)關(guān)系，也對采樣頻率的含義有了深入的

9、認識，同時也加深了對采樣信號頻譜的周期性的理解。對于設(shè)計性實驗，課程講完之后要求學(xué)生根據(jù)課堂內(nèi)容，編寫相應(yīng)的設(shè)計程序，當(dāng)然對于用到的主要ATLAB函數(shù)要對學(xué)生進展匯總和說明。設(shè)計工作完成后要編程驗證設(shè)計的正確性。要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會利用ATLAB工具箱所提供的不同設(shè)計手段進展設(shè)計。比方FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計，最常用的是窗函數(shù)設(shè)計法，學(xué)生可根據(jù)設(shè)計指標(biāo)選擇不同的窗函數(shù)和長度，在理想濾波器上加窗函數(shù)就可得到所需要的濾波器的單位脈沖響應(yīng)，所設(shè)計的濾波器正確與否，要通過驗證程序，有兩種驗證方法：求出所設(shè)計濾波器的頻譜上的邊界頻率處的衰減；求時域信號通過濾波器時的響應(yīng)。由于FIR濾波器的最大特點是實現(xiàn)線性相位

10、特性，故學(xué)生還應(yīng)檢查濾波器對有效信號有無失真。通過該實驗學(xué)生學(xué)會對FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法及應(yīng)用方法。從而為進一步的硬件設(shè)計打好基矗三、結(jié)論數(shù)字信號處理課程非常重要，老師應(yīng)該想方設(shè)法進步教學(xué)效果。采用多種教學(xué)方法，豐富教學(xué)內(nèi)容，才能吸引學(xué)生對課程的關(guān)注。利用實驗課使學(xué)生親自編程，體會信號處理課程的樂趣。筆者通過實驗課上和學(xué)生的交流，感到大局部學(xué)生對知識的渴望是非常強烈的，學(xué)生們普遍認為實驗課是學(xué)生理解課堂知識的最好方法。要讓本課程成為學(xué)生所愛，還必須在教學(xué)上進展不斷探究。逐步完善教學(xué)條件和教學(xué)內(nèi)容，進一步將課程打造成深受學(xué)生歡送的精品課程。參考文獻：1蘇衛(wèi)民，顧紅數(shù)字信號處理雙語教學(xué)體會J煤炭高等