随着社会科学技术的飞速发展, 目前数字信号处理课程已成为国内外电子信息、通信工程、自动控制及计算机等电类专业甚至非电类专业如:生物、纺织、医学等专业的专业基础课程。让学生理解和掌握数字信号的产生及处理过程对学生未来从事电子工程设计是非常必要的。
该课程的特点是其理论性强、公式推导较多、概念比较抽象, 学生常感枯燥难学。近年来, 国内外部分学校对电类专业的该课程的教学主要强调应用性学习, 主要介绍数字信号处理的用途和用法, 而对其深奥的理论推导仅做一般介绍, 并给学生提供进行实验的机会, 以激发学生对该课程的兴趣和学习主动性。
随着数字信号处理技术的发展, 对该课程的改革也势在必行。其改革思想主要是内容要适应数字信号处理技术的发展现状, 淡化枯燥的数学推导, 辅助以现代化教学手段, 并开设相应的实验课。结合专业现状, 将课堂教学一部分变为多媒体教学, 尽量将一些理论分析用图形手段展示出来, 以增强学生的感性认识。实验主要以M A T L A B为平台, 充分利用M A T L A B仿真功能;为学生更能理解其理论服务。
1 运用M A T L A B, 提高教学质量
将数字信号处理的理论教学和MATLAB的应用结合起来, 使学生在学习基本理论的同时学会应用M A T L A B进行信号与系统的分析, 加深对基本概念和基本理论的理解, 增进学习的深度和广度。通过各种教学内容及手段的改革, 改变目前该课程的现状。努力提高学生学习该课程的兴趣及主动性, 使学生对数字信号处理的基本概念和处理方法有较深的认识, 从而提高对所学专业的认识。通过教学实践, 也不断提高教师对课程的认识和教学水平, 为进一步将该课程建设成精品课程奠定基础。
MATLAB数字信号处理工具箱中涵盖了数字信号处理课程中所有重要概念, 也是工程设计的得力工具。对于培养应用型技术人才来说, 掌握好设计工具的应用, 是人才素质的体现。
根据这个思路, 在该课程的教材选用上, 应采用基本理论与MATLAB信号处理工具箱相结合的教材, 对于适合用MATLAB完成的作业应鼓励学生尝试用MATLAB完成编程工作。鼓励学生进机房运行程序。当然用MATLAB进行辅助教学应能体现课堂教学的思路, 对基本函数的应用多加关注。而有些功能超强的函数并不利于学生对概念的理解。
借助于MATLAB进行教学应和多媒体教学相结合, 作为进行课堂教学举例的方法。这样可使学生加深学习印象。对于课程感兴趣的学生, 可以逐步学会MATLAB工具的应用, 对于未来的工程设计者, 具有重要的意义。
从长期教学实践中, 可以体会到该课程的教学方法应采用多种教学手段, 而不能一味的追求多媒体, 而应穿插板书教学、多媒体教学、M A T L A B, 可以避免手段单一使学生容易疲劳而影响教学效果。
2 拓展学生视野
除了课堂教学外, 要让学生亲自参与到数字信号处理的实践中, 通过亲自验证理论并设计系统, 进一步加深学生的理论应用能力。实验课的设置可以分为四个部分, 信号的时域分析, 信号的频域分析。数字滤波器的设计 (有限脉冲响应和无限脉冲响应两大类滤波器) 。每个部分的实验可以根据课时情况设置不同的理论验证或设计内容。除了规定必做的内容外, 可以让学生根据个人情况自己设计实验内容。实验仍以MATLAB作为平台, 通过实验学生不但对理论有了新的认识, 而且对M A T L A B信号处理工具箱的应用能力得到提高。当然对于学习能力较低的学生, 要做到这一点还有些困难, 可以通过实验指导书给予较详尽的指导。
理论验证性实验的内容中应设置问题让学生思考。鼓励学生通过重新编写MATLAB程序验证个人答案。在这一过程中学生通过动手体会到了时域、频域信号的对应关系, 也对采样频率的含义有了深刻的认识, 同时也加深了对采样信号频谱的周期性的理解。
对于设计性实验, 课程讲完之后要求学生根据课堂内容, 编写相应的设计程序, 当然对于用到的主要M A T L A B函数要对学生进行汇总和说明。设计工作完成后要编程验证设计的正确性。要引导学生学会利用M A T L A B工具箱所提供的不同设计手段进行设计。比如FIR数字滤波器的设计, 最常用的是窗函数设计法, 学生可根据设计指标选择不同的窗函数和长度, 在理想滤波器上加窗函数就可得到所需要的滤波器的单位脉冲响应, 所设计的滤波器正确与否, 要通过验证程序, 有两种验证方法:求出所设计滤波器的频谱上的边界频率处的衰减;求时域信号通过滤波器时的响应。由于FIR滤波器的最大特点是实现线性相位特性, 故学生还应检查滤波器对有效信号有无失真。通过该实验学生学会对F I R数字滤波器的设计方法及应用方法。从而为进一步的硬件设计打好基础。
3 结语
数字信号处理课程非常重要, 教师应该想方设法提高教学效果。采用多种教学方法, 丰富教学内容, 才能吸引学生对课程的关注。利用实验课使学生提高实践能力。
摘要：《数字信号处理》课程是电子类和通信类等重要的专业基础课程。针对本课程理论性较强的教学特点, 结合MATLAB信号处理工具箱的应用及多媒体教学工具可使得课堂教学形象、通俗并易于理解。
关键词：数字信号处理,MATLAB,多媒体
参考文献
[1] 彭启琮.数字信号处理课程[J].双语教学的初步实践与探讨.
[2] 蔡竟业, 等.课程组建设对精品课程建设的作用[J].电气电子教学学报, 2004.