数字信号处理论文

2022-05-13

近日小编精心整理了《数字信号处理论文(精选3篇)》仅供参考,大家一起来看看吧。DOI:10.19392/j.cnki.16717341.201714075摘要:随着计算机、信息技术的发展和进步,數字信号处理技术也得到了快速发展,并广泛应用在生活各个领域,给人们的生活带来了便利。本文主要阐述了数字信号处理技术的优点以及在全数字电视机、音箱设备、数码相机等方面的应用。

第一篇:数字信号处理论文

数字信号处理课程教学探索

[摘 要]根据数字信号处理课程理论性强、抽象概念多、内容枯燥、难度较大等自身特点,结合教学过程中遇到的学生学风比较浮躁, 学习的主动性和积极性不是很高等实际情况,提出课程的教学改革。强调课程的意义、多种教学手段并行、课堂互动、加强实验教学、完善考核方法、加强教师素养等,从根本上调动学生的学习积极性,提高学生的自主学习能力和学习效果。

[关键词]数字信号处理;教学改革;学习积极性

一、引言

随着信息科学和计算技术的迅速发展,数字信号处理的地位和作用越来越突出。数字信号处理课程已成为电子、通讯专业的一门专业必修课,其内容主要涉及数字信号的变换和数字系统的设计两大部分,其中数字信号的变换主要包括序列的傅里叶变换(DTFT)、Z变换、离散傅里叶变换(DFT)及它的快速算法FFT,数字系统的设计主要包括无限脉冲响应(IIR)和有限脉冲响应(FIR)数字滤波器的设计。数字信号处理的先修课程主要有信号与系统、工程数学、复变函数、数字电路、MATLAB语言等。近年来,数字信号处理在无线电通信、数字电视、生物医学、机器人控制、手机等无线终端等等关键技术领域产生着日益重要的影响。但该课程以数理为基础,综合性、理论性强,学生普遍反映公式多、内容抽象、难度较大。本文从数字信号处理课程的自身特点出发,重点就如何提高学生的学习积极性进行了一系列思索,着力提高该课程的教学质量。

二、上好第一堂课,强调课程重要性

学生在第一次上每一门课时,对任课教师和课程内容都是抱有强烈的好奇心的,这就要求任课教师一定要把握好第一堂课,激发学生的学习热情。在讲述具体课程内容前,要对本门课程进行客观综合分析,给学生一个对该课程全面的认识。告诉学生“为什么学习这门课程,如何学习,以及它在实际生活中有什么用途”。数字信号处理是现代信号处理增长最快的领域, 在许多以数字化应用为主的领域都有广泛应用。任课教师应强调现在是数字时代,对数字信号处理的前沿领域,包括图像处理、语音音频、无线电通信、生物医学、移动电话、数字电视等进行介绍,以提高学生对该课程的兴趣,同时帮助他们更好的认识该课程的学习内容。现在学生都比较“务实”,甚至有些急功近利,对马上用得着(包括考研、找工作)的课程投入精力大,反之就比较松散。因此在第一节课时,可以告诉大家,对想继续读研的同学,数字信号处理是电子、通讯相关专业笔试/面试的必考课程;而对于毕业就想工作的同学,凭借熟练掌握数字信号处理相关技术可以在应聘中脱颖而出,激发同学们的学习热情。同时可以请同学们举一反三,说出更多数字信号处理相关的应用,使他们感到自己所学的东西就在人们的日常生活中,而不是遥不可及、虚无缥缈的。

三、多种教学手段并行

为了上好复杂的数字信号处理课程,我们需结合传统板书、多媒体课件教学、Matlab仿真、DSP开发以及多样化课后作业。传统板书容易控制授课节奏,有利于师生互动,不会给学生照本宣科的感觉,学生容易跟随老师的思路,学起来也相对轻松[1],此外还有利于学生记笔记,因此在习题课和一些基本原理、基本方法的推导和证明中,以及一些逻辑较强需要深入讲解的知识点,教师应采用课堂板书形式,给学生足够的时间领会。但对于一些较抽象的概念以及复杂的图、表,用板书难以表达,则需要借助多媒体课件(PPT),化抽象为形象,化枯燥为生动,增加课堂信息量,使学生把重点放到加深对抽象概念的理解上[2]。需要注意的是,PPT有其片断性特点,PPT的不断翻页,非常容易打断学生的视觉感知,使得对知识点的认识也出现片断性;此外PPT放映速度一旦过快,学生思路没跟上,很容易产生堆积效应,造成学习进度跟不上。所以在PPT讲解过程中,教师速度一定要放慢,讲一行放一行,切不可把所有内容一次都放出来,否则容易误导学生去费劲地阅读PPT上的文字。现代多媒体教学手段与传统的板书教学相融合,可以让两种手段优势互补,其实际效果比单独使用其中任何一种都要好。此外,在课堂中引入Matlab仿真和DSP演示,可以加深学生对基本概念、理论的理解,可以使抽象的内容生动、直观,从而提高学生的学习兴趣,事半功倍[1]。由于该门课程概念抽象,公式繁多,学生若光凭在课堂上听老师讲解,会造成似懂非懂,听完即忘的现象出现,因此每次课后教师需要给学生布置适量的课后习题加以练习,巩固所学知识。除此之外,任课教师还应找一些科普读物供学生课后阅读,比如知乎专栏上的“傅里叶分析之掐死教程”,这样不仅增加了学习的趣味性,也有利于学生对所学知识的理解。

四、教学互动,杜绝填鸭式课堂

在实际教学中,教师要善于站在学生的立场上,找到学习每个知识的最好切入点。课堂上加强与学生互动,让学生主动思考,积极参与到课堂里来,避免填鸭式教学。如在讲“用DFT对信号进行谱分析”时,可以从物理含义(公式)角度出发,对之前所有的傅里叶变换进行一个总结,先给出图1的第一行5个变量,让学生回答从左至右两两变量之间经过的是什么变换处理;然后看第一行每个变量进行各种傅里叶变换后的结果是什么?(得到底下一行的值);最后看底下一行两两之间的关系。经过这样的课堂提问,可以让学生主动对以前知识进行查漏补缺,比教师直接对着图1进行解释讲解效果好得多。通过课堂提问与课后作业批改,教师能及时检验学生的学习效果,据此再在教学中作适当调整,这样有利于教师学生的双向交流,提高学生的学习效率。

五、加强实验教学

实践教学应本着“知识-能力-素质”协调发展的教育理念,鼓励学生通过实验、实践去探求新知,切实提高学生综合运用知识解决实际问题的能力,培养学生的创新意识。目前, 国内外针对数字信号处理这门课程的改革, 主要沿着两条途径[3]: 一是使用MATLAB 等工具软件, 实现算法仿真; 另一途径就是引入DSP 器件, 对算法进行实现, 特别是实时实现。针对我校学生的实际情况,本门课程主要和“草稿纸”式的语言MATLAB结合[4],包括1)教学过程中,MATLAB演示覆盖了绝大部分教学内容,包括傅里叶分析、卷积运算、滤波器设计等,还适当引入了MATLAB处理信号的实例,如对音频信号的处理等,激发学生的学习兴趣;2)实验课,针对理论知识点的内容,主要完成五个基本实验[5],包括系统响应及系统稳定性、时域采样与频域采样、用FFT对信号作频谱分析、IIR数字滤波器设计及软件实现、FIR数字滤波器设计与软件实现。这些实验对难理解的课堂内容,起了非常好的帮助作用。对于所涉及的实验教学内容,任课教师可以给出相应的参考程序,让学生将精力放在计算结果的分析上,突出对实验结果背后隐藏的“物理意义”的理解。明白实验的目的是帮助深入理解课堂知识,而不是编程能力的提高。除了课堂教学,学生如果在实验过程中发现对某个实验感兴趣,任课老师应当鼓励并帮助其进行深入研究,以此作为大四的毕业设计内容均可。

六、完善考试模式

考核是人才培养过程中一个不可缺少的环节,以往本门课程的成绩考核采取传统“3+7”模式,即由平时表现(包括考勤、作业)占30%、期末笔试成绩占70%综合计算。这样的考核方式简单易操作,但这也是一些学生不重视实验、不注重如何应用所学知识解决实际问题的原因之一,结果造成理论联系实际和解决实际问题的能力差[2]。完善化考试模式,学生所有的学习, 包括实验实践环节的MATLAB上机考试、课程设计以及参与学习的过程都要进行考核, 改变过去重视理论知识,忽视实践能力的做法,能极大地强化学生的自主学习能力及动手实践能力。

七、提高教师素养,高度提炼知识点

以上五点都是从教学手段出发,着重从学生积极性的培养来考虑课程改革。还有非常关键的一点,就是对我们任课教师的要求:一方面,在这个知识爆炸的时代,教师必须对学科前沿知识有敏锐的洞察力,形成宽广而深厚的知识视野,这样才能站得高,看得远,将教材上那些抽象深奥的理论通俗易懂形象地讲授给学生;另一方面,也是最基本的,必须对所讲内容高度熟悉,能帮助学生提炼知识点,抓住问题的关键。如在讲DFT的时候,因为它不符合根据傅里叶变换的一般规律:1)信号在时域、频域某一个域的离散,均会导致在另一个域周期;2)信号在一个域有限长,就会导致在另一个域无限宽。这个时候,一定要将DFT的原理(它与DFS的关系)给学生讲述清楚。有限长序列x(n)的N点DFT的实质如图2所示:

这个概念非常重要,DFT的性质大都与此有关。比如有限长序列DFT的隐含周期性,也可由X(k)与x(n)的周期延拓序列的DFS系数的关系得出。至于从x(n)求X(k),或已知X(k)求x(n)则是用定义式直接进行的,并不需要通过和。类似这些关键的知识点,任课教师一定要在讲述DFT的性质之前给学生讲明白,不然越往后学,学生就越是一头雾水,跟不上课堂进度。

八、 结语

教学质量是大学的生命线,如何提高教学质量是每位教师永远的课题。本文根据“数字信号处理”的课程特点和学生的实际情况,从1)上好第一堂课,强调本门课程的学习意义,2)传统板书、多媒体课件、MATLAB实践等多种教学手段并行提高学习效果,3)课堂互动,杜绝填鸭式教学,4)加强实验教学,理论实践齐头并进,5)完善考核方法,激发学生学习积极性,6)加强教师素养,帮助学生理解课程内容等六个方面,对本门课程的教学改革进行了一系列思索,力图激发学生对该门课程的学习兴趣,提高教学质量。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王学渊,侯毅. 再谈“数字信号处理”的教学改革[J]. 电脑知识与技术,2012:7541-7545.

[2] 蒋先梅. 数字信号处理课程教学改革的探讨[J]. 考试周刊,2011:15-17.

[3] 沈媛媛.基于Matlab的数字信号处理综合性实验设计[J].实验室研究与探索,2009:60-73.

[4] 胡学友,王颖,胡云龙.“数字信号处理”教学改革与实践[J].高教论坛,2007:67-69.

[5] 丁玉美,高西全.数字信号处理(第2版)[M].西安:电子科技大学出版社,2001.

[责任编辑:张 雷]

作者:杨秋菊 马骁

第二篇:数字信号处理应用探索

DOI:10.19392/j.cnki.16717341.201714075

摘要:随着计算机、信息技术的发展和进步,數字信号处理技术也得到了快速发展,并广泛应用在生活各个领域,给人们的生活带来了便利。本文主要阐述了数字信号处理技术的优点以及在全数字电视机、音箱设备、数码相机等方面的应用。

关键词:数字信号处理;信息技术;应用

数字信号处理简称DSP,就是将图片、声音、视频、文字等模拟信息转化为数字信息的过程。DSP处理中,通过数字方式对模拟信息识别、压缩处理、过滤,从而将其转化为计算机可识别的数字信息。在当今社会,信息技术渗透到社会各个领域,数字信号处理技术也广泛应用在各个领域。

一、数字信号处理优点

数字信号处理通过专用的数字信号芯片,这种数字信号芯片的运算速度非常快,每秒可到上亿次,以数字计算方式处理信号,处理速度快、计算精确、体积小。与传统的模拟信号处理方式,数字信号处理方式具有以下优点:第一,数字信号处理范围更广,具有更高的精度。第二,数字信号处理方式抗干扰能力强,数字信号处理只受量化误差和子长的影响,不受噪音的影响,可以对白噪声、多径干扰等进行优化处理。第三,灵活性强,不仅能够快速处理数字信息,而且还可以灵活改变系统参量和工作方式。

二、数字信号处理应用

随着计算机、电子技术、信息技术的发展,数字信息处理技术电视机、摄影机、电脑、音箱等各个领域得到了广泛应用,给人们的生活带来了很多便利。

(一)数字信号处理在全数字电视中的应用

德国ITT公司在1983年曾经推出了2000系列芯片,对模拟电视机的信号进行处理,十年后,ITT公司再次推出3000系列的芯片,这一类信号被当时定义为数字电视机,但是电视机接收的信号依然是传统的模拟信号,并不是真正意义上的数字电视机。直到1990年美国的GI公司推出的高清晰HDTV电视机,该电视机的视频信号、音频信号全部使用数字压缩,这也是真正意义上的全数字电视机。全数字电视机包括数字化演播室设备、传输设备、接收机。演播廳设备主要是把电视台内部信号转化为数字化的数据流,比如数字字幕机、数字编辑机和数字录像机;传输设备主要是地面电视发射广播设备、有线电视广播和卫星电视广播。接收机则是根据传输方式对应相应的接收机,主要有接收地面广播数字电视机、有线电视广播机顶盒和卫星数字电视广播综合接收解码器。随着技术的进步,目前已经有将三种合在一起成为多制式的全数字接收机。目前,美国、日本、德国、法国、英国等国家已经全面实行数字电视地面广播。我国目前大部分省市已经使用MPEG2压缩技术推行卫星数字电视广播,但是受到经费限制,我国地面数字电视广播还需要一定时间内才能实现数字化。

(二)数字信息处理技术在音箱设备中的应用

早期磁带或者唱片是根据声音的模拟震动,并形成一定的槽纹路径制作。录音机磁带的原理就是通过磁头在磁带上震动对声音进行模拟信号记录,从而记录声音。随着数字信号处理的发展,传统的磁带、唱片已经无法满足人们的需求。CD的出现则是数字技术取代模拟技术的表现,使得人们对声音的处理技术不再依赖声音模拟刻录。然而第一张CD盘应用5年以后,随后被DAT和MD盘取代。这种数字化的硬件内置快速存储转录器,可以不断录制30~60分钟,是一种数字化的音箱设备。

(三)数字信号处理技术在汽车中的应用

城镇化快速发展,城市汽车保有量不断增加,家庭拥有汽车的比例不断攀升,人们对汽车有更多需求,而这些都依托在数字信号处理技术。汽车电子系统的红外线、监控设备、雷达系统等都必须通过数字信号处理技术,才能有效的运转。比如汽车导航系统,摄像头拍摄视频以后,通过数字信号处理技术对图像进行过滤和处理,从而在汽车导航系统中显示出来,为司机的驾驶提供有力的保障。

(四)数字信号处理技术在电视电脑中的应用

随着数字技术和信息技术的发展,人们对电视的功能有了更多的要求,为了满足人们多元化家庭电视娱乐消费要求,不少电视机品牌供应商推出了电脑电视的数字产品,这种数字电视机具有电脑和电视机双重功能。它以电脑为主流配置系统,同时又具有看电视,玩游戏,通过鼠标对电脑进行操作,具有高速回放MPEG2图像的工,通过视频输出显卡,将VGA信号转化为视频信号。

(五)数字信号处理技术在数字照相机的应用

1990年第一台数码照相机诞生,经过二十多年的发展,数码照相机发展日新月异。数码照相机打破了传统照相机需要使用胶片的限制,将光敏半导体元件经过,A/D转换器、数字处理技术压缩,将图像资料保存在存储器中,通过照相机的屏幕可以删除不必要的图像资料,并连接计算机或者打印设备将图像资料打印出来,不需要传统计算机的暗室处理,操作非常方便。而数码照相机的核心技术就是数字信号处理技术,通过数字信号处理技术对图片进行优化、压缩处理,节省存储器空间。近年来,随着数字技术的进步,数码相机的价钱也在不断下降。

三、结语

随着数码相机、智能手机等各种数字化产品的发展,极大地促进数字信号处理技术的发展。但是我国信号处理技术与发达国家还存在一定的差距,因此还需要进一步对该项技术进行研究。

参考文献:

[1]马木青,胡淑巧,白瑞青,等.基于数字信号处理的脉冲编码器[J].探测与控制学报,2015,(4):8790.

[2]王韩,孙红胜,陈昌明,等.基于TS201与FPGA的数字信号处理系统设计[J].现代电子技术,2016,(5):7880.

[3]张林,王艳芬,张晓光,等.基于MatIab GUI的数字信号处理演示平台设计[J].实验技术与管理,2016,33(12):154157.

作者简介:史光曜(1982),男,汉族,重庆人,本科,工程师,研究方向:信号处理;杨俊(1982),男,汉族,武汉人,本科,助理工程师,研究方向:工艺;袁进刚,男,本科,工程师,研究方向:信号处理。

作者:史光曜 杨俊 袁进刚

第三篇: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)

“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。

(3)“数字信号处理”是以众多学科为理论基础的,同时又是一系列新兴学科的理论基础,数字信号处理在图像处理、数字通信、模式识别、人工智能等领域都有着广泛的应用。为把数字信号处理中的理论加以致用,让一部分有潜质的学生参与到相关团队的科研项目中,他们分别在大学生创新实验、挑战杯赛和本科生毕业设计中取得了不菲的成绩,从而更加密切了理论和实践的联系。

2.改进多媒体教学的方式,提高多媒体教学的效果

多媒体教学是一把双刃剑,它在提高教学效率的同时,教学质量却日益下降。[4]为了达到教学质量和教学效率的最佳统一,针对多媒体教学中遇到的问题,采取了以下几种解决方法:

(1)制作适合教学且便于学生理解的课件。首先,文字表述要重点突出,重点、难点可以使用多种方法特别标识。对于课程要介绍的各章节内容及具体问题和概念等都可以在课件中做出明确、有条理的文字说明,使学生对于教师要教授和讲解的内容一目了然;其次,图形、色彩使用恰当,切忌文字、版式以及动画等的配合花哨不实用,这样才能使学生明确学习的重点,避免学生把上课的注意力都集中那些华而不实的形式上。

(2)进行合理教学设计,准确把握授课进度。多媒体课件教学具有信息量大、速度快、易操作的特点,由于讲课的信息量大,教师在授课时会不自觉地加快讲课语速,使得学生对于一些重点和难点内容跟不上老师讲课的速度。这就要求教师授课前进行合理的教学设计,上课时才能准确把握授课进度,提高教学效果。

(3)把多媒体技术和传统板书相结合。多媒体课件的广泛运用使得部分老师忽视了板书的作用。好的板书是教学内容的浓缩,板书的内容往往是对教学内容的加工和提炼,有助于学生记忆,便于学生理解相关内容,也便于学生记录和课后复习。对于课程中的重点内容和一些重要理论的推导过程,可以使用板书的形式来讲解,强化学生对这些知识点的理解和掌握。

3.摒弃传统的作业方式,探索有效的作业方式

传统的作业形式有其存在的价值,但其存在各种问题是显然的。如何通过作业这一环节来开启学生思维,激发创造潜能,实现知识的内化和创造性运用,应该说还存在着相当大的空白。有些教学工作者也曾经在教学实践中做了一些有益的尝试,但往往是即发的、非持续性的教学行为,作为一项持久的、稳定的、系统的方案来实施的还是少数。本课题的提出,旨在改变传统作业机械性操练的模式,在作业的内容、形式、评估等方面有新的突破。能更多地融入学生的自主性和鲜明的个性,给学生选择、计划、想象、探究、体验的空间,注重学生主体作用的发挥,尊重学生的个别差异,切实培养学生的创新精神和创新能力。在作业设计方面进行了以下几个方面的尝试:

(1)设计梯级作业,提供选择的机会。教师要客观看待学生存在的学习能力方面的差异,留作业做到因材施教,教师要设计难易有别的多梯级作业。学生可以自主选择作业的数量和难度。教师要摒弃统一格式、统一标准的做法,从学生的实际出发,确定多层次、多难度的作业目标,鼓励学生用自己的方式完成作业,肯定他们的独立性。

(2)设计拓展型作业,开发学生的潜能。一个章节的教学结束,并不是探寻知识的终点,教师要通过巧妙地点拨引导他们由此及彼地拓展延伸,涉猎更广阔的领域。

(3)设计开放性作业,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新意识。每个章节结束后,结合当今数字信号处理中的前沿课题,让学生自主地去选择一些他们感兴趣的课题组成兴趣小组,使学生能够积极主动地参与到相关的课题实践中。

4.全面改革实验教学,培养学生创新能力

“数字信号处理”的理论性较强,必须辅之于实践环节来加深学生对书本知识的学习。开设实验课,可以把课程的基本理论和基本应用再次提炼,帮助学生在实验的过程中进一步掌握相关原理及其基本实现方法,提高学生分析问题和解决问题的能力。[8]近年来,学院不断优化实验教学体系,形成了专业基础性实验—综合性实验—研究性实验—开放性实验这一系统化的实验教学特色。

(1)本着“加强基础、突出综合、注重创新”的实验教学组织的基本原则,增设学生自由思考、自主设计的实验内容,使本科生实验教学从以验证性实验为主过渡到以设计性、应用性和综合性为主的实验,着重培养学生的分析和解决问题的能力。

(2)开展研究性实验教学,提高学生的创新能力。将实验教学与教师的科研项目相结合,让有兴趣的学生通过课题相关的一些实验,尽早地融入到信号处理的项目研发中,为培养适应现代信号处理的研究性人才奠定坚实的基础。

(3)开展开放性实验教学,支持大学生课外参加科研训练。开放性实验教学是由老师结合数字信号处理的热点问题和科研项目给学生提供相关的课题,让学生自己安排、设计和完成实验。开放的实验室为学生开展大学生科研训练提供场地和指导,同时也使教师将部分科研课题带入了实验室,为培养具有创新精神、实践能力的创新型人才提供了先进的系统化训练平台。

三、结束语

“数字信号处理”作为国内外许多大学电子信息类专业的专业必修课,近年来发展得非常迅速,应用也越来越广泛。多年来在“数字信号处理”这门课程的教学过程中,探索出了这一能适应数字信号处理学科发展的教学新模式。实践表明,新的教学模式能够适应学科的发展,大大提高了教学质量,激发了学生学习兴趣,培养了学生创新和实践能力;新的教学模式对当前高等院校的教学改革也具有重要的参考价值和借鉴意义。[9]

参考文献:

[1]丁玉美,高西全.数字信号处理[M].西安:西安电子科技大学出版社,

2002.

[2]陈华,覃玉荣,陈海强.“数字信号处理”课程及教学改革的发展与现状[J].广西大学学报(自然科学版),2007,(S1):194-196.

[3]任淑萍,王欣峰.《数字信号处理》的优化教学研究[J].电力学报,

2008,23(3):255-257.

[4]邓重一.计算机多媒体教学方式的利与弊[J].电气电子教学学报,

2006,28(1):98-103.

[5]孙敏.高等数学教学中学生作业方式改革的探讨[J].大学数学,2005,

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[6]胡居荣,曹宁.基于Matlab的数字信号处理研究型教学的探索[J].中国电力教育,2008,(18):67-69.

[7]郭建涛.“数字信号处理”课程的Matlab教学研究[J].电气电子教学学报,2010,32(3):117-119.

[8]王昭荣,曾卫东,鲁兴萌.改革实验教学及管理模式,培养创新型本科人才[J].高等理科教育,2007,(1):63-65.

[9]王颖,胡学友,胡云龙.“数字信号处理”教学改革初探[J].合肥学院学报(自然科学版),2007,17(1):82-83.

(责任编辑:宋秀丽)

作者:林爱英?贾树恒?袁超

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